1、第二章 城市生態學與城市生態系統第一節 城市化及其生態后果一、城市化的概念城市化：人口向城鎮或城市地帶集中的過程(簡明不列顛百科全書）。或人口向城市地區集中，農村地區轉變為城市地區（農業人口變為非農業人口）的過程（<<中國大百科全書>>）。表現兩種形式：城市數目增加；城市規模（人口、空間）不斷擴大：數量上農業人口轉變為城鎮非農業人口；質量上城市居民生活方式的現代化。 二、城市化的特點（1）人口集中；（2）產業集中；（3）能源結構改變；（4）需水量增加；（5）交通便捷；（6）信息傳遞快速；（7）不透水地面增加；（8）綠地減少；（9）人們相應的生活習慣改變。三、城市化帶來的

2、優點（1）由于人口集中，勞動力集中，便于組織大生產；（2）產業集中，交通發達，有利于擴大貿易，繁榮經濟；（3）通訊便捷，信息集中，促進了文教、衛生、科學技術的發展；（4）城市中良好的醫藥衛生，周到的公共服務，方便的生活條件，豐富的文娛活動，提高和豐富了人們的物質生活和精神生活，并為人們發揮多種才能提高了機會。四、產生的生態環境問題人類各歷史階段所帶來的生態環境問題：（一）農業、畜牧業帶來的生態問題（二）工業化、城市化帶來的生態問題（三）現代城市生態環境問題五、城市問題的生態學實質1.城市中物流鏈很短，物質流動基本上是線性的,常常就是資源到產品和廢物。2.生產、生活等一切活動需要大量的能源。3.

3、各部門分割，行業間缺乏自覺的相互合作，各自為政，各行其事。4.生產多著眼于局部產品，著重當前經濟利益。5.消費者和生產者的比例常常失調。6.人們集中在一個相對密閉的有限空間內，自我馴化。第二節 城市生態學一、城市與城市生態學的定義1.城市（City）：是非農業人口為居民主體，以空間、環境利用為基礎，以聚集經濟效益為特點，以人類社會進步為目的的一個集約人口、經濟、科學技術和文化的空間地域綜合體。從生態學角度定義：城市是經過人類創造性勞動加工而擁有更高“價值”的人類物質、精神環境和財富，是更符合人類自身需要的社會活動的載體場所，是人類進步的合理的生活方式之一，是以人類占絕對優勢的生態系統。特點：人

4、口集中，工商業發達，居民以非農業人口為主的地區。常為周圍地區的政治、經濟、文化中心。2.城市生態學：以生態學的概念、理論和方法來研究城市的結構、功能、動態調控的一門學科。由于人是城市中生命成分的主體，將城市視為以人為中心的人工生態系統。因此也可以說, 城市生態學是研究城市居民與城市環境之間相互關系的科學。  二、城市生態學研究對象及研究目的研究對象：城市生態系統。研究的目的：通過對城市系統的結構、功能、動態的研究，最終對城市生態系統的發展、調控、管理及人類的其他活動提供建設性的決策依據，使城市生態系統沿著有利于人類利益的方向發展。為解決城市中存在的各種各樣的社會矛盾（城市社會問題）和

5、人類社會發展與自然界的矛盾（城市生態問題）提供理論基礎，實現城市生態環境與經濟的協調健康發展。三、城市生態學研究內容城市居民變動及其空間分布特征(城市人口的生物特征、行為特征、社會特征研究)城市物質代謝功能及其與城市環境質量之間關系(城市物流、能流及經濟特征研究)城市自然生態變化與城市環境的互動影響(城市生物及非生物環境的演變過程研究)城市生態管理與調控(城市交通、供水、生活廢物處理及其中的物質、能量利用, 社會、自然和諧, 系統動態調控方法研究)城市自然生態特征的指標體系及城市合理容量四、城市生態學的發展簡史（一）城市生態學的形成與發展1.中國古代的城市生態學思想簡述2.巴黎的改建3.田園城

6、市的規劃理論（二）現代城市生態學的產生與發展1.芝加哥學派與芝加哥城主要理論：城市土地價值變化與植物對空間的競爭相似，土地的利用價值反映了人們對最愿意和有價值地點的競爭。這種競爭作用下導致經濟上的分離，按土地價值支付能力分化出不同階層。例如，美國許多城市的內城地區通常為少數民族居住區。2.衛星城與新城市衛星城的出現是受霍華德田園城市理論的啟發，在惡性膨脹的大城市周圍，建立一些小城鎮，以合理的建設規模和布局，創造良好的生活環境，以疏散大城市的人口，緩解大城市的矛盾。3.新建的大城市：巴西利亞規劃-從平地建設起來的新城。4.城市生態學的發展5.中國的城市生態學的發展五、城市生態學的學科基礎（一）生

7、態學（二）城市學（三）人類生態學（四）城市地理學六、城市生態學研究的基本原理1.城市生態位原理生態位：指物種在群落中在時間、空間和營養關系方面所占的地位。生態位的寬度據該種的適應性而改變，適應性較大的物種占據較寬廣的生態位。城市生態位：指城市滿足人類生存發展所提供的各種條件的完備程度。或一個城市給人們生存和活動提提供的生態位。包括：生產生態位：城市的經濟水平（物質和信息生產及流通水平）、資源豐盛度（如水、能源、原材料、資金、智力、土地、基礎設施等）。生活生態位：社會環境（物質，精神及社會服務水平等）及自然環境（物理環境質量、生物多樣性、景觀適宜度等）。一個城市既有整體意義上的生態位，例如，一個

8、城市相對于其他外部地域的吸引力與輻射力。也有城市空間各組成部分因質量層次不同所體現的生態位的差異，如有的學者認為城市中心的生態位在城市各個空間組成部分是最優越的。對城市居民個體而言，在城市發展過程中，不斷尋找良好的生態位是人們生理和心理的本能。人們向往生態位高的城市地區的行為，從某種意義上說是城市發展的動力與客觀規律之一。總之，城市生態位是指城市滿足人類生存發展所提供的各種條件的完備程度。2.多樣性導致穩定性原生物群落與環境之間保持動態平衡的穩定狀態的能力，是同生態系統物種及結構的多樣性、復雜性呈正相關的。生態系統的結構愈多樣、復雜，則其抗干擾的能力愈強，因而也愈易于保持其動態平衡的穩定狀態。

9、在城市生態系統中：人力資源多樣性，保證了城市各項事業的發展對人才的需求；土地的多樣性，保證了城市各類活動的展開；城市功能與交通方式的多樣性，使城市具有更大的吸引力與輻射力；行業和產業結構的多樣性，使城市經濟穩定，整體經濟效益提高等。這些都是多樣性導致穩定性原理在城市生態系統中的應用和體現。3.食物鏈（網）原理食物鏈: 以能量和營養物質形成的各種生物之間的聯系。食物網：生物群落中許多食物鏈彼此相互交錯連接而成的復雜營養關系。用于城市系統時，各企業之間相互提供生產原料，某一企業的產品是另一企業生產的原料；某些企業生產的”廢品”也可能是另一些企業的原料。如此可以對城市食物網“加鏈”和“減鏈”。減鏈：

10、除掉或控制那些影響食物網傳遞效益，利潤低、污染重的鏈環。加鏈：增加新的生產環節，將不能直接利用的物質、資源轉化為價值高的產品。 食物鏈（網）原理表明：人類居于食物鏈的頂端，依賴于其他生產者及各營養級的”供養”而維持其生存；人類對其生存環境污染的后果最終會通過食物鏈的作用（即污染物的富集作用）而歸結于人類自身。4.系統整體功能最優原理整體大于部分之和, 1>1/2+1/2。5.環境承載力原理1）環境承載力: 某一環境狀態和結構在不發生對人類生存發展有害的變化的前提下，所能承受的人類社會作用。具體體現在規模、強度和速度上。三者的限制，是環境本身具有的有限性自我調節能力的量度。2）環境承載力特

11、點：客觀性與主觀性結合；具有明顯的地域性和時間性3）環境承載力分類（1）資源承載力：資源承載力又分兩種：自然資源：淡水、土地、礦藏、生物等。社會資源：勞動力資源、交通工具與道路系統、市場因子、經濟發展實力等。資源承載力還可以分為：現實的：在現有技術條件下，某一區域范圍內的資源承載能力；潛在的：技術進步，資源利用程度提高或外部條件改善而提高本區的資源承載力。（2）技術承載力：勞動力素質、文化程度與技術水平所能承受的人類社會作用強度。包括現實的與潛在的兩種類型。（3）污染承載力：反映本地自然環境的自凈能力大小的指標。3）環境承載力原理的具體內容（1）環境承載力會隨城市外部環境條件的變化而變化。（2

12、）環境承載力的改變引起系統結構和功能的變化，從而推動系統的正向演替或逆向演替。（3）城市生態演替是一種更新過程，它是城市適應外部環境變化及內部自我調節的結果。城市生態系統向結構復雜、能量最優利用、生產力最高的方向演化稱為正向演替，反之稱為逆向演替。（4）城市生態系統的演替方向是與城市生態系統中人類的活動強度是否與城市環境承載力相協調密切相關的。當城市活動強度小于環境承載力時，城市生態系統可表現為正向演替，反之稱為逆向演替。第三節 城市生態系統一、城市系統（一）城市系統：指以人為中心的，以一定的環境條件為背景以經濟為基礎的社會、經濟、自然綜合體。（二）城市系統的特征1.城市系統是一復雜的社會形態

13、，它有許多子系統組成。2.城市大系統的總目標是發揮城市效益，包括社會效益、經濟效益與生態環境效益，滿足人們對物質和精神文化的需要。3.城市與周圍廣大農村、城市與區域之間有著相互聯系、相互制約與依存的關系，這種關系即城市與周圍環境的關系。4.每個城市都是一定的地域中心，都以相應的經濟區域作依托，城市是周圍廣大地區生產、交換、分配、消費等經濟活動的集中場所。二、城市生態系統(urban ecosystem)（一）城市生態系統：城市居民以自然環境系統和人工建造的社會環境系統相互作用而形成的統一體。屬人工生態系統，有的稱之為人類生態系統，還有稱為人工生態系統，也有稱之為生態經濟系統。既是自然生態系統發

14、展到一定階段的結果，也是人類生態系統發展到一定階段的結果。（二）城市生態系統的組成城市生態系統：城市居民或人群；城市環境系統馬世駿指出：“城市生態系統是一個以人為中心的自然，經濟與社會的復合人工生態系統”。（三）城市生態系統的結構1.空間結構：土地利用的空間排布形式。2.社會結構：人口結構、勞動力結構、智力結構等。3.營養結構：為一特殊的倒”。城市的營養結構最能反映城市系統內部運動規律的關鍵因素。如：城市人口變動、城市經濟活動、城市土地利用等。（四）城市生態系統的基本功能1.城市生態系統生產功能（1）生物生產：城市生態系統的生物生產功能是指城市生態系統所具有的，包括人類在內的各類生物交換、生長

15、、發育和繁殖過程。生物的初級生產：即光合產物。生產糧食、蔬菜、水果和其他各類綠色植物產品。城市以第二、三產業為主，故初級生產不占主導地位，但城市植被的景觀作用功能和環境保護功能對城市生態系統來說十分重要，因此，大面積的保留城市的農田、森林、草地、水域等面積是非常必要的。生物次級生產A.大部分從城市外部輸入，表現明顯的依賴性。如香港的菜、肉、水等由內地供應。B.城市的次級生產主要是人，故具有明顯的人為可調性。C.城市生態系統的次級生產具有社會性，即其次級生產是在一定的社會規范和法律制約下進行的。所以為了維持一定的生存量，城市生態系統的生物、次級生產在規模、速度、強度和分布上應于城市生態系統的初級

16、生產、物質、能量的輸入輸出、分配等過程取得協調一致。（2）非生物生產：是指具有創造物質與精神財富滿足城市人類的物質消費與精神需求的性質。城市生態系統的非生物生產是人類生態系統特有的生產功能。物質生產：是指滿足人們的物質生活所需的各類有形產品及服務。如各類工業產品、設施產品、服務性產品。城市生態系統的物質產品，不僅為城市地區的人類服務，更主要的為城市以外的人類服務。因此系統內物質生產量巨大，所消耗的能源資源量也是驚人的，對城市區域的自然環境的壓力是不容忽視的。非物質生產：是指滿足人們的精神生活所需的各種文化藝術產品及相關的服務。如小說、歌曲、音樂、繪畫等藝術作品。實質是城市文化功能的體現。（3）

17、城市生態系統的物質流人口流是一種特殊的物質流：包括人口在時間和空間上的變化。 以貨物流的流動過程最為復雜：它不是簡單的輸入和輸出，還要經過生產、消耗、積累及排放廢棄物的過程。 資源流是自然力推動的物質流，對城市的生態環境質量形成巨大影響。2.城市生態系統能源結構與能量流動（1）能源結構：能源總生產量和總消費量的構成及比例關系。能源的生產結構：從總生產量分析能源結構。能源的消費結構：從消費量分析能源結構。能源結構反映一個國家或城市生產技術水平發展的一個重要標志。天然氣和電力的消費及一次能源用于發電的比例，反映城市能源供應現代化水平的兩個指標。（2）能量流動：指能源在滿足城市多種功能過程中在城市生

18、態系統內外的傳遞、流通和耗散過程中。城市生態系統的能量流動主要在非生物間的流動。（3）城市生態系統能量流動的特點：城市生態系統能量流動與自然生態系統的能量流動相比具有明顯的特點：(1)在能量使用上自然生態系統：能量來源主要是太陽能；能量流動主要集中于系統內各生物之間所進行的動態過程，反映在生物的新陳代謝過程中。城市生態系統：能量來源不僅僅局限于生物能源（固定的太陽能），還包括大量的非生物能源（輔助能）；大部分的能量在非生物之間變換與流轉（存在于生物與生物、生物與人類、人類與非生物，以及非生物與非生物之間）。反映在人力制造的各種機械設備的運行之中。隨著城市的的發展，它的能量、物資供應地區越來越大

19、，從鄰進地區到整個國家乃至全世界。(2)在傳遞方式上自然生態系統：主要通過食物網傳遞能量；城市生態系統：通過農業部門、采掘部門、能源生產部 門、運輸部門等傳遞能量。能量流動方式要比自然生態系統多。 (3)在能量流運行機制上自然生產系統：能量流動是自發的、天然的；城市生態系統：能量流動以人工為主。如一次能源轉換成二次能源、有用能源等皆依靠人工。 (4)在能量生產和消費活動過程中自然生產系統：將光能轉化為化學能，最終以熱能耗散于空間；城市生態系統：以熱能耗散出去，除造成熱污染外，伴隨著還有一部分物質以”三廢”形式排入環境，使城市環境遭受污染。3.城市生態系統的信息流（1）城市的重要功能：輸入分散無序的信息，輸出經過加工集中的有序信息。（2）信息的載體：報紙、廣告、書刊、電視、網絡、電信、人與人的交流等。（3）一個城市信息流量大小反映了城市的發展水平和現代化水平。（五）城市生態系統的主要特點1.城市是以人為主體的生態系統2.城市是具有人工化環境的生態系統3.城市中人口、能量和物質容量大、密度高、流量大、運轉快的開放系統。4.城市是依賴性很強，獨創性很差、不