城市生态学教案

《城市生态学》教案第一章生态学概论第一节生态学的概念、起源及发展一、生态学概念1869年德国生物学家赫克尔(ErnstHeinrichHaeckel)提出：“可以将生态学定义为关于有机体与周围外部世界的关系的一般学科，外部世界是广义的生存条件”。二、生态学的起源及分类（一）生态学的起源起源：生态学（尤其基础生态学）来源于生物学、生物学是研究生物的结构、功能、发生和发展规律的科学，包括动物学、植物学、微生物学、古生物学等。（二）生态学的分类分类方法：生态学按其研究对象的不同等级单元，按照生物栖息的不同场所可分为若干类型。此外，按照生态学在自然学科及社会学科领域中的运用，也可划分为若干类型。三、生态学的发展第二节生物生存环境一、生物的能量环境生物能量环境的特点：其一是唯一性，即能量环境的能量唯一来源是太阳；其二是区间性，即能量环境所提供的不同生物的生存环境条件具有时空上的差异，生物对于能量环境的利用也具有选择“最适区间”的内在趋势。（一）光光照强度：在地球表面有时间和空间的变化规律。空间变化包括纬度、海拔高度、地形、坡向；时间变化则有四季变化和昼夜变化。光质：由于大气对太阳辐射的吸收和散射具有选择性，所以当太阳辐射通过大气后，不仅辐射强度减弱，而且光谱成分——光质也发生改变。随太阳高度升高，紫外线和可见光所占比例随之增大；反之，高度变小，长波光比例增加。光照长度：地球上不同纬度日照长度的变化各不相同，呈周期性变化。纬度越低，最长日和最短日光照区别越小，纬度越高日照长短的变化越明显。（二）温度温度的空间变化：受纬度和海拔高度的影响。低纬度地区太阳高度角大，辐射量大，昼夜长短差异小，太阳辐射量的季节分配比较均匀。高山高原地区辐射较强，但由于空气稀薄，水蒸气和二氧化碳含量低，所以地面上辐射热量散失很大。一般，南坡太阳辐射量大，气温、土温比北坡高。温度的时间变化：受季节变化和昼夜变化的影响。能量环境的组成二、生物的物质环境（一）大气圈大气的组成：包含恒定的（包括氮、氧、氩，约占99.97%，还有微量元素氖、氦、氪、氙以及臭氧等等）、可变的（二氧化碳和水蒸气）和不定的（尘埃、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物等，主要由人为因素造成）三部分。大气的分层：对流层、平流层、中间层（属于均质层），热层（非均质层），外层大气圈的垂直结构对流层平流层中间层热层（电离层）外层（逃逸层）（二）水圈由海洋、河流、湖泊、地下水、大气水和冰共同构成。水以大气环流、海洋和河流排水等形式在地球上流动和再分配，再通过蒸发、降雨、渗透等进行水分循环、不断往复，永无止境。水的自然循环水的地质作用水循环是改变地表面貌的重要因素。大气的降水、河水的流动、地下水的活动等等，一方面破坏地表及地下一定深度的岩石，一方面又形成新的岩石。水是一切有机体的生长要素，而有机体是改变地球面貌的又一个重要的要素。由此可见，水是参与地球发展和地壳变化最积极的因素之一。水在塑造地表形态的作用中占有极为重要的地位。海洋、河流、湖泊以及冰川等地表水是改造地表形态和盆地沉积等地质过程的主要营力，主要包括侵蚀、搬运和沉积三个阶段。而地下流体和部分地表水对矿产形成有着积极的作用。（三）岩石圈和土壤圈岩石圈是地球表面30-40km后的坚硬地壳层，是大气圈、水圈、土壤圈以及生物圈存在的牢固基础，也是土壤形成的物质基础。土壤圈在地球陆地表面，由岩石圈表面物理风化而成的疏松层作母质，加上水和有机物质通过化学变化以及土壤母质的生物作用，经过相当长的时间形成，是有机界与无机界相互联系、相互作用的产物。土壤的构成三、生物圈生物圈是由大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈这几个圈层的交接的界面构成的生物圈是地球上最大的生态系统，生物圈中各种生物体活质以太阳能为动力，进行大规模的物质的循环与能量的转移。第三节生态因子及其作用一、生态因子概念及其分类生境：任何一种生物都不可能脱离特定的生活环境，指的是在一定时间内对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及对有机体存活数量有影响的空间条件及其他条件的综合，包含对生物体有影响的自然条件和生物体种内和种间的相互影响。生态因子：组成生境的因素。主要包括两方面：a.非生物因素：即物理因素，如光、热、水、风、矿物质养分等；b.生物因素，即对某一生物而言的其它生物、如动物、植物、微生物，它们通过自己的活动直接或间接影响其它生物。另有一种观点将人为因子纳入第三种因素，即人类的砍伐、挖掘、采摘、引种、驯化以及环境污染。二、生态因子作用的分析（一）生态因子作用的一般特征综合作用：环境中各种生态因子不是孤立的，而是彼此联系、互相促进、互相制约，任何一个单因子的变化，必将引起其它因子不同程度的变化及其反作用。主导因子作用：在诸多生态因子中，有一个生态因子对生物起决定性作用，成为主导因子，主导因子变化会引起其它因子发生变化。直接作用和间接作用：环境中的地形因子，如起伏、坡度、海拔高度及经纬度登对生物的作用不是直接的，但它们能影响光照、温度、雨水等因子，对生物其间接作用；而光、温度、水则对生物生长、分布及类型起直接作用。因子作用的阶段性：不同阶段生物生长发育需求不同，因此因子对生物的作用有阶段性，这种阶段是由生态环境的规律变化造成的。生态因子的不可替代性和补偿作用：总体上讲每种生态因子的作用不尽相同，但都各具其重要性，尤其作为主导因子，如果缺少便会影响生物的正常生长发育，甚至罹病死亡。总体来说，生态因子不能替代和补偿，但在局部是可以补偿的。（二）生态因子的作用方式拮抗作用：各种因子在一起联合作用时，一种因子能抑制或影响另一种因子起作用。如有机汞和硒同时在金枪鱼中共存时，可以抑制甲基汞的毒性。协同、增强和叠加作用协同作用：两种或多种化合物共同作用的毒性等于或超过各化合物单独作用时的毒性总和。叠加作用：两种或多种化合物共同作用的毒性为各化合物单独作用是毒性的总和。增强作用：一种化合物对某器官系统并无毒作用，但与另一种化合物共同作用时，使后者毒性加强。净化作用：部分生态因子具有以物理、化学和生物的方式消除水、气、土中的污染物。净化可以分为物理净化、化学净化和生物净化三类。物理净化：包括稀释、扩散、淋洗、挥发、沉降等。化学净化：氧化还原、化合和分解、吸附、凝聚、交换和络合等。生物净化：生物的吸收、降解作用等，使污染物的浓度和毒性降低和消失。（三）生态因子作用的规律限制因子规律：在诸多生态因子中使生物的耐受性接近或达到极限时，生物的生长、发育、生殖活动以及分布等直接受到限制、甚至死亡的因子称为限制因子。最低量（最小因子）定律：低于某种生物需要的最少量的任何特定因子，是决定该种生物生存和分布的根本因素，亦称为利比希最小因子定律。耐受性定律：生物对环境的适应存在耐性限度的法则称为耐受性定律。每种生物对一种环境因子都以一个生态上的适应范围的大小，两者之间的幅度为耐性限度，称为生态幅。生物在最适点或接近最适点才能很好生活，趋向这两端就减弱，然后被抑制。第四节种群一、种群的基本概念和特征种群（population）：在一定时空中同种个体的总和。种群的基本特征空间特征：种群要占据一定的分布区，组成种群的每个有机体都需要有一定的空间进行繁殖和生长。种群数量的增多和种群个体生长的理论说明，在一个局限的空间中，种群中个体在空间中越来越接近，而每个个体所占据的空间越来越小，种群数量的增加就会受到空间的限制，进而产生个体间的争夺，出现领域性行为和扩散迁移等。数量特征：种群数量特征是以占有一定面积或空间的个体数量，即种群密度来表示的，它是指单位面积或单位空间的个体数目。另一种表示种群密度的方法是生物量，即单位面积或空间所有个体的鲜物质或干物质的重量。遗传特征：组成种群的个体在形态特征、生理特征方面有共性，但在某些形态特征或生理特征方面有差异。一个种群的生物具有一个共同基因库，以区别于其他物种，但并非每个个体都具有种群中贮存的所有信息。二、种群数量动态参数（一）出生率和死亡率出生率：种群生殖状况的指标。常用种群中每年内每千个个体的出生数或每年每个雌体的产仔数来计算。出生率分为最大出生率（或称绝对生理出生率）和实际出生率（或称生态出生率）。前者是指在理想条件下（无任何生态限制因子，繁殖只受生理因素限制）产生新个体的理论最大数量；后者表示种群在某个真实或特定的环境条件下的增长，它对种群来说由其组成、大小、物理环境条件而变化。死亡率：种群中每千个个体种死亡的总数。死亡率也分最低死亡率和实际死亡率（生态死亡率）。前者是指种群在最适应环境条件下，种群的个体都是因年老而死亡的，即生物都能活到了生理寿命之后才死亡的情况；后者是在特定条件下丧失的个体数，同生态出生率一样，不是常数，随种群状况和环境条件而改变。（二）迁入和迁出迁入：生物个体或者其种子从原有生活地向特定地区整群迁居的一种行为。迁出：迁出的相反行为。迁入与迁出是生物的一种扩散行为，它有助于防止近亲繁殖，同时又是个地方种群之间进行基因交流的生态过程。（三）年龄结构和性别比年龄比例：一个种群的所有个体一般具有不同的年龄，各个龄级的个体数目与种群个体总体的比例。性别比：反映种群中雄性个体与雌性个体比例的参数。（四）种群内禀增长率内禀增长率：指当环境是无限的（空间、食物和其他有机体等都没有限制性影响），在该理想条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的恒定的、最大增长率。三、种群增长的基本模式（一）在无限环境中的指数增长种群不受任何食物、空间等条件的限制，则种群就能发挥其内禀增长能力，数量迅速增长，呈现指数增长（又称“J”型增长）格局，这一规律称为种群的指数增长规律。四、种间关系（一）种间关系形式“+”“-”“○”分别表示有利、有害、无利无害（二）种间竞争关系种间竞争关系：就是指两个或更多物种的种群对同一对象的争夺，如空间、食物或营养物质、光线等等。竞争排斥原理（格乌斯原理）：种间竞争使亲缘关系密切或者各方面都相似的物种之间产生生态上的分离，称为~。生态位：生态位的定义各有不同，大体可以分为以下几种。格林尼尔“生境生态位”（habitatniche）（指物种的最小分布单元，其中的结构和条件能够维持物种的生存）；埃尔顿“功能生态位”（roleniche/functionalniche）（生态位应是有机体在生物群落中的功能作用和位置，特别强调和其他种的营养关系，他指出生态为主要是营养生态位）；哈林奇提出的“超体积生态位”（hupervolumeniche）（指生态维数远远多余三个，形成n维适合度明确的超体积）。（三）种间捕食与寄生作用捕食：指一个物种对另一个物种的取食现象。此现象对捕食者有利，对被捕食这不利，但不一定造成被捕食者的死亡。寄生：连个有机体或物种之间的密切关系。其中一个从另一个获取食物、前者称寄生者，后者称宿主。（四）种间合作与互利共生2.植物种间关系在植物造景中恰当地处理好植物的种间关系，可以增加景观的变化，改善环境的生态效益。例如：在亚热带、热带雨林的植物群落中，附生着著如藻类、天南星科、兰科、萝藦科等植物，这种附生关系增加了单位面积中绿叶的数量，增大了改善环境的生态效益，还可形成各种各样美丽的植物景观。在植物造景中还应当重视植物分泌的物质对种间组合的影响。例如：如刺槐、丁香两种植物的花香会抑制邻近植物的生长；榆属与栎树、白桦与松、松与云杉之间具有对抗性。第五节群落一、群落的基本概念及特征群落（community）：全称生物群落（biocoenosis），指在一定时间内居住在一定空间范围内生物种群的集合。（二）群落的特征1.群落中的优势种优势种：群落中因大小、数量或活动上起着重要影响和控制作用的少数几种物种。建群种：建群种的个体数量不占绝对优势，但它决定着群落的内部结构和特殊环境，是群落的创建者和建设者。共建种：如果群落主要层的优势种由多个物种组成，这些物种称为~。附属种：虽然也参加群落建设，但属于群落中优势度较小的物种。2.群落的物种多样性含义：一是说明群落中物种的多少，即丰富度；二是说明群落中各个种的相对密度，又可称为群落的异质性。3.群落的种间关联性含义：反映群落物种之间的联系特征。当许多物种经常趋向于一齐出现，称之为正关联；当另一些物种由于竞争或对环境、资源要求的明显差异而互相排斥、不一起出现，称之为负关联。4.群落的交错区和边缘效应群落交错区（ecotone）：不同群落的交界区域，或两类环境相接触部分，也成为生态环境脆弱带。边缘效应（edgeeffect）：交错区或两个群落的边缘和两个群落的内部核心区域，环境条件往往有明显的区别，在群落交错区内单位面积内的生物种类和种群密度较之相邻群落有所增加,这种现象称为边缘效应。其形成需要一定的条件，如两个相邻群落的渗透力大致相似、两个群落造成的过渡带需相对稳定各自具有一定均一面积或只有较小的面积的分割、具有两个群落交错的生物类群等。5.群落的稳定性定义：指在一段时间过程中维持物种互相结合及各物种数量关系的能力，以及在受到扰动的情况下恢复到原来平衡状态的能力，即现状的稳定、时间过程的稳定、抗变动能力和变动后恢复原状的能力。通常群落的稳定性通过如下三个特性来考察：a.当扰动一个群落系统时，所需施加的扰动强度越大，表明群落越稳定；b.群落从平衡位置上被扰动后，所产生波动的幅度越小，群落越稳定；c.群落变动后恢复到原来的平衡状态所需的时间，时间越短越稳定。二、群落与环境（一）、群落与生境生境（habitat）：群落具体生长的环境，它指动植物物种生存繁衍完成世代生活史所要求的各种不同生存条件总和的地域空间。（二）、群落对环境的指示作用1.植物群落的指示作用植被的特征和组成是作用一个生境所有因素的综合影响的表达，因此这种起指示作用的群落称为指示群落。2.生物群落对污染环境的指示作用通常采用群落中的优势种，其适应环境的范围越窄就越能起到指标作用。污染指示植物：第六节生态系统一、生态系统的概念生态系统（ecosystem）一词由英国生态学家A.G.Tansley在1935年提出。1971年生态学家E.P奥德姆1971年提出：生态系统就是包括特定地段中的全部生物和物理环境的统一体。具体说：生态系统是一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。二、生态系统的组成成分、功能及其相互关系（一）生态系统的组成成分生态系统是由两大部分、四个基本成分组成的。两大部分就是生物和非生物环境，也称之为生命系统和环境系统或生命成分和非生命成分；四个基本成分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境。（二）生态系统组成成分的功能1.生产者（producers）：指生物成分中能利用太阳能等能源，将简单无机物合称为复杂有机物的自养生物。主要是绿色植物、藻类，也包括一些光能细菌和化能细菌。2.消费者（consumers）：指靠自养生物或其他生物为食物而获得生存能量的异养生物，主要是各种动物。通常各种食草动物被称为初级消费者；以食草动物为食的食肉动物统称为次级消费者。3.还原者（reducers）：也称分解者，主要指细菌、真菌、放线菌和原生动物。4.非生物环境（abioticenvironment）:主要包括三个部分，其一为气候因子，如光照、热量、水分和空气等；其二为无机物质如C,H及无机盐分等；其三为有机物质，如碳水化合物、蛋白质、脂肪类及腐殖质等。（三）生态系统系统组成成分的关系三、生态系统的结构（一）空间结构生态系统的空间结构指生态系统中各种生物的空间配置（分布）状况，亦即生物群落的空间格局状况，包括群落的垂直结构（成层现象）和水平结构（种群的水平配置格局）。（二）物种结构物种结构是指生态系统中各类物种在数量方面的分布特征。（三）营养结构生态系统的营养结构即食物网及其相互关系。1.食物链：食物链即生物圈中一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物联系起来的链锁关系。2.食物网：生态系统中各种食物链相互交错连接形成的网状结构。食物网揭示了生态系统中生物之间的食与被食的关系。四、生态系统的基本特征及类型（一）生态系统的基本特征1.生态系统是动态功能系统（任何一个生态系统总是处于不断发展、进化和演变之中，这就是系统的演替。人们可按发育的状况将生态系统分为幼年期、成长期和成熟期）。2.生态系统具有一定的区域特征3.生态系统是开放的“自持系统”（生态系统的代谢通过生产者、消费者和分解者三个不同营养水平的生物类群完成，它们是生态系统“自维持”的结构基础）4.生态系统具有自动调节的功能（生态系统受到外来干扰和稳定状态改变时，系统靠自身内部的机制再返回稳定、协调状态的能力）。（二）生态系统的类型1.按生态系统空间环境性质即按生态系统所处的地理区域的空间性质分类，可分为淡水生态系统、海洋生态系统、陆地生态系统。2.按人类对生态系统的影响程度五、生态系统的基本功能（一）生物生产生态系统中生物生产包括初级生产（植物性生产）和次级生产（动物性生产）两个过程。1.生产系统的初级生产过程生态系统的初级生产是能量的转化和物质的累积过程，是绿色植物光合作用的过程。生态系统的初级生产可以分为总初级生产量和净初级生产量。PG=PN+Ra总初级生产力PG包括生产者自身呼吸作用中被消耗的有机物在内的总累积量净初级生产量PN指植物光合作用累积量中除去用于生产者自身呼吸所剩余的累积量Ra生产者用于自身呼吸的消耗量2.生态系统的次级生态过程生态系统的次级生态过程：消费者和分解者利用初级生产物质进行同化作用建造自身和繁衍后代的过程，即异养生物对于初级生产物质的利用和再生产过程。（二）能量流动生态系统的能量流动：是指能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程。1.能量流动过程包含能量形式的转变（太阳能转化为化学能）、能量的转移（能量由植物转移到动物和微生物上）、能量的利用（提供各类生物生长繁殖之需）及能量的耗散（生物的呼吸和排泄耗费能量）四部分。2.能量流动的渠道通过食物关系使能量在生物之间转移，即通过食物链和食物网能量进行流动。3.能量流动的特点（1）生产者（绿色植物）对太阳能利用率很低，只有0.14%左右。（2）能量流动为不可逆的单向流动。（3）流动中能量因热散失而逐渐减少，每经过一个营养级都有能量以热的形式散失掉。。（4）各级消费者之间能量的利用率平均为10%。（5）只有当生态系统生产的能量与消耗的能量平衡的，生态系统的结构与功能才能保持动态的平衡。（三）生态系统的物质循环生态系统中各种营养物质经过分解者分解成可以被生产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始地循环，这个过程叫做~（materialcycle）。1.生态系统物质循环的层次和类型（1）生态系统物质循环的层次生物个体层次的物质循环（个体的新陈代谢）生态系统层次的物质循环（在初级消费者代谢的基础上，各级消费者和分解者将营养物质归还环境）营养物质再循环的六种途径：物质由动物排泄返回环境，由微生物分解碎屑返回环境，通过植物根系中的真菌直接从植物残体中吸收营养物质而重返到植物体，分化和侵蚀过程加上水循环携带营养物质进入生态系统，动、植物尸体或粪便不需任何微生物分解也能释放营养元素，人类利用化石燃料生产化肥、海水制淡水及金属的利用。生物圈层次的物质循环营养物质在各生态系统之间的输入和输出，以及它们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。（2）生态系统物质循环的类型——碳的循环————氮循环————磷循环————水循环——（四）信息传递定义：是指生态系统内各生命组分之间的信息传递。分类：物理信息、化学信息、营养信息和行为信息物理信息是以物理过程为传递形式的信息，如光、声、电等，动物求偶、报警等行为都与物理信息有关。化学信息是将生物代谢过程中产生的一些化学物质（信息素）作为传递信息的物质，动物利用这些化学物质（信息素）作为个体间、种间识别信号。营养信息是通过食物链、食物网进行营养信息的传递。行为信息是指许多同种动物、不同动物个体相遇，会表现出威胁、挑战、炫耀等行为格式，称为~。六、生态平衡（一）生态平衡的概念生态平衡——指生态环境在一定时间内结构和功能相对稳定，其物质和能量的输入和输出接近相等。

处于生态平衡状态的生态系统，能通过自我调节（或人为控制）抵抗外来，使系统保持稳定状态。当外来干扰超过生态系统的自我调节能力，而不能恢复到原始状态时称作生态失调或生态平衡的破坏。人为活动可以破坏原有平衡，也可以建立新的平衡，使之结构更加合理，生态效益更高。生态平衡是一个动态过程，维护生态平衡不只是保护其原始稳定状态。（二）破坏生态平衡的因素破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素。1.自然因素包括水灾、旱灾、地震、台风、山崩、海啸等。由自然因素引起的生态平衡破坏，称为第一环境问题。2.人为因素是生态平衡失调的主要原因。由人为因素引起的生态平衡破坏，称为第二环境问题。人为因素造成的第二环境问题具体表现在以下三方面：物种改变引起生态平衡失调破坏;环境因素改变引起生态平衡破坏;信息系统破坏引起生态平衡失衡。（三）生态平衡失调的标志1.结构标志生态平衡失调首先表现在结构上，一方面是结构缺损，即生态系统的某一个组分成分消失；另一方面是结构变化，即生态系统的组成组分内部发生了变化。2.功能标志。生态平衡失调表现在功能上，一方面是生态系统中能量流动受阻；另一方面是物质循环中断。（四）生态系统的调节机制反馈机制：是指当系统中某一成份发生变化的时候，它必然会引起其它成分出现一系列的相应变化。这些变化又反过来影响最初发生变化的那种成分，这种现象称为反馈，反馈有两种，正反馈和负反馈。生态系统达到和保持平衡或稳态，负反馈的结果是抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。正反馈的作用常常使生态系统远离平衡状态。第二章城市生态学及基本原理第一节城市生态学定义城市生态学由芝加哥学派（ChicagoSchoolofHumanEcology）的创始人帕克（RobertEzraPark,1864--1944）于本世纪20年代提出。芝加哥学派是以美国芝加哥大学社会学系为代表的人类生态学及其城市生态学术思想的统称。兴盛于上世纪20~30年代，开创了城市生态学研究的先河。其代表人物有帕克、伯吉斯（E.W.Burgess）、麦肯齐（R.D.Mckenzie）等。该学派以城市为研究对象，以社会调查及文献分析为主要方法，以社区即自然生态学中的群落、邻里为研究单元，研究城市的集聚、分散、入侵、分割及演替过程、城市的竞争、共生现象、空间分布格局、社会结构和调控机理；运用系统的观点将城市视为一个有机体，一种复杂的人类社会关系，认为它是人与自然、人与人相互作用的产物，其最终产物表现为它所培养出的各种新型人格。城市生态学是研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门学科，城市生态学将城市视为一个以人为中心的人工生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的动因，组合和分布的规律，结构和功能的关系，调节和控制的机理；在应用上旨在运用生态学原理规划、建设和管理城市，提高资源的利用效率，改善系统关系，增加城市活力。根据研究对象的不同，城市生态学可分为城市自然生态学、城市经济生态学和城市社会生态学三个分支。第二节城市生态学产生的背景一、城市规划理论发展需要生态思想的介入1848年最早制订了《公众卫生法》。1898年由F.霍华德创立了“田园城市”的规划理论，影响深远。“田园城市”的概念主要是确定职业与居民的正确关系，确定优美的环境素质，土地使用模式以及城市的财政、行政与城市最优规模之间的关系，从而描绘出一个理想的城市规划方案。“田园城市”最后改称为：“IFHP”（国际住宅与城市规划会议），谋求现实地解决城市问题。从20实际60年代开始，法国学者集中研究了“区域发展规划”，重点是研究核心城市与其外围地区的发展关系。例如著名的英国“东南研究计划”（south-eaststudy），苏格兰的坎伯诺得（Cumbernauld），英国中部第三期新市镇，美国的河流流域研究都进行了大规模的区域发展规划。二、解决城市问题（包括城市环境问题）需要生态学思想（一）城市问题产生根源1.城市是一个高度集聚与高度稀缺的统一体。（1）城市的集聚性城市是社会生产力发展到一定阶段后的产物，是人类文明的集中表现。现代城市更是人类科学、技术和文化发展的体现，是社会政治活动和经济活动最集中的地方，又是地球上人口最密集的区域。（2）城市的稀缺性城市的稀缺性指城市在多个自然环境因素方面的稀缺与紧缺特征。如城市中植被稀缺、生物（除人类外）、水源、光照、清洁空气、能源、土地等均呈不同程度的稀缺状态。2.人们对自然环境（包括城市环境）的错误认识。这种错误认识导致了人们在城市建设、城市管理、城市发展等方面的失误，使城市问题不断加剧。（二）城市发展需要生态学思想第三节城市生态学的发展阶段一、萌芽阶段（20世纪以前）1．中国古代的生态学思想2.国外古代的生态学思想2000多年前的古希腊就已有生态思想的萌芽。公元前600年，希腊地理学家美勒提出生态区划设想。公园前300年，古希腊哲学家提奥弗拉斯特注意到植被分布与气候、土壤的关系。1869年，德国生物学家提出生态学的概念。二、初级阶段20世纪初，国外一批科学家将生态学思想运用于城市问题的研究。•1904年格迪斯《城市开发》•1915年《进化中的城市》•1916年美国芝加哥学派创始人帕克发表了《城市：关于城市环境中人类行为研究的几点建议》的著名论文，随后出版了《城市》一书，将生物群落原理应用于城市社会。美国芝加哥一批社会科学家开展了人与环境关系的研究（人类生态学），多集中于城市问题和城市生态环境与人的关系方面。•1925年伯吉斯提出同心圆增长理论（ConcentricRingsGrowthModel），认为城市自然发展将形成同心圆形式，这是竞争优势及侵入演替的自然生态的结果。。•1939年土地经济学家赫特提出了扇形理论（SectorTheory），总的仍为圆形，从中心向外形成各种扇形辐射区，各扇形向外扩展时仍保持了居住区特点。•之后，哈里斯和厄曼考虑到汽车的重要影响提出多核理论（MultipleNucleiModel），指出城市的土地利用形式并不围绕一个中心，而围绕离散的几个中心发展。三、蓬勃发展阶段1971年开始的联合国教科文组织的《人与生物圈》（MBA）计划，使城市生态学进入蓬勃发展的阶段。现阶MBA段研究的重点：（1）建立并检验城市化与环境之间的相互关系的各种模型，并用于城市不同发展阶段的决策及一些福利标准和环境质量的比较;（2）城市人口与乡村人口流的关系及对环境作用的研究；（3）通过对城市地区生物学产量的研究及能量、资源的合理及循环利用的研究，以减少周围地区的负荷和资源的供给。（4）城市绿地管理的研究。国际城市生态学研究机构及规划在我国城市生态学的发展大致分四个阶段1．环境觉悟阶段（1973~1980）人们对城市生产和生活活动带来的各种环境影响和生态破坏再也不熟视无睹了。2．综合治理及系统研究阶段（1981~1985）我国城市生态学研究蓬勃发展的兴盛时期。1984年1底在上海召开首届城市生态研讨会。3．城乡生态建设阶段（1986~1990）城市生态研究从大中城市扩展到中小城市。1986年在天津召开第二届研讨会；87年在北京召开国际性的城市与周围地区生态与发展研讨会；88年出版《城市生态与城市环境》。4．城市可持续发展研究阶段（1990年以后）探讨生态城市、可持续发展。第四节城市生态学的学科基础、研究层次与研究内容一、城市生态学的学科基础（一）生态学：研究生物间、生物与环境间相互关系的科学，是城市生态学最基本的学科基础。（二）城市学：以城市为研究对象，从不同角度、不同层次观察、剖析、认识改造城市的各种学科的总称。（三）人类生态学：研究人与周围环境之间的相互关系及其规律的科学。二、城市生态学的研究层次（一）城市生物环境层次：即生物环境层次研究，即以传统生态学理论出发，将城市作为特定的生态环境，研究此种环境中各种生物的生态问题。（二）城市生态系统层次：将城市作为以人类活动为主体的人类生态系统进行考察研究。强调城市中自然环境与人工环境、生态群落与人类社会、物理生物过程与社会经济过程之间的相互作用研究的主导方向。（三）城市系统生态层次：从区域和地理概念的高度来观察城市本身，站在历史发展的高度来考察城市问题。三、城市生态学研究的主要内容城市居民变动及其空间分布特征;城市物质和能量代谢功能及其与城市环境质量之间的关系(城市物流、能流及经济特征);研究城市发展及其制约条件，阐明城市发展与城市环境之间的关系；研究城市生态系统与环境质量之间的关系，建立城市生态系统模型；研究城市环境质量与城市居民健康之间的相互关系；研究城市生态系统除人以外的生物体（动植物和微生物）的构成与变化，以及环境因子对生物体的影响；从区域环境质量管理的角度，研究城市生态系统与其他生态系统（如农田、河流及海洋生态系统）的相互关系；研究社会环境对城市居民及其活动的影响；研究合理的各种城市环境指标及其标准；研究城市生态规划、环境规划的内容、原理和方法。第五节城市生态学基本原理一、生态学的一般规律相互依存与相互制约规律：物物相关相生相克微观与宏观协调发展规律：生物与环境之间是通过食物链的能流、物流、信息流而保持联系，构成统一的系统。物质循环转化与再生规律物质输入输出的动态平衡规律当生物体的输入不足时，产出就会下降，会影响输出；当输入大于输出时，会出现积累。相互适应与补偿的协同进化规律生物与环境之间存在着作用与反作用的过程，即生物给环境以影响，反过来环境也会影响生物，二者协同进化。环境资源的有限规律环境资源在质量、数量、空间和时间等等方面都具有一定限度，不能无限地供给。二、城市生态学基本原理城市生态位（urbanecologicalniche）是一个城市给人们生存、生活提供的生态位。它是城市给人们提供的各种生态因子和生态关系的集合。多样性导致稳定性原理在城市各部门行业和产业结构的多样性和复杂性导致了城市经济的稳定性和整体的城市经济高效性。食物链（网）原理食物链原理应用于城市生态系统中（1）以产品或废料、下脚料为轴线，以利润为动力将城市中的生产者——企业相互联系在一起。（2）城市各组分、各元素、各部分之间都是有直接或间接的联系，相互依赖相互制约的关系。（3）人类居食物链顶端，人类对生存环境的污染最终会通过食物链作用（富集）而归结于人类自身。系统整体功能最优原理城市各组分之间的关系并非总是协调一致，而是呈现相生与相克的关系状态。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。最小因子原理这一原理指出,城市生态系统中,往往是处于临界量最小的因子会对城市产生最大的影响力。因此,有效地改善和提高最小因子的数量和质量,会大大增强城市生态系统的整体功能。环境承载力原理环境承载力是环境本身具有的有限性自我调节能力的量度，指某一环境状态和结构在不发生对人类生存发展有害变化的前提下，所承受的人类社会作用。环境承载力随城市外部环境条件的变化而变化；环境承载力的改变会引起城市生态系统结构和功能的变化；引起城市生态系统的演替；城市生态演替是城市适应外部环境变化及内部自我调节的结果。环境承载力包括：（1）资源承载力：自然资源条件和社会资源条件,可分为现实和潜在资源承载力。（2）技术承载力：主要指劳动力素质、文化程度与技术水平所能承受的人类社会作用强度，包括现实与潜在两种类型。（3）污染承载力：反映当地自然环境的自净能力大小的指标。

第三章城市生态系统构成及特征第一节城市生态系统基本概念不同学者基于学科重点、研究方向不同对城市生态系统的理解存在差异。马世骏：强调城市生态系统是以人为中心的自然、经济和社会复合人工生态系统；王发曾：强调城市生态系统是城市居民为主体，地域空间和设施为环境，通过人类活动在自然生态系统上改造和营建的人工生态系统；金岚：认为城市生态系统是城市居民与周围环境组成的特殊人工生态系统，是人们创造的自然-经济-社会复合体；何强：认为人口在一定规模（10万）以上，住房、工商业、行政、文娱等设施占面积50%以上，拥有交通线网和车辆来往频繁的人类集聚区域称为城市生态系统。综上，不同学者认同人在城市生态系统中的重要作用。第二节城市生态系统的构成一、社会学家提出的城市生态系统的构成二、环境生态学家提出城市生态系统构成三、其他 第三节城市生态系统的特征一、人类属性及人类生态系统的特征（一）人类的两种属性人的生物属性人类的生存和发展需遵循生物与环境相互作用、相互依存的客观规律。人的社会属性在客观认识的基础上人类有意识、有目的地改造自然，改造的实践反过来又加深对客观世界的认识。相互促进使得科学技术的不断发达和对环境的改造能力愈加强大，物质财富与日俱增。（二）人类生态系统的特点人类生态系统：指居民与生存环境相互作用的网络结构，也是人类对自然环境适应、加工、改造而建造起来的人工生态系统。该系统中，一方面环境以其固有的成分以物质流和能量流的形式控制人类活动的过程，另一方面，人类活动有对坏境产生反作用，不断改变物质的循环和能量的流动过程。与自然生态系统的区别食物链顶端生物成分的变化,较之自然生态系统顶端捕食能力强的狮子、老虎等角色由人取代；在构成生态系统中的自然环境中，出现日益扩大的人工环境非食物的能量流和物质流强度日益增强；科学技术在人类生态系统中的作用日益重要。二、城市生态系统的特征（一）城市生态系统区别于自然生态系统的根本特征系统的组成成分：系统的关系网络：自然生态系统的关系网络包括生物种群内外各种竞争、捕食、共生关系网，群落与自然环境之间的关系网；城市生态系统中以社会关系、经济关系网络具有人工特性的网络为主。生态位：自然生态系统提供自然生态位；城市生态系统提供社会生态位、经济生态位。系统的功能：经过长期演化自然生态系统中形成了多样化、多层次的营养结构及合理的空间结构，各种流在其中显示出高效率利用和高循环再生自净能力，表现出生态学高效率；城市生态系统中的各种流需要自然生态系统的支持，其网络系统不完善其高强度的生态流运转伴随巨大的浪费，生态效率低下。调控机制：自然生态系统中的“通过自然选择的负反馈进行自我调节”，城市生态系统中是“通过人工选择的正反馈为主”。系统的演替：自然生态系统中系统演替的结果必定是在某一特定群落组成和结构上达到动态稳定、城市生态系统中是人通过改造环境、增加城市容量，可将系统从成熟期拉回到发展期。（二）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以人为主体的生态系统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人类社会因素的影响在城市生态系统中起着举足轻重的地位城市生态系统中人类活动影响着人类本身（三）城市生态系统的不完整性城市生态系统中缺乏分解者城市生态系统“生产者”（绿色植物）不仅数量稀少，作用也发生改变（四）城市生态系统的开放性对外部系统的依赖性对外部系统的辐射性城市生态系统的开放具有层次性：城市生态系统内部各子系统之间的开放，特点范围小局限于内部；城市社会经济系统与城市自然系统之间的开放，特点开放规模强度大于前者，仍具单向性；城市生态系统作为一个总体向外部系统全方位开放，特点高强度、双向性、普遍性。（五）城市生态系统的“高质量性”物质、能量、人口的高度集中性城市生态系统的高层次性（六）城市生态系统的复杂性城市生态系统是一个迅速发展变化的复合人工系统城市生态系统是一个功能高度综合的系统（七）城市生态系统的脆弱性城市生态系统是一个功能高度综合的生态系统城市生态系统一定程度上破坏自然调节机能城市生态系统食物链简化，系统自我调节能力小城市生态系统营养关系出现倒置，决定了其为不稳定的系统

第四章城市生态系统的结构与基本功能第一节城市生态系统的结构一、城市定义：以空间和环境资源利用为基础、以人类社会进步为目的的一个集约人口、集约经济、集约科学文化的空间地域系统，它是一个经济实体、科学文化实体和自然环境实体的综合体。篆字：二、城市系统定义：城市是以人为中心的，以一定的环境条件为背景的以经济为基础的社会、经济、自然综合体，按照系统论的观点，这个综合体称为城市系统。特征：城市由许多个子系统构成，又可进一步分解为单位要素，他们之间具有相互依赖、相互制约的特点关系。城市大系统的总目标：发挥城市效益，包括社会效益、经济效益和环境生态效益,来满足人们对物质和精神文化的要求。城市概念的发展1933.8国际现代建筑学会“雅典宪章”城市主要功能：居住、工作、休憩、交通1978.12“马丘皮克丘”宣言修正雅典宣言指出：城市规划是力求创造一个综合多功能的生活环境；不能单纯追求功能的划分而牺牲城市的有机组织，忽视城市中人与人的多重联系。城市的吸引力与城市规模成正比，与城市间距离成反比。三、城市生态系统定义：城市空间范围内的居民与自然环境系统和人工建造的社会环境系统相互作用而形成的统一体，属于人工生态系统（Artificialecologicalsystem）,是以人类为主体的，人工化环境的，人类自我驯化的，开放性的生态系统。四、城市生态系统的结构城市生态系统的结构是系统组成要素在一定空间范围内相互联系、相互影响及其发生关系的方式和顺序。A.食物链结构——分为自然食物链和人工食物链B.资源利用链结构C.生命-环境相互作用结构D.要素空间组合结构——分为圈层式结构和镶嵌式结构；大镶嵌：各圈层内部要素按土地利用分异所形成的团块状功能分区的空间组合形态。小镶嵌：是指各个功能分区内部组成要素按土地利用分异所形成的微观空间组合形态。第二节城市生态系统的基本功能城市生态系统生产功能: 生物生产：生物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，分为生物初级生产和生物次级生产。生物初级生产：包括人工、自然植被的光合作用。生物次级生产：主要以人为主，表现出明显的依赖性和人为可调性；同时有一定的社会性。非生物生产：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。物质生产：满足人类生活所需的各类有形产品及服务。非物质生产：满足人们精神生活所需的各种文化艺术产品及相关服务，是城市文化功能的体现。城市生态系统的能源结构与能量流动城市生态系统的能量是指能源在满足城市多功能过程中在城市生态系统内外的传递、流通和耗散过程。能源结构指能源总生产量和总消费量的构成及比例关系。一个国家、城市的能源结构反映该国或该城市生产技术发展水平。城市生态系统能量流动的过程与特点（与自然生态系统比较）1.能量使用上，自然生态系统能量流动集中于系统内各生物物种之间所进行的动态过程，反映于生物的新陈代谢过程中；城市生态系统集中于非生物能量的交换和流转，反映在人力所创造的各种机械设备的运行过程中。2.传递方式上，自然生态系统依赖于食物网，而城市生态系统依赖于各个部门。3.能量运行机制上，自然生态系统是依靠自为、天然的，而城市生态系统则以人工为主。4.能量生产和消费的过程中，城市生态系统有部分能量以三废的形式排入到环境中。5.能量流动具有单向性，不断损耗，不构成循环。6.除部分能量辐射传导，其余能量均由各类物质携带。城市生态系统物质循环的物质来源1.来源：自然性来源，如空气、日照、水、非人工绿色植物人工性来源，如人工性绿色植物、食物、原材料、化石燃料2.城市生态系统物质循环中的物质流类型自然流：自然力推动的物质流，如空气、水体的流动；货物流：保证城市功能发挥的各种物质资料在城市中的各种状态及作用的集合。人口流：包括人口在时间上和空间上的变化，前者即人口的自然增长和机械增长，后者反映城市与外部区域之间人口流动中的过往人流、迁徙人流以及城市内部人口流动的交通人流。分类：劳力流和智力流城市生态系统物质循环的特点1.所需物质对外界有依赖性；2.既有物质输入，又有物质的输出；3.生产性物质远远大于生活性物质；4.物流缺乏循环5.物质循环在人为状态下进行6.物质循环过程中产生大量废物。信息传递信息：客观世界带有某种特性的讯号。特征：客观性、普遍性、无限性、动态性、依附性、计量性、变换性、传递性、系统性、转化性。信息流：是任何系统维持正常的有目的性运动的基础条件，它起着支配作用，调节着人流和物流的数量、方向、速度、驾驭人和物做有目的、有规则的活动。信息传递在生态系统中的作用自然生态系统中，信息传递就是指生态系统中各生命成分之间存在的信息流。包括：物理信息（如：光、声、颜色）化学信息（生物代谢产生的一些化学物质，尤指各种腺体分泌的激素）营养信息（生物生长发育的诸多食物因素及其作用）行为信息（生物在相互交往中所呈现出的行为格式）信息与城市生态系统信息在城市生态系统中的作用1.城市功能的发挥需要信息；2.城市是信息的集聚点；3.城市是信息的处理地；4.城市是信息高度利用的区域；5.城市是信息的辐射源；6.城市信息流量与信息质量反映了城市现代化水平。在城市规划、城市研究时，须注意：1.确定正确的信息收集方法2.信息的处理3.信息的传播4.信息的利用5.信息的采集、处理、传播等专门化、规范化、标准化、城市间统一联网，并争取与国际信息系统接轨。生态信息的应用：生态指示剂货币流：特殊的信息流，凝聚着各生产部门之间，生产与消费部门之间物质、能量流动的大量信息，反映了产品的价值和需求程度。人口流：包括空间范围内的移动流（市内流动、城乡流动和城市间流动）和时间范围内的变动流（人口出生、死亡、迁入、迁出的变动及职业、家庭结构的变动等）。

第五章城市人口第一节城市化与城市人口概念一、城市化 城市形成于人类社会第二次大分工过程中。第一次大分工出现了农业和畜牧业,始于10,000年前,即早期的农业时期(earlyfarmingphase)。第二次大分工出现了商业和手工业，形成了以农业为主的乡村，以商业和手工业为主的城市，称之为早期城市时期(earlyurbanphase)，约始于5,000年前的美索不达米亚(两河流域)、中国、印度。1860’s的工业革命，人类社会进入了现代技术时期(moderntechnologicalphase)。城市化(urbanization)：人口向城镇或城市地带集中的过程”(《简明不列颠百科全书》（Encyclopedia））；人口向城市地区集中，农村地区转变为城市地区（农业人口变为非农业人口）的过程（<<中国大百科全书>>）。表现为两种形式：（1）城市数目增加； （2）各城市人口规模不断扩大。二、城市化水平城市化水平：一般用一定地域内城市人口占总人口比例来表示。城市化水平的整体评价体系应包括下列要素：城市人口比重（城市人口实际包括非农业人口、居住城区的农业人口和流动人口）；适龄人口入中学率；人均国内生产总值；城市第三产业占国内生产总值比重；城市人均道路铺装长度；城市用自来水普及率；城市人均住房面积；万人拥有医生数；人均公共绿地面积。发达国家70%，第三世界30%，全世界平均值为40%左右。城市化也包括城市地区居民的生活，居住方式等变化及其衍生的后果，叫城市态（urbanism）。城市的巨型化(megalopolitanization)：许多城市,连同它们的广大郊区同时发展，扩大，最后连成一片绵延不断的广大建成区。6个大都市带：美国东北部大西洋沿岸大都市带，日本东部太平洋沿岸大都市带，欧洲西北部大都市带，美国五大湖沿岸大都市带，英格兰大都市带，中国长江三角洲大都市带(J.Gottmann，大都市带，1989，戈特曼认为都市圈应以2500万人口规模和每平方公里250人的人口密度为下限)。4个正在形成的大都市带：美国西部沿岸，巴西南部沿海，意大利北部波河平原，中国珠江三角洲。共同特征：良好地理位置和自然条件，适于人类居住，适于耕作和交通联络，国家或洲际大陆，乃至全世界的政治,经济中心。城市化的特点是:（1）人口集中；（2）产业集中；（3）能源结构改变；（4）需水量增加；（5）交通便捷；（6）信息传递快速；（7）不透水地面增加；（8）绿地减少；（9）人们相应的生活习惯改变。第二节城市人口(urbanpopulation)居住在城市规划区域建成区内的一切人口，一切从事城市的社会，经济和文化等活动，享受着城市公共设施。在中国特定为居住在城市范围内并持有城市户口的人口。城市的一切设施和物质供应，活动场所必须考虑容纳这些人口，并为他们提供各种各样的服务。可用城市人群来表示城市人口。城市人口结构(structure)：①城市人口自然结构，如性别、年龄等；②城市人口社会结构，如民族、家庭、文化、宗教、职业、经济收入结构等。城市人口数量城市区域内人口的总个体数，含固定人口总数和流动人口总数。城市人口的数量是不断的变化的，由人口的出生率、死亡率、迁入率、迁出率四个参数决定。Nt+1=Nt+B-D+I-ENt是时间t的人口数量;Nt+1是1个时期后人口数量;B、D、I、E分别是在时间t和t+1期间出生(born)、死亡(decease)、迁入(immigrate)、迁出(emigrate)的个体数。城市人口的年龄结构(agestructure)反映不同年龄的个体数量的分布情况。一般将人口划分成：托幼年龄、中小学年龄、劳动年龄和老龄；或：幼龄、中龄和老龄。人口年龄结构模型：增长型、稳定型和衰退型老龄级中龄级幼龄级城市人口性比:人口总数某个龄级的个体中男性对女性的比例。城市人口性别构成(sexstructureofurbanpopulation)是城市人口自然结构的基本要素之一。城市人口密度(urbanpopulationdensity)城市人口密度：指城市区域内单位面积上居住的人口数。城市人口过密化 城市人口密度过大，超过合理密度的状态，是人口在城市过度集中的表现。东京、纽约等是公认的过密城市上海城市化地域面积为东京的40%。发达国家大城市地域的城市人口主要分布在半径50km的实际城市化范围内，而中国则为10km。城市人口分布(distribution)指人口在城市空间的分布状况。人口迁移：人口在地理空间改变居住地的移动。人口城市化：农村人口向城市转化和集中。农村人口转入城市；农村人口就地转化。人口城市规划：以人口为主体对城市发展进行统筹安排、合理布局的一种方法。城市人口的分布格局：关于人口在城市中的水平空间上的分布状况，可分为四种类型:随机分布、集群分布、均匀分布和散式分布。第三节城市人口的分类城市人口的服务结构分类：分为基本人口、服务人口、被托养人口三大类。城市人口职业结构分类(employmentstructure)：城市人口职业结构：劳动人口在各个社会部门所占的比例。分为生产性劳动人口；非生产性劳动人口；非劳动人口。城市人口文化结构分类：根据文化构成分类，一般分为七岁上学前、文盲、小学学历、中学学历和大学学历五大类。不同的行业分类不同，如大学教师分：大学本科、硕士和博士学历三大类或高级、中级、初级职称和实习教师四大类。城市人口民族结构分类：指根据民族结构的特征进行的分类。第四节城市人口动态城市人口规模城市人口自然增长率净增人口数与总人口数之比。自然增长率=（(年内出生人口--年内死亡人口)/年人口)）*1000‰或自然增长率=出生率-死亡率城市人口机械增长率一定时期内城市人口迁入和迁出的差数。机械增长率=（某一时间迁入人口数-迁出人口数）/该时间平均人口数）*1000‰城市人口承载力1940s威廉福格特公式为：C=B:EC:某土地面积的承载力，指土地向人类提供饮食住所的能力；B:指土地的生物潜力；E:环境阻力生态系统的人口承载力：CP=Sm/∑(Xⅰ/Pⅰ)+∑(Yⅰ∑Nji/Pi)CP：某生态系统在保证系统结构和功能不受破坏，人的食物链结构为（XiYi）(i=1,2,…I.j=1,2…J)的人口承载力；X:年人均对第i种植物性食物需要量；Y:年人均对第j种动物性食物需要量；Nji:生态系统有关的第j种动物性食物对第i种植物食物需要量，即饲料转化率；Sm:生态系统中人类可利用的土地资源面积；Pi:第i种植物性作物的单产。（四）人口环境容量观1、乐观论认为地球可以养育500亿人，主要观点：①地球陆地还有大量资源尚未开发利用；②人类对海洋资源，包括海底和海水资源的开发利用还处于起步阶段；③高度发达的经济条件是合理和优化环境的基础，环境污染和环境退化都是暂时的；④科学技术正以跳跃速度发展。2、悲观论①生态系统的退化，如污染、毁林、草原退化、沙漠化，自然资源的短缺、气候变异，灾害频繁等；②即使人口规模不再增长，但人均消费水平仍将快速上升，资源耗用量扩大；③人类只是地球上生物群中的一种，人类不能只是保证自身的生存、发展和幸福，还必须为其他生物保留和创造适合于它们生存和维持某种程度繁荣的条件。3、辨证观①人口必须控制，否则将加重环境污染和生态失衡，给人类造成不可逆转的损失，因此，过于乐观不是科学的态度。②但人类科学技术的发展是无限的，人口环境容量也会迅速扩大。因此，过于悲观也不是科学的态度。二、城市人口增长（一）指数增长（exponentialgrowth）模型Malthus（1978）提出的生物种群有按几何级数增长的趋势，认为人口有无限的以指数增长的性质。Nt=Rt0N0R0为亲代的生殖力；N0是起始时人口数量；t为世代或时间。如果方程两侧都取自然对数则可得线性方程：lnNt=lnN0+rtr>0，N增大；r<0，N减小；r=0，即出生率和死亡率相等，人口数量不变。（二）逻辑斯蒂增长模型（logisticgrowth）种群在有限环境下，受环境制约且与密度相关的增长方式。（见图4-3）dN/dt=rN(1-N/K)r：自然增长率，K：环境容量它须满足下述假定才能成立：（1）所有个体在生态学上是完全相同的，具有相同的死亡和生殖特征。（2）种群的个体数量是合理的计量单位。（3）种群自然增长率r为常数。（4）一个固定不变的上限k，即环境容量。（三）人口自然增长方程N(t)=N(0)e(u0+Δu)t——(D0/(u0+Δu))(e(u0+Δu)t-1)N(t)：t时刻的人口总数，N(0)：t0的人口总数，e为自然底数，u0为t0时的出生率。D0为t0时的死亡人数.Δu为相对死亡率。第五节城市流动人口和人口迁居一、城市流动人口概念 ①在城市中从事短期、季节性工作的外地人口；②到城市旅游、出差、探亲、借读、就学人口。二、城市化与流动人口的关系暂住人口大多从事建筑施工、集贸商贩、保姆、修理工等经济活动，填补了一些城市人不愿问津的脏、苦、累、差的就业岗位，构成了城市运行、发展不可缺少的一部分。但反过来农村到城市的暂住人口都需要城市提供衣食住行，城市生态规划与建设必须考虑到他们的需求。三、中国人口城市化的特征在城市人口增长过程中，出现过交通拥挤、住房紧张、环境污染、就业困难等问题。政府利用行政手段，实现了城市人口稳定有序的增长。归功于限制农村人口向城市迁移的政策以及与之相适应的各种管理制度。限制迁移政策对人口城市化乃至整个经济、社会的发展产生了一系列的不利影响：（1）延缓了人口城市化进程，造成了人口城市化滞后于工业化。（2）割裂了人口从农业向非农业产业转移与人口从农村向城市迁移的必然联系，影响了城市聚集效益的充分发挥。（3）妨碍了城乡统一的劳动力市场的建立和发展，造成一方面就业困难，另一方面岗位空缺。四、城市人口迁居(residentialmobility)城市中以住宅位置改变为标志的、城市地域范围的人口移动。也称城市内的迁移(interurbanmigration)。（一）60’s中期以前的人口迁居大量低收入流动人口移入城市，可能向城市中心区聚集，迫使其他人向外移动，开始入侵和演替过程；同时高级住户不满意现有住宅而移向新住宅，并引起低级住户的移动；还有一些人的迁居是因为结婚、生小孩、年老等对住宅空间产生特定需求所致，但所有这些移动都要受个人经济状况以及工作地点的制约。（二）60’s中期以后 决定迁居是内、外压力作用的结果。内部压力:住户的需求与期望。外部压力:住宅与环境特征.（住宅大小与质量、邻里、相对位置）。内外压力达到一定的程度时，就发生迁居。五、中国城市人口迁居基本原因迁居者本身内部因素迁居者的需求，包括住宅需求和住宅区需求（上下班、环境等）两方面。迁居者文化心理。（浦西的床和浦东的房1990s）外界影响社区环境的影响城市规划与建设经济发展与住宅建设人口政策（生育政策、劳动政策、户籍政策）土地制度（地价的变化）住房政策（租、补贴、买卖）

第五章城市环境及主要污染源江苏泰兴化工园区的化工废料堆放长江堤上2009年5月15日河南安阳市范家庄离炼钢炉只有一墙之隔，村里每天都下铁雨，村民在这污染严重的环境下生活2008年3月24日浙江萧山化工园区的工业污水排放河道后再经过河闸排放钱塘江2009年4月24日河南安阳钢铁厂出来的污水流入安阳河2008年3月25日广东省贵屿镇河流、水塘都已被污染，村民们只好在被严重污染的水塘里洗涤2005年11月25日宁夏石嘴山湖滨工业园区高大的烟囱上粉尘从天而降，当地居民叫苦连天，他们出门就得做好防范措施2006年4月22日在黄海海岸线上，无数的污水管道埋在海滩上，甚至延伸进深海2008年4月28日安徽马鞍山长江岸边有很多小规模的选铁厂、塑料加工厂，排放大量污水进入长江2009年6月18日内蒙古拉僧庙发电厂二条黑色的巨龙覆盖着村庄2005年7月26日江苏省常熟市氟化学工业园污水处理厂，负责收集处理各化工厂的污水，但他们并没有处理污水，通过管道从长江底延伸1500米处排放污水。2009年6月11日安徽省马鞍山化工园区长江边上被化工厂污染的土地2009年6月26日内蒙古拉僧庙工业园区每天大量的工业污水流向黄河滩2005年7月26日镇江市钛粉厂每天大量的化工污水排放长江，下游不到1000米处是丹阳市自来水取水处2009年6月10日江苏省海门市化工园区污水处理厂偷排污水进入长江2009年6月5日河北省涉县天津钢铁厂是重污染企业，企业规模还在不断扩大，严重影响当地居民的生活2008年3月18日陕西省韩城市龙门镇大规模发展工业，环境污染非常严重2008年4月8日江苏滨海头罾沿海化工园区有一百多家化工厂，有一部分通过排水沟进入大海，有一部分特别浓的污水存放在5个“污水暂存池”。每月二次小潮来时就把“污水暂存池”的污水排入大海2008年6月20日江西省胡口县化工园区在长江边上，化工厂私自填埋长江堤岸，扩大化工厂规模安徽省慈湖化工园区，修了一条地下管道，污水每天从这里排放长江，污水有时是黑色的，有时是灰白色的，有时是深红色的，有时是黄色的，不同化工厂排放的污水颜色不同2009年6月18日山西省是全国污染最严重的地区，也是缺陷婴儿出生率最高的省份，这是一对爱心的农妇领养17名残疾孩子2009年4月15日山西省临汾市下康村村民长期饮用被工业污水污染的地下水，有五十多人得了癌症和脑血栓。64岁的王宝生在2003年发病，一直卧床不起，使他全身很多地方溃烂。不能上床睡觉，每天只能趴在床前过日子2005年7月10日每天大量粉尘吸进肺部。在这里干一、二年，他们就感到身体不适，甚至发病，这些民工大多是贫困地区来的2005年4月10日在山西临汾市污染严重地区，农民在棉花地里干了两小时的活之后全身都是煤灰2007年9月24日山西省民间有很多慈善育婴院，来帮助被父母抛弃的残疾婴儿2009年4月14日云南宣威是个癌症村，每年有20多人死于癌症。11岁的学生徐丽患的是骨癌2007年5月8日河北省涉县固新村现有癌症病人50多人，每年癌症死亡20多人2008年3月18日环境问题的产生和生态危机 农业、畜牧业带来的生态问题工业化、城市化带来的生态问题当代人类面临的生态环境问题概括1.人口剧增2.资源匮乏：土地资源、淡水资源、森林资源3.生态环境恶化：沙漠化、全球性气候变化、臭氧层流失、自然灾害世界八大公害事件简况第一节城市生态系统存在的主要问题1.自然环境遭到破坏2.土地占用和土壤变化a.城市占用土地的扩大b.城市土壤的变化城市地下水水位下降与地面下降城市废物污染土壤土壤污染气候变化和大气污染气候变化大气污染粉尘污染一氧化碳硫氧化物氮氧化物与光化学烟雾用水短缺和水污染资源型缺水水质型缺水缺乏完善的污水处理系统水污染对人类健康通过两方面造成危害：①水中致病微生物引起传染②有毒性物质引起中毒水体化学污染物质主要包括：无机有毒物质：主要包括重金属离子、氰化物、氟化物和亚硝酸盐等；有机有毒物质：主要有农药（DDT、六六六等有机氯农药）、醛、酮、酚以及多氯联苯、芳香胺、高分子聚合物、染料等汞存在形式：无机汞和有机汞有机汞中的甲基汞毒性最大。水体中的无机汞经厌氧性细菌分解后，可转化成甲基汞。含汞废水排入江河后，鱼、贝类生物将汞吸收并积累于体内，人食用了鱼、贝类后，汞又被人体吸收和积累，当人体内汞的含量达到一定程度时，便引起中毒。汞中毒是一种慢性神经性中毒，其症状为初期头昏、浑身无力、食欲不振、疲乏，中期牙根出血、脱发、视力障碍；后期肢体麻木，严重者动作失调，言语不清，耳聋，视力模糊，以致死亡。镉剧毒物质，人一次服用150mg/kg剂量的镉经1.5ｈ后可致死。积累在人体骨骼中能引起骨骼软化症，使人瘫痪。还能使肾功能失调，刺激呼吸道，增加气管炎和肺气肿的发病率。来源金属矿开采冶炼、电镀、染料、磷肥、电池、塑料、化学试剂等工矿企业生产废水。铅铅在人体的各个部位均可积累，并引起慢性中毒。危害铅对神经系统、造血系统和肾脏的毒害能引起神经麻痹、贫血、肾炎。来源铅、锌矿的开采、含铅汽油的炼制和使用及电缆、电池、涂料、电镀等工矿企业的生产废水。氟氟及其化合物是剧毒物质进入人体途径通过呼吸道、消化道、皮肤危害有刺激性和腐蚀性，能引起呼吸道及皮肤炎症。氟能在人体内积累，积累到一定程度能造成慢性中毒。人体吸收氟有99%沉积在骨髓和牙齿中，从而引起氟骨病和牙斑病。氟及其化合物广泛存在于自然环境中，故氟的污染除与工业生产排放有关外，还与地质环境有关。人为污染来源自冶金、钢铁、焦碳、玻璃、陶瓷、电镀、农药、化肥和含氟矿物的生产废水。5.人口密集与绿地奇缺 6.乡镇生态问题严重原因：1.工厂规模小，净利润低，难以进行必要的环保投资。2.工厂效益低，资源浪费。3.乡镇工业高污染负荷比企业比重大，调整困难。4.生产工艺落后，设备陈旧，能耗高，资源利用率和重复利用率低。城市生态系统治理措施水污染治理措施主要包括：目前，控制工业废水污染是关键。改进生产工艺，发展无公害工艺，把污染物控制和消灭再生产过程中。(e.g.禁止生产高毒农药；氯碱工业用隔膜电解法代替汞催化法，以取消汞污染；电镀工艺采用无氰、低铬电镀工艺以控制氰、铬的污染等等)提高水循环率，力求少排或不排废水。加强废水处理，必须达到国家规定的排放标准后再行排放。2.大气污染治理措施根据1995年制定的《大气污染防治法》，治理重点是强化燃煤污染防治，规定不仅要防治由燃煤造成的污染，同时要控制SO2及NOx污染；遏制区域性的酸雨污染，加强机动车排气管理。从根本上讲，要大力开发使用洁净新能源，逐步减少化石燃料(煤、石油、天然气)的使用量，改变我国的能源结构；大力研究开发无污染生产工艺；禁止使用排放有损臭氧层的化学品；防尘治沙，植树造林，营造草地，绿化环境。3.土壤污染治理措施（针对无机物）A.物理法：对重金属污染的土壤可采用排土法(排去污染土壤)或客土法(非污染土壤覆盖污染表土上)进行改良B.化学法：施用土壤改良剂(常使用石灰、磷酸盐；碳酸盐等)，使重金属转化成难溶性化合物以阻碍重金属向作物体内转移。C.生物法：利用植物的富集作用将污染物收集到植物体内部，通过回收植物焚烧，回收重金属的办法，降低土壤中的污染物。第二节城市中的主要污染源一、工业污染源首先，工业生产过程中需要动力、热能、电能等主要来自燃料的燃烧，产生大量污染物；其次生产过程中伴随工业成品产生废气、废水、废渣和噪音。（一）冶金工业钢铁工业产生洗涤水、冷却水、烟气、粉尘、废渣、噪声污染有色金属工业矿渣、选矿废水、金属粉尘。（二）化学工业1.化工污染物的产生化学反应不完全产生的废料；副反应产生的废料；燃烧废气；冷却水设备和管道泄漏；其他化工生产过程中排出的废弃物2.化学工业废水污染特点有毒性和刺激性；生化需氧量和化学需氧量较高；PH值不稳定；富营养物较多；废水温度较高；油污染普遍；恢复比较困难。3.化工废气污染特点易燃、易爆气体较多；排放物大多具有刺激性和腐蚀性；浮游离子种类多，危害大；化工生产大气污染有害物质主要有碳的化合物。（三）石油化工石油化工厂废水水量大、水质变化多，PH值均值偏高或偏低，大多数为水溶性油分的废水，水温较高；废气主要以飞尘、二氧化硫、氧化氮、一氧化碳和恶臭；废渣主要是生产过程种不合格产品，不可出售的副产品、催化剂、废水处理时产生的污泥，以及废气除尘时取下的飞灰。（四）造纸工业在制浆过程中，排除大量带色废水，生化需氧量高，还排放恶臭和刺激性气体，及一定数量的固体废气物。（五）制革工业制革废水中COD、BOD值高，硫化物对水质影响大，有臭鸡蛋气味，总悬浮物含量高。（六）纺织工业产生废水及噪声污染。（七）印染工业印染工艺不同，废水成分不同，但一般带色废水会影响日光透射，影响光合作用。（八）动力工业不同动力工业中燃料和设备不同，污染各异。二、交通运输污染源（一）铁路运输清洗污水、铁路噪声是主要污染源。（二）市内交通大气污染（光化学烟雾）和交通噪声。（三）航空运输大气污染（光化学烟雾）和噪声。三、农业污染源（一）农药污染1.农药污染：指农药或其有害代谢物、降解物对土壤、水（地表水、地下水）和空气等环境介质及其农作物、农牧业产品和食品的沾污。2.农药对大气的污染喷洒农药导致药剂微粒