城市生态学ppt

第一章 生态学概论

一、生态学的定义

§1-1 生态学的形成和发展

一般定义：生态学是研究生物与生物之间，以及生物与其环境之间相互作用规律的科学。 思考：生态学的精髓是什么？ 适应与驯化

生态学家是通过观察和实验的方法从不同的视角研究自然界，了解生物栖息地在时间和空间尺度上的变化规律和特征。生物体是生态学研究的最直接、最基本的对象，是一个最基本的生态学系统。人类是生物圈中重要的组成部分，然而人类对于自然界的破坏力和影响程度，已经上升为生态学研究的焦点问题。 一、生态学的定义

§1-1 生态学的形成和发展

生态学运用了地理学、物理学、化学、数学和经济学的原理和定律，综合了生物学中的生理学、遗传学、进化论和行为学的原理与法则，研究生物和环境的相互作用规律，形成了一门联系广泛的综合性的学科。生态学已经跨出了生物学和地理学的门槛，成为了一门独立的学科。

二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

1、生态学按照研究对象的性质可分为：理论生态学和应用生态学

理论生态学，从其研究对象的层次看，包括了分子水平、细胞、器官、生物个体、种群、群落、生态系统和生物圈层次，又形成了相应的各个分支学科，如分子生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学等。其中，把个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学合称为普通生态学或理论生态学。按照具体研究对象的数量划分，分为个体生态学和群体生态学。 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

应用生态学门类繁多，可根据研究具体对象、生物群落、环境特点、交叉学科等，从而出现了许多应用生态学的分支学科。像城市生态学、农业生态学、森林生态学??；植物生态学、鸟类生态学、鱼类生态学、昆虫生态学??；河口生态学、湖泊生态学、极地生态学??；化学生态学、数学生态学、经济生态学、社会生态学??；等等 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

1、生态学是研究生物与环境、生物与生物之间相互关系的一门生物学基础分支学科。 生物学各分支学科的关系，犹如切多层蛋糕，水平切法表示把生物学按研究的生命现象各个方面加以划分，例如生理学、形态学、遗传学、进化论等各有其特殊研究对象，而生态学研究的则是活生物在自然界中与环境的相互作用和生物之间的相互作用。垂直切法则是按系统分类，把生物学划分为动物学、植物学、细菌学等学科。由此可见，生态学不仅是生物学的基础分支学科之一，也是每一门分类学科的一个重要组成部分。 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

2、生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学。现代生物学可按照图1-1所示的方式，把研究对象划分为大小不同的组织层次。生态学研究的主要是右侧的层次。从这个意义上讲，生态学属于宏观生物学的范畴。

二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

经典生态学研究的最低层次是有机体（个体），按其研究的大部分问题来看，当前的个体生态学应属于生理生态学的范畴，这是生理学与生态学交界的边缘学科。当然，近代一些生理生态学家更偏重于个体从环境中获得资源和资源分配给维持、生殖、修复、保卫??等方面的进化和适应对策上，而生态生理学家则偏重于对各种环境条件的生理适应及其机制上。但是更多的学者把生理生态学和生态生理学视为同义的。

种群（population）是栖息在同一地域中同种个体组成的复合体。种群是由个体组成的群体，并在群体水平上形成了一系列新的群体的特征，这是个体层次上所没有的。例如种群有出生率、死亡率、增长率；有年龄结构和性比；有种内关系和空间分布格局等等。动物种群生态学在本世纪60年代以前是动物生态学的主流。 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

生物群落（biotic community或biocoenosis）是栖息在同一地域中的动物、植物和微生物的复合体。同样，当群落由种群组成为新的层次结构时，产生了一系列新的群体特征，诸如群落的结构、演替、多样性、稳定性??等。植物群落生态学是本世纪60年代以前植物生态学的主体（另一是个体生态学）。

生态系统（ecosystem）是在同一地域中的生物群落和非生物环境的复合体，它与生物地理群落（biogeocoenosis）同义。对生态系统是否与生物群落同一组织层次，至今仍有不同看法。有的学者认为生态系统生态学就是生物群落学，另一些学者把它们划分为两个层次。本世纪 60年代以后，由于世界的人口、环境、资源等威胁人类生存的挑战性问题，生态系统研究也发展为生态学研究的主流。 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展

随着全球性环境问题日益受到重视，如温室效应、酸雨、臭氧层破坏、全球性气候变化，全球生态学（global ecology）已应运而生，并成为人们普遍关注的领域。

3、生态学研究的重点在于生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生物之间的相互作用。

生态学在研究生物与自然环境的相互作用时，还必须依靠生物学以外的其他自然科学，诸如气象学、气候学、海洋学、湖沼学、土壤学等，在研究生态系统时尤其重要。 二、生态学的研究对象

§1-1 生态学的形成和发展 值得一提的是，不仅生态学在其发展过程中提出了包括自然环境和一切生物的生态系统和生态系统生态学的概念，而且在上述这些自然科学发展中也提出了所谓海洋生态系统、农业生态系统、森林生态系统和土壤生态系统等研究方向。

生态学的一些原理，已经深入到许多自然科学学科之中，并被广泛地接受。学科间的相互渗透，发展边缘科学，建立学科间的综合性研究，是现代科学发展的特点，也是生态学发展的特点。在近代的生态系统研究中，如国际性的IBP（国际生物学计划）、SCOPE（环境问题的科学委员会）、MAB（人与生物圈计划）和IGBP（国际地圈生物圈计划），都是从事多学科综合研究的。

三、生态学的研究任务与目标 §1-1 生态学的形成和发展 1、理论生态学

分子生态学（Molecular Ecology）

个体生态学（Autecology、Physiological Ecology） 种群生态学（Population Ecology）

群落生态学（Community Ecology，Synecology） 生态系统生态学（Ecosystem Ecology） 全球生态学（Global Ecology 2、应用生态学

四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 1、生态学的发展简史

生态学的发展史大致可概括为三个阶段：生态学萌芽前期，生态学建立时期、生态学巩固时期和现代生态学时期。生态学发展史证明它是密切结合人类实践，是在实践活动基础上发展起来的。

（1）生态学的萌芽时期

由公元前2世纪到公元16世纪的欧洲文艺复兴，是生态学思想的萌芽时期。 （2）生态学的建立时期

公元17世纪至20世纪初。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展

植物生态学以植物群落学研究为主流，动物生态学则以种群生态学为主流。 在植物群落学研究方面，在半个多世纪中大致形成了4个主要学派：

①英美学派 以美国的F．E．Clements和英国的A．G．Tansley为代表。以研究植物群落的演替和创建顶极学说而著名，有影响的著作有Clements（1916）的《植物的演替》，Clements与Weaver（1929）的《植物生态学》和Tansley（1923）的《实用植物生态学》等。 （3）生态学的巩固时期 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展

②法瑞学派 以法国的J．Braun-Blanquet和瑞士的E．Rübel为代表。他们以特征种和区别种划分群落类型，称为群丛，并建立了比较严格的植被等级分类系统，完成了大量的植被图，在各学派中影响最大。主要著作有 Braun-Blanquet（1928）的《植物社会学》和Rübel（1922）的《地植物学研究方法》。

③北欧学派 以瑞典的 Du．Rietz为代表，以注重群落分析为特点。 1935年与法瑞学派合流后，被称为大陆学派。重要著作有Rietz（1921）的《近代社会学方法论基础》。

④前苏联学派 以B．H．Cyкaчёв为代表。他们注重建群种与优势种，建立了一个植被等级分类系统，并重视植被生态与植被地理工作。代表著作有Cyкaчёв的《植物群落学》（1908）和和《生物地理群落学与植物群落学》（1945）。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 （4）现代生态学发展期

从本世纪60年代至今，是生态学蓬勃发展的年代。二次大战以后，人类的经济和科学技术获得史无前例的飞速发展，既给人类社会带来了进步和幸福，也带来了环境、人口、资源和全球性变化等关系到人类自身生存的重大问题。这些是促进生态学大发展的时代背景和实践基础；而近代的数学、物理、化学和工程技术向生态学的渗透，尤其是电子计算机、高精度的分析测定技术、高分辨率的遥感仪器和地理信息系统等高精技术为生态学发展准备了条件。现代生态学发展的主要趋势如下：

四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展

①研究层次上向宏观与微观两极发展 经典生态学以动植物种（个体）、种群、群落为主要研究对象。现代生态学已在宏观上扩展到生态系统、景观与全球研究。在微观方向上，如分子生态学也取得了很大进展。 ②研究手段的更新

在传统生态学的研究中，生态学着重研究对象的描述，所用的方法、仪器都很简单。在现代生态学研究中已广泛采用先进的仪器设备进行从个体直到全球范围的监测研究，系统理论与系统分析成为研究生态系统的有效工具。 四、生态学的形成与发展 §1-1 生态学的形成和发展 ③研究范围的扩展

传统生态学以研究自然现象为主，很少涉及人类社会。现代生态学则结合人类活动对生态过程的影响，从纯自然现象研究扩展到自然—经济—社会复合系统的研究。研究人类活动下生态过程的变化已成为现代生态学的重要内容。 五、生态学的研究方法

§1-1 生态学的形成和发展

生态学的研究对象包括生物与环境两大客体，其研究方法就是围绕这两大客体开展的。研究的方法有：

1、环境科学的研究方法，包括化学的和物理的方法； 2 、生物学的研究方法；

3、野外观察、定位观测、原地实验、同位素示踪与人工模拟的方法； 4、生物统计方法、以及数学建模、数量分析等研究的方法；

5、大尺度(时间和空间)的观测与数据分析方法，包括遥感技术，航拍与卫星扫描等先进技术。（注意：生态学研究中所使用的尺度标准，包括空间尺度和时间尺度，尺度的大小直接影响着生态学的研究结果） 六、如何学习生态学

§1-1 生态学的形成和发展 要求：

1、选择一本好的教材是重要的，但是，不能忽略参考书的作用。教材让你系统地学习生态学，而参考书能让你全面了解生态学；

2、要经常关注与生态学相关的新闻事件、关注重大的生态工程和生态安全问题，并给予积极的思考；

3、生态学涉及的知识面广，需要阅读一些生物学、地学、农学、林学和气象学等有关书籍，可以提高分析问题和解决问题的能力；

4、要善于观察周围的事物，理论联系实际，善于思考问题，培养学习生态学的兴趣，处处留心皆学问；

5、形成生态学的思想，树立可持续发展的理念，并以此规范自己的行为和培养良好的绿色消费习惯。 思考题：

§1-1 生态学的形成和发展

1、当今人类活动对环境的影响已经上升为生态学研究的焦点和热点问题。为什么？

2、中国古代具有及其丰富的生态学思想，并且已有大量的有关生态学的实践活动，所以，有学者提出了“中国生态学”一词，并且已经有专著出版。对 “中国生态学”有什么

新见解？

一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说 神创论 自然发生论 宇生论 化学进化说

§1-2 生物生存环境

上帝创造万物，最后造人。 (见圣经故事) （1）神造论 一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说 §1-2 生物生存环境 腐草化萤 腐肉生蛆 淤泥生鼠

（2）自然发生论 一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说

生物是从非生物环境中自然发生出来的： §1-2 生物生存环境

17 世纪意大利医生F. Redi 用实验证明腐肉不能生出苍蝇 1860年巴斯德用实验证明肉汤不能生出微生物 （3）宇生论

（地球上生命来自宇宙空间别的星球） 彗星

一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说 §1-2 生物生存环境 一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说 （4）化学进化说

认为生命是在漫长的宇宙进化中发生的，是宇宙进化到某一阶段的产物。 ①由简单小分子到复合大分子

随着地表的冷却，水的积累，在原始海洋中和大气中，出现一批简单的小分子。 §1-2 生物生存环境

太阳辐射 火山爆发 雷鸣电闪 使简单小 分子

合成复杂的稍大分子

有机酸、氨基酸、单糖、脂类、 嘌呤、嘧啶、核苷酸等等 提供能量

雷电可能为化学进化提供能量

后来别人的实验，使用其他能源，紫外线、高温、? 射线等，还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。 一、生命的起源

1、有关生命起源的几种假说 （4）化学进化说

②有机小分子到大分子聚合物

在原始海洋的岸边, 岩石, 沙土的表层, 有机小分子沉积, 吸收能量, 聚集成大分子聚合物。 §1-2 生物生存环境 福克斯实验证实

ⅰ把氨基酸混合物倾倒在160 oC－200 oC 热沙土上，水分蒸发，氨基酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。

ⅱ这样得到的蛋白质分子具有肽链结构； 蛋白质特有的显色反应；

可被蛋白酶水解， 产生氨基酸； 微弱的酶活性。 一、生命的起源

§1-2 生物生存环境

③ 从多分子体系到原始生命细胞

奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴。 团聚体小滴性质 直径 1 ?m – 500 ?m； 稳定存在几小时至几周；

外周增厚呈膜状结构，与周围水液有明显界限； 具原始代谢特征； 可以增长和繁殖。 一、生命的起源

§1-2 生物生存环境 微球体

福克斯用类蛋白质加热浓缩得到微球体； 微球体性质 1 ?m－2 ?m（相当于细菌大小）

可吸纳周围环境的脂类，并形成 膜状结构； 膜表现选择透性，反映渗透压变化；

吸纳周围环境中蛋白质分子，微 球体可“增长”和“繁殖”。 天文学家估计地球形成于约 46亿年前。

迄今找到的最早的化石记录了35 亿年前的原核生物。 生命起源大约发生在距今 45－35 亿年 间。 2、生命起源发生在什么时候？ 一、生命的起源

§1-2 生物生存环境 35亿年前的蓝细菌化石 生命的起源和进化 二、生物的多样性

基因的多样性 物种的多样性 生态系统的多样性 生物的多样性 种群中个体多样植物、动物、微生物种类多样 环境的多样性 生物进化生物个体性状差异 §1-2 生物生存环境 三、生物圈 在地球表面上，生物圈是一个厚度很薄却又十分独特的圈层。它的概念约在一个世纪前就由奥地利地质学家休斯(Suess)引入自然科学之中。

他于1875年出版了一本关于阿尔卑斯山起源的论著，在最后总结性的一节内，首先提出了“生物圈”这个术语，但是一直未被科学界所接受。

直到苏联科学院院士维尔纳斯基(В.И.Вернадский)首先在1926年的苏联科学界，而后又于1929年在法国发表了题为生物圈的两篇演说后，生物圈的概念才得到了全世界的广泛反响，一直延续至今，有关生物圈的内容和基本概念，仍然属于维尔纳斯基所定义的范畴。

1970年，美国出版的《科学美国人》，以专刊的形式，系统地总结了有关生物圈研究的主要进展，尤其是哈奇逊(Hutchinson)的论文，更对于生物圈的基本特性，作了全面的综合性论述。

§1-2 生物生存环境 三、生物圈

生物体系中存在的这个薄层，比地球上该薄层之外的空间具有更加独特的地方。如果没有这一独特的自然环境存在，结果将正如其它星体上目前尚未正式发现生命现象一样，地球本身也只能是一片死寂的世界。那么，在生物集中存在的空间，具备着哪些独特的表现呢？归纳起来大致应具如下的基本条件：

1、它必须伴随有大量液态水的存在，而且在这种液态水存在的部位上，还应同时存在或交替存在着固、液、汽3种状态，并可在其间实行能量和物质的积极转换。 2、它必须具有一个稳定而有效的外来能源—太阳，以满足生物生命过程所必须得到的能量，同时它亦可为生物环境的改变和进化提供基本的动力。 §1-2 生物生存环境 三、生物圈

§1-2 生物生存环境

3、在生物圈中，一定要具备充分大的三相物质界面，即具有固体的岩石圈，液体的水圈与气体的大气圈三者相邻接的庞大界面活动带。例如像绝大多数的绿色植物那样，它的根要伸入固体的土壤中，茎叶充分伸展于大气中，液态水则通过植物体联系着物质和能量的转换和流通。倘若无这种三相界面的存在，要发展到高等植物是不可能的。因为高等的生命形式，尤其是第一性生产力，很少只在一个单独的物质相中存在。

4、必须有一个气压较为恒定、组成成分较为一致的大气。一方面为初始生命力的形成提供二氧化碳源以及为生物的呼吸作用提供氧源，另一方面又可保护生物体免受致命的紫外线辐射，并且是形成温室效应，防止能量过分逸失的贮能器。 三、生物圈

5、在这个生物圈中，必须具备全球规模的能量和物质循环，以助于能量物质分配的均衡并创造出一种特殊的环境结构，这种环境结构执行着有利于生命活动的特殊功能。事实上，生物本身的循环过程，与无机界的地质循环过程、大气循环过程、水循环过程，紧紧地交织在一起，而这种交织的空间，恰好只能位于地表界面附近狭小的范围中。因此在生物圈内，是唯一允许这四大循环同时并存并产生复杂偶合效应的场所。

6、在生物圈中，环境因素的日变幅及年变幅不能太大。要求它们有一个比较精巧的组合，以满足生物生长和发育的要求。因此，过冷、过热、过湿、过干、营养元素的过度缺乏

和过度富集、极端的盐碱度、过小的比表面积等，以及在各自然环境要素中过于偏离正常的组合关系，均不可能期待有丰富的生物物质量以及正常的生物活动，尤其不能期待会有高等植物的正常活动。 §1-2 生物生存环境 四、能量环境

§1-2 生物生存环境（自学） 1、光及其生态作用 2、温度

光强、光质、光照长度

空间变化（纬度、海拔高度）； 时间变化（季节变化、昼夜变化） 五、物质环境

§1-2 生物生存环境 （一）大气圈 （二）水圈 组成、分层 （三）岩石圈 （四）土壤圈 一、环境的概念

环境是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。这些事物是原来客观存在的，因此这些条件中包括需要的、不需要的、或者是有害的条件。

环境总是针对某一特定主体或中心而言的，离开了这个主体或中心也就无所谓环境，因此环境只有相对的意义。对某个具体生物群落来讲，环境是指所在地段上影响该群落发生发展的全部无机因素和有机因素的总和。

从环境中分离出来的条件单位，称为环境因子，如气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子等。 §1-3 生态因子及其作用

生物环境一般可分为大环境和小环境。大环境是指地区环境、地球环境和宇宙环境。大环境中的气候称为大气候，是指离地面1.5m以上的气候，是由大范围因素所决定，如大气环流、地理纬度、与海洋距离、大面积地形等。小环境是指对生物有直接影响的邻接环境，即指小范围内的特定栖息地。大环境直接影响小环境，对生物体也有直接或间接影响。

大环境，如不同气候的地理区域，影响到生物的生存与分布，产生了生物种类的一定组合特征或生物群系（biome），例如热带雨林、温带森林和苔原。 二、环境的类型

§1-3 生态因子及其作用

小环境对生物的影响也极为重要，它的存在为生物提供了选择自身所需要的生活条件。小环境中的气候称小气候，是指近地面大气层中1.5m以内的气候。小气候变化大，受局部地形、植被和土壤类型的调节，与大气候有极大的差别。小气候直接影响生物的生活，例如植物根系接触的是土壤小环境，叶片表面接触的是气体环境，由温度、湿度、气流的变化而形成的小气候对树冠的影响可以产生局部生境条件的变化。生态学研究更重视小环境。

1969年，M．J．Coe研究了由于巨大的羊茅草（Festuca spp．）草丛的隔离作用而

产生的小气候效应。草丛外部空气的温度波动在草丛内部得到了缓冲。据测定：草丛外层叶间的空气温度波动范围是0.3～13.6℃；而在草丛内层叶间的空气温度波动范围是1.8～11.7℃；在羊茅草丛的基部，平均空气 温度为7℃，上下波动幅度只有2.1℃。 二、环境的类型

§1-3 生态因子及其作用

1973年，W．A．Calder研究了小气候与蜂鸟巢的关系，他发现蜂鸟巢的位置总是选择在使卵和雏鸟不致受到不利温度伤害的地方。作为恒温动物的鸟类常因辐射作用而损失体热，蜂鸟巢几乎毫无例外地建筑在一个突出树枝的下方，这个树枝就成了鸟和天空之间的遮护物。此外，鸟巢本身又是一个绝热体，可使鸟卵的温度大大高于孵卵雌鸟身体表面的温度。据估计，如果没有突出树枝的遮护，鸟体辐射损失的热量将会增加大约3倍。如果鸟卵不是放在绝热的鸟巢内和受雌鸟孵卵的话，那么鸟卵的温度到晚上就会接近空气的温度（约4℃左右），而鸟巢内的卵在夜晚时的温度通常都在30℃以上。总之，由于小气候的创造，鸟卵周围环境的温度要比气象所记录的大气候温度高得多。以上研究实例都说明了在生态学工作中，应当特别重视在小环境层次上对非生物因子进行研究。 二、环境的类型

§1-3 生态因子及其作用 1、环境因子

三、环境因子分类（略） 四、环境因子与生态因子

对于生物体外部的全部环境要素则称为环境因子 2、生态因子

生态因子是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。例如，温度、湿度、食物、氧气、二氧化碳和其他相关生物等。所有生态因子构成生物的生态环境。具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境。 §1-3 生态因子及其作用 1、综合作用

五、生态因子作用的一般特征

环境中各种生态因子不是孤立存在的，而是彼此联系、互相促进、互相制约。任何一个因子的变化都会引起其他因子不同程度的变化，例如光强度的变化必然会引起大气和土壤的温度湿度的改变，这就是生态因子的综合作用。（这是基本原则，在自然界中很少有单个生态因子发生作用的） 2、主导因子作用

在诸多生态因子中，必有1个对生物是起主要作用的，称为主导因子。主导因子的改变会引起其他因子发生变化。例如，光合作用过程中，光强是主导因子，温度和二氧化碳为次要因子。（分析并寻找关键性因子） §1-3 生态因子及其作用 五、生态因子作用的一般特征 3、直接作用和间接作用

环境中的地形因子，其起伏程度、坡向、坡度、海拔高度及经纬度等对生物的作用不是直接的，但它们能影响光照、温度、雨水等因子的分布，因而对生物产生间接作用。 （通过分析，寻找出各个因子间的因果关系，某一因子的变化可立即改变另一因子的变化，往往是通过后者作用于生物有机体的） 地形因子对气候的影响

§1-3 生态因子及其作用 地形因子对气候的影响 4、阶段性作用

生物在生长发育的不同阶段对生态因子的需求不同，因此生态因子对生物的作用也具阶段性。例如，光照长短，在植物的春化阶段并不起作用，但在开花阶段则是十分重要的。（生物的不同发育时期，具有不同的主导因子） 各生态因子对生物的作用虽然不尽相同，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子来替代。但某一因子的数量不足，有时可以靠另一因子的加强而得到调剂和补偿。例如如果光照不足，可以增加二氧化碳浓度来补偿。 （作为一种生态因子，在生物的生长发育过程中一定是不可缺的；如果某一生物因子的强度不够，将影响生物的生长发育时，可通过增强别的因子来弥补某因子的不足） 5、不可替代性和互补性

五、生态因子作用的一般特征 §1-3 生态因子及其作用 1、拮抗作用和净化作用 2、净化作用

六、生态因子的作用方式 §1-3 生态因子及其作用

拮抗是各个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。

净化作用是指部分生态因子具有以物理、化学和生物的方法消除水、气、土中的污染物浓度的增加，净化作用可分为物理净化、化学净化和生物净化三类 。 （1） 协同作用：两种或多种化合物共同作用时的毒性等于或超过各化合物单独作用时的毒性总和。

（2）叠加作用：两种或多种化合物共同作用时的毒性各为化合物单独作用时毒性的总和。 （3）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，使后者毒性增强。

2、协同、增强和叠加作用 六、生态因子的作用方式 §1-3 生态因子及其作用 1、限制因子

生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，它就会成为这种生物的限制因子。

七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

早在1840年，德国化学家Liebig就认识到了生态因子对生物生存的限制作用，指出“植物的生长取决于处在最小量状况的食物的量”，这一概念被称作“Liebig最小因子定律”。 Liebig在提出最小因子法则的时候，只研究了营养物质对植物生存、生长和繁殖的影响，并没有想到他提出的法则还能应用于其他的生态因子。经过多年的研究，人们发现这个法则对于温度和光等多种生态因子都是适用的。 2、Liebig最小因子定律 适用范围：（1）只能在严格的稳定状态，即能量和物质的流入和流出处于平衡状态的情况下才适用；（2）要考虑因子的相互作用。 七、生态因子作用的规律

§1-3 生态因子及其作用

“植物的生长取决于那些处于最少量状态的营养成分”。 Liebig最小因子定律与系统论中的水桶理论涵义一致：

“一个有多块木板拼成的水桶，当其中一块木板较短时，不管其他木板多高，木桶装水的总量是受最小木板制约的” 。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 限制因子与桶 限制因子定律图示

1913年，Shelfond提出耐受性法则。耐性定律：生物有一个生态学上的最小量和最大量，它们之间的幅度就是耐性限度 (Shelford)。 3、耐性定律 内容：

任何一个生态因子在数量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受性限度时，就会使该种生物衰退或不能生存。 耐受性生态学(toleration ecology)

耐受性法则与最小因子法则只适用于稳定环境。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

生物能够对一个因子的耐性范围很广，而对另一个因子的耐性范围很狭窄； 对所有因子的耐性范围都很广的生物，一般都分布很广；

当一个种的某一个生态因子不是处于最适度的状况下，另一些生态因子的耐性限度都会下降；

在自然界中，生物实际上并不在某一个特定的环境因子的最适范围内生活，这时，另外一些生态因子起到重要的作用； 繁殖期通常是一个临界期。 补充原理：

七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

生物对各生态因子耐受性之间的相互关系

对生物产生影响的各种生态因子之间存在明显的相互影响：如温湿的关系；湿度和溶氧的关系；温度和盐的协同作用

生物因子和非生物因子之间也是相互影响的：物种之间的竞争产生的生态位分离 耐受性法则与最小因子法则的关系 最小因子定律只考虑了因子量过少，而耐受性法则既考虑了因子量的过少，也考虑了因子量的过多。

耐受性定律不仅估计了限制因子量的变化，而且也估计了生物本身的耐受性问题。生物的耐受性不仅随着种类不同，且在同一种内，耐受性也因为年龄、季节、栖息地的不同而有差异。 耐受性定律允许生态因子之间的相互作用，如因子补偿作用。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 4、生态幅

生态幅（ecological amplitude）又称生态价（ecological valence）、耐性限度或适应幅度，是指每种生物有机体能够生存的环境变化幅度，即最高、最低生态因子（或称耐受性下限和上

限）之间的范围。

七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

根据生态幅大小可将生物分为：

广生种：广生态幅，如 广食性（euryphagic）、广温性(eurythermal)、广盐性（euryhaline）和广栖性（eurykecious）等，较多，温带常见的淡水生物多属此类。 狭生种：狭生态幅，如狭食性（stenophagic）、狭温性（stenothermal）、狭盐性（stenohaline）和狭栖性（stenokecious）等。

与海洋生物相比，淡水生物具有广温→广盐→广氧的特点。水生生物的生态幅有个体、种群和年龄差异，也与其它因子有关。

图2-2是广温性和狭温性生物生态幅的比较，狭温种的温度三基点紧靠在一起。对广温性生物影响很小的温度变化，对窄温种常常是临界的。狭温性生物可以是耐低温的(冷狭温oligothermal)，也可以是耐高温的(暖狭温的polythernlal)或处于两者之间的。

对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是很不相同的。例如，鲑鱼对温度这一生态因子的耐受范围是0～12℃，最适温为4℃；豹蛙对温度的耐受范围是0～30℃，最适温度为22℃；斑鳉的耐受范围是10～40℃，而南极鳕所能耐受的温度范围最窄，只有-2～2℃。 4、生态幅

广适性生物属广生态幅物种，狭适性生物属狭生态幅物种。

一般说来，如果一种生物对所有生态因子的耐受范围都是广的，那么这种生物在自然界的分布也一定很广，反之亦然。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 4、生态幅

当生物对环境中某一生态因子的适应范围较宽，而对另一种因子的适应范围较窄时，生态幅往往受到后一个生态因子的限制。生物在不同发育时期对生态因子的耐受限度不同，物种的生态幅往往取决于它临界期的耐受限度。通常生物繁殖期是一个临界期，各种生物通常在生殖阶段对生态因子的要求比较严格，因此它们所能耐受的生态因子的范围也就比较狭窄，繁殖期的生态幅成为该物种的生态幅。例如，植物的种子萌发，动物的卵和胚胎以及正在繁殖的成年个体所能耐受的环境范围一般比非生殖个体要窄。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 4、生态幅

在生态幅中有一最适区，在这个区内生物生理状态最佳，繁殖率最高，数量最多。应当指出的是，自然界中的动物和植物很少能够生活在对它们来说是最适宜的地方，常常由于其他生物的竞争而把它们从最适宜的生境中排挤出去，结果只能生活在它们占有更大竞争优势的地方。例如，很多沙漠植物在潮湿的气候条件下能够生长得更茂盛，但是它们却只分布在沙漠中，因为只有在那里它们才占有最大的竞争优势。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

内稳态：即生物控制体内环境使之不随外部环境发生变化的相对稳定的机制。 内稳态生物：对外界环境的适应范围变大（一定范围内的调节），其耐性范围除取决于体内酶系统的性质外，还有赖于内稳态机制发挥作用的大小。如恒温动物、恒渗动物。 非内稳态生物：耐性范围仅取决于体内酶系统在什么生态因子范围内起作用 。 5、生物内稳态及耐性限度的调整：

（1）内稳态及其保持机制 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

内稳态（homeosltasis）生物控制小环境使其保持相对稳定的机制。 维持小环境稳定是生物扩大耐受限度的一种重要机制 内稳态机制不能完全摆脱环境的限制 内稳态通过形态、行为和生理适应实现。 大多数内稳态机制依赖于负反馈过程。依靠三个基本组成成份：接受器；控制中心；效应器。 5、生物内稳态及耐性限度的调整： 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

5、生物内稳态及耐性限度的调整： （2）生物保持内稳态的行为机制

生物为保持内稳态，发展了很多复杂的形态和生理适应，如动物的羽和毛起保温隔热作用，高代谢率增加体内产热。但动物最普遍的方法是行为适应。

高等植物：叶子和花瓣的昼夜运动和变化。如豆叶的昼挺夜垂，向日葵的花序随太阳的方向转动等。

动物：爬行类改变姿势接受太阳辐射。洄游、迁徙、迁移；建造巢穴等。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

5、生物内稳态及耐性限度的调整：

在清晨温度比较低时，沙漠蜥常使身体的侧面迎向太阳，并把身体紧贴在温暖的岩石上，这样就能尽快地使体温上升到最适于活动的水平。随着白天温度逐渐升高，沙漠蜥会改变身体的姿势，抬起头对着太阳使身体迎热面最小，同时趾尖着地把身体抬高使空气能在身体周围流动散热。有些种类则尽可能减少与地面的接触，除把身体抬高外，两对足则轮流支撑身体。这种姿势可使蜥蜴在一个有限的环境温度范围内保持体温的相对恒定性。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用

生物的耐性范围可通过人为驯化的方法来改变。如果一个种长期生活在最适生存范围的一侧，将逐渐改变该种的耐性限度，适宜生存范围的上下限灰发生移动，并形成一个新的最适点。一般而言，驯化需要很长时间，但在实验条件下诱发的生理补偿机制，可在短时间内完成，对一些小动物来讲，最短24h即可完成驯化过程。也可通过生物技术改变生物的遗传信息来改变生物的耐性范围，如抗病育种可扩大作物对病虫害的耐性范围，若能导入耐寒基因可改变热带鱼对低温的耐受性等等。 （3）驯化可改变耐受性

5、生物内稳态及耐性限度的调整： 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 6、指示生物

生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下了深刻的环境烙印。因此，常用生物来反映环境的某些特征，称这类生物为指示生物。如南宋诗人陆游“野人无历日，鸟啼知四时”。如预报天气有“燕子低飞蛇过道，大雨不久要来到”。如美国学者Curtis (1959) 列

出威斯康星地区湖泊中软水的指示植物为Gratiola aurea, 硬水指示植物为Ranunculus aquatilis。颤蚓的大量发生可指示水中溶解氧的缺乏。再如“秋风响，蟹角痒”，反之“蟹行秋至“。应该指出指示生物的指示作用是相对的。 生物的指示作用是普遍存在的，但指示生物决不能滥用，因为每个种的指示作用都是相对的，仅在一定的时空范围内起作用，而在另一时空条件下将失去指示意义。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作用 6、指示生物

生物在与环境相互作用、协同进化的过程中，每个种都留下了深刻的环境烙印。因此，常用生物来反映环境的某些特征，称这类生物为指示生物。如南宋诗人陆游“野人无历日，鸟啼知四时”。如预报天气有“燕子低飞蛇过道，大雨不久要来到”。如美国学者Curtis (1959) 列出威斯康星地区湖泊中软水的指示植物为Gratiola aurea, 硬水指示植物为Ranunculus aquatilis。颤蚓的大量发生可指示水中溶解氧的缺乏。再如“秋风响，蟹角痒”，反之“蟹行秋至“。应该指出指示生物的指示作用是相对的。 生物的指示作用是普遍存在的，但指示生物决不能滥用，因为每个种的指示作用都是相对的，仅在一定的时空范围内起作用，而在另一时空条件下将失去指示意义。 七、生态因子作用的规律 §1-3 生态因子及其作 1、概念

种群（population）是在同一时期占有一定空间的同种生物个体的集合。在一定义表示种群是由同种个体组成的，占有一定领域，是同种个体通过种内关系组成一个统一体或系统。种群可由单种生物或构件生物组成。由单种生物组成的种群，每一个体都由一个受精卵发育而来，由构件生物组成的种群，受精卵首先发育成一结构单位或构件，然后发育成更多的构件。构件生物各部分之间的连接可能会死亡或腐烂，这就形成很多分离体，这些分离体来自同一受精卵其基因相同，这样的个体称无性系分株（ramets）。 一、种群的基本概念和特征 §1-4 种群 2、基本特征

一、种群的基本概念和特征 §1-4 种群

二、种群数量动态参数 §1-4 种群

（一）初级种群参数（个体所不具备的群体特征） 1、出生率：任何生物产生新个体的能力。

(1)最大出生率（maximum natality） ：是在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素所限制产生新个体的理论上最大数量。

(2)实际出生率(realized natality) ：表示种群在某个真实的或特定的环境条件下的增长。它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

（一）初级种群参数（个体所不具备的群体特征）

2、死亡率：是在一定时间内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均大小。

(1)最低死亡率（minimum mortality） ：是种群在最适环境条件下，种群中的个体都是因年老而死亡，即动物都活到了生理寿命（physiological longevity）后才死亡。

(2)实际死亡率（生态死亡率ecological mortality） ：在某特定条件下丧失的个体数，随种群状况和环境条件而改变的。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

（一）初级种群参数（个体所不具备的群体特征） 2、迁入和迁出

迁入（immigration）和迁出(emigration)也是种群变动的两个主要因子，它描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

二、种群数量动态参数 §1-4 种群

3、年龄结构和性比

（1）年龄结构（age ratio）及类型：

①年龄结构：不同年龄组的个体在种群内的比例和配置状况。种群的年龄结构与出生率死亡率密切相关。通常，如果其他条件相等，种群中具有繁殖能力年龄的成体比例较大，种群的出生率就越高；而种群中缺乏繁殖能力的年老个体比例越大，种群的死亡率就越高。 ②年龄比例：种群中各个年龄级的个体数占种群个体总数比例。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

3、年龄结构和性比

（1）年龄结构（age ratio）及类型： ③年龄金字塔（age Pyramid）：自下而上按龄级由小到大的顺序将各龄级个体数或百分比用图形表示。它表示种群的年龄结构分布。一般用一系列不同宽度的横框叠合而成，横框的数目表示年龄组数，横框的宽度表示该年龄组的个体数或百分比。理论上分为三种类型： 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

3、年龄结构和性比

（2）年龄结构的三种类型

①增长型种群：基部宽，顶部狭。表示种群有大量幼体而老年个体较小，反映该比较年轻并且种群的出生率大于死亡率，是迅速增长的种群。

②稳定型种群：大致呈钟型，从基部到顶部具有缓慢变化或大体相似的结构，说明幼年个体和中老年个体数量大致相等，出生率与死亡率大致相等，种群数量处于相对稳定状态。 ③下降型种群：呈壶型，基部比较狭、而顶部比较宽。表示种群中幼体比例很小而老体个体的比例较大，种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于下降，为衰退种群。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群

3、年龄结构和性比

（2）年龄结构的三种类型

①增长型种群：基部宽，顶部狭。表示种群有大量幼体而老年个体较小，反映该比较年轻并且种群的出生率大于死亡率，是迅速增长的种群。

②稳定型种群：大致呈钟型，从基部到顶部具有缓慢变化或大体相似的结构，说明幼年个体和中老年个体数量大致相等，出生率与死亡率大致相等，种群数量处于相对稳定状态。 ③下降型种群：呈壶型，基部比较狭、而顶部比较宽。表示种群中幼体比例很小而老体

个体的比例较大，种群的死亡率大于出生率。说明种群数量趋于下降，为衰退种群。 3、年龄结构和性比

（3）性比（Sex ratio）

性比是反映种群中雄性个体（♂）和雌性个体（♀）比例的参数。受精卵的♂与♀比例，大致是50:50，这是第一性比，幼体成长到性成熟这段时间里，由于种种原因，♂与♀的比例变化，至个体开始性成熟为止，♂与♀的比例叫做第二性比，此后，还会有成熟的个体性比叫第三性比。

对种群出生率有很大影响： ? 如一雄一雌（♂♀） ：1000只鸟♂/ ♀=6：4， ♂♀对为400，而不是500。 ? 一雄多雌（♂♀♀）：如鹿群中， ♀比♂多几倍，不影响出生率。 ? 一雌多雄（♀♂♂）：♀比♂多几倍，影响出生率。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群 4、内禀增长率

(1)R0（世代净增长率）：经过一个世代后的净增长率。如R0=1.9，表示经过一个世代后，平均增长到原来的1.9倍。

(2)种群增长率：ｒ＝lnR0 /Ｔ

Ｔ为世代时间，指种群中子代从母体出生到子代再产子的平均时间。

控制人口途径：降低R0值：降低世代增值率，限制每对夫妇的子女数；Ｔ值增大：推迟首次生殖时间或晚婚来达到。

(3)内禀增长率:指当环境（空间、食物和其他有机体）在理想条件下，稳定年龄结构的种群所能达到的最大增长率（ｒｍ）。 二、种群数量动态参数 §1-4 种群 1、指数增长

三、种群增长的基本模式 §1-4 种群

一个以内禀增长率（rm）指实验室条件下，食物不受限制、同种其他个体的密度维持在最适水平，无天敌、且在温湿光照和食物条件组配下，种群的最大瞬时增长率。其种群数目将以指数方式增加。只有在种群不受资源限制情况下，这种现象才会发生。这类指数生长称为与密度无关的种群增长，与密度无关的种群增长又可分为两类，如果种群各个世代不相重叠，如许多一年生植物和昆虫，其增长是不连续的，称为离散增长，一般用差分方程描述；如果种群的各个世代彼此重叠，如人和多数兽类，其种群增长是连续的，可用微分方程描述。 种群在“无限”的环境中，即假定环境中的空间、食物等资源是无限的，则种群就能发挥内禀增长能力，数量迅速增加。而其增长率不随种群本身的密度而变化，种群呈指数增长格局。

2、逻辑斯谛增长

三、种群增长的基本模式 §1-4 种群

因环境资源是有限的，生物本身亦是有限的，故大多数种群的J字型增长都是暂时的，一般仅发生在早期阶段、密变很低、资源丰富的情况下。随密度增大，资源缺乏、代谢产物积累，环境压力势必影响种群增长率r，使r降低，增长曲线也渐渐由J型变为S型，这是种群在有限环境资源下的增长曲线。 三、种群增长的基本模式

§1-4 种群 四、种间关系 §1-4 种群

1、种间关系形式 2、种间竞争关系 四、种间关系 §1-4 种群

3、种间捕食与寄生作用 (1) 捕食作用 四、种间关系 §1-4 种群 (2) 寄生作用

3、种间合作与互利共生 农业文明 工业文明 信息文明 数千年来 人类不断进步 发展是永远的主题 同时也带来 问题

第二章 生态城市理论

生态学系统是一种具有耗散结构的自我调节系统。它的结构由生命系统和非生命系统两大部分构成。在生态系统中，生命系统---植物、动物、微生物和人类，不断地与周围环境进行物质和能量交换，并通过食物链和食物网逐级传递。生态系统的能量流动和物质循环，创造了人类需要的自然资源和生物资源，生物圈是地球上最大的生物系统，其结构和多样性，特别是生物的多样化是这个大系统平衡和稳定的基础。对于生物圈和人类来讲，地球环境和生物圈以及人类共同组成了一个生态系统。 一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

中国古代城址的选择十分慎重,它关系到未来的事业是否兴旺发达,关系到族人与国家未来的前途与命运。古都选址也充满了风水生态的人居环境意识和天人相应的文化意识。 记录城址选择过程和原理的文献起源甚早,在《诗经》、《大雅·公刘》篇就记述了周文王之前的十二世祖先公刘,约在公元前15世纪带领周人迁居。“相其阴阳,观其泉流”。之后他又下到平地选择水源丰富、地形宽敞的地方。这里“逝彼百泉,瞻彼溥原”,百泉由此涌出,小河弯曲流淌。北有高大的山阻挡北风的侵袭,南面远处朝山、向山分明。东、西两侧耳山蜿蜒起伏。这里山环水绕南面开阔,两则泉流萦绕。此地可以避水灾,御干旱、防战乱。古代国都选址,要在平坦而肥沃的土地之上。 一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

管子称:“凡立国都,非于大山之下,必于广川之上,高毋近旱而水用足,下毋近水而沟防者”。北有大山,左右有河流、泉水或湖泊。需内有通畅的非水系统。选择城址应充分利用自然资源和农产品来保障城内人口的衣食所需和繁殖六畜,吸引更多的人口集中。

在中国古代传统的文化观念里,自然与人是相互感应并相通的。天、地、人这三大系统

叫做“三才”,共同组成一个统一的机体。都城与国家是这个机体的反映。所以城市的选址与规划布局与天文、气象、植物相互联系,组成一个有机的景观生态系统,人们通过赋予自然环境和聚落以一定人文意义,来达到使聚落与自然环境结为有要整体的目的。 一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

著名中国科技史专家李约瑟在考查我国城镇后发现:“??城乡无论集中或散布于田庄中的住宅也都经常出现一种对‘宇宙的图案’的感觉,以及作为方向,节令,风向和星宿的象征主义。”北魏著名的地理学家郦道元在《水经注》里记录当时都城中的明堂说:“明堂上圆下方,四周十二户九堂,而不为重隅也。室外柱内绮井之下,施机轮、饰缥,仰象天状,画北辰列宿象,盖天也。每月随斗所建之辰,转应天道。”这一“法天象地”的古都规划思想形成东方文化古城的特征。

一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

风水家为什么要选这种封闭式的地理环境作都城聚落呢?其理由是“山水翕集:,四势团近有情,而真穴必居裹拥从之中,所谓藏风聚气者也。”(《人子须知》)按照风水学说这个总的要求,古代风水师选择都城、城镇、乡聚、民宅的方式很有讲究。风水学说认为:山随水行,水界山止,水随山转,山防水去,风水里面水占一半。因此,凡入一局这中,未看山,先看水。水是龙的血脉,两水之中必有山,故水会即龙尽,水交则龙止。水飞走即生气散,水融注则内气聚。水深处民多富,水浅处民多贫。水聚处民多稠,水散处民多离。流来的水要屈曲绕抱,流动的水要盘桓,汇聚的水要澄清。用风水的观点选择城址,以得水为上,故北京万水朝宗,南京长沙环绕。 一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

三吴甲下而有太湖,东鲁大海外抱,楚有江汉夹会、洞庭融注,江西有鄱阳湖,浙江的绍、宁、杭、台、嘉、湖,福建的福州、兴化(今莆田)、泉州、漳州,广东的广州、惠州、潮州、南海等处,都是因得水而人才济济。风水在选地时,往往要亲自尝水。假如某地的水色碧、味甘、气香,那么这个地方主上贵,也就是最好的地点。假如某地水的颜色是白色,水味清,水温暖,那么这个地方主中贵。假如某地水的颜色很淡,水味辛辣,气味很浓烈,那么这个地方主下贵。假如某地水气味酸涩,发馊,那么这个地方是劣地。五百多年前,北京的闹市王府井,最初因凿出一口甘水井而得名,可谓显例。 一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展 所谓得水,也有好几种情况:

1.城镇民宅位于两条江河相汇处。如杨州、梧州、成都、武汉、重庆、桂林等,这是风水师最欣赏的地址。

2.城镇民宅位于河的一岸或两岸。如天津、上海、南京、南昌、长沙、西安、太原、杭州、广州、福州、哈尔滨、兰州等。还有的城镇位于河曲中,如阆中、柳州、首宜、壶关等。 3.城镇民宅位于海滨,可辟为海港。如广州、泉州、明州(今宁波市)、大连青岛、连云港、秦皇岛等。

一、中国文化与城市生态

§2-1 生态城市理论的起源与发展

中国的许多城市名称都与山水文化有关,如鞍山、牡丹江。山之南称阳,山之北称阴,水之北称阳,水之南称阴,如洛阳、汉阳、丹阳、江阴、淮阴等。还有辽源、济源、汉口、汉中、临海等都无不与山水有关。中国古代文人墨客描绘城市特色,抓住了山水环境:济南——“一城山色半城湖”;“家家泉水,户户垂杨”;“三泉鼎立,四门不对”。苏州——“万山前后皆临水,

四槛高你尽见山”。常熟——“十里青山半入城,七溪流水皆通海”。杭州——“水光潋滟晴方好,山色空蒙雨亦奇”。绍兴——“三山万户巷盘曲,百桥千街水纵横”。 二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

城市生态与环境研究工作突出“以人为本”的中心思想,强调人与自然、人与生态环境关系的协调,这些思想与观点在西方主要源于以下基础理论:“田园城市论、芝加哥古典人类生态学论、有机疏散论。 1.田园城市论。

是19世纪末由英国社会活动家霍华德提出的关于城市规划与建设的设想,20世纪初以来对世界许多国家的城市规划产生了重大影响。霍华德(E.Howard)于1989年10月出版了他的著作《明日的田园城市》。他认为应该建设一种兼有城市和乡村优点的理想城市,他称之为“田园城市”(Garden City)。 二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

1919年,英国田园城市和城市规划协会经与霍华德协商,明确提出田园城市的定义“田园城市:

是为了安排健康的生活和工业而设计的城市;其规模要有可能满足各种社会生活,但不能太大;四周要有永久性农业地带围绕,城市的土地归公众所有或托人为社区代管。”霍华德设想的田园城市包括城市与乡村两个部分。城市的四周为农业用地所围绕;城市居民经常就近得到新鲜农产品的供应;田园城市居民生活于此,工作于此;城市的规模必须加以限制,使每户居民都能极为方便地接触乡村的自然空间。霍华德还设想,若干个田园城市围绕中心城市,构成城市组群,为“无贫民窟无烟尘的城市群”。霍华德针对现社会出现的城市问题,提出带有先驱性的规划思想;对城市规模、布局结构、人口密度、绿化带等城市规划问题,提出一系列独创性的见解,是一个比较完整的城市规划思想体系。 二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

当时还有一位生物学家蓄迪斯,他是积极的社会活动家和教育改革家,他的著作是《演变中的城市》(1915年出版),他的贡献在于强调区域调查,最早推动区域规划研究,他还提出生态问题和城市进化理论,他提出的“我们不仅要煤气和自来水,而且要阳光和空气”的观点,是生态城市的萌芽。

二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展 2.芝加哥古典人类生态学论。

美国芝加哥大学以R.E.Park为代表的学者于1916年发表了题为《城市:关于城市环境中人类行为研究的几点意见》的论文,他们运用生态学的理论,研究芝加哥城市的人口空间分布的社会原因与非社会原因,分析了城市土地利用模式,对城市环境进行调查研究,人们称之为芝加哥古典人类生态学派。 二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

该学派的主要理论是为城市土地价值变化与植物对空间的竞争相似,土地利用价值了人们最愿意竞争有价值的地点,这种竞争作用导致了经济上的分离,从而按土地价值的支付能力分化出不同的阶层。该学派还用植物优势种的概念解释了城市有形群体的发展形式,土地价值决定了市民各种活动水平和形式。此外,他们还将植物侵入和演替的概念应用于有形群体,特别是研究特殊的种族及商业活动逐步进入居住区附近的情况。芝加哥古典人类生态学派的典型理论主要有同心圆论、扇形模式论、多中心论等,是生态城市的萌芽。

二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展 3.有机疏散论。

是美国著名建筑学家伊利尔·沙里宁(E.Saannen)为缓解由于城市过分集中所产生的弊病而提出的关于城市发展及其布局结构的理论。沙里宁在他1942年写的《城市:它的生长、衰退和将来》一书中对有机疏散论作了系统的阐述。他认为,今天趋向衰败的城市,需要有一个以合理的城市规划原则为基础的革命性的演变,使城市有良好的结构,以利于健康发展。沙里宁提出了有机疏散的城市结构的观点,他认为这种结构既要符合人类聚居的天性,便于人们过共同的社会生活,而又不脱离自然。有机疏散的城市发展方式能使人们居住在一个兼具城乡优的环境中。

二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

沙里宁认为城市是一个有机体,其内部秩序实际上是和有生命的机体内部秩序一致的。有机疏散的两个基本原则是:把人们日常生活和工作的区域,作集中的布置,不经常的“偶然活动”的场所,不必拘泥于一定的位置,则作分散的布置。日常活动尽可能集中在一定的范围内,使活动需要的交通量减少到最低程度,并且不必都使用机械化交通工具,日常生活应以步行为主。往返于隅然活动的场所,可以使用较高的车速往返。这种理论还认为,并不是现代交通工具使城市陷于瘫痪,而是城市的机能组织不善,迫使在城市工作的人每天耗费大量的时间、精力往返旅行,且造成城市交通拥挤堵塞。 二、西方生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

此外还有生态建筑学派。1933年国际现代建筑协会在雅典开会,中心议题是城市规划。目的是解决居住、工作、游憩与交通四大活动的正常进行。并制定了“城市规划大纲”,后称“雅典宪章”,1978年,秘鲁“马丘皮克丘宣言”提出城市与土地资源,自然资源与交通作为一个整体研究及环境和谐的问题。 三、中国现代生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展 1.城市复合生态系统的理论。

我国生态学家马世骏(1984)、王如松(1988)认为,城市生态系统可分为社会、经济、自然三个亚系统,各个亚系统又可分为不同层次的子系统,彼此互为环境。

（1）社会生态亚系统以人口为中心,包括基本人口、服务人口、抚养人口、流动人口等。该系统以满足城市居民的就业、居住、交通、供应、文娱、医疗、教育及生活环境等需求为目标,为经济系统提供劳力和智力,它以高密度的人口和高强的生活费为特征。 三、中国现代生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

（2）经济生态亚系统以资源(能源、物质、信息、资金等)为核心,由工业、农业、建筑、交通、贸易、金融、信息、科教等子系统所组成,它以物质从分散向集中的高密度运动,能量从低质向高质的高强度集聚,信息以低序向高序的连续积累为特征。

（3）自然生态亚系统以生物结构和物理结构为主线,包括植物、动物、微生物、人工设施(房地产层、道路、管线等)和自然环境(土地、水域、大气、气候、景观等)等。 它以生物与环境的协同共生及环境对城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。总之,自然亚系统是基础,经济亚系统是命脉,社会亚系统是主导,各生态要素在系统一定的时空范围内相互联系、相互影响、相互作用,导致了城市这个复合体复杂的矛盾运动。 三、中国现代生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展 2.山水城市论。

著名科学家钱学森最早提出“山水城市”的概念。所谓“山水城市”是借用了传统说法来寄托一种全新的城市观,是中国人从传统文化观念追求21世纪城市发展的模式。

创造山水城市是一项巨大的自然与人相结合、生态措施与工程措施相结合的系统工程。它是把城市作为一个巨大的现代园林来建设。从美学意义上看,它是追求城市中有人工的艺术创造,又有大自然的艺术创造,正如中国传统风水理论中所描述的山水城市的特征:人工艺术与自然景观“共生、共荣、共存、共雅”。山水广而言之泛指自然环境,城市广而言之泛指人工环境。因此,山水城市是人工环境与自然环境协调发的,其最终目的在于建立“人工环境”(以城市为代表)与自然环境相融合的人类聚居环境。 三、中国现代生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

在讲到他的山水城市思想时,有必要介绍一下有关的著作,这就是《杰出科学家钱学森论城市学与山水城市》(1994年)和《杰出科学家钱学森论山水城市学与建筑科学》(1999年)两本书。 2001年6月,又出版了《论宏观建筑与微观建筑》一书,此书仅收入钱老的有关城市与建筑的论著。

钱学森说山水城市的核心精神主要是:“尊重自然生态,尊重历史文化。重视现代科技,运用环境美学。对于这一点一定要全面地、正确地理解,并非仅是搞一些具体的挖水堆山。” 三、中国现代生态城市理论

§2-1 生态城市理论的起源与发展

关于城市生态和历史文化。他曾经说过:“生态城市实是我说的山水城市的基础——物质基础。”他还说过:“现在我们看到、北京市兴建的一座座长方形高楼,外表如积木块,进到房间外望一片灰黄,购买不到绿色,连一点点蓝天也淡淡无光。难道这是中国21世纪的城市吗?”所以,“人离开自然又要返回自然”。这此,“要发扬中国园林建筑,特别是皇帝的大规模园林,如颐和园、承德避暑山庄等,把整个城市建成为一座超大型园林。我称之为‘山水城市’”。在讲北京的城市特色时,他说到在中山公园北面筒子河旁的树荫下,坐望紫禁城,看城上的建筑,看到那构筑别致的城上角楼,真有说不尽的滋味。意境美是中国文化的精髓,它是较高层美的境界。“山水城市则是更高层次的概念,山水城市必须有意境美!??意境是精神文明的境界。这是中国文化的精华!” §2-2 生态城市的思想内涵

关于生态城市,目前世界上还没有一致的定义,国内外许多专家和学者对此都发表过自己的见解。

如美国生态学家瑞吉斯特(R.Register)曾提出:生态城市追求人类和自然的健康与活力。 国际城市生态组织认为,生态城市应包括:重构城市,停止无序蔓延;改造传统的村庄、小城镇的农村地区;修复被破坏的自然环境;高效利用资源;形成节省能源的交通系统;实施经济鼓励政策,强化政府管理等。

1987年前苏联城市生态学家O.Yanit-sky认为生态城市是一种理想栖境、一个理想城市模式,其中技术与自然充分融合,人的创造力和生产力得到最大限度的发挥,居民的身心健康和环境质量管理得到最大限度的保护,物质财富、能量、信息高效利用,生态良性循环。 §2-2 生态城市的思想内涵

而在1992年的第二届国际生态城市会议上,组织方澳大利亚的唐顿认为:生态城市不仅要在人与自然之间实现生态上的平衡,而且也应包括道德伦理和人们对城市进行生态修复的一系列计划。

我国城市规划专家黄光宇认为:生态城市是根据生态学原理,综合研究社会——经济——

自然复合生态系统,并应用生态工程、社会工程、系统工程等现代科学与技术手段而建设的社会、经济、自然可持续发展,居民满意、 经济高效、生态良性循环的人类居住区。

中科院王如松等人提出,建设生态城市需要满足3个标准:一是人类生态学的满意原则,二是经济生态学的高效原则,三是自然生态学的和谐原则。 §2-2 生态城市的思想内涵

综合各家观点,可以这么给生态城市下定义:生态城市是根据生态学原理,应用生态、社会、系统等工程技术而建立的社会、经济和自然协调发展的,能源、信息高效利用的人类聚居地。生态城市应满足以下标准:一是广泛应用生态学原理规划建设城市,城市结构合理、功能协调;二是保护并高效利用一切自然资源与能源,产业结构符合生态保护要求;三是采用可持续的消费发展模式,物质、能量循环利用率高;四是完善的社会设施和基础设施,生活质量高;五是人工环境与自然环境有机结合,环境质量高;六是保护和继承文化遗产,尊重居民的各种文化和生活特性;七是居民的身心健康,有自觉的生态意识和环境道德观念:八是建立完善的、动态的生态调控管理与决策系统。

工业文明向生态文明转变是人类社会文明的—次质的飞跃，它意味着又一场社会革命。继农业革命、工业革命之后的—生态革命(ecological revolution)，而这场革命是全方位的、全球性的，包括文化革命、思想革命、信仰革命、科学革命、技术革命、产业革命、行为革命、教育革命、伦理革命、财富观革命、人生观革命等内容，这将深刻改变人类社会的政治、文化、经济格局。生态城市作为面向生态文明时代的人类住区，其内涵必将反映生态文明的思想，它不仅需要对现有人类住区物质环境、空间形态的重建、重构，还必须有变革传统社会、经济、技术和文化生态等方面的内容，下面从哲学、文化、经济、技术等四个层面来解析生态城市的内涵思想。

§2-2 生态城市的思想内涵 一、生态哲学层次

现代哲学是由笛卡尔——牛顿的机械论的世界观所支撑着的，主张通过人对自然的改造确立人对自然的统治地位，是一种以人类中心主义为主要原则的哲学。在这种哲学的指导下，发展了控制自然的技术和“反自然”的实践。人类作为自然征服者的地位观，成为工业文明时代的行动哲学。工业文明带来的种种危机的思想文化根源就是机械世界观，要改变现代社会的危机局面，就必须超越旧的世界观，而转向一体化宇宙的、生态学的世界观——生态世界观，并在这种新的世界观的指导下，去进行一场真正世界意义的文化革命。 §2-2 生态城市的思想内涵 一、生态哲学层次

生态哲学是从广泛关联的角度研究人与自然相互作用的，作为一种新的世界观，它的主要特点是从人统治自然的哲学发展到人——自然和谐发展的哲学。生态世界观把世界看成是相互联系的动态网络结构，超越了机械论的世界观而引向整体性、系统性、动态性的宇宙观，形成对人和自然相互作用的生态学原则的正确认识：“我们是自然界的一部分，而不是在自然之上，我们赖以进行交流的一切群众性机构以及生命本身，取决于我们和生物圈之间的明智的、毕恭毕敬的相互作用。忽视这个原则的任何政府或经济制度，最终都会导致人类的自杀。生态世界观决定了生态城市是在人 — 自然系统整体协调、和谐的基础上实现自身的发展，人、自然的局部价值都不能大于人 — 自然统一体的整体价值。 §2-2 生态城市的思想内涵 二、生态文化层次

生态城市作为承载社会文化的建筑空间，展示着生态文明时代的价值、观念、理想和抱负。它是生态文化的产物，又是生态文化的创造者。生态文化摒弃了“反自然”的文化，抛弃了

人统治自然的思想，走出人类中心主义，是一种人 — 自然协调发展的文化，达到两者的双赢式发展，从而实现人、自然矛盾的消解。这是生态城市的主流文化，从微观层面上看，它又是多元化的，反映生态城市社会生活民主化、多样化、丰富性的特点，即生态文化体现的是从人 — 自然整体的角度来协调、统一不同背景下文化的发展，不同信仰、不同种族、不同阶层的人能共同和谐地生活在一起，而不是专制、单一、缺乏活力的，更不是统一在一种宗教或意识形态而排他的铁板—块。 §2-2 生态城市的思想内涵

生态城市从其文化观念意识的深处，崇尚健康、节约、控制、人道、平等、公正、民主、正义、协调、共存、精神追求与物质满足的协调、多种文化的互补与渗透等，而反对浪费、挥霍、放纵、自私、特权、侵略、征服、掠夺、急功近利、历史虚无主义、沙文主义、技术至上主义等。

生态城市在发展过程中一方面保持传统文化精华的传承与动态发展的统一，另一方面在全球化浪潮中保存一种比较完整的具有民族、地域特色的文化生态。文化个性和文化魅力是生态城市的灵魂，文化也成为生态城市最重要的功能。 二、生态文化层次

§2-2 生态城市的思想内涵

工业经济发展模式是以最少的花费、最快的速度、最短的周期去谋取最多的利益，即以“最少、最快、最短、最多”为价值导向追求经济无限增长，认为经济的不断增长和物质财富的持续增加将带来社会的进步和人们生活的幸福。但这一观念却掩盖了经济增长测量手段本身是否合理、社会财富分配是否公正、人们生活质量是否提高、人类是否因此付出其它代价等诸多问题的存在。

根据经济学的原理，财富来源于劳动、物质生产资料和自然资源三要素。因此，经济的发展质量可用人力资本、物质资本和自然资本的总量及其比例来衡量。在一般情况下，生活消费的总量随人口和收入的增长而不断增加，自然资本和由自然资本转化而来的物质资本的总量则相应减少。如果没有人才资本的弥补，经济发展是无法长期持续的。人力资本显得尤为重要。

三、生态经济层次

§2-2 生态城市的思想内涵 农业社会、工业社会的经济模式的最大缺陷在于其过度使用自然资本和物质资本，是—种“外在化”的资源经济。而生态城市建立的是一种以人力资本占主体的“内在化”的知识经济，它改变了整个社会生产的产品结构、劳动力结构以及资源与资金的配置，对社会生产体系的组织结构、经济结构进行根本变革。传统产业智力资源开发比重小、对自然资源依赖性大，而知识经济是智力资源的综合物化，且不直接依赖自然资源，知识成为最重要的生产要素，起着决定性的作用。 三、生态经济层次 国家园林城市

§2-2 生态城市的思想内涵

智力成为生态城市资源开发利用的主要方向，资源配置的主要内容是非物质性的知识信息，而不是物质资料；减少对自然资源的消耗，非物质财富的增长成为经济的主要增长点，同时在知识生产和基本物质生产中注重提高—切资源的利用效率，知识、信息运转高效，物质、能量得到多层次分级利用，废弃物循环再生，各行业、各部门之间的共生关系协调，达到物尽其用，地尽其利，人尽其才，各施其能，各得其所，尽可能实现资源的区内闭路循环、收支平衡、自给自足，减少对外部环境的依赖，并实现外部\生态成本\的\内部化\，从根本上

解决资源（能源），短缺以及资源（能源）可持续开发利用问题，实现以最少量的能源、资源投入和最低限度的生态环境代价，为社会生产最多、最优质的产品，为人们提供最充分、最有效的服务。 三、生态经济层次

§2-2 生态城市的思想内涵

另—方面不断增加对自然资源的投入、保护和增值，保持并扩大自然资源总量和供给能力。生态城市的经济发展是集约内涵式的，经济活动(生产、生活、流通与分配)也是有益于社会和环境的，资金是“清洁”的、合乎伦理的（不是通过掠夺生物圈而获取的），经济成果的分配是公正的。 三、生态经济层次

§2-2 生态城市的思想内涵

18世纪以蒸汽机的发明和广泛应用为标志的近代第一次技术革命导致了第一次产业革命，以机械化大生产代替了手工技术，使人类从农业社会进入到农业 — 工业社会，19世纪中叶以后发生的以电力技术和内燃机的发明等为主要内容的第二次技术革命推动了第二次产业革命，使得农业 — 工业社会过渡到工业化社会。这两次工业文明的技术革命迅速改变了我们这个世界，为人类创造了现代物质文明，然而这种技术方式由于建造机理的本质缺陷和社会文化条件的弊病，给自然、社会和人的存在造成了毁灭性的破坏性影响，严重影响了生物圈系统的生态稳定和有序，出现了种种危机。这种技术方式是“浪费型”的，是“反自然”的、“反人性”的。 四、生态技术层次

§2-2 生态城市的思想内涵

工业文明的技术方式由于其\固有的缺陷\使之不可避免地从兴盛走向衰落，而以信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、海洋技术和空间技术为主要内容的新的技术革命正在兴起和发展，它们是利于人、自然和睦相处的新的技术形式 — 生态技术体系，它是以知识信息技术为核心的，取代建立在经典物理学基础上，以理化技术为核心的传统工业技术，是人、自然和社会高度协调的新技术体系，是科学知识高度密集的科学化技术群。 四、生态技术层次

两河治理工程获中国人居环境范例奖 §2-2 生态城市的思想内涵

生态城市正是主要凭借生态技术这一物质手段超越现代城市实现自我发展的。生态技术主张和其它生命物种相互依存、共同繁荣，对资源和能源进行可再生利用，只投入少量的能量，只有很低的污染或完全没有污染，它根据自然生态规律确定技术发展的界限，在价值观上，它不以经济增长为唯一的目标，还有人类健康、环境保护目标，它的组织原则是循环的，实现资源的多层次利用。 四、生态技术层次

§2-2 生态城市的思想内涵

生态城市对技术选择的基础不仅仅是技术的考虑和论证，而且还包括经济、文化、环境、能源和社会条件的标准。但仅仅通过科学技术方面的变革，而不考虑社会功能、人类生态、道德伦理、文化价值等方面的变革的\技术解决\是不可能创造生态城市的，必须同时进行文化革命，创造相应的社会文化。 四、生态技术层次

德国打造世界顶级可持续发展生态城市 §2-3 城市生态学基本原理

城市生态学采用系统思维方式, 并试图用整体、综合、有机、协同等观点去研究城市生态系

统。由于城市人口与城市环境生物要素和非生物要素相互作用形成复杂的网络系统, 因而城市体系的综合形态, 从生态学角度又可称为城市生态系统。

城市生态学的研究对象是城市生态系统。它利用生态学的原理、方法、观点去研究城市的结构、功能、演替动力、空间组合规律, 研究城市生态系统的自我调节与人工控制对策。其研究目的是通过对系统结构、功能、行为的研究, 最终对城市生态系统的发展、调控、管理等活动提供建设性的决策依据, 使城市生态系统沿着有利于人类利益的方向演替。 一、城市生态学定义

§2-3 城市生态学基本原理

自然生态系统是由中心事物生物群体与无机自然环境构成的, 其中生产者是绿色植物, 消费者是动物, 还原者是微生物, 流经它们的能量呈金字塔形。

城市生态系统则是由中心事物——人类与城市环境自然环境和人工环境构成的,其中生产者是从事生产的人类, 消费者是以人类为主体进行的消费活动。城市生态系统的还原功能则是主要由城市所依靠的区域自然生态系统中的还原者来完成的。此时, 城市生态系统中流经的能量呈倒金字塔形。

二、城市生态系统的生态根本特征 1、系统的组成成分

§2-3 城市生态学基本原理

自然生态系统的生态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等。这些网络都是自然产生的, 也是自然生态系统长期进化的必然结果。 城市生态系统中的网络则大多是具有社会属性的网络, 它们是人类社会发展过程中逐渐构建起来的。包括城市生态系统中的各种自然网络已带有明显的人工色彩和更为重要的社会关系、经济关系网络。

二、城市生态系统的生态根本特征 2、系统的生态关系网络 §2-3 城市生态学基本原理

生态位可以理解为各种网络的交结点。自然生态系统所能提供的生态位是其发展过程形成的自然生态位多而城市生态系统所能提供的生态位除了自然生态位以外, 更主要的是各种社会生态位、经济生态位。

二、城市生态系统的生态根本特征 3、生态位 4、系统的功能

生态系统的功能由系统中各种流在系统生态关系网络中的运行状况体现。由于自然系统本身就是一个从生产到还原的完整生态网络体系, 并在长期演化过程中形成了多样化、多层次的营养结构及合理的空间结构,因而物能在自然生态系统中的运转表现出高效率利用和高循环再生自净能力, 使整个系统表现出极高的生态学效率。 §2-3 城市生态学基本原理

二、城市生态系统的生态根本特征

城市生态系统中各种生态流在生态关系网络上的运转还需要依靠区域自然生态系统的支持, 而城市生态系统的关系网络是不完善的, 加上城市生态系统中各种流的强度远远大于自然生态系统, 使得在高强度的生态流运转中伴随着极大的浪费, 整个系统的生态效率极低。 自然生态系统的中心事物是生物群体,它与外部环境的关系是消极地适应环境, 并在一定程度上改造环境, 因而自然生态系统的动态、演替, 无论是生物种群的数量、密度的变化, 还是生物对外部环境的相互作用、相互适应, 均表现为“ 通过自然选择的负反馈进行自我调节” 的特征。

5、调控机制

§2-3 城市生态学基本原理

二、城市生态系统的生态根本特征

城市生态系统则是以人类为中心, 人类与其外部环境的关系是人积极地、主动地适应环境和改造环境, 其系统行为很大程度上取决于人类所做出的决策, 因而它的调控机制主要是“ 通过人工选择的正反馈为主” 。

自然生态系统的演替可以认为是生物群落在各种自然力的作用下, 通过群落内生物种群内部和种群之间对各种资源利用过程中的相互竞争与相互作用, 以实现对自然资源的最充分利用即对自然生态环境承载容量的最充分利用的一种自然生态过程。在各种自然资源条件保持不变的条件下即环境承载的量值不变, 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。 6、系统的演替

§2-3 城市生态学基本原理

二、城市生态系统的生态根本特征

城市生态系统的演替则是人类为了自身的生存和发展, 通过各种生产和生活活动。对系统能动地创建、改造、拓展的结果。在这一过程中, 存在着环境承载容量的提高和降低两种情况。由于人类生存和发展目标是随人类对自然的认识程度和改造能力的不断提高即环境承载容量的提高而不断提高的, 所以城市生态系统的演替不会达到特定的稳定状态。 §2-3 城市生态学基本原理 三、城市生态系统基本原理 1、生态学的一般规律

这里仅着重对生态学的一般规律进行简要概括。生态学所提示或遵循的下述一般规律, 对搞好城市生态环境保护, 发展工业生产, 保障居民生活等均有指导意义。 （1）相互依存与相互制约规律

反映生物间及生物与环境间的协调关系, 主要是普遍的依存与制约关系, 亦称“物物相关” 和“相生相克”规律 §2-3 城市生态学基本原理

生态系统中的(同种或异种)生物间, 不同生态系统间, 甚至生态系统中的生物与环境之间, 均存在相互依存和相互制约的关系, 亦可以说彼此影响。这种影响有些是直接的, 有些是间接的, 有些是立即表现出来的, 有些需滞后一段时间才显现出来。一言以蔽之, 生物之间和生态系统间的相互依存与制约关系, 是普遍存在的。

因此, 在城市建设和城市居民生活中, 特别是在需要排放污染、倾倒废物、喷洒药品、采伐、开山、筑路、修建大型给水工程及其它建设项目时, 务必注意调查研究, 摸清自然界诸事物之间的相互关系, 对与某生产活动有关的其它事物也加以通盘的考虑, 包括考虑此种活动可能会产生的影响(短期的和长期的、明显的和潜在的), 从而做到统筹兼顾, 全面安排。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 （2）物质循环与再生规律

生态系统中, 生物借助能量的不停流动, 一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质, 另一方面又随时分解为原来的简单物质, 即所谓“再生”, 重新被系统中的生产者植物所吸收利用, 进行着不停顿的物质循环。因此要严格防止有毒物质进入生态系统, 以免有毒物质经过生物放大作用和多次循环后富集到危及人类的程度。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

至于流经生态系统中的能量, 通常只能通过系统一次, 当能量经食物链转移时, 每经过一个营养级, 就有大部分能量转化为热散失掉, 无法加以回收利用。因此, 为了充分利用能量, 必须设计出能量利用率高的系统。如城市垃圾的处理, 从最初的填埋法到后来的焚化法再进一步到堆肥制取沼气法, 便体现了人类逐步掌握生态学的循环与再生规律, 并应用于实践的过程。特别是后者, 既能较彻底地消除污染, 又能充分回收垃圾中含有的物质养分(有机肥料)和有用能量(沼气), 是较有前途的城市垃圾处理方法。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

（3）物质输入输出的动态平衡规律

物质输入输出的平衡规律, 又称协调稳定规律, 涉及到生态系统中生物与环境两个方面。生态系统中生物与环境之间的输入与输出, 是相互对立的关系, 当生物体进行输入时, 环境必然进行输出, 反之亦然。生物体一方面从周围环境摄取物质, 另一方面又向环境排放物质, 以补偿环境的损失(这里的物质输入与输出, 包含着量和质两个指标)。 因而, 一个稳定的生态系统, 其物质的输入与输出总是相平衡的。当输入不足时, 会产生生态匮乏, 例如一个城市物资供应不足, 必然造成生产生活紧张, 效率下降; 反之, 当城市物资供应足够但输出不足, 又会导致生态滞留, 使环境恶化, 生产生活同样受阻。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

（4）相互适应与补偿的协同进化规律

这种相互相互适应与补偿的协同进化不仅存在于物种与物种之间，同时存在于生物与环境之间。生物可以改变环境，生物同时可以在不同的环境中不断适应与壮大。（如系统的演化、生物与物种之间的共生、外来生物的 入侵与扩散等都能阐明这一规律）。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 （5）环境资源的有效极限规律

任何生态系统中, 作为生物生存的各种环境资源, 在质量、数量、空间和时间等方面, 其供给量和供给速度都有一定的限度, 因而生态系统的生物生产通常都有一个大致的上限。也因此, 每一生态系统对任何外来干扰都有一定的忍耐极限。所以, 采伐森林、捕鱼狩猎等不应超过资源利用的最大可持续产量; 保育某一物种时, 必须保有足够它生存和繁殖的空间; 城市排污时, 必须使排污量不超过环境的自净能力等。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

以上几条生态学的一般规律, 是生态平衡的理论基础, 也是解决人类当前面临的人口、粮食、能源、资源、环境等五大问题的理论基础。许多科学家认为, 解决这五大问题, 核心是控制人口的增长, 即维持人类自身种群数量的稳定, 做到与地球生物圈协调共处, 从而实现既满足当前人类需要, 又不危及后代子孙生存的可持续发展(sustainable development)。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 三、城市生态系统基本原理 2、城市生态学基本原理 （1）城市生态位原理

城市生态位(urbanniche)是一个城市给人们生存和活动所提供的生态位。是城市提供给人们的或可被人们利用的各种生态因子(如水、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。它反映了一

个城市(或者其他人类生境)的现状对于人类各种经济活动和生活活动的适宜程度，反映了一个城市的性质、功能、地位、作用及其人口、·资源、环境的优劣势，从而决定了它对不同类型的经济以及不同职业、年龄人群的吸引力和离心力。 §2-3 城市生态学基本原理 三、城市生态系统基本原理

城市生态位大致可分为两大类：生产生态位:包括了城市的经济水平(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、土地、基础设施等)；生活生态位:包括社会环境(如物质生活和精神生活水平及社会服务水平等)及自然环境(物理环境量、生物多样性、景观适宜度等)。

总之，城市生态位是指城市满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度。 §2-3 城市生态学基本原理

一般说来，一个生态系统中的物种的品类越多，生态系统的异质性就越强，物质、能量、信息输出和输入的渠道就越密集，网络化程度就越高，同化异化的代谢功能就越健全，补偿功能也就越强，即使受到损坏，自我修复也较快，从而系统的稳定性和有序性便可保持在较高的水平上。这就是生态科学关于多样性导致稳定性和有序性的规律。 三、城市生态系统基本原理 （2）多样性导致稳定性原理 §2-3 城市生态学基本原理

如生长茂密的自然森林生态系统, 生物成分不仅种群丰富, 而且个体数量多, 它们之间形成复杂的能流物流关系。如果一个或几个物种的数量发生变化或消失, 一部分能流物流途径的功能发生障碍, 可被其他物种的调节所补偿, 不会危及整个系统, 从而保持其稳定性。反之, 如果这个系统中只有少数物种,每个物种的重要性就比较大, 一个或少数物种的兴衰就要影响系统的稳定性。如北极生态系统, 成分单纯, 结构简单, 如果地衣的生长受到损害, 整个系统就会崩溃。因为那里所有生物直接或间接依靠地衣而生活, 不象森林生态系统中有代替的食物可以利用。

三、城市生态系统基本原理 （2）多样性导致稳定性原理 §2-3 城市生态学基本原理

食物链(网)原理应用于城市生态系统中时，首先是指以产品或废料、下脚料为轴线，以利润为动力将城市生态系统中的生产者——企业相互联系在一起。城市各企业之间的生产原料，是互相提供的。某一企业的产品是另一企业生产的原料；某些企业生产的“废品”也可能是另一些企业的原料。如此之间反复发生密切的联系。 三、城市生态系统基本原理 （3）食物链(网)原理

§2-3 城市生态学基本原理

可以根据需要进行城市食物网“加链”和“减链”。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，即“减链”；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，即“加链”。其次，城市食物链(网)原理反映了城市生态系统具有的这一特点，即：城市的各个组分、各个元素、各个部分之间既有着直接、显性的联系，也有着间接、隐性的联系。各组分之间是互相依赖、互相制约的关系，牵一发而动全身。城市生态学的食物链(网)原理还表明：人类居于食物链的顶端，人类依赖于其他生产者及各营养级的“供养”而维持其生存；人类对其生存环境污染的后果最终会通过食物链的作用(即污染物的富集作用)而归结于人类自身。 三、城市生态系统基本原理

（3）食物链(网)原理

§2-3 城市生态学基本原理

人类作为城市生态系统的主体, 属于食物链的顶端, 人类对其生存环境污染的后果最终是通过食物链的作用而归结于人本身。设计中生态原理的适

用在对物质流的运用上要尽减少或消除废物的产生, 减少消耗。 ①保护不可再生资源, 如文物和古树古木。

②对于废弃物的利用和改造, 如工业废弃地的改造。

③设计过程中尽量地利用自然条件减少能源的消耗, 提高使用的效率。合理利用艺、风、水、温度等要素, 避免大量单一耗能要素的出现,如草坪。 ④设计中充分考虑资源再生要素。针对于植物而是更有说服力。自然界中的植物是自生自灭自播繁衍的, 而在我们的景观设计植物设计也可以采用生命循环往复的规律。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

城市各个子系统具有自身的目标与发展趋势，作为个体存在，它们都有无限制地满足自身发展的需要，而不顾其他个体的潜势存在。所以，城市各组分之间的关系并非总是协调一致的，而是呈现出相生与相克的关系状态。因此，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，局部功能与效率应当服从于整体功能和效益。

三、城市生态系统基本原理 （4）系统整体功能最优原理 §2-3 城市生态学基本原理

各个子系统功能的发挥影响了系统整体功能的发挥;同时,各个子系统功能的状态也取决于系统整体功能的状态;城市各个子系统具有自身的目标和发展趋势,作为个体存在,它们都有无限制地满足自身发展需要而不顾

其他个体的潜势存在。不同的城市利益群体,在利用资源、保持生态的过程中,取得权利与义务的对应、贡献与索取的对应、机会与风险的对应、恶行与惩罚的对应、善行与奖赏的对应、作用与地位的对应。

比如农民工作为城市人口的最底层群体,它们的攀比心理与求生本能,与强势团体和富人的贪得无厌相对峙,必然导致对自然资源的掠夺性开发,引发贫富双方对“生存用资源”和“奢侈用资源”的“环境掠夺”性竞争,加速资源枯竭和环境恶化趋势。贫富差距过大,收入悬殊将成为生态环境的潜在杀手。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

无论是“李比希最低量率”还是“木桶效应”“门槛理论”都说明在城市生态系统中,影响其结构、功能行为的因素中,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。有效地改善提高其量值,会大大地增强城市生态系统的功能与产出。 三、城市生态系统基本原理 （5）最小因子原理

§2-3 城市生态学基本原理

城市生态演替是一种更新过程,它是城市适应外部环境变化及内部自我调节的结果。城市生态系统的演替方向是与城市生态系统中人类活动强度是否与城市环境承载力相协调密切相关的。环境本身具有有限的自我调节能力。城市生态系统的复杂性和脆弱性限制了其环境承载力的大小。

三、城市生态系统基本原理

（6）环境承载力原理

§2-3 城市生态学基本原理

所谓环境承载力是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，所能承受的人类社会作用，具体体现在规模、强度和速度上。其三者的限制，是环境本身具有的有限性自我调节能力的量度。

环境承载力最主要的特点是客观性和主观性的结合。客观性体现在一定环境状态下其环境承载力是客观存在的，是可以衡量和把握的；主观性表现在环境承载力的指标及其数值将因人类社会行为内容的不同而不同，而且人类可以通过自身行为，特别是社会经济行为来改变环境承载力的大小，控制其变化方向。环境承载力的另一特点是具明显的区域性和时间性，地区不同或时间范围不同，环境承载力也可以不同。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 环境承载力包括：

(1)资源承载力：含自然资源条件如淡水、土地、矿藏、生物等，也包含社会资源条件，如劳动力资源、交通工具与道路系统、市场因子、经济发展实力等。现实的、潜在的。 (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，它同样也包括现实的与潜在的两种类型。

(3)污染承载力：是反映本地自然环境的自净能力大小的指标。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 环境承载力原理具体内容：

1)环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化。

2)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，从而推动城市生态系统的正向演替或逆向演替。

3)城市生态演替是一种更新过程，它是城市适应外部环境变化及内部自我调节的结果。城市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称为正向演替；反之称为逆向演替。

4)城市生态系统的演替方向是与城市生态系统中人类活动强度是否与城市环境承载力相协调密切相关的。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。

三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理

环境承载力的内容是十分广泛的, 它包括资源承载力、技术承载力和污染承载力三部分。资源承载力包括自然资源条件如淡水、土地、矿藏生物等, 也包括社会资源条件，如劳动力资源、交通工具与道路系统、市场因子、经济发展实力等。从资源发挥程度来划分, 资源承载力又可分为现实的和潜在的两种类型, 前者指的是在现有技术条件下，某一区域范围内资源承载能力, 而潜在的资源承载力则是指技术进步, 资源利用程度提高或外部条件改善促进经济腹地资源输入，从而提高本区的资源承载力。技术承载力主要是指劳动力素质, 文化程度与技术水平所能承受作用强度, 它同样也包括现实的与潜在的两种类型。污染承载力则是反映本地自然环境的自净能力大小的指标。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 城市生态演替是一种更新过程。它是城市适应外部环境变化及内部自我调整的结果。城市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称为正向演替，反之为逆向演

替外部环境条件的变化均会导致环境承载力的改变, 而环境承载力的改变, 则会引起城市生态系统结构及功能的变化, 从而推动城市生态系统的正向演替或逆向演替。

根据以上原则, 努力寻求经济发展限制因子与改善途径, 大幅度开拓城市生态系统的环境承载力, 这是我们在城市生态研究中的重要任务。 三、城市生态系统基本原理 §2-3 城市生态学基本原理 环境承载力原理具体内容：

1)环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化。

2)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，从而推动城市生态系统的正向演替或逆向演替。

3)城市生态演替是一种更新过程，它是城市适应外部环境变化及内部自我调节的结果。城市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称为正向演替；反之称为逆向演替。

4)城市生态系统的演替方向是与城市生态系统中人类活动强度是否与城市环境承载力相协调密切相关的。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。

三、城市生态系统基本原理

第三章 城市生态系统的构成及特征

城市生态系统是城市居民与周围生物和非生物环境相互作用而形成的一类具有一定功能的网络结构，也是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊的人工生态系统。它是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的。 §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

城市生态系统是指城市空间范围内的居民与自然环境系统和社会环境系统相互作用而形成的统一体。如果把自然生态系统的结构和功能单元简单地照搬到城市生态系统中,作一一对应的研究,则是片面的。这种教条主义的作法,不利于我们更好地研究城市的结构和功能,也不能更准确地发现城市生态系统自身的独特规律。

在自然生态系统中,绿色植物起着固定太阳能,并为动物提供物质和能量的作用,没有绿色植物,整个自然生态系统就会失去存在的基础。因此,它是自然生态系统中的重要生产者。但是,在城市生态系统中,尤其在以城区为范围的城市生态系统中,通过人工手段建立起来的绿地、绿色植物,是不是也是城市生态系统的生产者呢? §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

首先,城市生态系统中的绿色植物虽然也具有固定物质和太阳能的作用,但是在现代城市的物质和能量循环体系中,这些物质和能量几乎不能参与到整个循环中。例如,城市中的居民和其它动物并不能以这些绿色植物为食,人类也不能以城市中的绿色植物作为自己的能源基础。绿色植物老化后的枯枝落叶和腐殖质所携带的物质和能量,被作为城市的垃圾清运出去。生态系统的生产者,从本质上而言,是指它是生态系统物质和能量的供给者。因此,从物质和能量供给的角度来说,绿色植物绝不是城市生态系统的生产者。 §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

其次,城市种植绿色植物的目的,不是以其作为食物和能量的来源,而是作为环境保护、观赏审美、气候调适、生态廊道、空间隔离屏障等用途。通过绿色植物的调节作用,来改善城市的环境。因此,绿色植物在整个城市生态系统中,充其量只能是一个重要的环境因子,不具有城市

生态系统中的生产者地位。 §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

可以纳入到城市生态系统生产者的范畴有四类:

①郊区农作物。如果把郊区也纳入到城市生态系统的范畴,那么,郊区的农作物无疑是城市生态系统重要的生产者。郊区农作物不仅为整个城市生态系统提供了重要的物质和能量,而且还具有重要的气候调节作用。

②作为食品的动物、加工副食品。大城市(如上海、香港) 动物性食品和副食品的供给只有一部分是由郊区提供的,还有一部分则通过远程运输系统从外地运来。研究这些食品供给的来源,有助于我们更准确地把握城市生态系统的能量供给渠道,从而对其进行优化。 §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

③矿物。人类通过采掘地下矿物,为城市生态系统提供了大量的供生产和消费用的物质(工业原料) 和能量(化石能源) 。这些物质一部分是太阳能的固定者,一部分则是地球内能作用的产物。

④太阳能、地热能及其转化者。如利用风能、水能、太阳能、地热能转化为电能为城市提供重要的能源。它们也应纳入城市生态系统的生产者体系中。 §2-1 城市生态系统基本概念

绿色植物是城市生态系统的生产者吗?

⑤人类。人类自身也是城市生态系统的生产者。

首先,他们借助各种劳动工具,通过自己的劳动,将自己体内能量的一部分固定在各种劳动对象上,以物质形式或能量形式传送到整个城市生态系统中。

其次,人类通过创造性的劳动,能够将自然界的各种物质和能量进行发掘和固定。正如“科学技术是第一生产力”一样,人类的生产性活动对于促进物质和能量的循环转化具有其它实体不可替代的作用。 §2-1 城市生态系统基本概念

人类是城市生态系统唯一的消费者吗?

生态系统中的消费者,本质上是指消耗生产者提供的物质和能量,并产生各种各样的废物的实体。人类群体无疑是城市生态系统的消费者。但是,除了人类这一顶极的消费者之外,在城市生态系统中还有其它各种各样的消费者。

①城市观赏动物。城市观赏动物并不为整个城市生态系统提供可供循环的物质和能量,相反,它还要消耗城市生态系统的物质和能量。而且,由于人类所赋予其在城市中的独特地位(观赏、保护) ,它们事实上也处于城市生态系统的消费者行列。相比于人类而言,它们更是纯的消费者。

§2-1 城市生态系统基本概念

人类是城市生态系统唯一的消费者吗?

②城市生产体系各个环节的企业。它们在以产品形式为下一个环节提供物质和能量的同时,自身也要消耗一部分物质和能量。而且,由于人类技术水平的限制,这些消费者在消耗大量物质和能量是,要产生大量的废物(废气、废水、废渣) 。试问,不将这些消耗物质和能量同时又产生大量废物的企业归入到消费者行列,那么应将它们归入城市生态系统的哪一个组分中? §2-1 城市生态系统基本概念 谁是城市生态系统的分解者?

所谓生态系统的分解者,本质上是指:能将生产者、消费者产生的各种废物,通过物理的、化学的或生物的分解过程,分解成各种物质,还原到生态系统的环境中,供生产者继续使用。

凡是起到这种作用的物质实体都可以纳入到分解者的范畴。在自然生态系统中,分解者一般有细菌、真菌和各种土壤动物。但是在城市生态系统中,由于城市环境卫生管理的要求、城市下垫面和城市废物构成等因素,使城市生态系统与自然生态系统有很大的差别。 §2-1 城市生态系统基本概念 谁是城市生态系统的分解者?

城市中细菌、真菌和土壤动物的量相当小,它们对城市中的有机废物和无机废物的分解是相当有限的,无法在城市废物分解中起到实质性作用。而且,城市生态系统产生的废物(尤其是工业垃圾、生活垃圾) 的生物可降解性十分低,这些生物在垃圾面前,只能是无能为力。

尽管在现代城市管理中,已经开始使用可生物降解的材料,但是,城市生产生活产生的废物(包括人类自身的死亡体),大部分仍需要借助人工处理才能进行分解和还原。因此,涉及垃圾处理、污水处理、火葬等行业,以及进行废物再生、废物资源化的各种环节的企业实体应纳入到城市生态系统的分解者范畴。 §2-1 城市生态系统基本概念 城市生态环境就是自然环境吗?

生态系统的生态环境,是相对于生态系统中的主体而言的,它是生态系统中各种生态因子的综合体。在自然生态系统中,由于人类活动干扰并没有对其产生大的影响,其生态环境实质上就是自然环境因子综合体,这些因子有地质、地貌、气候、水文等等。

但是,众所周知,城市生态系统是受人类活动干扰最强烈的地区,它已经演化为人工的生态系统。其生态环境不仅具有自然成分,更具有社会成分。城市生态系统的社会环境是人类在改造自然环境的基础上建立起来的,是与自然环境有很大差别的环境因子综合体,这些因子包括种类房屋建筑、交通设施、供水设施、排水设施、信息传播设施、文体设施、消防设施等等。社会环境同样应是城市生态系统的生态环境。当前,对城市生态系统的生态环境存在片面的理解,把水环境、大气环境、生物环境作为城市生态系统的生态环境成分,而把社会环境因子则排除在生态环境之外。 §2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

在自然生态系统中,各种类型各个级别的生产者、消费者和分解者通过摄食和被摄食的关系形成食物链和食物网,从而将整个生态系统有机地组织起来形成的个环环相扣的生态系统。食物链和食物网的存在是生态系统正常发展的基础,也是物质能量信息传递的唯一渠道。 但是,在城市生态系统中,食物链只是将作为消费者的人类和城市动物、城市食品联系在一起,城市的大量组分却被排除在食物链之外。因此,笔者认为,食物链在城市生态系统中只是传递了部分的物质、能量和信息,其结构不能代表整个城市生态系统的运行状况,其对城市生态系统的作用也只是部分的。 §2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

那么,除了食物链之外,还有什么链能将城市生态系统的各个组分有机地联系在一起? 笔者认为,能够承担这一功能的是价值链以及由此形成的价值网。食物链是城市生态系统中价值链的一种特殊表现形式。与自然生态系统的食物链相类似,价值链也表现出了下一些特征: (1) 价值链中每一个环节的变化都可能导致整个城市生态系统发生根本性的改变。在不同的历史时期,由于各种能源的价值变化而导致出现不同的时代,使城市序列发生演替,甚至导致某些城市的消亡。

§2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

例如,木炭时代,由于以木炭作为能源,以树木为能源基础形成的价值链占据主导地位。那些靠

近森林的城市因此而兴起并在木炭时代达到颠峰;而到了以煤为能源的时代,由于煤的价值的提升,出现了以煤为基础发展起来的城市,并在煤时代占据主导地位,而一些在木炭时代达到颠峰的城市由于没有迅速改变自己价值链的能力,从而走向衰亡。石油时代、核能时代也都有类似的例子。可以预见,在将来的太阳能时代和生物能时代,也必然会有一些不能适应能源价值变化的城市被竞争出局。 §2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

(2) 价值链是城市生态系统物质、能量、信息流动的渠道。在城市生态系统中,人类的一切活动无不是围绕着价值来进行的。例如,劳动者通过劳动,为产品加上劳动价值,并通过各个环节向下一个环节传递;而在各个生产环节中,在获取或传递物质和能量时,无不打上价值的标签;甚至就人口流动而言,也是为了在更好地环境中实现自己的价值。产品、原料或服务在各个环节上的流动,尽管是以物质或能量的形式表现出来,但在本质上却是价值的流动。由此,形成了各种各样的价值流。

§2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

(3) 价值积累。价值流的每一个环节,都会通过人类劳动创造出新的价值,这些新价值除了一部分被创造者本人获得并消耗掉以外,一部分附加在产品上传递到一个环节中,从而形成价值积累。这种积累,就相当于生态系统中的生物扩大作用。

(4) 价值损耗律。人类生产活动创造的价值不可以完全被传递,在价值流的每一个环节,必然有一部分价值用于该环节的自身消耗,而各个级别的消费环节也不可能全部利用前一级的价值量,总有一部分会在价值流动的过程中损耗。 §2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

在一个完善成熟的城市生态系统中,只有一部分新创造的价值为下一级获得。这就类似于生物生态系统中的林德曼定律。要想以更少的损耗来增加下一环节的价值积累,根本的途径是:降低该环节的价值损耗(如降低成本、降低能耗、降低物耗) 和实现价值流的优化(如废物减量化、废物资源化、技术进步、优良的组织管理和有效的价值调控机制) 。

(5) 价值递减率。一般而言,价值链的组成越复杂,最终积累的价值也就越大,相应的产品价格也就越高。

§2-1 城市生态系统基本概念

食物链在城市生态系统中起多大作用?

但是,尽管价值积累量在逐步增大,单位劳动或单位投入所创造的价值却随着环节的增加而减少。即:价值积累率并不与价值积累同比例的增长而是有逐渐降低的趋势。这就是价值递减率。价值递减率类似于生态系统中的生态效率递减率,自然生态系统通过自然法则将生态系统的食物链级数控制在一定的范围内。而人类由于对生产规律认识的不足或其它原因,尽管价值链级数已超过有效范围,但毫无觉察,从而造成极大地损耗。从价值的最佳利用出发,价值链就不应太长,换言之,产品的生产环节应尽可能简单化而不应复杂化,以减少价值损耗,提高单位产品的价值贡献。

§2-1 城市生态系统基本概念

城市生态建设就是造绿、活水、净气吗?

当前,一提到城市生态建设,不少人就把城市生态建设理解为种草植树、治理污水、净化空气。而在城市生态建设的实践中,不少城市、不少部门认为这只是环境保护部门、园林绿化部门或市容环卫部门的事。笔者认为,这种把城市生态建设简单化的认识和作法,对于城市的生态建设是的长远发展是十分不利的。城市生态建设绝不仅仅是造绿、活水、净气,而是一个复

杂的系统工程。

§2-1 城市生态系统基本概念

城市生态建设就是造绿、活水、净气吗?

造绿、活水、净气所改变的仅仅是城市生态系统的生态环境因子。这些措施,充其量只是改变了城市生态系统的环境,并没有从根本上去优化生产者、消费者和分解者之间的关系。并没有从根本上实现对整个生态系统的流的优化,系统的各个环节并没有因此而形成互相协调的网络。这些措施,尚只是停留在环境保护的层面,只是在末端、末梢对城市生态系统进行管理,只是一种被动的方式,离建设生态城市的要求还相去甚远。

城市生态建设应贯彻全过程治理的思想,从物质流、能量流和信息流的初始环节开始,重新构建整个城市生态系统的价值链、价值网和价值流。 §2-1 城市生态系统基本概念

城市生态建设就是造绿、活水、净气吗?

城市生态系统作为一个复杂的自然—经济—社会复合生态系统,要求我们在以生态的思维来解析城市系统时,不能简单地将自然生态系统中具体的物质形态照搬到城市生态系统中,进行机械的分析,而应从中发现自然生态系统的协调性、持续生存和相对稳定机理,给人类科学地建设、管理和优化发展城市以有益的启示,从而促进城市的可持续发展。只有这样,我们才能真正建设一个人与自然和谐、人与人和谐的,经济、社会、生态良性循环的,可持续发展的生态城市!

§2-2 城市生态系统构成

城市生态建设就是造绿、活水、净气吗?

城市生态系统作为一个复杂的自然—经济—社会复合生态系统,要求我们在以生态的思维来解析城市系统时,不能简单地将自然生态系统中具体的物质形态照搬到城市生态系统中,进行机械的分析,而应从中发现自然生态系统的协调性、持续生存和相对稳定机理,给人类科学地建设、管理和优化发展城市以有益的启示,从而促进城市的可持续发展。只有这样,我们才能真正建设一个人与自然和谐、人与人和谐的,经济、社会、生态良性循环的,可持续发展的生态城市!

§2-3 城市生态系统的特征 一、人类生态系统

城市生态系统作为一个复杂的自然—经济—社会复合生态系统,要求我们在以生态的思维来解析城市系统时,不能简单地将自然生态系统中具体的物质形态照搬到城市生态系统中,进行机械的分析,而应从中发现自然生态系统的协调性、持续生存和相对稳定机理,给人类科学地建设、管理和优化发展城市以有益的启示,从而促进城市的可持续发展。只有这样,我们才能真正建设一个人与自然和谐、人与人和谐的,经济、社会、生态良性循环的,可持续发展的生态城市!

1、人类的属性

§2-3 城市生态系统的特征 一、人类生态系统 2、人类生态系统

§2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

任何系统都是一个具有一定结构，各组分之间发生一定联系并执行一定功能的有序整体。城市生态系统与自然生态系统具有一定的相似性，因此，也有自然生态系统的一般特性（即：动态变化性、区域性、自我维持性与调节性等）。然而，城市生态系统作为人类生态系统的一种类型，在许多方面具有独特的特征。

1、与自然生态系统的区别 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点 2、城市生态系统的根本特征

（1）系统的组成成分。 是由中心事物——人类与城市环境构成的，其中生产者是从事生产的人类，消费者也是由人类构成的消费活动,其还原功能则是由城市周围的自然生态系统以及人工造就的各类设施来完成。

（2）系统的生态关系。 大多是具有社会的属性，它们是人类社会发展过程中逐渐建立起来的社会关系和经济关系。包括城市生态系统中的各种自然关系也都带有明显的人工色彩。 （3）生态位。 除了具有自然生态位以外，更主要的是各种社会生态位和经济生态位。 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点 （4）系统的功能

城市生态系统中各种生态流在生态关系网络上的运转还需要依靠区域自然生态系统的支持，而城市生态系统的关系网络是不完善的，加上城市生态系统中各种流的强度远远大于自然生态系统，使得在高强度的生态流运转中伴随着极大的浪费，整个系统的生态效率极低。 （5）调控机制

城市生态系统是以人类为中心人类与其自问环境的关系是人积极地、主动地适应环境和改造环境其系统行为很大程度上取决于人类所作出的决策，因而它的调控机制主要是通过人工选择而完成的。

§2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点 （6）系统的演替

城市生态系统的演替是人类为了自身的生存和发展，通过各种生产和生活活动，对系统能动地创建、改造、拓展的结果，也是城市人类集聚的发生、发展、兴盛、衰亡的过程。由于人类生存和发展的目标是随着人类对自然的认识程度和改造能力的不断提高而提高，所以城市生态系统的演替不会达到顶极生态系统状态。人可以改造环境，扩大城市容量，把系统从成熟又拉回到发展期。 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

城市生态系统的人为性特征非常明显，表现在以下几个方面： （1）城市生态系统是人工生态系统

城市及城市生态系统是通过人的劳动和智慧创造出来的，人工控制与人工作用对它的存在和发展起着决定性的作用。大量的人工设施叠加于自然环境之上，形成了显著的人工化的特点。它不仅使原有的自然生态系统的结构和组成发生了人工化的转变，而且在系统中大量的人工技术物质完全改变了原有的自然生态系统。 2、城市生态系统的人为性 §2-3 城市生态系统的特征

（2）人是城市生态系统的主体

在城市生态系统中，人口高度密集，其他生物种类和数量都很少，人口比重极大。在城市生态系统中，主要生产者实际上已从绿色植物转化为从事经济生产的人类，而消费者也是人类，人类已成为兼具生产者与消费者两者为一体的特殊生物物种了。 （3）人和自然共同影响城市生态系统的变化规律 自然生态系统的代谢功能，即物质→转换→合成→分解→再循环的过程反映了自然

界生态平衡的本能和规律。然而在城市生态系统中，自然规律已受到人为因素的影响，发生了许多异常。在限定的时空范围内，这种影响会改变自然规律，并最终影响城市生态系统发展变化的规律。

二、城市生态系统的特点 §2-3 城市生态系统的特征

（4）人类社会因素影响到城市生态系统

目前，城市发展几乎完全取决于人类的意志，有计划、有步骤地按制订的规划实施城市建设已是普遍的原则。人类社会因素既是城市生态系统的一个组成部分，又是城市生态系统的一个重要的变化结果，直接影响城市生态系统的发展和变化。 （5）人类活动在城市生态系统中影响自身

在城市生态系统中，人类活动不断地影响着人类自身，它改变了人类的活动形态，创造了高度的物质文明。同时，城市生态系统运转进程所造成的环境变化，影响了人类的健康，引起了城市公害的发生。 二、城市生态系统的特点 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

（1）城市生态系统缺乏分解者

城市生态系统缺乏分解者或者分解者功能微乎其微。城市生态系统中的放弃物（工业与生活放弃物）不可能由分解者就地分解，几乎全部都需输送到化粪池、污染处理厂或垃圾处理场由人工设施进行处理。

（2）城市生态系统中的生产者发生变化

城市生态系统中的“绿色植物”不仅数量少，而且其作用也发生了改变。主要功能成了美化景观，消除污染和净化空气。城市生态系统必须靠外部所提供植物产品来满足城市生态系统消费者的需求。 3、城市生态系统的不完整性 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

（1）对外部系统的依赖性 城市生态系统不能提供本身所需的大量能源和物质，必须从外部输入。经过城市的加工，将外来的能源和物质转变为另一种形态，也就是产品，以提供本城市人们使用。同时，城市生态系统在人力、资金、技术、信息方面对对外部系统有不同程度的依赖性。

（2）对外部系统的辐射性 城市对外部系统有着强烈的辐射力，它从外部引入能源与物质，产出的产品只是一部分供城市中人们使用，而另外一部分则向外部输送，这种向外部输送的产品包括新型能源和物质；人力、资金、技术信息；以及向外系统输出的放弃物等。 4、城市生态系统的开放性 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

城市生态系统的高质量性指的是其构成要素的空间高度集中性与其表现形式的高层次性。 （1）物质、能量、人口等的高度集中性。 城市虽然所占空间不大，但却集中了大量的能源、物质和人口。大量的能源、物质在城市中高度聚集，高速转化。其单位面积上含有的物质、能量、人口、信息等物质性要素是任何自然生态系统与外部系统无法比拟的。 （2）城市生态系统的高层次性。 城市生态系统是迄今为止最高层次的生态系统。体现在下面几个方面：一是人们具有巨大的创造安排城市生态系统的能力；二是城市生态系统的构成物质体现着当今科学技术的最高水平；三是为了维持城市生态系统这一复杂的人工生态

系统的运行，科学技术在城市生态系统中起着关键的作用。 5、城市生态系统的高质量性 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点 （1）复合人工系统

这个复合人工系统变化与发展均非常迅速，随着其内外关系的变化，在形成新的生态系统的同时，其覆盖面也越来越大。 （2）功能高度综合的系统

城市生态系统要达到其最终目标，必须形成一多功能的系统，包括政治、经济、文化、科学、技术及旅游等多项功能。因此，体现出综合性的特征。 6、城市生态系统的复杂性 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

（1）靠外力才能维持的系统

城市生态系统不是一个自给自足的系统，需要外力才能维持。 （2）城市生态系统破坏了自然调节机能

城市生态系统的高集中性、高强度性以及人为的因素，产生了城市污染，也出现了热岛效应，逆温层的产生及地形的变化等等。这一切破坏了自然调节机能，加剧了城市生态系统的脆弱性。 7、城市生态系统的脆弱性 §2-3 城市生态系统的特征 二、城市生态系统的特点

（3）食物链的简化使系统调节能力差

在城市生态系统中食物链是植物→人；植物→食草动物→人，而且作为生产者的植物，绝大多数都是来自周围其他系统，系统内初级生产者绿色植物的地位和作用已完全不同于自然生态系统。

（4）营养关系出现倒置使系统不稳定

城市生态系统与自然生态系统的营养关系形成的金字塔截然不同，而是一个倒金字塔的情况，所以不如自然生态系统稳定。 7、城市生态系统的脆弱性

第三章 城市生态系统的结构和功能

作为一典型的人工生态系统，城市生态系统与其他自然生态系统一样，其内部各组成要素间通过物质循环、能量流动和信息传递、价值流相互联系、相互影响形成整体结构，以维持系统的稳定性。但是由于城市生态系统的主要组成是城市居民和人工物质环境，其结构与自然生态系统有了很大的差异。 城市生态环境系统

自然生态系统中各组分主要是通过食物链和食物网形成营养结构相互联系，并调节系统的平衡。而在城市生态系统中有两种食物链；一种是传统意义的以绿色植物为初级生产者，以太阳能为驱动力的自然食物链；另一种是以食品加工为起始端，以人类劳动为驱动力的完全人工食物链，在城市生态系统的营养结构中起主导作用。人工食物链中，人是最主要、最高级的消费者，位于食物链的顶端，经过复杂的人工加工的饮食品等供人类直接食用。 §3-2 城市生态系统的基本功能 一、食物链结构

城市生态系统在结构上与其他生态系统的主要差异在于其特有的资源利用链，各类资源从外

部输入城市系统，经过加工生产出的产品一部分供城市居民使用，另一部分输出城市系统。可见，城市生态系统是开放系统，必须依赖于与外界环境的物质能量交换来维持系统功能。输入城市的主要能量不是太阳能，而是各种食物、原材料、矿产等初加工的资源以及人力、资金、技术等，输出的主要是一些加工后的产品和剩余废料。在资源加工过程中产生的废物如果加以重复利用，即成为资源链的副链，副链中部分有价值的废物返还主链，其余的被排出。

§3-1 城市生态系统的结构 二、资源链结构

§3-1 城市生态系统的结构 二、资源链结构

三、生命-环境相互作用结构 §3-1 城市生态系统的结构 §3-1 城市生态系统的结构 三、生命-环境相互作用结构

在次生自然环境中，自然要素是自然资源的母体，自然资源是自然要素中的有价值成分。城市自然要素的演变适应了人的生存需要，并发挥了一定的自然净化功能，但人的无理性活动也会招致诸如气候恶化、地面沉降、环境污染等的“报复”。

人工环境是人创造的财富，其中物质环境是基础，精神环境是上层建筑。把物质环境建设好是人类完善城市环境的美好愿望。但当人处理物质环境的方式失当时，所引发的物质要素布局不当、基础设施欠账过多、生产力下降、经济结构失调、资金运转不灵、人工净化能力不足等，就可能会导致一系列“城市病”。人是精神环境的主力军，精神环境又反过来调整人的观念和行为。但精神环境的不完善也会对人产生副作用，如不良文化、教育基础薄弱、科技水平低、管理混乱、信息不畅等，是引发一系列城市问题的重要原因。 三、生命-环境相互作用结构 §3-1 城市生态系统的结构

在广域环境中，郊区环境是区域环境的内核，区域环境是郊区环境的延展和补充。城市人群的需要规定了郊区的特定功能，并将部分产品、大部分废弃物以及科技成果、管理效应等输入郊区，促使郊区的经济、社会发展与市区保持相应水平。郊区是城市人群生存的保证，也弥补了市区生态环境的不足。另外，城市是区域发展的中心，通过向区域输出产品、科技、信息、资金和管理效应等，带动区域经济、社会、文化和科技等全面发展。区域是城市发展的基础，除向城市输入能源、粮食、各种加工业资源、市场需求、人才、信息、资金外，也发挥着调节城市环境的作用。 三、生命-环境相互作用结构 §3-1 城市生态系统的结构 §3-1 城市生态系统的结构 四、要素空间组合结构

城市中的自然要素在人工要素的作用下，形成了不同的城市用地类型:居住用地、公共设施用地、工业用地、仓储用地、对外交通用地、道路广场用地、市政公用设施用地、绿地、特殊用地、水域和其他用地等，这些用地类型又组成了不同的空间结构，如同心圆状结构、扇形辐射结构、多中心镶嵌结构、带状结构、组团状结构等等。它们可以在不同的城市出现，也可在同一城市内部的不同地点出现。所以，要因势利导、合理利用城市组成的人工要素与自然要素，组织合理的城市空间结构，体现城市的个性，提高城市的活力与魅力，给人以美的享受。

§3-1 城市生态系统的结构

四、要素空间组合结构

城市生态系统组成要素的空间排列组合常见的有两种形式:圈层式结构和镶嵌式结构。

圈层式结构(图5)以市中心为核心，市区生命系统与环境系统为内圈，郊区环境为近外圈，区域环境为远外圈。这种结构体现了生命系统与各种环境要素的内在联系，是人类生存的中心聚居倾向和广域关联倾向的必然结果。 §3-1 城市生态系统的结构

镶嵌式结构是城市生态系统功能发挥的空间依托，它有大镶嵌与小镶嵌之分。所谓大镶嵌，是指各圈层内部组成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。如在市区和郊区，有以单一要素为主的居住区、工业区、商业区、行政区、文化区等，也有以多种要素组合的工业一交通一仓库区，工业一居住一商业区，行政一居住一商业区，行政一文化一绿化区以及旧城区、新建区等。所谓小镶嵌，是指各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。如在居住区内，可由道路或自然、人工界限划分为居住小区、居住生活单元。

以上4种结构形态间不是树枝状的并列、分支关系，而是立体网络状的互相联系、互相渗透的关系。交通运输和信息传递将它们结合为一个完整的结构体系，其复杂性使城市生态系统的功能发挥表现出多维、多面、多渠道的特点。 四、要素空间组合结构

§3-2 城市生态系统的基本功能 1、生产功能

生产是城市生态系统内生物利用营养物质、原材料物质和能量产生新物质与精神并固定能量的能力，即所谓的“同化过程”。该功能有生物性生产和社会性生产两种形式。城市内所有生物(包括人)都能进行生物性生产，生物性生产按食物链展开，生产的结果是发育自身、繁衍后代。只有城市人群才能进行社会性生产，此种生产包括物质生产和精神生产，前者以创造社会物质财富、满足人的物质消费为目的，由少量第一产业人口从事农业、采掘业生产，大量第二产业人口从事加工业生产，部分第三产业人口从事产品流通与服务;后者以创造社会精神财富，完善和丰富人的精神世界为目的，由部分第三产业人口从事教育以造就人才，从事科技以提高物质生产能力，从事文化以传播文明，从事管理以建立秩序等。 一、功能形式

还原净化和资源再生

§3-2 城市生态系统的基本功能 2、消费功能

消费是城市生态系统内生物消耗营养物质、产品物质和能量以满足生理代谢与精神生活需要并释放能量的功能，即所谓的“异化过程”。该功能也有生物性消费和社会性消费两种形式。城市内所有生物都需要生物性消费，生物性消费与生物性生产同步进行，相辅相成。只有城市人群才有社会性消费需求。此种消费也包括物质消费与精神消费，前者如穿着、居住、行走、使用消费以及对宽敞、优美的生活环境空间的需求等;后者如文学戏曲、广播影视、音乐美术、参观游览消费以及对信息和时间的需求等。 §3-2 城市生态系统的基本功能 3、还原功能

还原是城市生态系统内各组成要素发挥自身机理协调生命一环境相互关系，增强生态系统稳定性与良性循环能力的能力。该功能有自然还原与人工还原两种形式。

自然还原由生物的分解作用和自然要素的净化作用完成。人工还原由合理开发利用资源、防治污染、防抗环境突变等人为作用完成。人工还原是城市生态系统还原功能的主导。人在发挥还原功能的同时，应注意不断调整生态系统的各种结构关系，尤其要不断完善生命

一环境相互作用结构和要素空间组合结构。 §3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

城市生态系统的能量流动是指能源在满足城市功能(生产、消费、还原等)的过程中在城市生态系统内外的传递、流通和耗散过程。其特点有:

(1)在能量使用上，城市生态系统由于技术发展，大量的是非生物之间能量的交换和流转，反映在人力所制造的各种机械设备的运行过程之中。

(2)在传递方式上，城市生态系统的能量流动方式要比自然生态系统多。它可通过农业部门、采掘部门、能源生产部门、运输部门等传递能量。 1、能量流动

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

(3)在能量流运行机制上，城市生态系统能量流动以人工为主，如一次能源转换成二次能源、有用能源等皆依靠人工。

(4)在能量生产和消费活动过程中，有一部分能量以三废形式排入环境，使城市遭受污染。

(5)能量在流动中不断有损耗，不能构成循环，具有明显的单向性。

(6)除部分能量是由辐射传输外(热损耗)，其余的能量都是由各类物质携带流动。 1、能量流动

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

城市生态系统中的物质循环是指各项资源、产品、货物、人口、资金等在城市各个区域、各个系统、各个部分之间以及城市与外部之间的反复作用过程。它的功能从基本上讲是维持城市生态系统的生产、消费、分解还原过程的开展。其特点主要有:城市生态系统所需物质对外界有依赖性;城市中的物质既有输入又有输出;系统的生产性物质远远多于生活性物质;系统中分解者的作用很小，数量也很少，再加上物质循环中产生的废物数量巨大，故城市生态系统中的物质被反复利用，周而复始的循环(利用)的比例是相当小的;这种循环是在人为状态下进行的，并且在循环过程中产生大量废物。城市生态系统的物质流可分自然推动的物质流和人工推动的物质流。前者如空气流动、自然水体流动等，可称作资源流；后者即交通运输等。

2、物质循环

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

城市生态系统的物质流包括人口流、劳力流、智力流、价值流、货物流、资源流。

（1）人口流是一种特殊的物质流。包括人口在时间上和在空间上的变化，前者即人口的自然增长和机械增长；后者是反映城市与外部之间人口流动中的过往人流和反映城市内部人口流动的交通人流。

（2）劳力流是特殊的人口流。包括劳力在时间上的变化，即由于就业、退休等导致劳力数量的变动和劳力在空间上的变化，即劳力在各职业部门的分配情况的变化。 2、物质循环

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

（3）智力流是特殊的劳力流。智力的开发过程(入学、就读、毕业、升学)是智力在时间上的变化，反映着城市智力结构的改变过程；而智力在空间上的变化则反映智力(人才)在不同

部门中的改变。城市既是人口密集之地，更是各种人才汇萃与培养之地，他们是使一个城市富有生机的主导因素。

（4）价值流是物质流的表现与计量形式的体现。城市在系统运转过程中伴随着价值的增殖和金融货币的流动，并通过价值规律合理流通来调节城市的社会经济功能和生态功能的正常进行。 2、物质循环

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

（5）货物流是流动过程最为复杂的物质流。它不是简单的输人和输出，其中还经过生产(形态、功能的转变)、消耗、累积及排放出废弃物等过程。同时，城市生态系统中的各个子系统，也有其自身的货物流。

（6）资源流是由自然力推动的物质流。虽然不稳定，但其数量极大的，如输入输出北京的空气、氧气和二氧化碳。这种资源流的流动速率和强度，直接影响着城市的大气环境质量。 2、物质循环

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

按照信息论的观点，信息流是任何系统维持正常的有目的性运动的基础条件。可见信息传递在生态系统中的作用很明显，对于城市生态系统而言更是如此。信息在城市生态系统中的作用有:

(1)城市功能的发挥需要信息:城市生态系统的信息流最基本的功能是维持城市生存和发展。

(2)城市是信息的集聚点:城市对其周围地区有集聚力，其体现之一即是信息。因为城市人口集中、生产集中、交通集中、金融集中、娱乐集中、交换活动集中??，这些都需要大量的信息。 3、信息传递

§3-2 城市生态系统的基本功能 二、功能机制

(3)城市是信息的处理基地:城市有现代化的信息处理设施和机构，还有高水平的信息处理人才，可以对输入的分散的、无序的信息进行加工处理。

(4)城市是信息高度利用的区域:城市各项活动的正常进行片刻也离不开信息，人类各种信息在城市中得到了最充分的利用。

(5)城市是信息的辐射源:城市对其周围地区除了凝聚力之外，还有强大的辐射力，辐射力有多种形式，其中之一即是信息的辐射。

(6)城市信息流量与质量反映了城市现代化水平:城市信息的流量反映了城市的发展水平和现代化程度。城市信息流的质量则表明了信息的有用程度。 3、信息传递

第四章 城市生态系统分析

城市生态系统问题的实质是生活在城市中的人类与其生存环境之间的关系产生了不平衡。这种不平衡的最明显的特征就是城市人类生存环境质量的下降以及这种环境质量下降引起了城市人类生存危机。

§4-1 城市生态系统主要问题 一、自然生态环境遭到破坏

城市生态系统的发展变化是伴随着城市化的进程而发展变化的，城市化在全世界范围内尤其是在发达国家已经达到了一个相当高的水平。城市化的发展不可避免地在一定程度上影响了

自然生态环境。

一方面，城市化确实使人类为自身创造了方便、舒适的生活条件，满足了自己的生存、享受和发展上的需要。 另一方面也应看到，城市化造成的自然生态环境绝对面积的减少并使之在很大区域内发生了质的变化和消失，这种变化对城市居民起着更为本质的作用。自然生态的破坏引发了一系列城市环境问题，如热岛效应、生活方式的改变等。

另外，人类在享受现代文明的同时，却抑制了绿色植物、动物和其他生物的生存发展，改变着它们之间长期形成的相互关系。人类将自己圈在了自身创造的人工化的城市里而与自然生态环境隔离开来。 二、土地占用和土壤变化 （一）城市土地占用

§4-1 城市生态系统主要问题

城市占用土地从比例上看并不算大，全世界城市占地不到1%，其中欧洲达到3%，美国和加拿大0.8%，亚洲、拉丁美洲以及前苏联、东欧国家均在0.4%左右，非洲和大洋洲只占0.2%。但是随着各国城市区域的扩大，所占面积越来越大，增加速度也日益加快。特别是发展中国家，近些年来，城市面积增大很快。 二、土地占用和土壤变化 （二）城市的土壤变化

§4-1 城市生态系统主要问题 1、地下水位下降与地面沉降

随着城市建筑物密度增大和大规模排水系统以及其他地下建筑的增加，在很大程度上阻止了雨水向土壤中的渗透，使得城市地下水位下降。特别是在建筑物密度最高，并建有地下城市的大城市中心地区最为严重。加之压力加大，使得土壤孔隙变小，储水能力不断下降。与此同时，土壤通气性变差，不利于植物的正常生长。另外，人们过量抽取地下水，也加剧了城市地下水位的下降。随着地下水位的大幅度下降，不仅使抽水地区的地面作垂直方向的沉降，而且沉降范围也向四周地区扩展，出现了地下水“漏斗”。这一切，会导致房屋破坏、地下管线扭折破裂而发生漏水、漏电、漏气等事故，对城市生活有着很大的影响。 二、土地占用和土壤变化 （二）城市的土壤变化

§4-1 城市生态系统主要问题 2、城市废物污染

工业城市中的垃圾不能像过去农村中的植物残体、动物遗体、排泄物以及人粪尿那样，重回到土地中去。城市中各种废物的数量及其成分，不仅无法全部用以增加土地的肥力，而且成为城市及社会的一大问题。我国历年垃圾的堆存量已高达64.4×108t，占地5.6×104hm2，有200多座城市陷入垃圾包围之中。我国城市垃圾的无害化处理率仅为2.3%，97%以上的城市生活垃圾只能运往城郊长年露天堆放。在我国的垃圾中，有机物占36%，无机物占56%，其他占8%，其中无机物的主要成份是煤灰和残土。在垃圾中危害最大是要数“白色垃圾”这类垃圾很难自然分解，会进一步造成地下水和空气的污染。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题

城市大气环境质量直接关系到城市居民的身体健康和生产能力的发挥。由于城市人口密集、工业和交通发达，从而消耗大量的石化燃料，并产生烟尘和各种有害气体，以致于城市内污染源过于集中，污染量大而又复杂，加上特殊的城市气候，往往造成城市大气环境的污染状况更为复杂和严重。

§4-1 城市生态系统主要问题 1、城市气候变化

城市中除了大气环流、地理经纬度、大的地形地貌等自然条件基本不变外，城市气候在气温、湿度、云雾状况、降水量、风速等等都发生了变化。城市的气候现象对于城市大气污染物质的扩散规律及污染物质间的复合作用都有一定影响。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 （1）城市热岛效应

是指城市气温高于郊区的现象，其强度以城市平均气温与郊区平均气温之差来表示。一般大城市年平均气温比郊区高0.5～1℃。冬季平均最低气温约高1～2℃，城市中心区气温通常比郊区高2～3℃，最大可相差5℃。热岛效应虽然加强城市与郊区的空气交换，但也在一定程度上使污染物不易向更大范围扩散，并把城区边缘工业区的污染物汇集到中心区，往往在城市上空形成污染物幕罩，久久不能散去，使城区大气质量恶化。 形成城市热岛效应的主要原因：①耗能散热量大；②下垫面吸热导热好、保水性差；③风速小、热量不易扩散；④城市大气污染使得吸收较多的红外辐射而升温。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 （2）城市风

城市内的高大形体建筑物及街道都能造成气流在局部范围内产生涡流。城市局部风速的一般规律是高大建筑物背风区风速下降，并在一定范围内产生涡流。风速减弱和局部涡流不利于污染物的扩散，甚至停滞在涡流区内，加剧污染。此外，城市内建筑物鳞次栉比，参差不齐，使城市底层风向多变，街道建筑物旁侧都可以产生各种各样的局部环流。城市街道走向、宽窄及街区的绿化状况也都影响城市风。城市热岛效应也能影响城市风，构成城市环流。

三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 （3）大气湿度及其他气候因素

城市的水泥沥青路面及屋顶改变了地表的性质，使城区雨水的地表径流提前形成，径流量加大，城市也影响径流洪峰和滞后时间。同时，城市的热岛效应使城区大气温度升高，但可供蒸发蒸腾的水量又远远小于郊区，因而城区的大气干燥。由于城区污染源量大面广，使城区大气中的颗粒物、CO2、SO2、NOx等浓度增加，城市易出现多雾和云覆盖增加的情况，因而使太阳辐射减少，降雨量会增加，这些对环境和人体健康都有很多不利的影响。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 2、城市大气污染

城市特殊的气候条件和人类活动造成城市大气极易出现污染的情况。城市污染在污染源、污染物等方面有其特有性质。

（1）城市大气污染源 城市大气污染源按污染物的排放方式可分为点源、线源和面源三种：

①点源 指工业和民用集中供热锅炉烟囱和各种工业的集中排气装置。

②线源 主要指机动车密集的交通干线及两侧，由于车辆行驶排出的废气形成的污染现象。

③面源 指城市内居民生活用的散烧炉灶和分散的工业排气装置。 三、气候变化和大气污染

§4-1 城市生态系统主要问题 （2）城市大气污染物

城市大气污染物主要由工业生产、交通运输和生活能源利用所产生，主要有烟尘、SO2、NOx、HC、CO等。

由于城市大气污染源繁杂而密集，所排出的污染物质相互影响，相互作用的可能性很大，容易产生多种有害污染物的协同作用和二次污染物的反应. 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 3、我国的城市大气污染

我国城市空气质量总体上仍处于较重的污染水平，燃煤是形成城市大气污染的主要原因，主要污染物为尘和二氧化硫。城市大气污染冬、春季较重，夏、秋季较轻。北方城市烟尘污染较重，南方城市二氧化硫污染较重。总体上看，北方城市重于南方城市。部分大、中城市出现煤烟与机动车尾气混合型污染，一些城市细粒子污染问题突出。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题

据2001年环境公报，全国城市质量满足国家二级标准、三级标准和劣于三级标准的城市比例各占三分之一；南方地区酸雨污染较重，酸雨控制区内90%以上的城市出现了酸雨。监测的341个城市中，114个城市达到或优于国家空气质量二级标准，占统计城市数的33.4%。其中海口、三亚、肇庆等10个城市空气质量达到一级标准。114个城市空气质量为三级，占统计城市数的33.4%。113个城市空气质量劣于三级，占统计城市数的33.2%。颗粒物仍是影响我国城市空气质量的主要污染物，64.1%的城市颗粒物年均浓度超过国家空气质量二级标准。其中101个城市颗粒物年均浓度超过三级标准，占统计城市数的29.2%。颗粒物浓度高的城市主要分布在新疆、青海、甘肃、山西、内蒙古、陕西、宁夏、河北等省区。 三、气候变化和大气污染 §4-1 城市生态系统主要问题 1、用水短缺

水是城市存在的基本条件，但世界上很多城市都遇到水资源紧缺问题，城市供水问题当前在世界范围内已成为一个特别尖锐突出的制约性问题。

城市居民人均日需水量约为200～800L左右，工业用水是生活用水的2～4倍，加上市政与农业用水，粗略估算一个50万人口的城市每天需水量100～200万m3。这样大量的水，一般自然供水很难解决。城市的淡水资源主要受地区降水量和地表江河过境径流量影响。随着城市经济的不断增长和人口的增加，人们大量抽取地下水，从而给城市水体和城市生态系统带来诸多不良影响：①城市水资源日益短缺。②导致城市地下水位逐年往下降，出现大面积的漏斗区。③引起地面下沉。 四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 2、城市水污染

在发达国家中，城市的水污染主要是工业排放的废水，约占城市废水总量的3/4，其中以金属原材料、化工、造纸等行业的废水污染最为严重。主要污染物是氨氮，其次是耗氧有机物和挥发酚。生活污水、工业废渣、矿业开采也对水体造成了一定程度的污染。城市中的工业废水和生活污水，未经处理或处理不够，都通过下水道系统流入江河湖海，有的甚至直接流入，形成了各种水污染，这不只是对城市人口造成损害，还会对农村的生活和生产也带来不良影响。

四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 3、我国的城市水环境 （1）地表水

据国家水质监测网监测，流经城市的河流都存在着岸边污染带，局部水体污染严重，72％的纳污河段各项污染物的平均值有不同程度的超标。河流的城市段污染，小河流重于大河流，北方城市重于南方城市。

1998年，在监测的176条城市河段中绝大多数河段受到不同程度的污染，52％的河段污染较重，其中V类水质为16％，劣V类水质为36％，主要分布在辽河流域、海河流域、淮河流域和长江流域。主要的污染指标是COD、BOD5、氨氮、挥发酚和石油类。 四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 据2001年全国环境公报，全国工业和城镇生活废水排放总量为428.4亿吨，比上年增加3.2%。其中工业废水排放量200.7亿吨，比上年增加3.5%；城镇生活污水排放量227.7亿吨，比上年增加3.0%。废水中化学需氧量（COD）排放总量1406.5万吨，比上年减少2.7%。其中工业废水中COD排放量607.5万吨，比上年减少13.8%；生活污水中COD排放量799万吨，比上年增加8.0%。

四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 （2）地下水

据120多个城市地下水水质监测资料统计分析，多数城市地下水受到不同程度的点状或面状污染，且有逐年加重的趋势。污染较严重的有锦州、阜新、辽源、廊坊、沧州，烟台、许昌、包头、西安、库尔勒、漳州等城市。多年监测结果表明，大部分城市和地区地下水水位连续下降，形成了不同规模的地下水位降落漏斗。地下水位下降严重和漏斗规模较大的地区，主要在人口集中和经济发达的黄淮海平原及长江三角洲地区。 四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 据2001年环境公报，全国186个主要地下水水位监测城市和地区中，有63个城市和地区地下水水位有所回升，回升区所占比例为34%，比上年增加近10%；但地下水水位总的发展趋势仍以下降为主，下降区比例高达62%。全国大部分城市和地区地下水水质总体较好，局部受到一定程度的点状或面状污染，部分指标超标，主要污染指标有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物、pH值等。北方城市地下水污染重于南方城市，超标率高。三氮污染在全国各地区均较突出，矿化度和总硬度超标主要分布在东北、华北、西北和西南等地区，铁和锰超标主要在东北和南方地区。 。 四、用水短缺和水污染

§4-1 城市生态系统主要问题 1、城市噪声

噪声污染是我国四大公害之一。尤其是近几年来，随着城市规模的发展，交通运输事业和娱乐事业的发展，城市噪声污染程度迅速上升，已成为我国环境污染的重要组成部分之一。城市噪声源主要由交通、工业与建筑施工产生。一些国家调查表明，城市环境中76%的噪声是由交通运输引起的，其中汽车占66%，飞机、火车占9.8%。工业噪声约占城市噪声的10%。建筑施工扰民现象不容忽视，因为它虽是临时的、间歇的，但所用的搅拌机、推土机、打桩机、震荡器可产生80～100dB(A)（等效A声级）的噪声。 五、城市噪声问题

§4-1 城市生态系统主要问题

2、我国城市声环境概况

据2001年环境公报，我国对273个城市进行了道路交通噪声监测，比上年增加了59个城市。其中9.5%的城市污染严重，16.5%的城市属中度污染，48.7%的城市属轻度污染，25.3%的城市道路交通声环境质量较好。2001年，监测区域环境噪声的176个城市，等效声级范围在47.2～65.8分贝（A）之间。6.3%的城市污染较重，49.4%的城市属中度污染，33.0%的城市属轻度污染，11.3%的城市区域声环境质量较好。 五、城市噪声问题

§4-1 城市生态系统主要问题

在一些大城市中，城市电磁波污染也日益引人注目。干扰台、广播和电视台、雷达站、高频热合机、火花塞等都是电磁波污染源。仅以高频热合机为例，2000年将增加到13万台，电磁波辐射污染也将加重。据一些大城市的调查，长期暴露在电磁波辐射污染环境中的居民，已开始出现头晕、脱发等现象。 六、城市电磁波污染

§4-1 城市生态系统主要问题 1、人口密集

人口密集是城市尤其是一些大城市、特大城市的普遍现象。据有关资料，国外42个大城市人口平均密度为每平方公里7918人，其中高于这个值的有14个城市。我国1990年为26.2%，而1998年则上升为30.4%。随着我国社会经济的不断发展以及户籍制度的改革，城镇人口还会进一步增加。预计到2025年我国城市人口比例将达到58%，2050年则达到70%左右。

七、人口密集与绿地奇缺 §4-1 城市生态系统主要问题 2、绿地缺乏

联合国规定的城市人均绿地标准为50～60㎡，达到或超过这一标准的城市为数不多。我国规定的人均绿地标准是7～11㎡，而1993年，我国重要城市的人均绿地面积平均值为4.2㎡，与联合国的标准相差甚远。近几年来，我国城市绿地面积虽有所提高，但由于急功近利，多种植草皮，其生态效益不如树木，这也是新的问题。 七、人口密集与绿地奇缺 §4-2 城市生态空间研究方法 1、生态空间

物理空间是一切事物发生、发展和存在的基础, 而生态空间则与生命现象和生物活动密切相关, 其除具有支配普通物理空间的一般规律外, 还具有自己特殊的性质与规律。以下是从三种不同角度对生态空间概念的界定：

（1）空间效应观点。持这种观点的如克莱门茨（英美学派）、拉兹（北欧学派）、柯迪思（威斯康星学派）、高登（景观生态学）、坦斯勒（生态演替理论）等, 他们认为, 生态空间是一种生物要素与环境要素相互作用与活动变化的舞台, 它表现出一定的空间形态、空间分布现象和运动规律。

一、城镇生态空间概念与内涵 §4-2 城市生态空间研究方法

（2）空间功能观点。持这种观点的如格雷内尔、埃尔顿和欧丹等的生态位理论, 马世骏、刘建国的扩展生态位理论等, 他们扩展了具体生态空间的内涵, 把生态空间描述为某种抽象空间, 这种空间与特定环境要素相结合,就构成生物可利用的“ 资源” , 它揭示了生态空间的分割占有过程。

（3）空间行为观点。持这种观点的如阿利（阿利氏定律）、爱德华（空间引力场理论）、

帕克（芝加哥学派）、惠利塞（城市结节地域）等, 他们将生物自身的空间活动作为研究主体,试图从动因的角度解释生态空间异质性。 一、城镇生态空间概念与内涵 §4-2 城市生态空间研究方法 2、城镇生态空间。

与人的行为活动密切相关, 是人类生态空间的主要表现形式。生物生态空间缺乏相对独立性和时空稳定性（如植物生态空间仅是其自身的表露, 动物虽然具有巢穴,但稳定性差）, 而人类与环境的关系兼具随机性和稳定性, 发生了某种超越。一方面, 城镇聚落所处的自然环境为人类提供了广阔多变的生存舞台, 另一方面, 人类还营建了更为稳固的人工场所, 其生境大大扩展了。从哲学意义上讲, “ 家”的真实内涵必然伴随人类营建活动而后产生。

一、城镇生态空间概念与内涵 §2-2 城市生态空间研究方法

人类在营建居所的同时, 亦将其全部的生物特性和社会特性同化于其中, 因而这些人工营建场所是人性的表露。从某种程度上讲, 它们因为与人类活动如此密切而稳固的联系, 从而具有了某种“ 活性” , 它们的“ 行为”(聚集、辐射、排序、梯度等)直接反映了人群的行为, 它们所行使的功能正是由人群赋予, 因而,这些营建场所完全可以看作为一种特殊的“ 物种” 而具有一般生命活动的主要特性, 其生长、发育、遗传繁衍有其自身特征。

它们共同组成稳定的独立生态空间系统, 并分化为丰富的空间种群和空间群落, 呈现多种多样的城镇空间景观。

一、城镇生态空间概念与内涵 §4-2 城市生态空间研究方法 1、空间个体。

研究环境因子和环境条件总体对各种营建场所类型的地理分布, 类型延续和转换及类型适应性的影响。按其研究的大部分问题看, 空间个体研究应属于建筑形态学的范畴。这方面的工作如拉普扑特对住屋形式和文化的研究, 文丘里的建筑文脉理论, 亚历山大· 的建筑模式语言, 罗斯、柯里尔、阿甘和莫尼奥等的建筑类型学等。 二、城镇生态空间研究对象。 §4-2 城市生态空间研究方法 2、种群空间。

种群是分布在同一地域中同种空间组成的复合体。种群是由个体组成的群体, 并在群体水平上形式了一系列新的群体特征, 对其研究包括空间种群密度、数量动态等种群自我调节规律和动态过程及其对空间个体的影响, 并分析空间种群如住宅群、商店群、工厂群的增长率、年轮结构、种内关系和空间分布格局等。这方面的工作如柯琴曼。对居住区与住宅群的研究、宁越敏对上海商业区的研究、克里斯德勒的中心地理论、廖土玩的景观理论、阿伦的城镇空间自组织模型、津朗的形态发生学等。 二、城镇生态空间研究对象。 §4-2 城市生态空间研究方法 3、空间群落。

是分布在同一地域中的住宅群、商店群、聚落群、大城市带等各类种群的复合体。当空间群落由空间种群组成为新的层次结构时, 产生了一些新的群特征, 诸如群落的结构、演替、多样性、稳定、空间链等。这方面的工作如赫伍德、鲍迪对结构与形态的研究、森对城市中心区的研究、牛文元对城乡景观交错带的研究、武进、顾朝林对城市边缘区的研究等。 二、城镇生态空间研究对象。

§4-2 城市生态空间研究方法 1、生态空间结构和功能原理。

在区域尺度上, 每一个独立的城镇空间单元可看作是一个宽广的镶嵌体、狭窄的走廊或背景基质。城镇生态空间研究对象如住宅群、商业街、村落、巨大城市带等在区域内是异质分布的,不同尺度的空间结构具有自相似性, 在一定的无标度域中, 空间单元的分布遵循分形律。空间单元在大小、形状、数目、类型和结构方面是反复变化的, 它们在区域内连续运动或流动, 决定这些流动或空间单元间相互作用的是空间功能。 三、城镇生态空间原理

§4-2 城市生态空间研究方法 2、空间多样性原理。

空间异质性程度高, 一方面引起大的镶嵌减少, 因而需要大镶嵌体内部的空间种类减少, 另一方面这样的生态空间带有边缘类型的边缘空间数目大, 从而区域内总的空间种类多样性高。空间异质性增加了边缘类型的丰度, 提高了潜在多空间共存性。 三、城镇生态空间原理

§4-2 城市生态空间研究方法 3、空间流动原理。

在自然或人类干扰形成的区域中, 当干扰区对另外空间类型的传播有利时, 会引起敏感类型分布的减少。在相同的时间、空间类型的衍生和传播可以消灭、改变和创造整个区域景观,各处境间不同的异质性是引起空间类型转移和其它流动的基本原因, 空间单元的扩张和收缩, 既对空间异质性有重要影响, 又受异质性控制。 三、城镇生态空间原理

§4-2 城市生态空间研究方法 4、空间变化原理。

城镇生态空间的水平结构把空间单元类型、人口同镶嵌体、走廊及基质的范围、形状、数目、类型和结构联系起来。干扰后, 各类型的转移和发展等过程带来了均质化效应,但由于新干扰的介入及每一个空间单元变化速率不同,一个同质性区域是永远也达不到的。在区域中, 适度的干扰常常可建立更多的镶嵌体或走廊,强烈的干扰可消灭许多镶嵌体和走廊。

三、城镇生态空间原理

§4-2 城市生态空间研究方法 5、空间稳定性原理。

城镇生态空间的稳定性起因于其对干扰的抗生和干扰后复原的能力。每个空间单元有自己的稳定度, 因而区域总的稳定性反映其内部空间类型的比例。当区域内不同类型的空间单元数量低时, 该系统对干扰有较小的抗性, 但有迅速复原的能力, 如自然村落、居住区等当类型数量高时, 像特大城市系统、巨大城市带等, 对干扰有高的抗性, 但复原缓慢。 6、空间内人口流动原理。

随着空间异质性的增加, 会有更多的人口流过一个区域中各空间单元的边界, 许多小镶嵌体就有较大的边界比例。人口经常在邻近的空间单元之间流动,其越过镶嵌体、走廊和基质的边界之间的速率, 随空间异质性的增加而增加。 三、城镇生态空间原理

§4-2 城市生态空间研究方法 1、空间特性分析

包括如下三方面, 即空间现象、空间过程、空间联系, 其核心是研究城镇生态空间异质性、时空耦合性和空间双重性。

（1）空间现象：解释空间个体、种群、群落等各类空间单元的分布特征与分布格局, 包括规模与等级、中心与边界、形态与形状、基质与背景、镶嵌与交错、梯度与排序、聚集与扩散等。这方面的工作如阿赫纽和克里森的物种-面积规律,捷夫的规模-顺序法则, 巴迪的城市边界分形说,艾南山对城市规模分布分形的研究, 孔泽对城市景观形态的考察、肖笃宁对城市景观空间格局的研究、荷特令所做的生态空间主分量分析、科鲁本和彼德约的空间形状指数研究、奥鲁斯进行的空间位置向量排序、杨吾扬对分散集团式城镇向心体系的研究等。 四、城镇生态空间研究方法 §4-2 城市生态空间研究方法

（2）空间过程：研究生态空间时空藕合的动态发展过程, 即它们沿时序轴的空间发生、发展增长、扩散、演替以及自组织过程包括空间增长和空间演替两方面。空间增长侧重研究生态空间的快速变化过程。这方面的工作如佩鲁的生长极理论、杨吾扬的城市空间演化模型、伯吉斯的同心园扩展理论、帕克对社区生态过程的研究等。空间演替侧重研究长期变化过程。群落在特定生境中可沿时序轴形成演替系列, 伯洛认为形成空间异质性在本质上由两种主要成份组成, 即有规律的结构性成分和无规律的随机成分, 它们交互作用促成了区域景观的演替效应。

四、城镇生态空间研究方法 §4-2 城市生态空间研究方法 （3）空间联系：

研究区域内各类空间单元的相互关系, 如竞争与共生、吸引与排斥、供给与需求等, 这些关系通过各种可见与不可见的网络、力场等相互作用。包括空间场、空间网络、空间竞争与共生三方面的内容。这方面的工作如洛卡的种群空间竟争方程、杜能的农业区位论、克里斯德勒的中心地理论、埃萨德和阿伯勒的空间场引力与潜力模型、欧里和哈格对空间网络类型的分析、亚历山大的半网络城市结构模型、威廉的空间地理方程、莫利尔的点空间排布说、薛求理的建筑场论、武进所做的城市网络的拓朴分析等。 四、城镇生态空间研究方法 §4-2 城市生态空间研究方法 2、空间生态位分析。

格雷内尔于年提出生态位理论, 他在考察生物在其生境中分布特征时发现,每个种在生境中都要占有一特定空间, 维持其生存与发展的最小空间单位称生态位。埃尔顿扩展了生态位内涵, 从空间单元推广到功能单元, 刘建国、马世骏则提出扩展生态理论, 认为一切生物组织层次, 如细胞、景观包括城市景观、社会-经济-自然复合生态系统等都具有一定生态学结构和功能的单元, 称生态元。城镇生态空间生态位与城市生态位王如松、马世骏和景观生态位密切相关,如王如松把城市生态位分为生产生态位如厂房和生活生态位如住宅, 刘建国、帕顿时则提出自产生态位的概念,如人类营建的宅群、聚落等均属此类。 四、城镇生态空间研究方法 §4-2 城市生态空间研究方法 3、空间干扰分析。

城镇和区域的空间景观是由共同的环境基质和干扰体系综合作用的结果。巴莎认为, 干扰是景观一单位本底资源的突然变化, 可以用种群反应的明显改变来表示。城镇生态空间的干扰包括多种类型, 如自然干扰和人为干扰如地震和城市设计, 随机性干扰和规律跳干扰如战争或中远期规划, 瞬时干扰和长期干扰如短期房产开发与行政控制, 局部干扰和全局干扰如铁路贯通和城市疏散。研究空间个体、种群等在干扰下的动态特征及其抗干扰和恢复能力, 以及城市规划设计、房产开发等对城镇空间格局的影响, 这方面的工作如巴莎和高顿提出的干扰与生态系统理论、克利和伯龙关于受害生态系统恢复的理论、欧丹和考克斯关于干

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