2第二章-城市生态系统

第二章城市生态系统的结构和基本功能第一节城市生态系统的结构第二节城市生态系统的基本功能和主要特点第三节城市生态环境问题第一节城市生态系统的结构城市居民或人群城市环境系统城市生态系统自然环境社会环境生命非生命政治法律经济文化教育绿色植物植食动物肉食动物城市人群植物食品动物食品饮用品药品饲料食物链结构终极产品水源能源建材资源重工资源轻工资源建筑物道路设施。。。。。。废气废渣废液资源利用链结构中间产品中间产品洁净水二次能源建设用地。。。。。。洁净水二次能源建筑材料金属材料非金属材料化学材料。。。。。。水源太阳辐射土地。。。。。。广域环境市区环境生命系统生命——环境相互作用结构物质环境人工环境精神环境城市人群自然生物广域环境郊区环境区域环境次生自然环境自然要素自然资源圈层式结构中心区市区郊区区域环境第二节城市生态系统的基本功能和主要特点一、城市生态系统的基本功能（一）城市生态系统生产功能1、生物生产生物能通过新陈代谢作用与周围环境进行物质交换、生长、发育和繁殖。城市生态系统的生物生产功能是指城市生态系统所具有的，包括人类在内的各类生物交换、生长、发育和繁殖过程。（1）生物初级生产：生产粮食、蔬菜、水果和其他各类绿色植物产品。（2）生物次级生产：从城市外部输入。如香港的菜、肉、水等由内地供应。2、非生物生产城市生态系统的非生物生产是人类生态系统特有的生产功能。是指具有创造物质与精神财富满足城市人类的物质消费与精神需求的性质。(1)物质生产:是指满足人们的物质生活所需的各类产品及服务。(2)非物质生产:是指满足人们的精神生活所需的各种文化艺术产品及相关的服务。（二）城市生态系统能源结构与能量流动1、能源结构能源总生产量和总消费量的构成及比例关系。能源的生产结构:从总生产量分析能源结构。能源的消费结构:从消费量分析能源结构。世界部分国家能源消费构成(%)煤炭石油天然气核能水电美国24.339.826.38.61.1俄罗斯19.024.550.43.82.3法国6.139.011.940.03.0德国28.940.618.311.70.5英国23.138.228.010.50.3日本17.156.111.314.11.3中国76.419.22.00.41.0世界总计27.240.023.07.32.6天然气和电力消费及原生能源用于发电的比例是反映城市能源供应现代化水平的两个指标。西气东输、三峡发电皆为华东地区。原生能源：从自然界直接获取的能量形式.其中有少数可以直接利用，如煤、天然气等，但大多数需要加工经转化后才能利用。（见图3-4）二、城市生态系统的主要特点（1）城市生态系统的生命系统的主体是人类，而不是各种植物、动物和微生物，次级生产者与消费者都是人。（2）环境主要部分变为人工的环境。（3）城市生态系统是一个不完全的生态系统。在能量生产和消费活动过程中，有一部分能量以三废形式排入环境，使城市遭到污染。（见图3-5）第三节城市生态环境问题一、只有一个地球1972年6月5日，斯德哥尔摩召开”人类环境会议”，宣布”只有一个地球”，指出“人类既是他的环境的创造物，又是他的环境的创造者”。二、环境问题的产生与生态危机（一）农业、畜牧业带来的生态问题（二）工业化、城市化带来的生态问题1984，India博帕尔毒气外泄,2,000余人死,170，000中毒；1985，Mexicocity化工厂大爆炸，死500余，伤2,500；1986，Russia切尔诺贝利核电站事故，300人伤，31人亡，受辐射危害者更多，老鼠变异，大如猪。中国鸡蛋含有DDT，南极的企鹅，北极的驯鹿，也受到了DDT的污染，出生后的婴儿所吮吸的第一口乳汁中，就有DDT的污染。（三）当前的生态环境问题五大危机:人口剧增,能源不足，粮食短缺，自然资源遭到破坏，环境污染。十大生态环境问题:①沙漠化日益严重；②森林遭到严重砍伐；③野生动物大量灭绝；④人口剧增；⑤饮水资源越来越少；⑥渔业资源受到破坏；⑦河水污染严重；⑧大量使用农药；⑨全球气温明显上升；⑩酸雨现象。十六个严重生态环境问题：人口剧增；土壤流失和土壤退化；沙漠日益加大;森林锐减;大气污染日益严重；水污染加剧，人体健康状况恶化；贫困加剧;军费开支巨大；自然灾害增加；大气温室效应加剧;臭氧层遭破坏；滥用化学物质；物种灭绝；能源消耗与日俱增；工业事故多；海洋污染严重。(“我们共同的未来”ourcommonfuture,WorldCommissiononEnvironmentandDevelopment,WCED)城市生态环境问题交通发展的不良后果：城市向外蔓延,造成土地.能源.空间等资源的浪费和城市中心的衰落。住宅问题。水问题：①供水能力低，中国40城市严重缺水；②严重的水土资源组合不匹配，北方地区已出现用水危机；③一方面水源不足，另一方面严重浪费水源；④水污染日趋严重。大气，固废，噪声和电磁波污染等。世界八大公害事件简况名称时间地点原因主要后果马斯河谷事件1930.12Belgium马斯河谷工业区SO2浓度达(25-100)mg/m3一周内60多人死亡多诺拉事件1948.10Pennsylvania多诺拉镇大气污染,SO2浓度为(0.5-2.0)μg/L发病5911，死亡17洛杉矶光1940‘sL.A.汽车尾气在强日光化学烟雾下形成光化学烟雾(ozone)65岁以上老人死亡400伦敦烟雾事件1952.12London燃煤产生烟雾,在空中形成酸雾死亡人数较常年同期多4000人名称时间地点原因主要后果四日市哮喘事件1961四日市废气粉尘有毒金属与SO2形成酸雾患者达817，亡10多人水俣病事件1953水俣市工业废水使鱼中毒，人食鱼受害中毒283，60人死亡骨痛病事件富山县含镉废水使稻米含镉，人食后中毒患者130人,亡81人米糠油事件1968北九州市米糠油中混入多氯联苯患者5000，16人死亡城市问题的生态学实质:（1）物流链很短，物质流动基本上是线性的,常常就是资源到产品和废物。（2）生产、生活等一切活动需要大量的能源。（3）各部门分割，行业间缺乏自觉的相互合作，各自为政，各行其是。（4）生产多着眼于局部产品，着重当前经济利益。（5）消费者和生产者的比例常常失调。（6）人们集中在一个相对密闭的有限空间内，自我驯化（self-domestication）。1、人口剧增人口问题：人口的数量,人口的质量。（见图3-6）年18001930198720002010人数10亿20亿50亿60亿70亿世界人口的发展2、资源匮乏“罗马俱乐部”的“增长的极限”(Thelimitsofgrowth,1972,RomeClub(A.Peccei))：由于地球的能源，资源和容积有限，人类社会的增长和发展必然有一定的限度。用倍增的速度去求得经济和社会的发展，注定会使社会在物质和能源方面达到极限，给人类带来毁灭性的灾难。康恩:资源取决于技术,技术不但不会用完资源,而且还会发现和扩大资源的来源。资源可以分为：A.可更新资源(renewableresources):可通过比较迅速的自然循环来补充的资源:O2、CO2、H2O、木材资源B.不可更新资源(non-)：经开发利用后，现阶段不可再生的资源i.可重复利用的资源:铜、铝金属ii.不可重复利用的资源:煤、油、气、核力（1）土地资源：土地资源是一切资源中最宝贵和不可取代的资源，是人类的栖息之地,是人类生产活动最基本的生产资料与生活资料。“土地是财富之母，劳动是财富之父”。（2）淡水资源：水是生命的摇篮，是人类文明的源泉。地球上的水97%以上是海水，陆地上的水不足3%，其中大部分又以冰川的形式存储在两极，淡水资源不足1%(亚马逊河占1/6强)。（3）森林资源“地球之肺”，是人类的绿色保姆。调节气候，促进水循环。森林是数百万动物的栖息之地，是动植物的基因库。森林的价值远不止是木材的价值，贮存水量，防止水土流失，栖息鸟类，供给氧气。日本全国的森林(覆盖率68%)总价值，相当于全国的经济预算。日本的森林是战略储备(reserve)，如美国的石油。已知的物种约有170万种。到2000年，约10%的物种濒临灭绝。而1种植物的灭绝至少使20种昆虫因食物链被破坏而消亡。许多种生物在人类发现和认识之前就从地球上永远消失。3、生态环境恶化（1）沙漠化（desertification）沙漠化及沙漠化土地占了陆地总面积的35%，这些地区雨量稀少，土质干燥，地表植被稀疏，有的完全裸露，沙漠地区受到剧烈的日照，气温上升，造成强烈的上升气流而出现狂风，引起飞沙走石的恶性气候。沙漠化速度：10hectares/minute（2）全球性气候变暖大气中CO2、SO2、CH4等的含量增加，阻止了地表热量逸散而使大气增温，产生“温室效应”(Greenhouseeffect)。近100年来，全球平均气温上升了0.5度，到2050，地球表面温度将上升1.5-4.5度。带来影响:a、海平面上升；b、降水带北移，森林面积将减少，荒漠将扩大，草原将增加。（3）臭氧层消失（见图3-8）臭氧层距地面25-50公里的平流层中，是地球生物的保护伞，它吸收太阳紫外线和某些宇宙射线，保护地球生物免受伤害。使臭氧层流失的主要元凶是氟里昂，它主要用于制冷剂、清洗剂、灭火剂等。最新报道，50年后臭氧层可以得到修复。（4）自然灾害地震、洪水、干旱、泥石流、滑坡、地沉等。注重生态环境保护的城市设计城市区域关系图中关村科技园区海淀园山后地区的范围为北五环以北,西南沿望儿山至凤凰岭,东至西三旗回龙观地区,北至上庄乡,用地共286平方公里。本次生态规划范围以海淀北部地区为主，面积共238平方公里。北京市区中关村科技园区海淀园发展区案例一：注重生态的城市设计：中关村科技园海淀园发展区生态规划中关村科技园海淀园发展区生态规划中关村科技园区海淀园发展区与北京第二道绿化隔离带的关系北京市区中关村科技园区海淀园发展区1生态敏感性模型生态较敏感地带慎重开发区域适宜自然较适宜自然基本适宜建设较适宜建设最适宜建设生态敏感地带重点自然生态保护区域生态敏感地带重点自然生态保护区域案例二：生态化场地设计海淀温泉生态办公区(EOD)鸟瞰生态化场地设计海淀温泉生态办公区(EOD)风环境梯度风模拟PHOENICS建模距地面1.5m高压力场分布图距地面1.5m高速度场分布图习题1、如何理解城市生态系统的功能？2、简述自然生态系统和城市生态系统的不同点。3、简述城市生态系统的脆弱性4、城市生态系统是由哪些要素组成的？5、理解城市生态系统的基本特征。参考文献1.王发曾,城市生态系统的综合评价及调控.生态与环境.北京:《生态与环境》编辑部.Vol.17,No.1.2.陈易,生态城市的理论与探索.建筑学报.No.4.1994:12-15.3.陈昌笃,中国的城市生态研究.生态学报.Vol.10,No.11990:92-95.4.陈昌笃,鲍世行,中国的城市化及其发展趋势.生态学报Vol.14,No.11994:84-9.5.黄银晓,城市生态学的研究动态和发展趋势.生态学进展.Vol.6,No.1.1989:26-29.6.崔凤军,茹江等,城市生态学基本原理的探讨.城市环境与城市生态.Vol.6,No.41993:21-25.7.曹磊,全球十大环境问题.环境科学.北京:《环境科学》编辑部.1994.