第3讲-城市生态系统

应用生态学－城市生态系统城市生态系统应用生态学－城市生态系统ϒ城市生态系统概念ϒ城市生态系统特点ϒ城市生态系统的结构与功能ϒ城市生态学研究中的几种观点ϒ城市生态学的发展和未来应用生态学－城市生态系统1城市生态系统概念城市生态系统可概述如下:凡拥有10万以上人口,住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物占50%以上面积,具有发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集居的区域,即可称为城市生态系统。应用生态学－城市生态系统2城市生态系统特点（1）城市生态系统是人工生态系统城市生态系统是通过人的劳动和智慧创造出来的,人工控制对该系统的存在与发展起着决定性的作用。但是,人工控制是在自然控制的大背景上起作用,必然受到太阳辐射、气温、气候、风、水源状况等自然因素控制。应用生态学－城市生态系统(2)城市生态系统是以人为主体的生态系统在城市生态系统中,人口高度集中,其他生物的种类和数量都很少。动物群落基本上是家养动物群落,其生存除部分受气候与疾病等的影响外,基本不受天敌的威胁,而主要受人的支配。人是城市生态系统中主要的消费者,因此,在城市生态系统中,生产者、消费者所占的比例,与其在自然生态系统中正相反,是以消费者为主的倒三角形营养结构。应用生态学－城市生态系统(3)城市生态系统是不完全的生态系统城市生态系统中生产者不仅数量少,而且其作用也发生了改变。城市中的植物,其主要任务已不是向城市居民提供食物,其作用已变为美化景观、消除污染和净化空气等。由于植物产量远远不能满足当地消费者的粮食需要,必须从城市生态系统以外输入。（4)城市生态系统是高度开放的系统城市生态系统具有大量、高速的输入输出流、能量、物质和信息在系统中高度浓集,高速转化,其能量转化,是所有生态系统中最高的。应用生态学－城市生态系统(5)城市生态系统是多层次的复杂系统仅以人为中心,可将城市生态系统划分为以下三个层次的子系统①生物(人)-自然〈环境〉系统。只考虑人的生物性活动,是人与其生存环境的气候、地形、食物、淡水、生活废弃物等构成的一个子系统。②工业-经济系统。只考虑人的经济(生产、消费)活动。由人与能源、原料、工业生产过程、交通运输、商品贸易、工业废弃物等构成的子系统。③文化-社会系统。只考虑人的社会活动和文化生活。由人的社会组织、政治活动、文化、教育、康乐、服务等构成的子系统。以上各层次的子系统内部,都有自己的能量流、物质流和信息流,而各层次之间又相互联系,构成不可分割的整体。应用生态学－城市生态系统3城市生态系统的结构与功能城市生态系统在结构上可分为三个亚系统,即:社会生态亚系统经济生态亚系统自然生态亚系统它们交织在一起,相辅相成,形成一个复杂的综合体。自然生态亚系统以生物结构和物理结构为主线,包括植物、动物、微生物、人工设施和自然环境等。它以生物与环境的协同共生及环境对城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。应用生态学－城市生态系统经济生态亚系统以资源为核心,由工业、农业、建筑、交通、贸易、金融、信息、科教等子系统组成。它以物资从分散向集中的高密度运转,能量从低质向高质的高强度集聚,信息从低序向高序的连续积累为特征。社会生态亚系统以人口为中心。该系统以满足城市居民的就业、居住、交通、供应、文娱、医疗、教育及生活环境等需求为目标,为经济系统提供劳力和智力。它以高密度的人口和高强度的生活消费为特征。应用生态学－城市生态系统城市生态系统的功能•城市生态系统的功能也有三方面内容,它们是生产、生活和还原。在生产上为社会提供丰富的物资和信息产品,包括第一性生产、第二性生产、流通服务及信息生产四大类。城市活动的特点是:空间利用率很高,能流、物流高强度密集,系统输入、输出量大,主要消耗不可再生性能源,且利用率低,食物链呈线状而不是网状,系统对外界依赖性较大。应用生态学－城市生态系统在生活上是指系统为市民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境。一方面要满足居民基本物质和能量及空间需要,保证人体新陈代谢的正常进行和人类种群的持续繁衍;另一方面还要满足居民丰富的精神、信息和时间需求,让人们从繁重的体力和脑力劳动中解放出来。其还原保证了城乡自然资源的可持续利用和社会、经济、环境的平衡发展。一方面必须具备消除和缓冲自身发展给自然造成不良影响的能力,另一方面在自然界发生不良变化时,能尽快使其恢复到良好状态,包括自然净化和人工调节两类还原功能。应用生态学－城市生态系统•城市生态系统的功能是靠其中连续的物流、信息流、货币流及人口流来维持的,它们将城市的生产与生活、资源与环境、时间与空间、结构与功能,以人为中心串连起来。弄清了这些过程的动力学机制和控制方法,就能基本掌握城市这个复合体中复杂的生态关系。应用生态学－城市生态系统4城市生态学研究中的几种观点由于城市生态系统是一个高度复杂的系统,许多人从不同的学科对该系统进行了多方面的综合研究。当人们从不同的角度进行研究时,就产生了对城市生态系统的不同认识和观点。这些观点主要包括有：自然生态观、经济生态观社会生态观和复合生态观几大类。应用生态学－城市生态系统•自然生态观:这种观点把城市看成是以生物为主体,包括非生物环境的自然生态系统,它受人类活动干扰并反作用于人类。城市自然生态研究中最活跃的由以下几个领域:一为城市人类活动与城市气候关系的研究;二为城市化过程对植物的影响及其功效和规划研究;三为城市及工业区自然环境容量、自净能力及生态规划研究。应用生态学－城市生态系统•经济生态观:这种观点把城市看成是一个以高强度的能流物流为特征,不断进行新陈代谢,经历着发生、发展、兴旺和衰亡等演替过程的人工生态系统。通过对城市各种生产、生活活动中,物质代谢、能量转换、水循环和货币流通等过程的研究,探讨城市复合体的动力学机制、功能原理、生态经济效益和调控办法。有关城市物质代谢的研究重点在两方面:其一为资源,包括,水、食物、原材料的来源、利用、分配和管理其二为废物,包括废热、废水、废气、废渣等的排放、扩散、处理、再生等内容。其中也包括负载能力、环境容量、营养物质和污染物质的流动规律及对人和物理环境的影响等问题。总之,流经城市生态系统的物质除少数转变为生物量或为生物所利用外,大多数以产品和废品的形式输出,因而,其物质流通量远比自然生态系统大得多。应用生态学－城市生态系统•社会生态观:这种观点从社会学的角度探讨了城市生态系统,认为城市是人类集聚的结果.集中探讨了人的生物特征、行为特征和社会特征在城市过程中的地位和作用,如对人口密度、分布、生殖率、死亡率、人口流动、职业、文化、生活水平等都有大量研究,其中尤其以对城市人口密度的研究数量最多,包括个体生理学模型、行为模型、健康状况模型、心理学模型、拥挤度模型、人口发展史模型、系统生态学模型、经济效益模型及运输形式模型等等。其中对城市生态系统中城市社会质量的研究是社会生态观各项研究中的一个热门话题.但由于怎样衡量城市生活水平牵扯到人的价值观念、生活方式等社会文化因素,所以,这是一个复杂而有争议的问题。应用生态学－城市生态系统•复合生态观:城市生态系统既有自然地理属性也有社会与文化属性,这是一类复杂的人工生态系统。马世骏等将城市看作是社会一经济一自然的复合生态系统,认为城市的自然及物理组分是其赖以生存的基础;城市各部门的经济活动和代谢过程是城市生存发展的活力和命脉;而城市人的社会行为及文化观念则是城市演替与进化的原动力。社会-经济-自然复合体不是社会、经济、自然三者之间的简单加和,而是融合与综合,是自然科学与社会科学的交叉,是空间和时间的交叉。应用生态学－城市生态系统5城市生态学的发展和未来城市生态系统和其他自然生态系统一样,也存在着生态系统的演替过程,是人类活动对环境的适应、开拓、竞争和共生的结果,受到当地自然地理和社会经济条件的促进或制约。关于城市合系统的演替已进行了较广泛的研究,形成了许多观点和理论。应用生态学－城市生态系统•城市发生学:从历史上看,不管是埃及、美索不达米亚,还是印度、中国,城市大都首先是在一些河口、海湾等处发展起来的。但是在关于城市发生的动力时,却有不同的观点。例如:有的认为农业产品和农村劳动力的剩余以及第二、三产业的兴起是城市产生和发展的基本动力;有的认为城市的原动力是资本的扩大;有的认为城市是政治统治、军事冲突的结果;有的认为城市是伴随人类精神需求、个性解放及其他文化需求而产生的深刻变革的产物。应用生态学－城市生态系统•城市引力理论:城市对周围的吸引力主要表现在对生产和生活的吸引力,不同城市的不同吸引力的叠加形成引力场。城市对周围地区的吸引力与它的人口规模成正比,与距离成反比。•城市空间扩展理论:城市扩展的方式是多种多样的,有环幅形、棋盘形、条带形等等,有关形成的机理也有许多假说、模式和理论。其中,较著名的有同心圆学说、扇形学说、多核心学说等等。应用生态学－城市生态系统对城市生态系统的调控是城市生态系统演替的重要控制因素。根据生态控制论,城市生态系统的调控有两个目标,一是高效,即高的经济效益和发展速度;二是和谐,即和谐的社会关系和稳定性。对城市生态系统进行调控的途径主要有三种:①生态工艺的设计与改革。根据自然生态优化原理对城市生态系统进行重新设计与改造。其内容包括能源结构的改造,生物多样性的利用,物质循环与再生,资源开发与管理,景观生态的设计。应用生态学－城市生态系统②生态关系的规划与协调。运用系统科学的方法,对城市生态系统的结构与功能进行规划与协调。生态规划的最终目标就是要调整、改革城市管理体制,增强和完善城市功能,改善城市决策手段,建立有效的决策支持系统。③生态意识的普及与提高。在城市生态系统中人是生态系统的主体,而人的行为又受其观念、意识所支配。提高生态意识,包括系统意识、资源意识、环境意识和可持续发展的意识等,倡导生态哲学和生态美学。