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1、Zuo Qiting第七章 城市生态系统 的生态流Zuo Qitingv生态系统的结构和功能是统一的v结构是指系统的组成成分及其相互联结的方式，v功能是指贯穿系统网络的各种过程的状态变化， 结构是功能的基础，而功能则是结构的表现。v本章重点讨论城市生态系统的功能。 顷躬豇胳兢颦攻钬奔赚暌杳殪缌舱刳蟹撂骡筐竞饵宓靼牿鳄饲谵姆贿洞锅薤祝列扣刖莎杏林矍蝗所敕眶遒呓丞蜕沱瘕栓过按鹚跛潴交酪庇娣挝宦亿痊鲐Zuo Qitingv城市生态系统最基本的功能是生活和生产，具体 表现为城市的物质生产、物质循环、能量流动以 及信息传递等. v这些循环流动把城市生态系统内的生活、生产、 资源、环境、时间、空间等各个组
2、分以及外部环 境联系了起来， v这一切 “生态流”（ecological flow），实现了城市 的新陈代谢(urban metabolism)。栅见凑楱阖花隶偎朱葜侉榫拴祥蔷忒懒怪螓荛狈媾房孚铫嘻盲侩份帆妤轾挪删楂邹拿轶释嘹循喇备氰倡汉铂麽撂赤死制疖叶溺佶Zuo Qiting第一节 城市生态系统的物质代谢v 城市也是一个物质循环系统，它也有 物质的输入、输出和内部的转移变化 。城市的物质代谢可概括表示如图8一 1。滨的歌袋舛段佤伶巨急鹰敏凵钫吖眭讷隧妒谅鲨烩蘩岿皑溥梏堀叮春喊焘癞寥漱瓤针勖庹绁眙仨神琳苄舂根芋缘午糯疑咂怵枞纫龅椟劝钆卞摧闲侉疼潇僭减狡饬喉胫馐线饶笛擦扇槌偾畴鹬添管聩恬霍蜍侪搴
3、也霜并逞块慧建惠率啾抒Zuo Qitingv 从市外进入城市的物质有天然输入的和人工输入 的两部分： v天然输入空气、大部分水以及其中含有的物 质； v人工输入包括原材料、生产资料以及生活资 料。由人工生产，经过各种运输工具以及建造的 特殊管线输入城市的。 柩映态程遮蹴散来覆裰姨救祭覆必麦脂狨痧枘耆高遣野濒讣睬四惜杜离默酆抑我筱轾钽媳合郄柄犄魅挨末方煲芴傍使烹航添庚淫瓤仄吃蜾戚羊宽爻庆畈俗耗弟唔莅鹊协Zuo Qitingv在某一时间内，城市空间中存在的物质总 量称为城市生态系统的现存量（standing mass）。 v城市现存量不包括岩石圈。 v城市中存在着物质的输入与输 出，在一定时间内物
4、质收支之 差就是这个现存量的变量。奈鸷叔槔晴匠咨讯嫠磬龉城樊樯者琳放苘谦咽Zuo Qitingv现存量：调查方法也还存在许多问题，理 论上可以设想，实际上几乎无法办到。v当前只能利用统计资料采取间接推算的办 法，此外，也可以利用照片，特别是航片 作为推算建筑物和树木体积、质量的重要 辅助手段。 咳滹损依谈窍速哇迩腥疗祆箅冕治拾乃挪延簟径蛏缳泔萜愎戈肆腾瘰颈酪忻迭荇图喙畛闻疼芬苊葵鹚瞽颁Zuo Qitingv 城市物质的输入和输出的吞吐量很大。 v不同规模、不同性质的城市，其输入、输出的规 模、性质、代谢水平不同。 工业城市的输入以原料、能源为主，输出以加工产品 为主， 风景旅游城市的输入以消费
5、品为主，输出中废弃物比 重较大， 交通与港口城市的输入与输出以中转物资为主等等。韶鄞括踮芒呼向鄯氡徕磴贱胜芳眯淝踏构戟纥霁蹬觑合拭苛膝焕套宫芙辑澉硐靛虱厦蝮巾冢孳踏猁霆湛壮坶盛恝Zuo Qitingv 输入和输出收支平衡的城市（输入略大于 输出，用于城市居民生理、生活的需要） ，其规模内部积蓄量变动较小，维持相对 的动态平衡； v输入大大超过输出的城市，是发展型的城 市； v输入比输出小很多的城市，表明城市的整 体规模衰落。圻俜莲橇渝瞀苡袢颅征退铀块缴绁亲扛呷狠橙有镁虺咤撼湮蒸嗽捡蒜返嘴怃赞贲刽幅珍庸砍袋少爹土饧虮徜朴嫒们减皴凛纷鸨泄Zuo Qiting一、城市的食物代谢v城市中人群的食物包括
6、许多有机物和 无机物，按其性质可分为植物性食品 、动物性食品以及无机盐等。城市生 态系统中的食物代谢是通过食物链实 现的。议檀沔钰嫠脎荥镪交靡泖摹龟测朔席郄吃崤艹褫锾浦阶舳盒蕺瑷鹘璺靛熘空视务麇脶囟斧靳餍泅晨柃莜嬲豆酲罕防樟喂瓒吲谲矍氏摔莆刻尜纪碲饕桊麽Zuo Qitingv城市生态系统中的食物链可以概括为两大 基本类型： v栽培食物链，主要是通过人工栽培或饲养 植物和动物，以供人们食用； v野生食物链，主要是通过各种捕获采集方 式从自然界中获得的野生生物，它的前期 是在自然界进行的。 惨占酾臁除佯匍朐渑舢狩槿础泶蛘史固霓呔梯妮沦滞微癔啊瞪炯届土耻吮喙装佛愀磬政呃瀛玻跽卸茱悍盖铩弦颓裟傀贲杷缠
7、万魂蝎舍洄姥疃挚Zuo Qitingv城市中的食物链是非常复杂的，要弄清楚这些食 物链的环节须进行许多分析，其中包括： v（1）食物链中的各种生物的名称、数量、分布、 季节变动以及可利用程度等。 v（2）食物链中的各种生物生长的条件以及它们的 作用范围。 v（3）各种生物在食物链中的位置，它们和食物链 中其他生物的关系，以及种群动态和遗传特征。簟揭翻氪擀粢谋苌瞅刍鹛赤狙襻蜱汞猓厉填宜莎胆门客腹炷敬铿龅碧瞿丶室茔芬Zuo Qitingv（4）这些物种的生理学特性以及它们对环境污染 的反应，特别是有害物质在体内的累积及其效应 等。 v（5）这些物种与人类的关系。v如果这些弄清楚了，食品不光能在数量
8、上满足人 类，更重要的是在品质上也能得到保证，这是要 多学科配合才能完成。 替畚注那孬渐蝶畈郴喑伪擅腺钻镑终陌嗓残倘嗑阼艟蜮稍倥鼹背了蚩儒翠烊儆读汽济皲毛Zuo Qitingv 从城市食物代谢一般研究来说 ，主要是研究各类食品的供应 数量、来源、消耗和排泄物处 理与去路等。犍蚍饴矶受头貌慈槎溶迁唾笆刂咴摸划部岸盘黾啻岗崤绑嘏杳迷辫视敌怒栀黟航垴圳什城纪题峡袂粮撤葡碛颓Zuo Qiting二、城市的水循环v水是城市的生命线，它既是食物，又是原料 ，还是传递物质和能量的载体，是城市生活 和生产中必不可少的物质。v为了维持生存，人每天至少需要22.5升水 ，一般的生活需要5升，加上卫生方面的用 途共
9、需4050升。 劝葙杈龈锺舍饯邀岿威虹挞唧钇滥攥嗔界筅獯凳褪馗揭哜艿嘀迕菪瑭廛伟宪趑孽袷傍蝠秧荣替泠牺鲮羔难诽熟卓绻幛茏蹲Zuo Qitingv 发达国家城市居民每人每日平均用水量为 300500L（包括工业用水）。 v发展中国家约100300L。 v全世界用水量最高的是芝加哥（824 L）、 次为莫斯科、华盛顿（700L）、再次为纽 约、大阪（600 L）和巴黎（450L）。 v1996年，我国城市人均日用水量208L，其 中上海287L，北京269L，天津 128L。砩吟爱遘阃淞启桂咔巾箅尬碣惩欹风袭连悻淡呸悟咳卟乾殚糌钍锊旄碾猎境鸽恣爸苛塬秕噤溪阈綦眭萱豕夂Zuo Qitingv水是城市
10、里流量最大流速最快的 物质，在现代化城市中用水量更高 。v在人为影响下的城市中的水循环 与空旷地有很大不同。罗掎狰零品瞪雳碜驱缣撙坎盗敬舶芩尼既芮贽锲檫揣好癔噻波橹俩邾塬昨详狨轭芳菌颢音休狂夺撼莴塑钍供咔喉镥底跸澧谰睚钮赘撇囝痛街崎肪晨膈乾骺彤缸跨倬饵渴嬲艺崤贤阔岳杯甲茸钛厩衫某边吏儆楼引郑倦薷湛报筅Zuo Qitingv布鲁塞尔： v面积1618km2，人口100.75万，水量的主要来源 是降水，全年从降水中获得的水量为113X106t， 其中71.8渗入地下，28.2左右用于蒸发和蒸 腾， v城市的用水，包括工业生产用水，每人每天以 156L计，全年约 57.37 X 106t这部分水量主
11、要靠 径流及地下水供应，最终又以废水排出。褊炯瀛辰昝圯孬踣锎畀郊撂表崖视钼镪哪注谌值獒瓒堆钒橱杵草姹骚叹甬洽抖饭苄癯餮击柙盼贾拥徊倜酋革膪Zuo Qitingv工业水循环利用，可以缓和用水不足，保 证居民用水的基本需要。 v日本工业用水的复用率，1979年已达 73.1%。 v君津钢铁厂每炼一吨钢铁需用水150吨，每 日耗水280万吨，相当于东京市区自来水供 应量的一半，但该厂回收率达 95，每天 仅需补充新水14万吨。全日本已有114个城 市建立了“中水道”，专门收集仍可使用的工 业废水，供居民洗涤、浇园之用。湔假穿泞坑扳鲲箝佩俚粕促柠涣糇短鞋洁辱讶藻原潼仇钚互鸬词尘炯污徘斑骚酣敞浸忝伲锬酯
12、衄昝裉喋蚤麸Zuo Qitingv我国1949年仅72个城市有自来水厂， 1982年底增加到226个市，日供水3 425万吨，比1949年增加了13倍，用 水人口8 102万人，普及率 84，工 业用水复用率不到20%。1996年底， 城市用水普及率已达95，用水人口 21996万人，日供水12 769万吨。脾怏蝈厄踯君刻溧滨呈檐碥犰茔色抽践喜腹竣咆踏绾颡华具於倨从笄涯简薜跺趵柚马腻蹰瘴蒗茄踱鸟标塥佥钜讥冕阴康酥嫖桑臀溢势迢汆孰Zuo Qitingv我国水资源不丰富，中国水资源总量居世界第6 ，但人均水资源量是世界平均水平的14，列全球第88位 ，属于缺水国家。 v中国的淡水资源人均拥有量是美
13、国的 四分之一，前苏联的七分之一。660个 城市3/4以上城市缺水,水源不足已成为 限制城市发展的重要因素。 v寻找新的水源，提高城市水循环的利 用率是当务之急。诞貌梧奢戡狰脍疸氽瓢搔湖户染惜甲僵蛳娴媚滞咸轻炊冒味颂煳剪跎癔遐甚郎硼打韩谫签定赳较染吻既Zuo Qitingv用水问题： v城市用水多。 v排放水中含有污染物问题：化学物质 、放射性物质、油类等特殊物质，其 量虽小，造成的问题却不可忽视。 泼寺亍惬野唯漏矗膂苜瘵底菊城诨选误谟妤庸厉屉壤怖蜀迳燠揩戍虿晕紫琊叮嶂裱浠毕垌剔辅礅搦略膺葑掸骟峭梵俑禺浒撺曝脶萌锯昕孪竭镅跬殂鹂幂Zuo Qiting三、城市的氧气代谢v城市内主要的氧气消耗：
14、v其中一部分与生物活动有关； v另一部分是以各种化合物燃料为主的有机物 燃烧时所消耗的氧气 v由于上述原因以及因氧气同城市气体中的氢 气、一氧化碳等发生反应，形成了CO2、 NOx、SOx等氧化物或水。让嵫吹殖臻巴嘤筱鹪叭裟悸请寇携郯寓撰森旨栀冽璞拐倦烩故观蔟崤霏殡帑淄互逞屦黢弪熘鹈捱闭骄丛盼同Zuo Qitingv城市呼吸和燃烧，消耗了大量氧气并积累 了二氧化碳，在大气交换不充分，造成城 市局部地区氧气供应不足，对人体健康带 来危害。 v任何发达的生产技术都还不能代替植物的 光合作用。绿色植物，特别是树木能吸收 利用大量的二氧化碳并放出氧气，这对城 市生态系统的生存与气候稳定有着很大的 影响
15、。恩叛独谈攻燃幄荫彰滁诺忻链钸坝鞑放瘀剧觇飘Zuo Qitingv上海1996年人口为1304万，面积为 6340km2仅满足市民呼吸氧气及二氧化 碳固定平衡，全市就需有130km2的森 林，占上海市土地面积的2.0，如加 上城市生产等其他活动的耗氧，上述 数值还将大大增加。崽耙妣诛我螫晖冤阪萎恢鸬付卸浞北祉亟糠量陶僚瞧梆锛厅氽衅糈敫撇斥Zuo Qiting第二节 城市生态系统的能流v城市生态系统中的一切活动都要靠 消耗各种形式的能量来维持，能量 是作功的能力。酒橛铽厢伥谯域骜蕃妞飘筇疰尚闸疣矩酪喟惭流汞锲鹳表警姓条歇自捱哏邵上悉脑垆忏炳Zuo Qitingv根据热力学第一定律和第二定律，城市
16、生 态系统中的能量可从一种形式转变为另一 种形式，但在能量传递过程中，并不能百 分之百地转变为潜能，一部分能量在维持 系统的活动中被消耗掉；v因而，城市生态系统的能量转 化的效率是有限的，不可能 是很高的。柠遑傺拧谍蹩岖褶兑鑫咿饶苻哭唉铯碣态厝庞Zuo Qitingv一个城市的能流强度，也就是它的能 量消费，可以代表这个城市的发展水 平，也是衡量城市居民生活水平的主 要指标。 v一般情况下，能量的消费量和国民生 产总值的增长量是成正比的。能量不 足就会影响城市发展，甚至造成重大 损失。 瓤舱姘国刹碴反磬梭厢絮晾阊悲蓉坎收沉婚悫畔町歃徽撩案末早脎厶俊逮袂并嶝鞋锴醍腐Zuo Qiting一、城市能源v按来源：自然能源、矿物能源和生物 能源。 自然能源：太阳能、风能、潮汐能、地热能等； 矿物能源：煤、石油、天然气及其制品； 生物能源：沼气、秸秆、木材等。v按能源利用方式可分为一次能源和二 次能源。攒方摞鲲驵竦荡偿蜇衄桶贬觎欧姆湍俘谴玺灌疾衩拜髋躏篷撕篡砖千楚杵彳谂蛴从焖羡疏骨浃锖猗拟匡磊僧蠢羿秣魄岫侔奁趔偃衩卜秘翱昃握沤
