城市生态学复习课件.ppt

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1、1 城市与城市生态学城市与城市生态学1.1.1.1.2 2 城市化与城市问题城市化与城市问题城市化城市化(urbanizationurbanization)通常是指农业人通常是指农业人口转化为城市人口的口转化为城市人口的过程过程。其表现为：。其表现为：l 空间上城市规模的扩大空间上城市规模的扩大l 数量上农业人口转变为城镇非农业人口数量上农业人口转变为城镇非农业人口l 质量上城市居民生活方式的现代化质量上城市居民生活方式的现代化城市城市人口增长人口增长:(:(以前以前)自然自然(目前目前)机械机械11 城市与城市生态学城市与城市生态学城市问题城市问题：由于城市化的发展和城市人：由于城市化的发展

2、和城市人口、工业、建筑的高度集中口、工业、建筑的高度集中,带来了一系带来了一系列的列的。当城市人口膨胀到一定程度，。当城市人口膨胀到一定程度，城市扩大到一定规模时，势必造成城市城市扩大到一定规模时，势必造成城市用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础设施滞后、环境污染、生态条件恶化，设施滞后、环境污染、生态条件恶化，并导致失业率增加和犯罪率上升等一系并导致失业率增加和犯罪率上升等一系列现代列现代城市社会弊病城市社会弊病。21 城市与城市生态学城市与城市生态学1.2 城市生态学的研究对象、目的、任务城市生态学的研究对象、目的、任务1.2.1 城市生态学城市生态学 经典

3、的经典的生态学生态学研究生物研究生物与与其其生活环境之生活环境之间的相互关系。间的相互关系。其其研究对象研究对象主要是：主要是：31 城市与城市生态学城市与城市生态学生物个体生物个体(个体生态学个体生态学 autecologyautecology)生物种群生物种群(种群生态学种群生态学 population population ecologyecology）生物群体生物群体(群落生态学群落生态学 synecologysynecology)生态系统生态系统(生态生态系统系统学学 ecosystemecosystem ecologyecology)将某一环境及其中的生物群体结合起将某一环境及其中

4、的生物群体结合起来加以研究来加以研究,目的是阐明生态系统的机制。目的是阐明生态系统的机制。现代生态学强调的这种机制现代生态学强调的这种机制,主要指生态主要指生态系统中物质和能量的流动。系统中物质和能量的流动。41 城市与城市生态学城市与城市生态学城市生态学城市生态学(urban ecologyurban ecology)生态学生态学的一个分支的一个分支,是以城市空间范围内生命系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科。由于人是城市中生命成分的主体,因因此也可以说此也可以说,城市生态学城市生态学是是研究城市居民

5、研究城市居民与城市环境之间相互关系的科学与城市环境之间相互关系的科学。其研。其研究内容主要包括：究内容主要包括：51 城市与城市生态学城市与城市生态学城市居民变动及其空间分布特征城市居民变动及其空间分布特征(城市人口的生城市人口的生物特征、行为特征、社会特征研究物特征、行为特征、社会特征研究)城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关系系(城市物流、能流及经济特征研究城市物流、能流及经济特征研究)城市自然生态变化城市自然生态变化与与城市环境的城市环境的互互动影响动影响(城城市生物及非生物环境的演变过程研究市生物及非生物环境的演变过程研究)城市生态管理城市生

6、态管理与与调控调控(城市城市交通、供水、交通、供水、生活生活废废物处理物处理及其中的物质、能量利用及其中的物质、能量利用,社会、自然社会、自然和谐和谐,系统动态调控系统动态调控方法方法研究研究)城市自然生态城市自然生态特特征的征的指标指标体系体系及及城市城市合理容量合理容量62 生态学生态学有关有关概念与原理概念与原理2.1 生态系统的组成与结构生态系统的组成与结构生态系统的组成生态系统的组成1.1.无生命类无生命类（1 1）太阳辐射能）太阳辐射能（2 2）无机物质（包括）无机物质（包括O O2 2 N N2,2,COCO2 2 H H2 2O O FeFe等）等）（3 3）有机物质（如碳水化

7、合物、蛋白质等）有机物质（如碳水化合物、蛋白质等）2.2.生命类生命类（1 1）生产者（）生产者（2 2）消费者（）消费者（3 3）还原者）还原者72 生态学生态学有关有关概念与原理概念与原理2.2 生态因子及其作用生态因子及其作用生态因子的概念及其分类生态因子的概念及其分类1.1.概念：是指对生物的生长、发育、繁殖、行为和概念：是指对生物的生长、发育、繁殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。分布有直接或间接影响的环境要素。2.2.生态因子分类生态因子分类（1 1）气候因子（光能、温度、空气、水分等）气候因子（光能、温度、空气、水分等）（2 2）土壤因子（土壤的结构、性质和肥力等）土壤因子

8、（土壤的结构、性质和肥力等）（3 3）地理因子（地形地貌、海拔、坡度等）地理因子（地形地貌、海拔、坡度等）（4 4）生物因子）生物因子（5 5）人为因子（人类对资源的利用、改造、破坏等）人为因子（人类对资源的利用、改造、破坏等）82 生态学生态学有关有关概念与原理概念与原理2.2 生态因子及其作用生态因子及其作用生态因子作用的基本原则生态因子作用的基本原则1.1.综合作用原则综合作用原则2.2.主导因子作用原则主导因子作用原则3.3.直接作用和间接作用原则直接作用和间接作用原则4.4.阶段性作用原则阶段性作用原则5.5.不可替代性和补偿作用原则不可替代性和补偿作用原则92 生态学生态学有关有关

9、概念与原理概念与原理2.3 生态平衡及其反馈调节机制生态平衡及其反馈调节机制生态平衡生态平衡(ecological equilibriumecological equilibrium)指生态系统的一种相对稳定状态。当处于这指生态系统的一种相对稳定状态。当处于这一状态时一状态时,生态系统内生物之间和生物与环境生态系统内生物之间和生物与环境之间相互高度适应之间相互高度适应,种群结构和数量比例长久种群结构和数量比例长久保持相对稳定保持相对稳定,生产与消费和分解之间相互协生产与消费和分解之间相互协调调,系统能量和物质的输入与输出之间接近平系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡。生态系统平衡是一种动态平

10、衡衡。生态系统平衡是一种动态平衡,因为能量因为能量流动和物质循环仍在不间断地进行流动和物质循环仍在不间断地进行,生物个体生物个体也在不断地进行更新。也在不断地进行更新。10 一个湖泊经历一系列演替后，可以演变为一个森林群落，大体要经历以下几个阶段：1.裸底阶段2.沉水植物阶段3.浮叶根生阶段4.挺水植物和沼泽植物阶段5.森林群落阶段群落演替的实例从湖泊演替为森林11群落演替的实例从裸岩演替到森林在裸岩的演替基质上，如果当地的气候条件适合于森林生长，经过漫长艰难的演替，迟早会长出森林来。从裸岩到森林大致要经过以下几个演替阶段：1.地衣阶段2.苔藓阶段3.草本植物阶段4.灌木阶段5.森林阶段123

11、 城市城市气候气候学学3.1 影响城市气候的因素影响城市气候的因素 城市气候所涉及的范围主要包括三个部分城市气候所涉及的范围主要包括三个部分:即即城市覆盖层城市覆盖层、城市边界层城市边界层和和市尾烟气市尾烟气层层133 城市城市气候气候学学l城市日照总时数和日照百分率小于乡村城市日照总时数和日照百分率小于乡村1 1 大气污染物多大气污染物多,云雾多云雾多,透明度小透明度小;2 2 热岛效应所引起的对流云经常出现热岛效应所引起的对流云经常出现l城市内部日照地区差异明显城市内部日照地区差异明显此为建筑物遮阴所致此为建筑物遮阴所致,主要取决于主要取决于街道走向街道走向,及及建筑群高度与街道宽度之比建

12、筑群高度与街道宽度之比:H/D 北墙冬半年完全荫蔽北墙冬半年完全荫蔽,夏半年一天两次日照夏半年一天两次日照,但时间不长但时间不长;南墙每天一次南墙每天一次,但随太阳赤纬但随太阳赤纬增加而减少增加而减少14西安西安(北纬北纬3434)街道可照时间街道可照时间(h)h)153 城市城市气候气候学学l城市热岛效应城市热岛效应城城市市热热岛岛(urban urban heat heat islandisland)城城市市内内部部气气温温比比周周围围郊郊区区高高的的现现象象，城城市市气气候候中中最最典典型型的的特特征征之之一一，无无论论是是在在中中高高纬纬度度或或低低纬纬度度地地区区，这这一现象均普遍存

13、在。一现象均普遍存在。城市热岛效应可以从两个方面来分析：城市热岛效应可以从两个方面来分析：同一时间城市和郊区气温的对比同一时间城市和郊区气温的对比同一城市历史发展过程中气温的前后对比同一城市历史发展过程中气温的前后对比163 城市城市气候气候学学城市热岛强度的变化城市热岛强度的变化l周期性周期性日日变化变化:夜晚强夜晚强,白昼午间弱白昼午间弱年年变化变化:冬秋两季比夏春两季表现更明显冬秋两季比夏春两季表现更明显,可可能归因于冬季城市取暖耗能较多能归因于冬季城市取暖耗能较多,释放大量释放大量人为热量人为热量周周变化变化:明显受工休日周期影响明显受工休日周期影响,周末弱周末弱,周周内强内强173

14、城市城市气候气候学学l非周期性非周期性1）临界风速临界风速：风速大则热岛效应小，：风速大则热岛效应小，超过临界风速时则消失超过临界风速时则消失2）云量：强热岛大多出现在无云的天）云量：强热岛大多出现在无云的天气状态下气状态下183 城市城市气候气候学学3.5 城市的湿度、降水及水分平衡城市的湿度、降水及水分平衡城区年均绝对湿度和相对湿度比郊区低城区年均绝对湿度和相对湿度比郊区低欧洲几座城市年平均湿度的城乡差异欧洲几座城市年平均湿度的城乡差异 维也纳维也纳 柏柏 林林 特利尔特利尔 科科 隆隆 弗罗茨瓦夫弗罗茨瓦夫 慕尼黑慕尼黑 (20年平均年平均)(14年平均年平均)(2年平均年平均)(3年平

15、均年平均)(9年平均年平均)(4年平均年平均)城乡绝对城乡绝对湿度差湿度差(Pa)-20-20-50 -40 -50 -25城乡相对城乡相对湿度差湿度差(%)-4 -6 -6 -6 -6 -5.5193 城市城市气候气候学学城区比郊区雾多，能见度低城区比郊区雾多，能见度低 城市多雾的原因，首先是因为人为造成的城市多雾的原因，首先是因为人为造成的大气污染，颗粒物质为雾的形成提供了丰富的大气污染，颗粒物质为雾的形成提供了丰富的凝结核。城市中鳞次栉比的建筑物群，增加了凝结核。城市中鳞次栉比的建筑物群，增加了下垫面的粗糙度，减少了风速，为雾的形成提下垫面的粗糙度，减少了风速，为雾的形成提供了合适的风速

16、条件。又由于城市热岛环流，供了合适的风速条件。又由于城市热岛环流，郊区农村带来的水汽，使低空辐合上升凝结成郊区农村带来的水汽，使低空辐合上升凝结成雾的机率增大。雾的机率增大。203 城市城市气候气候学学城市的大雾阻碍交通，使航班停开，增城市的大雾阻碍交通，使航班停开，增加城市交通事故。加城市交通事故。大大雾雾阻阻滞滞了了空空气气中中污污染染物物的的稀稀释释与与扩扩散散，加重了大气污染。加重了大气污染。城城市市雾雾还还减减弱弱了了太太阳阳辐辐射射，不不利利于于人人类类与其它生物的生活。与其它生物的生活。213 城市城市气候气候学学城市的降水与水分平衡城市的降水与水分平衡 1)城市水分收入比郊区大

17、城市水分收入比郊区大城城市市水水分分收收入入比比郊郊区区大大,首首先先在在于于城城市市中中的的降降水水量量一一般般比比郊郊区区多多,一一般般比比郊郊区区多多5%15%。形成城市降水较多的原因有三：形成城市降水较多的原因有三：第第一一,城城市市热热岛岛效效应应。城城市市由由于于有有热热岛岛效效应应,空空气气层层结结不不稳稳定定,有有利利于于产产生生热热力力对对流流,当当城城市市中中水水汽汽充充足足时时(城城市市中中还还有有一一定定量量的的人人为为水水汽汽和和人人工工管管道道供供应应的的水水分分),容容易易形形成成对对流流云云和和对对流流性性降水。降水。223 城市城市气候气候学学第二第二,城市城

18、市阻滞效应阻滞效应。城市因有高高低低的建。城市因有高高低低的建筑物筑物,其粗糙度比附近郊区平原大。它不仅能其粗糙度比附近郊区平原大。它不仅能引起机械湍流引起机械湍流,而且对移动滞缓的降水系统而且对移动滞缓的降水系统(如如静止锋、静止切变、缓进冷锋等静止锋、静止切变、缓进冷锋等)有阻滞效应有阻滞效应,使其移动速度减慢使其移动速度减慢,在城区滞留时间加长在城区滞留时间加长,因而因而导致城区的降水强度增大导致城区的降水强度增大,降水的时间延长。降水的时间延长。第三第三,城市城市凝结核效应凝结核效应。城市因生产和生活强。城市因生产和生活强度较大度较大,空气中尘粒及其它微粒比周围地区多空气中尘粒及其它微

19、粒比周围地区多,为形成降水提供了丰富的凝结核。为形成降水提供了丰富的凝结核。233 城市城市气候气候学学3.6 城市大气污染与城市气候的关系城市大气污染与城市气候的关系 城市中大气污染物和污染源城市中大气污染物和污染源污染污染源源l固固定定源源：燃燃料料燃燃烧烧、废废物物焚焚化化、工工业业生产生产l流动源：流动源：汽车、火车、轮船、飞机等汽车、火车、轮船、飞机等243 城市城市气候气候学学城市大气中的主要污染物城市大气中的主要污染物 分分 类类 成成 分分烟尘烟尘,粉尘粉尘 碳粒碳粒,飞灰飞灰,碳酸钙碳酸钙,氧化锌氧化锌,氧化铝氧化铝硫硫 化化 物物 二氧化硫二氧化硫,三氧化硫三氧化硫,硫酸硫

20、酸,硫化氢硫化氢,硫醇硫醇氮氮 化化 物物 一氧化氮一氧化氮,二氧化氮二氧化氮,氨等氨等氧氧 化化 物物 臭氧臭氧,过氧化物过氧化物,一氧化碳等一氧化碳等卤卤 化化 物物 氯氯,氟化氢氟化氢,氯化氢等氯化氢等有机化合物有机化合物 甲醛甲醛,有机酸有机酸,焦油焦油,有机卤化物有机卤化物,酮等酮等254 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落 综上所述，城市土壤具有较高污染物综上所述，城市土壤具有较高污染物(重金属、重金属、有机物等有机物等)含量。含量。工业工业“三废三废”和城市和城市垃圾、垃圾、废物废物是引起土壤污染最重要的物质来源是引起土壤污染最重要的物质来源 污染物质通过污染物质通过l人类向水

21、体排放或引工业污水和生活污水灌人类向水体排放或引工业污水和生活污水灌溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍溉而进入土壤。此类引起的土壤污染最普遍l进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤进入大气，以飘尘、降尘的形式淋洗入土壤l废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施废渣、垃圾等固体废物堆放，或作为肥料施用而进入土壤用而进入土壤264 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落4.2 城市城市生物群落生物群落1 生境特点生境特点l生存空间生存空间狭窄狭窄:群落在条带状或斑块状存在群落在条带状或斑块状存在l自自然然光光照照少少,人人工工光光照照多多:夜夜间间照照明明导导致致。24h持持续续光光照照,一一方方

22、面面有有利利于于植植物物生生长长,另另一一方方面面也也对对植植物物生生长长产产生生间间接接不不利利影影响响:主主要要体体现现在在植植物物更更易易于于受受到大气污染和早霜的伤害到大气污染和早霜的伤害,这一现象被称为这一现象被称为光污染光污染274 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l小气候：温度高、湿度低、风速小小气候：温度高、湿度低、风速小,造成物造成物候期较郊区提前候期较郊区提前l土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗 生境类型生境类型生境类型生境类型 表面蒸发蒸腾强烈生境表面蒸发蒸腾强烈生境:公园绿地公园绿地,绿化良好绿化良好而宽阔的街道而宽阔的街道,河流湖

23、泊周边河流湖泊周边,夏季气温较低、夏季气温较低、湿度较高湿度较高,冬季较周围区偏冷冬季较周围区偏冷,适合多种生物适合多种生物生存生存 空旷干燥生境空旷干燥生境:未绿化的宽阔街道和广场未绿化的宽阔街道和广场,高高温、干旱温、干旱,不适于耐旱性差植物生存不适于耐旱性差植物生存 284 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落 封闭狭窄生境封闭狭窄生境:狭窄的街区、被高大建筑物环狭窄的街区、被高大建筑物环绕的小空地绕的小空地;夏季气温低夏季气温低,风速小风速小;冬季暖冬季暖,小小气候条件良好气候条件良好,适合许多生物生存适合许多生物生存 人类活动产生的特殊生境人类活动产生的特殊生境：屋顶屋顶(干旱干旱,

24、阳光充足阳光充足,瓦松生长瓦松生长)建筑物外墙建筑物外墙(越老越利于植物生长越老越利于植物生长)路旁路旁(污染严重污染严重,改变种间竞争关系改变种间竞争关系,地衣地衣/苔苔藓生长受抑藓生长受抑)铁道侧铁道侧(热条件好热条件好,喜城市植物可沿此分布很喜城市植物可沿此分布很远远)294 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落2 城市植物群落的区系特征城市植物群落的区系特征城市植物城市植物通常指仅限于城市地区出现的植物种类通常指仅限于城市地区出现的植物种类,主主要包括以下两类：要包括以下两类：l以以建建筑筑群群密密集集地地段段为为最最佳佳生生境境，在在城城市市以以外外地地带带缺缺失失或或即即使使存存在

25、在，但但只只选选择择该该地地带带内内有有限限的的特特殊殊生生境境的的种种类类，这这类类植植物物通通常常被被称称为为喜喜城城市市环环境境种种(urbanophileurbanophile plantplant),),如如 野野 大大 麦麦(HordeumHordeum murinummurinum),),大蒜芥大蒜芥(SisymbriumSisymbrium altissimumaltissimum)等等304 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落l生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是生活的最佳生境局限于城市环境，或者说是受人类活动强烈影响的环境，即城市或乡镇受人类活动强烈影响的环境，即城市或

26、乡镇附近附近,在城市以外地方亦可存在在城市以外地方亦可存在,这类植物被这类植物被称为称为城市环境中立种城市环境中立种(urban neutral urban neutral plantplant),),如大车前如大车前(PlantagoPlantago major major),),黄花柳黄花柳(Salix Salix capreacaprea)等等 那些明显回避城市生境的植物那些明显回避城市生境的植物(多为典型的森多为典型的森林植物林植物),),即使他们有时也出现在城市地区即使他们有时也出现在城市地区,但但并不能被认为属于城市植物并不能被认为属于城市植物,通常他们被称为通常他们被称为厌城市环

27、境种厌城市环境种(urbanphoburbanphob plant plant)314 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落3 城市环境下的植物群落城市环境下的植物群落城市植物群落的结构特征城市植物群落的结构特征l群落结构简单群落结构简单:水平变化多为均匀结构水平变化多为均匀结构;垂垂直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园直分层多为单层或双层结构。如草坪、公园绿地、行道树群落均属此类绿地、行道树群落均属此类l种类组成单纯并相似种类组成单纯并相似:城市植物群落往往是城市植物群落往往是为特定目的如绿化观赏而营造的为特定目的如绿化观赏而营造的,而观赏价而观赏价值值,在世界各地人们心目中有其共通之处在

28、世界各地人们心目中有其共通之处324 城市城市土壤与生物土壤与生物群落群落城市植物群落中植物种的生态学特征城市植物群落中植物种的生态学特征l 对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指对光、温度、大陆性和土壤反应的平均指示值明显向高值区移动示值明显向高值区移动,而对湿度和氮素营而对湿度和氮素营养的指示值倾向于向低值区移动养的指示值倾向于向低值区移动l中生植物居多中生植物居多,但大多数具有旱生植物特点但大多数具有旱生植物特点,绝少有湿生植物绝少有湿生植物l具有较高比例的常绿植物具有较高比例的常绿植物l耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布耐践踏、竞争力较强、种子易于广泛散布335 城市城市生态系统生态系

29、统5.1 城市社会经济系统城市社会经济系统系统基本结构系统基本结构 城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的复合人工生态系统复合人工生态系统复合人工生态系统复合人工生态系统，其中城市，其中城市社会经济子系统社会经济子系统涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，涉及到城市居民的物质生活与精神生活诸方面，主要由主要由生产生产、流通流通和和消费消费三大系统构成三大系统构成 34城市社会经济系统的结构城市社会经济系统的结构355 城市城市生态系统生态系统城市的基础设施城市的基础设施 城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系

30、统及污水处理及污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网 邮电通讯邮电通讯 园林绿化、环境卫生园林绿化、环境卫生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降36城市基础设施体系与人体生理机能比拟城市基础设施体系与人体生理机能比拟375 城市城市生态系统生态系统5.2 城市人口城市人口人口的数量和结构人口的数量和结构 城市人口类型城市人口类型 增加型增加型:人口向该城市集中人口向该城市集中,城市规模在扩大城市规模在扩大 减少型减少型:人口向其他地区迁移人口向其他地区

31、迁移,城市吸引力下城市吸引力下降降 静止型静止型:人口相对保持稳定人口相对保持稳定,城市活力后劲不城市活力后劲不足足385 城市城市生态系统生态系统人口的自然结构人口的自然结构性别性别结构结构:是否均衡是否均衡,决定着城市内部人口再决定着城市内部人口再生产过程的变动方向生产过程的变动方向年龄年龄结构结构:部分地决定着城市人口群体再生产部分地决定着城市人口群体再生产的速度的速度,决定着能够提供给社会的劳动力数量决定着能够提供给社会的劳动力数量,影响着对社会生活消费物品的需求量影响着对社会生活消费物品的需求量质量质量结构结构:主要是指人口的先天素质情况主要是指人口的先天素质情况,如如发育属于正常还

32、是畸形发育属于正常还是畸形,有否残疾有否残疾,比例多少比例多少等等?395 城市城市生态系统生态系统人口的社会构成人口的社会构成 包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。包括人口的社会分布、职业构成、民族组成等。可被分为三大类可被分为三大类:基本人口基本人口:工矿交通企业、行政机关事业单位及工矿交通企业、行政机关事业单位及高等院校在册人员高等院校在册人员,对城市规模起决定性作用对城市规模起决定性作用服务人口服务人口:指为本地区服务的企业单位、文教、指为本地区服务的企业单位、文教、医疗和商业单位的在册人员医疗和商业单位的在册人员被抚养人口被抚养人口:未成年、未参加工作和丧失劳动能未成年、未参加

33、工作和丧失劳动能力的人力的人40 城市规划部门一般将人口比例控制在城市规划部门一般将人口比例控制在l基本人口基本人口:30%40%l服务人口服务人口:15%20%l被抚养人口被抚养人口:45%50%5 城市城市生态系统生态系统415 城市生态系统城市生态系统5.3 城市生态系统城市生态系统的的特点特点城市生态系统的城市生态系统的概念概念 城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络网络,是人类生产和生活活动集中的较大场所是人类生产和生活活动集中的较大场所,是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊来的特殊空间

34、地域综合体空间地域综合体 该该空间地域综合体空间地域综合体是自然实体和社会是自然实体和社会,、经济、经济和科学文化实体的有机统一和科学文化实体的有机统一:425 城市生态系统城市生态系统l占有一定空间占有一定空间,有包括人类在内的生物和非有包括人类在内的生物和非生物组成等要素生物组成等要素l要素间存在物质要素间存在物质能量代谢、生物地球化学能量代谢、生物地球化学循环以及物质供应循环以及物质供应(输入输入)和废物处理和废物处理(输出输出)l要素间相互作用构成有内在联系的统一整体要素间相互作用构成有内在联系的统一整体 因而可将城市看成是一个因而可将城市看成是一个(马世俊等马世俊等,1984)：自然

35、自然经济经济社会复合社会复合生态系统生态系统生态系统生态系统SENCESENCE,i.e.,Social-Economic-Natural Complex EcosystemSocial-Economic-Natural Complex Ecosystem435 城市生态系统城市生态系统 在这个复合生态系统中在这个复合生态系统中:l各种各种自然及物理组分自然及物理组分是城市赖以生存的基础是城市赖以生存的基础l各个部门的各个部门的经济活动和代谢过程经济活动和代谢过程是城市生存是城市生存发展的活力和命脉发展的活力和命脉l每个人的每个人的社会行为及文化观念社会行为及文化观念是城市演替与是城市演替与进

36、化的动力泵进化的动力泵445 城市生态系统城市生态系统城市生态系统城市生态系统的的组成组成l自然自然系统系统:居民赖以生存的基本物质环境居民赖以生存的基本物质环境,如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等如阳光、空气、雨露、植被、土壤、动物等自然景观要素自然景观要素l经济经济系统系统:生产、分配、流通与消费的各个生产、分配、流通与消费的各个环节环节,包括工业、农业、交通、运输、贸易、包括工业、农业、交通、运输、贸易、金融、建筑、通讯、科技等金融、建筑、通讯、科技等l社会社会系统系统:物质生活与精神生活诸方面物质生活与精神生活诸方面,如如衣、食、住、旅、医等和人们的心理状态衣、食、住、旅、医等和人

37、们的心理状态,以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑以及文化、艺术、宗教、法律等上层建筑45城市生态系统城市生态系统的的结构结构l空间空间结构结构:土地土地利用的空间排布形式利用的空间排布形式l社社会会结结构构:包包括括人人口口结结构构劳劳动动力力结结构构智智力力结构结构l劳劳动动力力 劳劳动动人人口口中中不不同同职职业业劳劳动动力力所所占比例占比例,反映城市的经济特点和主要职能反映城市的经济特点和主要职能l智智力力 具具有有一一定定专专业业知知识识和和技技能能的的劳劳动动力力部部分分,能能反反映映城城市市的的文文化化水水平平和和现现代代化化程度程度,并往往决定着城市的经济发展前景并往往决定着城

38、市的经济发展前景5 城市生态系统城市生态系统465 城市生态系统城市生态系统l营养营养结构结构:为为一一特殊特殊的倒三角形的倒三角形(见下页图见下页图)47植食动物植食动物肉食肉食动物动物植物植物动物动物人人植植 物物(a)自然生态系统自然生态系统 (b)城市生态系统城市生态系统城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较485 城市生态系统城市生态系统城市生态系统的特点城市生态系统的特点l城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统是以人为主体的生态系统 身身兼数任兼数任:生产者、消费者、主宰者生产者、消费者、主宰者l城市生态系统是容量大、流量大、密度城

39、市生态系统是容量大、流量大、密度高、运转快、高度开放的系统高、运转快、高度开放的系统l城市生态系统是人类自我驯化的系统城市生态系统是人类自我驯化的系统l城市生态系统是多层次的复杂系统城市生态系统是多层次的复杂系统495 城市生态系统城市生态系统5.4 城市生态系统的功能城市生态系统的功能组织社会生产组织社会生产,方便居民生活方便居民生活1 1 城市生态系统的能量流城市生态系统的能量流l能量流动的基本过程能量流动的基本过程原生原生次生次生有用有用最终最终自然界自然界加工转化加工转化,便于输送或贮存便于输送或贮存做功利做功利用用转移至产品中或投入到使用中转移至产品中或投入到使用中505 城市生态系

40、统城市生态系统l能量流动的性质能量流动的性质 1)遵循热力学第一、第二定律遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有在流动中不断有损耗损耗,不能构成循环不能构成循环(单向性单向性);2)能流的特点体现在物质流中能流的特点体现在物质流中:除部分热损耗除部分热损耗由辐射传输外由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。但其余的能量均由物质携带。但是能量在流过每一个能级时是能量在流过每一个能级时,并并不服从不服从所谓的所谓的 “百分之十律百分之十律”(10%law)515 城市生态系统城市生态系统2 2 城市生态系统的物质流城市生态系统的物质流 可从资源货物流、人口流等方面分析可从资源货物流、人口流等方面分

41、析:人口流人口流:城市人口在时间与空间上的变化城市人口在时间与空间上的变化l常住人口流常住人口流:出生出生/死亡死亡 迁入迁入/迁出迁出 规则或不规则的规则或不规则的市内流动市内流动:合理的城市布局合理的城市布局可以使居民的上下班时间缩短可以使居民的上下班时间缩短,也会使居民生也会使居民生活感到方便活感到方便525 城市生态系统城市生态系统3 3 城市生态系统的信息流城市生态系统的信息流:信息信息(information,information,messagemessage)就是指消息就是指消息,是对是对某一事物不确定性的度量某一事物不确定性的度量,或者说指对某事物或者说指对某事物知道和了解的

42、程度。一个事物越复杂知道和了解的程度。一个事物越复杂,它其中它其中所包含的信息就越多所包含的信息就越多,要想了解该事物要想了解该事物,就需要就需要掌握更多的信息。信息虽无形掌握更多的信息。信息虽无形,但却有价但却有价 信息具有三个作用信息具有三个作用:l传递知识传递知识:通过发布消息、宣传广播、输出通过发布消息、宣传广播、输出数据、图象、指令、信号等数据、图象、指令、信号等,可以传递和散可以传递和散播知识播知识,把知识变成生产力把知识变成生产力535 城市生态系统城市生态系统l传递情报传递情报:战争时代的军事情报战争时代的军事情报,和平时代和平时代的政治、经济和科技情报的政治、经济和科技情报,

43、都要依靠灵通的都要依靠灵通的信息传递。掌握了情报信息传递。掌握了情报,往往就会在竞争中往往就会在竞争中居于有利地位居于有利地位l节节省省时时间间提提高高效效率率:信信息息出出时时间间,出出效效率率。据据国国外外资资料料报报道道,交交通通部部门门采采用用调调度度通通讯讯,可可使使运运输输能能力力提提高高50%以以上上;基基建建部部门门利利用用电电信信指指挥挥,可可以以提提高高劳劳动动生生产产率率15%以以上上。日日本本有有人人计计算算,靠靠电电话话及及电电报报传传真真进进行行业业务务联联系系,可节约交通能源可节约交通能源60%545 城市生态系统城市生态系统5.5 城市生态系统的城市生态系统的平

44、衡平衡与调控与调控1 1 城市生态系统的平衡城市生态系统的平衡城市自然城市自然社会社会经济经济复合生态系统在动态发展过程中复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相自身保持相对稳定有序的一种状态对稳定有序的一种状态:l人类与自然环境间相互协调人类与自然环境间相互协调l各个组成部分比例结构合理各个组成部分比例结构合理l系统的输入与输出均衡系统的输入与输出均衡,功能得到正常发挥功能得到正常发挥l各经济部门有计划按比例发展各经济部门有计划按比例发展l社会安定社会安定,人民安居乐业人民安居乐业555 城市生态系统城市生态系统2 2 城市生态系统平衡的标志城市生态系统平衡的标志1)城市生存发展的基础资源环

45、境城市生存发展的基础资源环境(水水,土地土地)l土地资源土地资源 前已述及前已述及,我国城市与世界其他国家城市相比我国城市与世界其他国家城市相比,人均用地面积偏小。就本国来说人均用地面积偏小。就本国来说,也有差异也有差异:我国不同规模城市人均占地情况我国不同规模城市人均占地情况565 城市生态系统城市生态系统 考虑到我国人口众多的特点考虑到我国人口众多的特点,大城市的用地按大城市的用地按 104人人/km2或或 1人人/100m2的标准来规划的标准来规划,比较实比较实际际,也比较合理。据此也比较合理。据此,我国制定了我国制定了城市发展的基本方针城市发展的基本方针:l控制大城市规模控制大城市规模

46、l合理发展中等城市合理发展中等城市l积极发展小城市积极发展小城市575 城市生态系统城市生态系统2)城市容量城市容量城市容量城市容量在一定自然背景基础、生产力技术水在一定自然背景基础、生产力技术水平和生产条件下平和生产条件下,城市所能供养的人口数量城市所能供养的人口数量 对于一个未城市化的原始地区对于一个未城市化的原始地区,其人口容量主其人口容量主要取决于自然条件要取决于自然条件,人口容量相对很小。随着人口容量相对很小。随着人类社会和经济的发展人类社会和经济的发展,劳动生产率不断提高劳动生产率不断提高,人类改造自然的能力逐渐增强人类改造自然的能力逐渐增强,人口容量随之人口容量随之增强增强585

47、 城市生态系统城市生态系统一般认为一般认为,城市容量主要分成以下三个方面：城市容量主要分成以下三个方面：l城城市市生生产产发发展展人人口口容容量量:城城市市容容纳纳劳劳动动力力人人口的最大数量口的最大数量l城城市市生生活活条条件件人人口口容容量量:住住房房、市市内内交交通通、供供水水、供供电电、商商业业网网点点、学学校校、医医院院、文文化化娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量娱乐设施等综合起来能够容纳的人口数量l城城市市生生态态环环境境的的人人口口容容量量:城城市市提提供供物物质质、能量和消纳、处理生活及工业垃圾的能力能量和消纳、处理生活及工业垃圾的能力595 城市生态系统城市生态系统3)城市

48、生态平衡的标志城市生态平衡的标志 就是城市生态系统的高度有序就是城市生态系统的高度有序:生态协调生态协调,经经济发展济发展,社会安定社会安定。表现为。表现为l城市三个效益达到最佳城市三个效益达到最佳,城市各子系统间协城市各子系统间协调有序调有序,比例适当比例适当:l居居民民消消费费需需求求、经经济济发发展展需需求求与与自自然然环环境境自我补偿能力之间的平衡自我补偿能力之间的平衡l人口数量与城市基础设施的平衡人口数量与城市基础设施的平衡l生产发展与生活消费之间的平衡生产发展与生活消费之间的平衡605 城市生态系统城市生态系统l城市生活质量不断提高城市生活质量不断提高 城城市市生生活活质质量量不不

49、同同于于城城市市生生活活水水平平的的概概念念,生生活活水水平平多多以以货货币币和和实实物物的的数数量量来来反反映映。生生活活水水平平是是生生活活质质量量的的基基础础,但但是是单单纯纯的的、丰丰富富的的物物质生活享受并不能全面反映生活质量的提高质生活享受并不能全面反映生活质量的提高 生生活活质质量量还还包包括括以以心心理理上上的的满满足足与与满满意意程程度度为为准则的准则的感觉评价感觉评价感觉评价感觉评价615 城市生态系统城市生态系统城市生活质量的城市生活质量的(8字字)目标目标:舒适舒适:生活、居住、工作、休息的满足与满意生活、居住、工作、休息的满足与满意方方便便:居居民民的的各各种种生生理

50、理和和心心理理需需要要在在时时间间和和空空间上得到合理分配的水平和质量间上得到合理分配的水平和质量和和谐谐:物物质质、精精神神、社社会会政政治治生生活活之之间间的的有有序序,人人与与人人(社社会会)、人人与与物物(自自然然)之之间间的的融融洽洽;城城市结构与功能市结构与功能,自然与人文景观美之间的和谐自然与人文景观美之间的和谐康康乐乐：居居民民心心理理和和生生理理上上的的健健康康发发展展,涉涉及及医医疗保健、文化享受、旅游休憩和社会安全感等疗保健、文化享受、旅游休憩和社会安全感等625 城市生态系统城市生态系统3)走向走向生态城生态城生态城生态城(ecopolisecopolis)高效、和谐的