城市生态系统研究

1、 一、城市生态系统一、城市生态系统 二、城市生态学基本理论二、城市生态学基本理论 三、城市生态规划三、城市生态规划 讲课提纲讲课提纲 1 1、城市生态系统概念、城市生态系统概念 2 2、城市生态系统构成、城市生态系统构成 3 3、城市生态系统结构、城市生态系统结构 4 4、城市生态系统特征、城市生态系统特征 5 5、城市生态系统功能、城市生态系统功能 一、城市生态系统一、城市生态系统 1 1、城市生态系统概念、城市生态系统概念 一、城市生态系统概念一、城市生态系统概念 特定地域内的人口、资源、环境（包括特定地域内的人口、资源、环境（包括 生物的和物理的、社会的和经济的、政治的生物的和物理的、社

2、会的和经济的、政治的 和文化的）通过相生相克的关系建立起来的和文化的）通过相生相克的关系建立起来的 人类聚居地或社会、经济、自然的复合体。人类聚居地或社会、经济、自然的复合体。 由自然环境和社会经济环境以由自然环境和社会经济环境以 及沟通自然、社会、经济的各种人及沟通自然、社会、经济的各种人 工设施和上层建筑共同构成。工设施和上层建筑共同构成。 2、城市生态系统构成、城市生态系统构成 社会学家提出的社会学家提出的 城市生态系统城市生态系统 反映了城市的主反映了城市的主 体体人的能力、人的能力、 需求、活动状况需求、活动状况 等，也反映了城等，也反映了城 市的职能特点。市的职能特点。 可分为可分

3、为建筑物内环境建筑物内环境 和和建筑物外环境建筑物外环境，每，每 部分又分部分又分工作环境工作环境和和 生活环境生活环境。 存在于自然界中一切存在于自然界中一切 对人类有用的物质。对人类有用的物质。 可分为可分为可更新资源可更新资源和和 不可更新资源不可更新资源。 具具不可输送性不可输送性 影响、影响、 控制城控制城 市生态市生态 系统的系统的 运转。运转。 环境学家提出的环境学家提出的 城市生态系统城市生态系统 城市生态环境系统城市生态环境系统 资源结构资源结构环境结构环境结构人工设施结构人工设施结构 分解者分解者 消费者消费者 生产者生产者 智力结构智力结构 劳力结构劳力结构 人口结构人口

4、结构 空间结构空间结构 营营 养养 结结 构构 社社 会会 结结 构构 物质流、物质流、 能量流能量流 人口流、劳力流、智力流人口流、劳力流、智力流 信息流、信息流、 价值流价值流 城市生态系统的其他构成城市生态系统的其他构成 三、城市生态系统的结构三、城市生态系统的结构 生态系统结构是组成要素在一定的空间范生态系统结构是组成要素在一定的空间范 围内和一定的演化阶段内相互连接、相互影围内和一定的演化阶段内相互连接、相互影 响及发生关系的方式和秩序。响及发生关系的方式和秩序。 城市生态系统的结构有四种。城市生态系统的结构有四种。 食物链结构食物链结构 资源利用结构资源利用结构 生命生命环境循环结

5、构环境循环结构 要素空间结构要素空间结构 3 3、城市生态系统的结构、城市生态系统的结构 一、食物链结构一、食物链结构 绿色植物绿色植物 城市人群城市人群 肉食动物肉食动物植食动物植食动物 环境系统环境系统 植植 物物 食食 品品 动动 物物 食食 品品 饮饮 用用 品品 药药 品品 饲饲 料料 3 3、城市生态系统的结构、城市生态系统的结构 二、资源利用结构二、资源利用结构 广广 域域 环环 境境 市市 区区 环环 境境 水源水源 能源能源 建材建材 工业工业 资源资源 水源水源 太阳太阳 辐射辐射 土地土地 岩矿岩矿 废气、废液、废渣废气、废液、废渣 洁净水洁净水 二次能源二次能源 建筑材

6、料建筑材料 金属材料金属材料 非金材料非金材料 化学材料化学材料 生物材料生物材料 建筑物建筑物 构筑物构筑物 道道 路路 设设 施施 生产、生产、 生活资生活资 料产品料产品 洁净水洁净水 二次能源二次能源 建筑用地建筑用地 中间产品中间产品最终产品最终产品中间产品中间产品 排排 放放 排排 放放 排排 放放 排排 放放 3 3、城市生态系统的结构、城市生态系统的结构 三、生命三、生命环境相互作用结构环境相互作用结构 物质物质 环境环境 人工环境人工环境 生命环境生命环境 次次 生生 自自 然然 环环 境境 广广 域域 环环 境境 精神精神 环境环境 自然自然 要素要素 自然自然 资源资源

7、郊区郊区 环境环境 区域区域 环境环境 物质物质 环境环境 精神精神 环境环境 3 3、城市生态系统的结构、城市生态系统的结构 四、要素空间组成结构四、要素空间组成结构 区区 境境 环环 域域 区区 境境 环环 郊郊 市中市中 心心 自然自然 生物生物 次生次生 自然自然 环境环境 人工人工 环境环境 城市城市 人群人群 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 一、人类属性及人类生态系统特征一、人类属性及人类生态系统特征 人类属性人类属性 人类的社会属性人类的社会属性 人类的生物属性人类的生物属性 二、人类生态系统的特点二、人类生态系统的特点 食物链顶端生物成分的变化食物链顶端生物成分

8、的变化 构成生态系统的自然环境中，出现构成生态系统的自然环境中，出现 了日益扩大的人工生态系统了日益扩大的人工生态系统 非食物的物质流和能量流强度日益增长非食物的物质流和能量流强度日益增长 科学技术在人类生态系统中的作用日益增强科学技术在人类生态系统中的作用日益增强 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 系统成分系统成分 系统的生态关系网格系统的生态关系网格 生态位生态位 系统功能系统功能 调控机制调控机制 系统的演替系统的演替 1 1、区别自然生态系统的根本特、区别自然生态系统的根本特 征征 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特

9、征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人为性 城市生态系统是人工生态系统城市生态系统是人工生态系统 城市生态系统是以人为主体的城市生态系统是以人为主体的 生态系统生态系统 城市生态系统的变化规律有自城市生态系统的变化规律有自 然规律和人类影响叠加形成然规律和人类影响叠加形成 人类社会因素影响在城市生态人类社会因素影响在城市生态 系统中具有举足轻重的地位系统中具有举足轻重的地位 城市生态系统中的人类活动影城市生态系统中的人类活动影 响着人类自身响着人类自身 4 4、城市生态系统

10、的特征、城市生态系统的特征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人为性 3 3、城市生态系统的不完整性、城市生态系统的不完整性 城市生态系统缺乏分解者城市生态系统缺乏分解者 城市生态系统生产者不仅数量城市生态系统生产者不仅数量 少，而且作用也发生了变化少，而且作用也发生了变化 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人

11、为性 3 3、城市生态系统的不完整性、城市生态系统的不完整性 4 4、城市生态系统的开放性、城市生态系统的开放性 城市生态系统对外部依赖性城市生态系统对外部依赖性 城市生态系统对外部的辐射性城市生态系统对外部的辐射性 城市生态系统的开放具有层次城市生态系统的开放具有层次 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人为性 3 3、城市生态系统的不完整性、城市生态系统的不完整性 4 4、城市生态系统的开放性、城市生态系统的开放性 5 5、城

12、市生态系统的高质量性、城市生态系统的高质量性 物质、能量、人口的高度集中物质、能量、人口的高度集中 城市生态系统的高层次性城市生态系统的高层次性 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 课程内容 p 2011.03-2011.05 p城市生态系统功能城市生态系统功能 城市与其周边环境的高强度城市与其周边环境的高强度( (物质与能量物质与能量) )代谢代谢 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人为性 3 3、城市生态系统的不完整性、城市生态系统的不完整性 4 4、城市生态

13、系统的开放性、城市生态系统的开放性 5 5、城市生态系统的高质量性、城市生态系统的高质量性 6 6、城市生态系统的复杂性、城市生态系统的复杂性 城市生态系统是一个迅速发展城市生态系统是一个迅速发展 和变化的复合人工系统和变化的复合人工系统 城市生态系统是功能高度复合城市生态系统是功能高度复合 的系统的系统 4 4、城市生态系统的特征、城市生态系统的特征 三、城市生态系统的特征三、城市生态系统的特征 1 1、区别自然生态系统的根本特征、区别自然生态系统的根本特征 2 2、城市生态系统的人为性、城市生态系统的人为性 3 3、城市生态系统的不完整性、城市生态系统的不完整性 4 4、城市生态系统的开放

14、性、城市生态系统的开放性 5 5、城市生态系统的高质量性、城市生态系统的高质量性 6 6、城市生态系统的复杂性、城市生态系统的复杂性 7 7、城市生态系统的脆弱性、城市生态系统的脆弱性 城市生态系统不是自给自足的城市生态系统不是自给自足的 系统，需要靠外力才能维持系统，需要靠外力才能维持 城市生态系统自一定程度上破城市生态系统自一定程度上破 坏了自然调节机能坏了自然调节机能 城市生态系统食物链简化，系城市生态系统食物链简化，系 统自我调节能力小统自我调节能力小 城市生态系统营养关系出现倒城市生态系统营养关系出现倒 置，决定了其为不稳定性置，决定了其为不稳定性 4 4、城市生态系统的特征、城市生

15、态系统的特征 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 一、生产功能一、生产功能 生生 物物 生生 产产 生物初级生产生物初级生产 生物次级生产生物次级生产 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 一、生产功能一、生产功能 非非 生生 物物 生生 产产 物物 质质 生生 产产 非物质生产非物质生产 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 二、能量流动二、能量流动 能源类型及其特点能源类型及其特点 城市能源结构城市能源结构 城市生态系统能量流动过程与特点城市生态系统能量流动过程与特点 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 二、能量流动二、能量流动 城市生态系统能量

16、流动过程与特点城市生态系统能量流动过程与特点 1 1、城市生态系统能量流动过程、城市生态系统能量流动过程 原生原生 能源能源 最终最终 能源能源 有用有用 能源能源 传输传输 利用利用 利用利用 转化转化 传传 输输 次生次生 能源能源 损耗损耗 热量热量 损耗损耗 热量热量 损耗损耗 热量热量 损耗损耗 热量热量 损耗损耗 热量热量 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 二、能量流动二、能量流动 城市生态系统能量流动过程与特点城市生态系统能量流动过程与特点 1 1、城市生态系统能量流动过程、城市生态系统能量流动过程 2 2、城市生态系统能量流动特点、城市生态系统能量流动特点 5 5

17、、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 三、物质循环三、物质循环 1 1、城市生态系统物质循环的物质来源、城市生态系统物质循环的物质来源 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 三、物质循环三、物质循环 1 1、城市生态系统物质循环的物质来源、城市生态系统物质循环的物质来源 2 2、城市生态系统物质循环中的物质类型、城市生态系统物质循环中的物质类型 自然流自然流货物流货物流人口流人口流 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 三、物质循环三、物质循环 1 1、城市生态系统物质循环的物质来源、城市生态系统物质循环的物质来源 2 2、城市生态系统物质循环中的物质类型、城市生态系统

18、物质循环中的物质类型 3 3、城市生态系统物质循环的特点、城市生态系统物质循环的特点 城市生态系统所需物质对外界有依赖性城市生态系统所需物质对外界有依赖性 城市生态系统既有输入也有输出城市生态系统既有输入也有输出 生产物质远远大于生活性物质生产物质远远大于生活性物质 城市生态系统物质缺乏循环城市生态系统物质缺乏循环 物质循环在人为状态下进行物质循环在人为状态下进行 物质循环过程中产生大量废物物质循环过程中产生大量废物 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 四、信息传递四、信息传递 信息概述信息概述 信息传递在生态系统中的作用信息传递在生态系统中的作用 信息对人类社会经济的作用信息对人

19、类社会经济的作用 信息与城市生态系统信息与城市生态系统 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 四、信息传递四、信息传递 信息与城市生态系统信息与城市生态系统 1 1、信息在城市生态系统的作用、信息在城市生态系统的作用 城市功能发挥需要信息城市功能发挥需要信息 城市是信息的集聚点城市是信息的集聚点 城市是信息的处理基地城市是信息的处理基地 城市是信息高度利用的区域城市是信息高度利用的区域 城市是信息的辐射源城市是信息的辐射源 城市信息流量与质量反映了城城市信息流量与质量反映了城 市现代化水平市现代化水平 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 四、信息传递四、信息传递 信息与城

20、市生态系统信息与城市生态系统 1 1、信息在城市生态系统的作用、信息在城市生态系统的作用 2 2、信息与城市规划、城市研究、信息与城市规划、城市研究 确定正确的采集方法确定正确的采集方法 信息处理信息处理 信息的传播信息的传播 信息的利用信息的利用 标准化，与国际接轨标准化，与国际接轨 5 5、城市生态系统的功能、城市生态系统的功能 四、信息传递四、信息传递 信息与城市生态系统信息与城市生态系统 1 1、信息在城市生态系统的作用、信息在城市生态系统的作用 2 2、信息与城市规划、城市研究、信息与城市规划、城市研究 二、二、 城市生态学基本原理城市生态学基本原理 二、二、 城市生态学基本原理城市

21、生态学基本原理 1 1、城市生态位原理、城市生态位原理 城市生态位城市生态位是各种生态因子（水、食物、能源、土地、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。量、生活质量、与外部系统的关系等）的集合。 可分为可分为生产生态位生产生态位和和生活生态位生活生态位。 生产生态位生产生态位：城市的经济水平（物质和信息生产及流通水：城市的经济水平（物质和信息生产及流通水 平）、资源丰盛度（如水、能源、原材料、资金、智力、平）、资源丰盛度（如水、能源、原材料、资金

22、、智力、 土地、基础设施等）。土地、基础设施等）。 生活生态位生活生态位：社会环境（物质，精神及社会服务水平等）：社会环境（物质，精神及社会服务水平等） 及自然环境（物理环境质量、生物多样性、景观适宜度及自然环境（物理环境质量、生物多样性、景观适宜度 等）。等）。 2 2、多样性导致稳定性原理、多样性导致稳定性原理 生物群落与环境之间保持动态平衡的稳定状态的能生物群落与环境之间保持动态平衡的稳定状态的能 力，是同生态系统物种及结构的多样性、复杂性呈力，是同生态系统物种及结构的多样性、复杂性呈 正相关的。正相关的。 生态系统的结构愈多样、复杂，则其抗干扰的能力生态系统的结构愈多样、复杂，则其抗干

23、扰的能力 愈强，因而也愈易于保持其动态平衡的稳定状态。愈强，因而也愈易于保持其动态平衡的稳定状态。 对于城市生态系统：对于城市生态系统： l 人力资源多样性人力资源多样性，保证了城市各项事业的发展对，保证了城市各项事业的发展对 人才的需求；人才的需求； l 土地的多样性土地的多样性，保证了城市各类活动的展开；，保证了城市各类活动的展开； l 城市功能与交通方式的多样性城市功能与交通方式的多样性，使城市具有更大，使城市具有更大 的吸引力与辐射力；的吸引力与辐射力； l 行业和产业结构的多样性行业和产业结构的多样性，使城市经济稳定，整，使城市经济稳定，整 体经济效益提高等。体经济效益提高等。 3

24、3、食物链（网）原理、食物链（网）原理 l 食物链食物链（food chain）: 以能量和营养物质形成以能量和营养物质形成 的各种生物之间的联系。的各种生物之间的联系。 l 食物网食物网（food web）：生物群落中许多食物链）：生物群落中许多食物链 彼此相互交错连接而成的复杂营养关系。彼此相互交错连接而成的复杂营养关系。 l 用于城市系统时，各企业之间相互提供生产原料，某一企业用于城市系统时，各企业之间相互提供生产原料，某一企业 的产品是另一企业生产的原料；某些企业生产的的产品是另一企业生产的原料；某些企业生产的“废品废品”也可也可 能是另一些企业的原料。如此可以对城市食物网能是另一些企

25、业的原料。如此可以对城市食物网“加链加链”和和 “减链减链”。 l l 减链减链：除掉或控制那些影响食物网传递效益，利润低、污染：除掉或控制那些影响食物网传递效益，利润低、污染 重的链环。重的链环。 l 加链加链：增加新的生产环节，将不能直接利用的物质、资源转：增加新的生产环节，将不能直接利用的物质、资源转 化为价值高的产品。化为价值高的产品。 4 4、系统整体功能最优原理、系统整体功能最优原理 l整体大于部分之和。整体大于部分之和。 l子系统功能和系统整体功能相辅相成。子系统功能和系统整体功能相辅相成。 l子系统都有无限制地满足自身发展的需要，而不顾子系统都有无限制地满足自身发展的需要，而不

26、顾 其他个体的潜势存在。其他个体的潜势存在。 l城市各组分之间的关系并非总是协调一致的。城市各组分之间的关系并非总是协调一致的。 l理顺系统结构，改善系统运行状态，要以提高整个理顺系统结构，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，局部功能与效系统的整体功能和综合效益为目标，局部功能与效 率应当服从于整体。率应当服从于整体。 5 5、最小因子原理、最小因子原理 在城市生态系统中，影响其结构和功能的因素在城市生态系统中，影响其结构和功能的因素 很多，但往往是处于临界量（最小）的生态因子对很多，但往往是处于临界量（最小）的生态因子对 城市生态系统功能的发挥具有最大的影响力，有

27、效城市生态系统功能的发挥具有最大的影响力，有效 地改善提高其量值，会大大地增强城市生态系统的地改善提高其量值，会大大地增强城市生态系统的 功能与产出。功能与产出。 环境承载力环境承载力：指某一环境状态和结构不对人类生存和：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。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：包括有：资源承载力、技术承载力、污染承载力资源承载力、技术承载力、污染承载力等等 6 6、环境承载力原理、环境承载力原理 自然资源：淡水、土地、矿藏、生物等。自然资源：淡水、土地、矿藏、生物等。 社会资源：劳动力资源、交通工具与道路

28、系统、市场社会资源：劳动力资源、交通工具与道路系统、市场 因子、经济发展实力等。因子、经济发展实力等。 现实的：在现有技术条件下，某一区域范围内的资源现实的：在现有技术条件下，某一区域范围内的资源 承载能力；承载能力； 潜在的：技术进步，资源利用程度提高或外部条件改潜在的：技术进步，资源利用程度提高或外部条件改 善而提高本区的资源承载力。善而提高本区的资源承载力。 （1）资源承载力）资源承载力 （2 2）技术承载力）技术承载力：劳动力素质、文化程度与技：劳动力素质、文化程度与技 术水平所能承受的人类社会作用强度。包括现术水平所能承受的人类社会作用强度。包括现 实的与潜在的两种类型。实的与潜在的

29、两种类型。 （3 3）污染承载力）污染承载力：反映本地自然环境的自净能：反映本地自然环境的自净能 力大小的指标。力大小的指标。 环境承载力原理环境承载力原理具体内容具体内容： （1 1）环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化。）环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化。 （2 2）环境承载力的改变引起系统结构和功能的变化，从而）环境承载力的改变引起系统结构和功能的变化，从而 推动系统的正向演替或逆向演替。推动系统的正向演替或逆向演替。 （3）生态演替（）生态演替（succession）：一种更新过程，指一）：一种更新过程，指一 个群落被另一个群落，或一个生态系统被另一个生态个群落被另一个

30、群落，或一个生态系统被另一个生态 系统代替的过程。系统代替的过程。 正向演替正向演替（progressive succession）：生态系统向结构）：生态系统向结构 复杂、能量最优利用、生产力最高的方向的演化；反复杂、能量最优利用、生产力最高的方向的演化；反 之称为之称为逆向演替逆向演替（retrogressive succession） 。 （4）演替方向）演替方向: 当城市活动强度小于环境承载力时，当城市活动强度小于环境承载力时， 城市生态系统可表现为正向演替；反之，则相反。城市生态系统可表现为正向演替；反之，则相反。 正向演替正向演替逆向演替逆向演替 1.结构的复杂化结构的复杂化 1.

31、结构的简单化结构的简单化 2.以低级小型植物为主朝以低级小型植物为主朝 着高级大型植物发展着高级大型植物发展 2.从大型植物为主趋向于小型植从大型植物为主趋向于小型植 物占优势物占优势 3.物种多样性有增加趋势物种多样性有增加趋势3.物种多样性有减少趋势物种多样性有减少趋势 4.生活型多样化生活型多样化4.生活型的简化生活型的简化 5. 窄生态幅种增加窄生态幅种增加5.生态幅较宽的种增加生态幅较宽的种增加 6.群落趋向中生化群落趋向中生化6.群落趋向于旱生化或湿生化群落趋向于旱生化或湿生化 7.群落生物量趋向增加群落生物量趋向增加7.群落生物量趋向减少群落生物量趋向减少 8.土地生产力利用趋于

32、增加土地生产力利用趋于增加8.土地生产力利用趋于减少土地生产力利用趋于减少 9.土壤剖面的发育成熟土壤剖面的发育成熟9.土壤剖面弱化土壤剖面弱化 10. 群落生境的优化群落生境的优化10.群落生境的恶化群落生境的恶化 三、城市生态规划三、城市生态规划 1、什么是生态规划？、什么是生态规划？ 生态规划是以可持续发展的理论为基础，以生态学生态规划是以可持续发展的理论为基础，以生态学 原理为指导，应用系统科学、环境科学等多学科手段原理为指导，应用系统科学、环境科学等多学科手段 辨识、模拟和设计生态系统内部各种生态关系和生态辨识、模拟和设计生态系统内部各种生态关系和生态 过程，过程，确定资源开发利用和保护的生态适宜性，探讨确定资源开发利用和保护的生态适宜性，探讨 改善系统结构和功能的生态对策，改善系统结构和功能的生态对策，促进人与环境系统促进人与环境系统 协调、持续发展的规划方法。协