第五章城市生态系统.ppt

第五章城市生态系统,第一节 概 述一、城市生态系统概念,凡拥有10万以上人口，住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物占50%以上面积，具有发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集居的区域，即可称为城市生态系统。,二、城市生态系统特点,（一）城市生态系统是人工生态系统（二）城市生态系统是以人为主体的生态系统 人口高度集中,其它生物的种类和数量都很少。家养动物群落主要受人支配。人是城市生态系统中主要的消费者。,（四）城市生态系统是高度开放的系统,城市生态系统具有大量、高速的输入输出流，能量、物质和信息在系统中高度浓集，高速转化，是所有生态系统中最高的。,（三）城市生态系统是不完全的生态系统,1、生产者数量少，作用发生了改变 2、粮食必须从城市生态系统以外输入3、需要异地分解废弃物,（五）城市生态系统是多层次的复杂系统,1、生物-人-自然(环境)系统。只考虑人的生物性活动。2、工业-经济系统。只考虑人的经济活动（生产、消费）。3、文化-社会系统。只考虑人的社会活动和文化生活。,第二节 城市生态系统的结构与功能,一、城市生态系统的结构（一）城市生态系统的结构（社会学家）城市生态系统结构由两大部分组成生活的人构成了城市社会，人生活的环境就是城市空间。,1、城市社会由城市居民和城市组织构成城市居民的人口结构指人口规模、年龄结构、性别比例、劳动人口与被抚养人口的比例等;劳力结构指劳力的多少、类型、在各部门的分配状况等；智力结构指居民文化水平、各水平人员的数量比例、智力、在各部门的分配状况等。城市组织包括政治组织、经济组织、文化组织、群众组织、家庭组织等。,2、城市空间（城市环境）它是人工环境和自然环境两大部分的叠加。人工环境由建成区环境和施工环境构成。,自然环境可分为自然资源和地域环境两类。就城市而言，最重要的自然资源是土地、淡水、空气、食物、能源和原料。土地和空气这两项资源均有其特殊性：土地资源的不可输送性；空气资源也不是靠人为输送的，其运动状况受大气运动的影响。地域环境，指城市所在地区的自然环境条件，主要包括地质、地貌、气候、水文、土壤、生物几个方面。,（二）环境学家:城市生态系统结构 城市生态系统包括生物系统、非生物系统；生物系统包括城市居民、家养生物、野生生物；,非生物系统包括人工物质系统（住宅、道路、工厂、通信设施等）、环境资源系统（水域、土地、矿产等）、能源系统（生物能、自然能、化石燃料等）。,各子系统的特点、环境问题、解决措施生物系统 人口密度大量增加；植物生长量比例失调；野生动物稀缺。环境自净能力降低；生态系统遭受破坏。控制城市人口；绿化城市。人工物质系统 原有地形地貌改变；大量消耗资源、能源，排出废弃物；信息使生产率提高；管网输送污物。改变了自然界物质平衡；人工物质大量在城市中积累；环境质量下降。编制城市环境规划；合理利用资源；改革工艺；治理三废。,环境资源系统 承纳污染物，改变理化状态；大量消耗资源，造成枯竭。破坏了自然界物质循环；环境的调节机能降低；资源枯竭。建立城市系统与其他系统的联系；充分发挥区域净化能力；合理利用资源。能源系统 生物能转化后排除大量废物；自然能源属清洁能源；化石能源利用后排出废弃物。产生大量污染物质环境质量下降。改革工艺设备；发展净化设备；寻找新能源。,无论哪一种划分方法，都表明了城市生态系统具有明显的地域性，而且还表现出其既具有平面结构，又具有立体结构。简单地讲，城市生态系统是一个多层次、多因素的复杂系统。,二、城市生态系统的功能 城市生态系统最基本的功能就是系统内部以及系统与外界间能量、物质(包括人)和信息(简称“流”)等的交换。（一）能流城市生态系统能量流动的性质A 遵守热力学第一、第二定律，在流动中不断有损耗，不能构成循环（单向性）。B 能量每流过一个能级时，并不服从所谓的“10%定律”。,（二）物质流 城市生态系统的物质流包括：资源流、货物流、人口流、劳力流、智力流。,A 人口流，它是一种特殊的物质流。人口流包括人口在时间上和在空间上的变化。B 劳力流是特殊的人口流。劳动流包括劳力在时间上的变化和劳力在空间上的变化。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。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。,C 智力流则是特殊的劳力流。智力在开发过程（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。D货物流 货物流的流动过程最为复杂，它不是简单的输入相输出，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。E资源流：自然推动的物质流如空气流动、自然水体流动等，可统称为资源流。,（三）信息流1、信息流是输入分散的、无序的信息，输出经过加工的、集中的、有序的信息。精神产品靠信息流完成。2、信息流也是附于物质流中的，报纸、广告、电台和收音机、电视台和电视机、书刊、信件、电话、照片等都是信息的载体。人的各种活动，如集会、交谈、讲课、表演等，也在交流信息。3、信息的流量反映了城市的发展水平和现代化程度。,在城市生态系统中，存在强大的能流、物流，对环境产生了不可低估的影响。,高强度的人口流动也会带来严重的环境问题。（四）除了上述能流、物流和信息流外，人们还从经济观点出发，提出了城市的价值流，包括投资、产值、利润、商品流通和货币流通等，反映城市经济的活跃程度。其实质仍是物质流。,第三节 城市生态系统的研究任务与方向一、城市生态系统的研究任务(主要8项)1、城市人口的结构、变化速率及其空间分布等特性。阐明城市人口与城市环境的相互关系2、城市生态系统的物质代谢功能（物流与能流的特征与速率)与城市环境质量变化的相互影响。阐明资源开发使用与环境污染的关系3、城市生态系统中各种环境质量的指标体系(包括环境标准)。逐步建立和完善城市生态系统模型,4、研究城市环境质量与城市居民健康的相互关系;5、研究城市环境质量对生物体的影响及其变化规律;6、从区域环境管理的角度研究城市生态系统与其他生态系统(农田、海洋等生态系统)的相互关系;7、研究社会环境对城市居民及其活动的影响;8、研究城市环境规划的内容、原则和方法。,二、城市生态系统的研究方向沿以下三个方向开展（一）根据生态系统理论，阐明城市生态系统内各因素间的相互关系1、在这种理论的指导下，认为城市是一个“准有机体”。根据生态系统理论研究城市生态系统，就是以城市的能流和物质流的流动方式为核心，来探讨系统的组成结构、运转状态和代谢功能等方面的特点。2、按此方向研究的有香港和法兰克福。,（二）研究城市及其支持圈的相互作用1、城市的生命支持圈：供应和维持城市运转所需物质和能量的地区称为城市的生命支持圈。城市及其周围环境的相互依赖和相互作用。目的在于为城市建设提出合理的资源开发方案。2、这类研究的典型例子是墨西哥城，重点是墨西哥峡谷的特性与墨西哥城的关系，以及墨西哥峡谷对城市的支持能力。,（三）研究城市化进程与生物和人的协调演变关系（侧重于研究演变过程的两个方面）A 一方面是研究城市化进程对生物和人的影响，生物(动物、植物、微生物和人)在状态和行为上，相对于自然环境状态下的生物发生了哪些变化。B 一方面是研究处于不同自然环境条件影响下(例如不同的气候、水源、资源等条件下)，人类聚居地的形式、规模、居民的生活方式及文化传统等方面的特点。获悉城市发展的特点及其制约因素。柏林、维也纳等城市的研究，均属于这一类。指出生态学家和景观设计师应共同进行景观设计，以使城市更适合居民和其他生物共同生存。,第四节 城市生态系统的研究方法,我国城市生态系统研究中曾采用的方法一、生态编图法1、当前国内外最常用的一种方法，它能直观而形象地描述城市生态系统发展的空间格局特征及规律，也是最早用于城市生态系统研究的方法之一。2、生态编图法大致可分为两大类，第一类是传统的人工编图法;第二类是计算机辅助制图方法，采用计算机技术，建立环境信息数据库，利用研制的软件，打印出反映各类生态要素的生态图件。,二、系统动力学方法 研究系统由现在的状态转变到期望状态的全过程，是客观战略研究和决策的有力工具。例如北京市环境保护科学研究院吴峙山等专家在北京市城市生态系统的研究中，建立了城市生态系统仿真模型和水资源系统动力学模型。整个研究分为两个阶段:第一阶段是建模研究，第二阶段是模型应用研究。,三、投入产出方法 投入产出法可以回答结构调整给整个系统所造成的影响程度，以及如何协调未来的发展。1、不同的工业结构带来不同的环境影响。2、此法曾用于北京市城市生态系统研究中建立北京城市用水系统的水资源-环境-经济投入产出模型。,四、能源-环境系统分析方法1、用系统工程法建立一套能源-环境系统分析模型。2、能源供应系统规划模型是能源-环境分析模型的核心。由于能源供应、建设投资、设备能力与生产工艺限制等，寻求未来的、能够满足能源需求和环境质量要求的、结构合理的能源供应系统方案，供决策部门参考。,第五节 城市生态系统应用实例 生态城市一、生态城市的概念 国内学者对生态城市的普遍认识是，生态城市是一个经济发达，社会安全、公平、繁荣、自然和谐，居民与自然达到充分融合，城乡环境清洁、优美、舒适，从而能最大限度地发挥人的创造力，并促使城市文明程度不断提高的，稳定、协调与实现资源利用代际公平的持续发展的复合生态系统。,二、生态城市的建设及实例（一）生态城市的建设 建设生态城市从本质上讲是一个庞大而又复杂的系统工程，只有当社会进步到一定程度，整个社会都贯彻了生态学的思想，建立了一种渗透着生态学思想的生态文明，生态城市的实现才有可能。生态城市的实现也有赖于各个国家的政府决策部门和执法部门，他们对于形成良好的生态城市具有重要的影响。发达国家的生态城市建设，主要侧重于强调发展公共交通系统与土地的综合利用。,(三)我国生态城市的建设1、城市的生态化应从以下几个方面入手 a.充分利用保护好城市周围的自然环境，绿化、美化城市周围的山岭以及河流湖泊沿岸地区 b.搞好城市规划，精心安排市区绿地，建设花园城市,c.大力建设生态住宅小区 d强调环境质量是城市生态环境系统的重要环节 e积极使用清洁能源,f.积极发展环保产业，变废为宝并高效率使用资源,