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