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1、 第八章 城市生态与城市环境一、生态学及城市生态学的基本知识（一）了解生态学的主要研究内容1.概念生态学来源于生物学。生态学（ecology）是由德国生物学家赫克尔（ Ernst Heinrich Haeckel）于1869年首次提出。生态学研究的基本对象是两个方面的关系，其一为生物之间的关系，其二为生物与环境之间的关系。据此，生态学可以简洁地表述为：生态学是研究生物之间、生物与环境 之间的相互关系的科学。2.类型个体生态学、种群生态学、群落生态学和生态系统生态学。基础生态学是以个体、种群、群落和生态系统不同的等级单元为研究对象的。3.研究内容（1）生物生存环境生物的生存环境由物理环境和生物环
2、境所构成。物理环境又包括物质环境和能量环境两部分，它们是生物生存的重要基础和基本条件。地球上所有生物构成生物环境，生物圈 是生物环境的集中反映。生物的物理环境包括生物的物质环境，由大气圈、水圈、岩石圈及土壤圈等组成，它们具有两个明显的特征：其一为空间性，即提供了生物栖息、生长、繁衍的空间场所；其二为营养性，即提供 了生物发育繁殖所需的各种营养物质。其次为能量环境，能量来源为太阳。生物的能量环境有两个特点：其一是惟一性，即能量环境的能量惟一来源是太阳，太阳的功能是不可代替的；其二为区间性，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。生物环境是生物圈的集中反映。由大气圈、水圈、岩石
3、圈、土壤圈这几个圈层的交接界面所组成，这几个圈层的交接界面有生命在其中积极活动，称之为生物圈，微生物生长、繁殖提供必要的物质和所需的能量。（2）生态因子任何一种生物都不可能脱离特定的生活环境，也称生境。生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的总和。这里不仅包括对生命有机体有影响的自然条件，也包括生物种内和种间的相互影响。生物存在尽管有各种各样的条件，但归根到底不外乎是物质和能量两个方面。组成生境的因素称生态因子。生态因子影响了动物、植物、微生物的生长、发育和分布，影响了群落的特征。生态因子包括非生物因素（即物理因素）和生物因素。（3）种群种群
4、指在一定时空中同种个体的总和，也就是在特定的时间和一定的空间中生活和繁殖的同种个体所组成的群体。种群是物种存在的基本单位，是生物群落的基本组成单位和 生态系统研究的基础。种群具有整体性和统一性，反映了生物作为一个整体所具有的特征，是物种、生物群落存在的基本单位。（4）群落生物群落简称群落，指一定时间内居住在一定空间范围内的生物种群的集合。它包括植物、动物和微生物等各个物种的种群，共同组成生态系统中有生命的部分。群落可简单地分植物群落、动物群落和微生物群落三大类，也可分为陆生生物群落与 水域生物群落两种。（5）生态系统生态系统一词由英国生态学家（植物群落学家）斯坦利于1935年首先提出。生态系统
5、指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。生态系统概念的提出，为研究生物与环境的关系提供了新的观点、基础及角度，对生 态系统的研究已成为生态学的一个最活跃的领域。（6）生态平均阈值生态系统平衡失调是外干扰大于生态系统自身调节能力的结果和标志。不使生态系统丧失调节能力或未超过其恢复力的干扰及破坏作用的强度称之为生态平均阈值。4.一般规律（1）相互依存与相互制约；（2）微观与宏观协调发展；（3）物质循环转化与再生；（4）物质输入输出的动态平衡；（5）相互适应与补偿
6、协同进化；（6）环境资源的有限。（二）了解城市生态学的基本知识1.定义城市生态学是研究城市人类活动与周围环境之间关系的学科。 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。 2.基本原理（1）城市生态位原理生态位：指物种在群落中所占的地位。适应性较大的物种占据较宽广的生态位。城市生态位：反映个城市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、不同年龄人群的吸引力和离心力。包括生活、生产生态位。（2）多样化导致稳定性原理生态系统的结构愈多样、复杂，则其抗于扰的能
7、力愈强，也愈易于保持其动态平衡的稳定状态。城市生态系统中，城市各部门和产业结构的多样化和复杂性导致城市经济的稳定性和整体的城市经济效益提高。（3）食物链原理城市各个部分、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。各部分之间相互依赖、互相制约。人类位于食物链的顶端。（4）系统整体功能最优原理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。（5）最小因子原理处于临界量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。（6）环境承载力原
8、理环境承载力会随城市外部环境条件的变化而变化，其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；城市生态演替是一种更新过程；演替方向是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。包括资源承载力、技术承载力、污染承载力。 （三）了解生态系统的基本功能生态系统的功能是多方面的。主要有：生产生物，转化能量，循环物质，稳定环境和传递信息等。生态系统的基本功能包括以下方面：能量流动，遵循热力学第一定律和热力学第二定律。物质循环，包括碳循环、氮循环、硫循环、磷循环。信息传递，包括物理信息、化学信息、营养信息、行为信息。（四）熟悉城市生态系统的构成要素和
9、基本功能1.定义特定地域内的人口、资源、环境（包括生物的和物理的、社会的和经济的、政治的和文化的）通过各种相生相克的关系建立起来的人类聚居地或社会、经济、自然复合体。2.构成社会学角度分为城市社会及城市空间两大部分；环境学角度包括生物系统及非生物系统两大部分；有学者将城市生态系统分成自然与社会经济系统两部分。3.特征（1）区别于自然生态系统的根本特征系统的组成成分：是由中心事物人类与城市环境构成的，生产者是人类，消费者亦是人类。生态关系网络：具有社会属性。生态位：提供的生态位除自然生态位，主要的是社会生态位、经济生态位。系统的功能：城市生态系统的生态效率极低于自然生态系统。调控机制：以通过人工
10、选择的正反馈为主。系统的演替：人能改造环境，扩大城市容量，把系统从成熟期拉回发展期。（2）人为性城市生态系统是人工生态系统，是以人为主体的生态系统，其变化规律由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具有举足轻重的作用，其人类活动影响着人类自身。（3）不完整性城市生态系统缺乏分解者，生产者不仅数量少，而且其作用也发生了改变。（4）开放性城市生态系统对外具有依赖性、辐射性、层次性。（5）高“质量”性其构成要素的空间集中性与其表现形式的高层次性。（6）复杂性城市生态系统是一个迅速发展和变化的复合人工系统，是一个功能高度综合的系统。（7）脆弱性城市生态系统不是一个“自给自足”的
11、系统，需靠外力才能维持，它一定程度上破坏了自然调节机能；其食物链简化，系统自我调节能力小；其营养关系出现倒置，决定了其为不稳定的系统。 4.功能（1）生产功能生物生产：有利于包括人类在内的各类生物生长、繁衍的作用。非生物生产：具有创造物质与精神财富满足城市人类物质消费与精神需求的性质。（2）能量流动能量沿着生产者、消费者、分解者这二大功能类群顺序流动，渠道是食物链和食物网；能量流动是单向的，只能一次流动；遵守热力学第一、二定律。上一营养级位传递到下一营养级位的能量等于前者能量的10。能源结构反映该国生产技术发展水平。电力消费在能源消费中的比重和一次能源用于发电的比例是反映城市能源供应现代化水平
12、的两个指标。物质循环城市生态系统所需物质对外界有依赖性，既有输入又有输出，生产性物质远远大于生活性物质，但物质流缺乏循环，而且是在人为状态下进行，过程中产生大量废物。信息传递指生态系统中各生命成分之间存在着信息流。主要包括物理信息、化学信息、营养信息、行为信息几个方面。二、城乡环境问题（一）熟悉环境问题的类型与影响城乡环境质量的主要因素1.环境（1）环境的概念环境是指周围所在的条件。对不同的对象和科学学科来说，环境的内容也不同。中华人民共和国环境保护法则从法学的角度对环境概念进行阐述：“本法所称环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏
13、、森林、草原、野生生物、自然遗迹，人文遗迹、风景名胜区、自然保护区、城市和乡村等。”（2）各种环境区域环境、生态环境、地理环境、城市环境、原生环境、次生环境2.城乡环境概述（1）基本概念城市环境是指影响城市人类活动的各种自然的或人工的外部条件。（2）组成城市自然环境是构成城市环境的基础；城市人工环境是实现城市各种功能所必需的物质基础设施；城市社会环境体现了城市与乡村及其他聚居形式的人类聚居区域在满足人类在城市中各类活动方面所提供的条件；城市经济环境是城市生产功能的集中体现，反映了城市经济发展的条件和潜势；城市景观环境则是城市形象、城市气质和韵味的外在表现和反映。3.城乡环境效应（1）污染效应（
14、2）地学效应4.城乡环境容量（1）环境容量 指某一环境在自然生态的结构和正常功能不受损害，人类生存环境质量不下降的前提下，能容纳污染物的最大负荷量。其大小与环境空间的大小、各环境要素的特性和净化能力、污染物的理化性质有关。 （2）城乡环境容量 概念：指环境对于城市规模及人的活动提出的限度。影响因素包括：城市自然条件、城市要素条件、经济技术条件。 城市人口容量：为在特定的时期内城市这一特定的空间区域所能相对持续容纳的具有一定生态环境质量和社会环境质量水平及具有一定活动强度的城市人口数量。（影响因素：自然、社会） 城乡自然环境容量包括大气环境容量、水环境容量、土壤环境容量等，尤以前二者更为重要。大
15、气环境容量：指在满足大气环境目标值（即能维持生态平衡及不超过人体健康阔值）的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力，或所能允许排放的污染物的总量。其大小取决于该区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量。水环境容量：指在满足城市居民安全卫生使用城市水资源的前提下，城市区域水环境所能承纳的最大的污染物质的负荷量。水环境容量与水体的自净能力和水质标准有密切关系。土壤环境容量：指土壤对污染物质的承受能力或负荷量。土壤环境容量取决于污染物的性质和土壤净化能力的大小。城市工业容量：指城市自然环境条件、城市资源能源条件、城市交通区位条件、城市经济科技发展水平等对城市工业发展规模的限度。城市交通容量：城市交通容量指现有或规划道路面积所能容纳的车辆数。城市交通容量首先要受城市道路网形式及面积的影响，此外，还要受机动车与非机动车占路网面积比重、出车率、出行时间及有关折减系数的影响。5.城乡环境的影响因素（1）影响大气环境的因素气象因素：主要考虑风和端流、温度层结、逆温、不同温度层结下的烟型等气象因素。地理因素：空气流动总是受下垫面的影响，即与地形、地貌、海陆位置、城镇分布、空气温度、气压、风向、风速、湍流等因素有密切关系。其他因素
