城市环境与城市生态学2

城市环境与城市生态学建筑与规划学院城市规划系顾康康Tel:15855118329Email:[e-mail]第二章城市生态学与城市生态系统第一节城市生态学的概念及发展第二节城市生态学的学科体系第三节城市生态学的基本原理第四节城市生态系统的构成第五节生态系统系统的基本功能第一节城市生态学的概念与发展城市生态学定义一(urbanecology)—生态学的一个分支,是以城市空间范围内生命系统和环境系统之间联系为研究对象的学科。由于人是城市中生命成分的主体,因此也可以说,城市生态学是研究城市居民与城市环境之间相互关系的科学。•城市生态学可理解成为研究城市人类与城市环境(包括城市自然生态系统和城市人类生态系统)之间关系的科学。第一节城市生态学的概念与发展城市生态学定义基本内涵—一是城市生态学的研究对象是包括城市人类在内的城市生态系统；二是城市生态学不能离开生态学的基本概念和基本原理的约束。第一节城市生态学的概念与发展城市自然生态学：研究人类活动对自然生态系统的影响等。城市经济生态学：研究城市代谢过程和物流能流的转化、利用效率等.城市社会生态学：研究城市人工环境对人的生理和心理的影响、效用及一系列城市问题，如人口、交通问题等。根据研究对象的不同，城市生态学可以分为三个分支：第一节城市生态学的概念与发展“城市生态学”由美国芝加哥学派帕克于1925年提出后，得到迅速的发展。二战结束后，城市环境污染加剧，开始重视综合性的研究，如伦敦对生境、有机体和生物群落的多方面研究。70年代，罗马俱乐部的研究报告“增长的极限”(TheLimitstoGrowth）对世界工业化城市化发展前景的估计，激起从生态学角度研究城市的兴趣。1971年联合国国际生物学规划，第11项“城市和工业系统能量利用的生态学前景”明确提出城市生态学研究，开始国际合作如柏林、香港。1974年国际生态学会成立“城市生态”专业委员会，出版城市生态学城市生态学发展的历史第一节城市生态学的概念与发展西欧的城市生态学是由自然科学家,特别是植物学家所首先创立,在以后的研究中,也一直基本保持着自然科学的性质。把非自然科学亦纳入城市生态学研究范畴的观点,仅仅是在近期才开始被德国和其他一些欧洲国家所接受。城市生态学的研究起源于欧美,然而北美的城市生态学概念和西欧的城市生态学概念并不完全相同。第一节城市生态学的概念与发展在北美洲，城市生态学植根于社会科学。RobertE.Park—芝加哥学派著名的代表人物之一,在1926年就已开始讲授“城市生态学”课程,其内容是“城市和社会之间关系的多样性”。北美的城市生态学概念,从一开初到现在,始终比西欧的城市生态学概念具有更浓烈的社会科学色彩。特别是在其发展初期,纯粹属于社会科学。第一节城市生态学的概念与发展随着时间的推移，城市生态学概念在西欧和北美间开始相互协调，逐渐趋于统一。在欧洲，城市生态学的概念正在逐渐扩展自己的含义；在北美,自然科学方面的研究(如气候学、绿地建设和城市园林树木的意义等),已在有关的城市环境规划中获得了广泛的应用。第一节城市生态学的概念与发展我国城市生态学的研究起步较晚,但发展很快。1984年12月在上海举行了“首届全国城市生态科学研讨会”,会议探讨了城市生态学的目的、任务、研究对象和方法，以及在实际工作中的作用。这次会议标志着中国城市生态研究工作的开始。以后的研究首先将注意力集中在把城市生态理论研究应用到城市规划、建设和管理实践中去,主要是对一些大城市进行生态系统工程方第一节城市生态学的概念与发展1983~1985年间组织的“天津市城市生态系统与污染防治综合研究”；“北京市城市生态系统特征及其环境规划的研究”等。这些研究为制定城市总体规划、城市经济发展规划、城市环境保护规划和城市管理措施等提供了决策依据。在城市生态系统个别组分的研究方面，有江苏植物研究所等开展的南京市“城市空气污染与某些植物种的关系”的个体生态研究。此外在北京以及其它城市还有一些有关城市生态调控决策支持系统方面的研究，目的是为城市规划、环境管理与决策者提供信息支持、方法支持和知识支持。第一节城市生态学的概念与发展为使城市发展步入正常良性循环轨道,为使日益严重的城市问题得到妥善解决,应该分城市职能类别开展城市生态的深入研究(以政治文化、工业企业、风景旅游、交通枢纽、商贸金融、港口运输等各类城市进行研究);城市生态的单项基础性研究(要构建城市总体模型,首先应有单项基础研究,如有关城市植被、植物区系、动物区系、水文、气候、土壤等以及有关城市交通、人口居住、环境美化方面的研究);城市生态环境管理及规划研究第二节城市生态学的学科体系1、生态学2、城市学3、人类生态学一、城市生态学学科基础第二节城市生态学的学科体系1、城市生物环境层次研究。把城市作为一种特定的生物环境，研究其中的生物生态问题。2、城市生态系统层次，把城市作为以人类活动为主体的人类生态系统，研究城市生态系统特点、结构、功能的平衡，及空间形式上的分布，是城市生态学研究的主导方向。3、城市系统生态研究。从区域和地理高度观察城市，研究城市在地区城市群（带）中的作用及发展变化，是广为流行的一种城市和城市群研究途径。二、城市生态学的研究层次第二节城市生态学的学科体系三、城市生态学的研究内容1研究城市生态系统(1)研究城市生态系统的主体――城市人口与城市环境的相互关系；(2)研究城市生态学要素或环境要素的特点；(3)研究城市物质代谢与能量流动过程与城市环境质量的相互关系；(4)研究城市除人以外的生命有机体(包括动物、植物和微生物)的状况，及其与人类的相互关系；(5)从区域角度研究城市生态系统与其他生态系统(如农田、河流、森林和海洋)的相互关系；(6)从全球的角度研究城市化对整个地球生命支持系统的影响。第二节城市生态学的学科体系(1)衡量城市人类生存环境质量的生态学指标；(2)改善城市居民生存环境质量的途径以及城市的生态责任。3将生态学的知识应用于城市研究、城市规划与管理(1)按照生态学原理开展城市综合研究，探讨城市环境问题的生态学本质；(2)按照生态学的要求编制城市规划、建设与管理的有关规范、文件；(3)开展生态规划研究与实践。2研究城市居民生存的环境质量第二节城市生态学的学科体系四、城市生态学研究内容的发展趋势1、城市与自然、资源、环境相互作用的具体机制方面应全面深入地展开2、将城市视为自然-经济-社会复合生态系统,需在具体机制研究的基础上,更为精确地概述3、现代生态学最关心的三个研究领域是可持续的生态系统、生物多样性保护、全球变化第二节城市生态学的学科体系五、城市生态学研究方法1、个案研究和理论研究相结合2、统计资料和现场观测资料相结合3、对比研究和定位研究相结合4、数理模型分析5、新技术的应用6、社会科学和自然科学相结合第三节城市生态学的基本原理（一）城市生态位原理：城市生态位是各种生态因子（水、食物、能源、土地、气候、建筑、交通等）和生态关系（如生产力水平、环境容量、生活质量、与外部系统的关系等）的集合。大致分为生产生态位和生活生态位。（二）多样性导致稳定性原理（三）食物链（网）原理：人类居于食物链的顶端，对环境污染的后果最终通过食物链的作用（即污染物的富集作用）而归结于人类自身。第三节城市生态学的基本原理（四）系统整体功能最优原理:城市各组分之间呈现出相生与相克的关系，理顺城市生态系统结构改善系统运行状态要以提高整个系统的整体功能和综合效益为目标。（五）最小因子原理（六）环境承载力原理环境承载力：指某一环境状态和结构不对人类生存和发展造成有害变化的前提下，所能承受的人类社会作用。包括有：技术承载力、资源承载力、污染承载力等第四节城市生态系统的构成作为人类主要聚居地的城市，是在巨大的人口压力下建立发展起来的特殊生态功能区，已不可避免地被生态学当作一类特殊“生物”加以研究。20世纪生态系统及复合生态系统理论研究的迅猛发展以及在城市研究中的广泛应用，为城市生态学(特别是城市生态系统)，引入了新的发展动力。第四节城市生态系统的构成城市生态系统是一个结构复杂、功能多样、规模巨大的开放系统，不断与外界发生着物质、能量和信息的交换，并产生价值增值。城市居民消耗物质和能量，创造价值，维持整个城市生态系统的正常运转，保证城市生态系统的平衡，促进城市生态系统的演变。第四节城市生态系统的构成一、城市生态系统的概念及构成城市生态学由芝加哥学派的创始人帕克(R．E．Park)于20世纪20年代首先提出。作为研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门学科，20世纪70年代以来，城市生态学理论上的一个重要突破就是将生态系统的概念引入对城市的研究中来，并逐步形成了自己的理论体系。第四节城市生态系统的构成一、城市生态系统的概念及构成城市生态系统是城市居民与周围环境相互作用形成的网络结构，是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊人工生态系统。显然，把城市作为一个生态系统加以研究，有助于城市物质、能量的高效利用，社会、自然的协调发展，系统的自我调节与自我平衡，进而有利于城市本身的发展以及城市与周边区域的协调、融合。第四节城市生态系统的构成一、城市生态系统的概念及构成在城市生态系统中，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其生存发展的活力与命脉，而人的社会行为及文化观念则是其进化的重要动力源。依据复合生态系统理论，有学者(如冷平生)认为，城市生态系统是由环境资源系统、生物系统、城市居民和人工物质系统及其产生的污染物相互作用，通过物质流、能量流、价值流和信息流相互联系而共同构成的。第四节城市生态系统的构成一、城市生态系统的概念及构成这一观点鲜明地把污染物作为城市生态系统的一个组成部分。因为城市是污染物的主要产生者，污染治理已经成为制约城市发展的主要难题，污染及其治理已成为城市生态系统研究的焦点。作为一个特殊的以人为中心的自然——经济——社会复合生态系统，仅以人为中心，即可将城市生态系统的内部联系划分为四个层面：人与自然、人与经济、人与社会以及人与各种污染物。因此，完全可以认为城市生态系统的组成包括了自然生态子系统、经济子系统、社会子系统，以及人类社会经济活动产生的各种污染物。第四节城市生态系统的构成一、城市生态系统的概念及构成其中，自然生态子系统包括城市居民赖以生存的基础物质环境，如太阳、空气、水、土壤、动植物、微生物、矿藏以及自然景观等；经济子系统涉及生产、分配、交换、消费各个环节，涵盖农业、工业、交通运输、贸易、金融等诸多行业；社会子系统则主要存在于人与人的关系上，存在于人们的意识形态中，涉及教育、文化、艺术、宗教、政治、法律等诸多上层建筑范畴。第四节城市生态系统的构成二、城市生态系统的特征城市生态系统是一个结构复杂、功能多样、规模巨大的开放系统，不断与外界发生着物质、能量和信息的交换，并产生价值增值。城市居民消耗物质和能量，创造价值，维持整个城市生态系统的正常运转，保证城市生态系统的平衡，促进城市生态系统的演变。与自然生态系统相比，城市生态系统具有如下特征：第四节城市生态系统的构成这是城市生态系统不同于自然生态系统的最重要一点。人的密度大、增长量大、占有的空间不断增大，绿色植物仅占极小的比例,消费者占优势。自然生态系统能够自给自足，自我维持，呈现植物多、动物少的营养金字塔。城市生态系统则不同，呈现人口多，动物、植物少的倒营养金字塔。（一）以人为主体、人口高度集中，其他生物物种很少，而且是以环境的因素而存在。第四节城市生态系统的构成第四节城市生态系统的构成如北京和东京的人类与植物的现存量比较A—人类现存量B—植物现存量A/B北京（城区）9761208/1东京（市区）6106010/1第四节城市生态系统的构成第四节城市生态系统的构成第四节城市生态系统的构成因此，城市里的人与自然生态系统中的生物，在生存生活方式上具有相同和相异的两面性。相同的一面是自然生理生态节律是在生命的长期进化中形成的，不会因为居住环境的改变而迅速改变；不同的一面则是人类可以适当避免自然界风、雨、雷、电及昼夜的