城市生态学课件.ppt

1、城市环境与城市生态学城市环境与城市生态学辜智慧辜智慧建筑与城市规划学院建筑与城市规划学院本课程的着重点本课程的着重点城市自然环境城市自然环境(气候、生物、水气候、生物、水)城市中的环境问题城市中的环境问题城市园林绿地与绿化城市园林绿地与绿化城市灾害及其防治城市灾害及其防治城市生态环境管理与规划城市生态环境管理与规划城市生态系统研究方法城市生态系统研究方法本课程的授课方法课堂讲授、课堂讨论及课外实习相结合课堂讲授、课堂讨论及课外实习相结合课堂讲授以讲义课堂讲授以讲义(PPTPPT文件文件)为主为主课外实习一次，内容主要为城市社区生态环境课外实习一次，内容主要为城市社区生态环境问题社会调查问题社会

2、调查课堂讨论，结合课程讲授，针对调查结果讨论课堂讨论，结合课程讲授，针对调查结果讨论社区规划中的生态环境问题如何解决社区规划中的生态环境问题如何解决本课程的考核方式本课程的考核方式2007.03.05-2007.05.282007.03.05-2007.05.28考考 勤勤2 20%0%实习报告实习报告8 80%0%（三次：每月底上交三次：每月底上交）实习内容（实习内容（1 1）选择深圳市任意一处社区或开放空间，观察选择深圳市任意一处社区或开放空间，观察其中居民的行为和态度（至少两次），发现其中居民的行为和态度（至少两次），发现其与生态环境的相关关系（照片或简图），其与生态环境的相关关系（照片

3、或简图），注意融入所观察的环境之中，去体会自己对注意融入所观察的环境之中，去体会自己对环境的感受；环境的感受；提交提交3-53-5页的报告，提交日期页的报告，提交日期3 3月月30-430-4月月3 3日日建议涵盖的重点：建议涵盖的重点：观察地点及其一般概况观察地点及其一般概况观察时间观察时间交通系统交通系统建筑物与开放空间建筑物与开放空间土地使用状况土地使用状况由观察得到的初步结论由观察得到的初步结论城市生态学绪论城市生态学绪论城市与城市生态学城市与城市生态学城市生态学的目的及任务城市生态学的目的及任务城市生态学的发展城市生态学的发展城市生态学的研究方向城市生态学的研究方向城市的城市的起源起

4、源与城市化与城市化城市的概念城市(city)以非农业人口为居民主体,以空间与环境利用为基础,以聚集经济效益为特点,以人类社会进步为目的的一个集约人口、经济、科学技术和文化的空间地域综合体人类人类社会与地域空间的高度结合社会与地域空间的高度结合城市的城市的产生产生与发展与发展城市的产生(三次社会分工与私有制)第一次第一次:畜牧业与农业分离畜牧业与农业分离聚落聚落(城市胚胎城市胚胎)第二次第二次:农业与手工业分离农业与手工业分离产生聚落中心产生聚落中心第三次第三次:手工业与商业分离手工业与商业分离“市市”(集集)形成形成私有制产生私有制产生聚落争斗防卫聚落争斗防卫“城城”(镇镇)形成形成城市的发展

5、自然条件：大河冲积平原区；经济技术发展水平：冲破自然束缚向外扩张拓展 海岸地面抬升海岸地面抬升(1cm/a)促使港口向河流下游深水处迁移促使港口向河流下游深水处迁移,船只吨船只吨位位(吃水深度吃水深度)的增加亦加速了该过程的增加亦加速了该过程港口城市形成港口城市形成城市化景观城市化景观现代农业景观现代农业景观-1950传统农业景观传统农业景观-18001950历史乡村景观历史乡村景观-11001800铁器时代末期景观铁器时代末期景观-约公元前约公元前1000新石器及青铜时代新石器及青铜时代景观景观-原始自然景观原始自然景观-城城市市景景观观发发展展变变迁迁过过程程自然自然人工人工城市城市化化城

6、市化(urbanization)通常是指农业人口转化为城市人口的过程。其表现为：空间上城市规模的扩大空间上城市规模的扩大 数量上农业人口向城镇非农业人口的转变数量上农业人口向城镇非农业人口的转变 质量上城市居民生活方式的现代化质量上城市居民生活方式的现代化 城市人口增长城市人口增长:(:(过去过去)自然自然(目前目前)机械机械城市化发展过程城市化发展过程孤立农家孤立农家 市井集镇市井集镇 老工业区老工业区 新工业区新工业区交通线形式对不同城市景观类型形成的影响交通线形式对不同城市景观类型形成的影响欧洲的城市化发展欧洲的城市化发展城镇用地水域稻田灌草地林地湿地裸地果园198019881994深圳

7、深圳市的市的土地土地利用利用变化变化城市化带来的城市问题由于城市化的发展和城市人口、工业、建由于城市化的发展和城市人口、工业、建筑的高度集中筑的高度集中，带来了一系列的带来了一系列的。当城。当城市人口膨胀到一定程度，城市扩大到一定市人口膨胀到一定程度，城市扩大到一定规模时，势必造成城市用地紧张、交通拥规模时，势必造成城市用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础设施滞后、环境污染、挤、住房短缺、基础设施滞后、环境污染、生态条件恶化，并导致失业率增加和犯罪生态条件恶化，并导致失业率增加和犯罪率上升等一系列现代城市社会弊病率上升等一系列现代城市社会弊病城市化城市化的生态后果的生态后果与与生态问生态问题题生

8、态后果生态后果土地利用与景观格局发生变化土地利用与景观格局发生变化生态系统结构发生变化、部分生态功能丧失生态系统结构发生变化、部分生态功能丧失局地气候发生变化局地气候发生变化生态问生态问题题环境污染及由此影响到食品安全环境污染及由此影响到食品安全部分部分生态条件恶化生态条件恶化自然资源供应常短缺自然资源供应常短缺 城市人口增加导致社会问题城市人口增加导致社会问题城市生态学属于城市生态学属于应用生态学应用生态学范畴范畴城市生态学城市生态学(urban ecology)生态学的一个分支生态学的一个分支，是以城市空间范围内生命系统和环境系统之间联是以城市空间范围内生命系统和环境系统之间联系为研究对象

9、的学科系为研究对象的学科由于人是城市中生命成分的主体由于人是城市中生命成分的主体，因此也可以说因此也可以说，城市生态学城市生态学是研究城市居民与城市环境之间相互是研究城市居民与城市环境之间相互关系的科学关系的科学 城市生态学城市生态学城市生态学城市生态学研究研究的目的的目的 建立人类社会、经济与自然环境协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态系统良性循环的人类聚居地，即高效、和谐的人类生产与生活栖息环境，达到人与城市环境的天人合一天人合一 城市生态学城市生态学研究研究的任务的任务 (以生态学理论和研究思路为基础，以生态学理论和研究思路为基础，运用自然科学运用自然科学和社会科学领域的和社会科学领

10、域的研究研究方法方法，)研究以人为核心的城市生态系统的结构、功能、动态，以及系统组成成分间和系统与周围生态系统间相互作用的规律，并利用这些规律调节系统组分关系，优化系统结构，提高物质转化和能量利用效率，改善环境质量，从而最终使城市生态系统趋于结构合理、功能高效和关系协调对城市进行生态学研究对城市进行生态学研究，仅仅运用自然科学的原，仅仅运用自然科学的原理和方法还不够理和方法还不够因为城市是人类社会的产物因为城市是人类社会的产物，所以有关生态学的所以有关生态学的研究也必然涉及到社会科学的不同领域研究也必然涉及到社会科学的不同领域人类在城市中生活，往往不能适应原来的自然环人类在城市中生活，往往不能

11、适应原来的自然环境境，而而要按照自己的意愿要按照自己的意愿来来改造城市改造城市这常常导致这常常导致城市城市自然环境和自然环境和生态系统受到影响，生态系统受到影响，而且而且是是影响到城市影响到城市中中自然和社会自然和社会的的各方面各方面城市生态学城市生态学研究研究主要内容主要内容城市居民变动及其空间分布特征(城市人口的生物特征、行为特征、社会特征研究)城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关系(城市物流、能流及经济特征研究)城市自然生态变化与城市环境的互动影响(城市生物及非生物环境的演变过程研究)城市生态管理与调控(城市交通、供水、生活废物处理及其中的物质、能量利用，社会、自然和谐，系统动态调控

12、方法研究)城市生态规划与生态建设城市生态学的发展 起起源源于于20世纪世纪20-30年代芝加哥学派年代芝加哥学派的城市社会学研究，兴起于的城市社会学研究，兴起于60-70年代环年代环境和资源危机引起的系统生态学研究，境和资源危机引起的系统生态学研究，繁荣于繁荣于80-90年代的全球变化和可持续发年代的全球变化和可持续发展研究展研究 近年来，城市生态学在理论和研究方法方面都有了长足的发展 北美的城市生态学研究在北美洲，城市生态学植根于社会科学，始终比西欧的概念具有更浓烈的社会科学色彩Robert E.Park芝加哥学派著名代表人物之一，1926年就开始讲授“城市生态学”课程，但其内容是“城市和社

13、会之间关系的多样性”主要研究内容：人在城市中生活的心理素质、行为特征、道德规范及社会关系协调欧洲的城市生态学研究尽管启蒙归功于美国芝加哥人类生态学派，但国际城市生态学研究的主流却一直在欧洲19世纪末以来，快速工业化+城市化过程高人口密度，迫使欧洲认真研究随之而来的城市生态问题，并寻找解决的对策与技术手段城市植物区系、生物群落与居民生活，人与自然和谐相处，环境监测、指示和净化植物，人类居住地生态改善霍华德(E.Howard,英)的田园都市运动和绿带概念(Greenbelt)法兰克福(德)灵敏度模型等1970年代以来，以“增长的极限”一书为催化剂，全世界逐渐发起了一场环境运动与此同时，UNESCO

14、的人与生物圈计划(MAB)开始倡导城市生态研究，有力推动了生态学中有关城市环境改善和生态功能强化的科学研究随着时间的推移，城市生态学概念在西欧和北美间开始相互协调，并逐渐趋于统一在欧洲，城市生态学的概念正在逐渐扩展自己的社会学含义在北美，自然科学方面的研究(如气候学、绿地建设和城市园林树木的意义等)，已在有关的城市环境规划中获得了广泛应用我国的城市生态学研究我国城市生态学研究起步较晚，但发展很快1984年12月在上海：举行首届“全国城市生态科学研讨会”，探讨了城市生态学目的、任务、研究对象和方法，以及其实际作用1986年6月在天津：第二届全国城市生态科学研讨会，其重点在于城市生态学的理论研究以

15、及将理论成果应用到城市规划、建设和管理的实践中，解决实践中的问题1987年10月在北京：UNESCO的“人与生物圈”委员会支持下，召开城市及其周围地区生态与发展学术讨论会，为促进我国城市生态学研究与国际的广泛交流与合作创造了条件1997年12月在深圳和香港：全国第三届城市生态学术讨论会和“城镇可持续发展的生态学”专题讨论会相继召开，对“探索有中国特色的城镇可持续发展的生态学理论、方法与实践”进行专题研讨主要成果：“天津市城市生态系统与污染防治综合研究天津市城市生态系统与污染防治综合研究”“北京市城市生态系统特征及其环境规划研究北京市城市生态系统特征及其环境规划研究”为制定城市总体规划、城市经济

16、发展规划、城市环境保护规划和城市管理措施等提供了决策依据“南京市城市空气污染与某些植物种关系研究南京市城市空气污染与某些植物种关系研究”江苏植物所等开展，研究城市生态系统的个别组分北京北京、天津、天津:“城市生态调控决策支持系统研城市生态调控决策支持系统研究究”为城市规划、环境管理与决策提供信息支持、方法支持和知识支持现现阶段主要研究方向阶段主要研究方向 为使为使城市城市发展步入正常良性循环轨道，发展步入正常良性循环轨道，为使为使日益严重的城市问题日益严重的城市问题逐步逐步得到妥善解决，得到妥善解决，应应该该分城市职能分城市职能、结构与功能、结构与功能类别开展类别开展生态系统生态系统功能特点的

17、功能特点的深入研究深入研究不同规模、不同职能的各类城市(政治文化、工业企业、风景旅游、交通枢纽、商贸金融、港口运输等)分别进行生态系统功能特征的研究城市城市生态生态的的单项基础性研究单项基础性研究如有关城市植被、植物区系、动物区系、水文、气候等及城市交通、人口居住、环境美化方面研究城乡复合生态系统研究城乡复合生态系统研究由以单一城市为对象转变为包括半城市化地区乃至乡村工业化与城市群研究城市城市生态景观规划研究生态景观规划研究城市生态城市生态管理管理与调控研究与调控研究生态城市建设适用技术体系研究生态城市建设适用技术体系研究促进现有技术的生态化，发展新的生态化技术城市生态文化研究城市生态文化研究

18、相应的道德公约和意识导向教育，增强城市居民的生态意识，促进城市向生态良性发展国际间、城市间和社区间的合作与生态城市建国际间、城市间和社区间的合作与生态城市建设经验交流设经验交流城市循环经济研究城市循环经济研究(静脉产业静脉产业)城市生活垃圾处理及分类回收体系(分类收集方式、计量方法、处理手段分类收集方式、计量方法、处理手段)城市工业生产上、下游关系(废渣变原料、回收利用、综合生产等废渣变原料、回收利用、综合生产等)城市水循环及中水利用(循环处理、中水利用、节水措施循环处理、中水利用、节水措施)自然能(太阳能、风能)高效利用绿化植物及绿地建设综合工程(凹式草坪、叶落归根凹式草坪、叶落归根)生态系

19、统基础理论生态系统基础理论生态系统的基本概念生态系统的基本概念生物的生存环境生物的生存环境生态系统的能量流动与物质循环生态系统的能量流动与物质循环生态因子及其作用生态因子及其作用生态学的一般规律生态学的一般规律生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义生态系统的基本概念生态系统的基本概念生态学：研究生物之间、生物与环境之间的生态学：研究生物之间、生物与环境之间的相互关系的学科。相互关系的学科。生态系统：一定时间和空间内，生物的和非生态系统：一定时间和空间内，生物的和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而互相依存的统一整体，构成一个生量流动而互相依存

20、的统一整体，构成一个生态学的功能单位态学的功能单位生态系统的基本概念生态系统的基本概念生态系统的基本组成生态系统的基本组成生态系统无生命成分生命成分太阳辐射能无机物质有机物质生产者（绿色植物）消费者（动物）还原者（微生物）生物的生存环境生物的生存环境生物的能量环境生物的能量环境光环境光照强度光照强度光质光质光照长度光照长度温度环境温度的空间变化温度的空间变化温度的时间变化温度的时间变化生物能量环境的特点生物能量环境的特点唯一性区间性生物的生存环境生物的生存环境生物的物质环境生物的物质环境大气圈（对流层、平流层、中间层、热层）水圈（淡水资源2.53%，人类能够利用的只有20%，其中只有0.5%的

21、淡水能直接取用于河湖）岩石圈（土壤形成的物质基础：为植物生长提供矿物质营养；丰富的地下资源）土壤圈（介于生物界与非生物界的复杂独立的开放性物质体系：具有肥力；具有同化和代谢外界输入的物质的能力）生物的生存环境生物的生存环境生物圈生物圈人类唯一的真正具有现实意义的居住地生物圈能都对来自太阳和其他的宇宙射线进行选择和过滤，保护人类的生存环境生物圈的物质循环和能量转化产生的自我调节和自我维持的力量，维持着生物圈的生存和进化动植物间O与CO2的分布与循环，使生命的长期存在成为可能人类是生物圈的特殊居民：一方面必须服从自然法则；另一方面又具有控制生物圈的能力和意识生态系统的能量流动与物质循环生态系统的能

22、量流动与物质循环能量流动能量流动能量通过食物网络在系统内的能量通过食物网络在系统内的传递和耗散过程传递和耗散过程转变转移利用耗散生态系统的能量流动与物质循环生态系统的能量流动与物质循环物质循环物质循环生物地球化学循环生物地球化学循环(biogeochemical cycles)(biogeochemical cycles)水循环气态循环沉积循环生态因子及其作用生态因子及其作用生境：在一定时间内对生命有机体生活、生生境：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货数量有影响长发育、繁殖以及对有机体存货数量有影响的空间条件及其他条件的总合。（物质和能的空间条件及其他条件的总合。（物

23、质和能量两方面）量两方面）生态因子：组成生境的因素（非生物因素；生态因子：组成生境的因素（非生物因素；生物因素；人为因素）生物因素；人为因素）生态因子及其作用生态因子及其作用生态因子作用的一般特征生态因子作用的一般特征综合作用主导因子作用直接作用与间接作用因子作用的阶段性生态因子的不可替代性和补偿作用生态因子及其作用生态因子及其作用生态因子的作用方式生态因子的作用方式拮抗作用协同、增强和叠加作用净化作用生态因子及其作用生态因子及其作用生态因子作用的规律生态因子作用的规律限制因子规律最低量（最小因子）定律耐受性定律生态学的一般规律生态学的一般规律 这里仅着重对生态学的几条基本规律进行这里仅着重对

24、生态学的几条基本规律进行简要概括。生态学所描述的下述一般规律，对简要概括。生态学所描述的下述一般规律，对开展城市生态保护、美化城市环境、发展工业开展城市生态保护、美化城市环境、发展工业生产、改善居民生活等具重要指导意义生产、改善居民生活等具重要指导意义相互依存与相互制约规律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，主反映生物间及生物与环境间的协调关系，主要是要是普遍的依存与制约关系，亦称普遍的依存与制约关系，亦称“物物物物相关相关”和和“相生相克相生相克”规律规律生态学的一般规律生态学的一般规律生态系统中的生态系统中的(同种或异种同种或异种)生物间，不同生态生物间，不同生态系

25、统间，甚至生态系统中的生物与环境之间，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，亦可以说均存在相互依存和相互制约的关系，亦可以说彼此影响彼此影响这种影响有些是直接的，有些是间接的，有些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是立即表现出来的，有些需滞后一段时间才显现出来现出来一言以蔽之，生物之间和生态系统间的相互依一言以蔽之，生物之间和生态系统间的相互依存与制约关系，是普遍存在的存与制约关系，是普遍存在的生态学的一般规律生态学的一般规律 因此，在城市生产和居民生活中，特别是因此，在城市生产和居民生活中，特别是在需要排放污染、

26、倾倒废物、喷洒药品、采伐、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之间的相互关系，对与某生产活动有关的其它事物也应加以通盘考虑，包括考虑此种活动可事物也应加以通盘考虑，包括考虑此种活动可能产生的能产生的(短期的和长期的、明显的和潜在的短期的和长期的、明显的和潜在的)影响，从而做到统筹兼顾、全面安排影响，从而做到统筹兼顾、全面安排生态学的一般规律生态学的一般规律物质循环物质循环(再生再生)与能量单

27、向流动规律与能量单向流动规律 生态系统中，生物借助能量的不断流动，一生态系统中，生物借助能量的不断流动，一方面从自然界摄取物质并合成新的物质，另一方方面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，即所谓面又随时分解为原来的简单物质，即所谓“再再生生”，重新被系统中的生产者植物所吸收利用，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进行着不停顿的物质循环 因此要严格防止有毒有害物质进入生态系统，因此要严格防止有毒有害物质进入生态系统，以免有毒有害物质经过生物放大作用和多次循环以免有毒有害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后富集到危及人类的程

28、度生态学的一般规律生态学的一般规律 至于流经生态系统中的能量至于流经生态系统中的能量,通常只能通过系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。例如：计出能量利用率高的系统。例如：城市垃圾处理：填埋法城市垃圾处理：填埋法焚化法焚化法堆肥制沼法，便堆肥制沼法，便体现人类逐步掌握生态学的循环与再生规律，并体现人类逐步掌握生态学的循环与再生规律，并应用于实践

29、的过程。既能较彻底地消除污染，又应用于实践的过程。既能较彻底地消除污染，又能充分回收垃圾中所含物质养分能充分回收垃圾中所含物质养分(有机肥料有机肥料)和有和有用能量用能量(沼气沼气)，是较有前途的垃圾处理方法，是较有前途的垃圾处理方法生态学的一般规律生态学的一般规律物质输入输出的动态平衡规律物质输入输出的动态平衡规律 又称协调稳定规律，涉及到生态系统中又称协调稳定规律，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，反之亦物体进行输入

30、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，包含着量和质两个这里的物质输入与输出，包含着量和质两个指标指标)生态学的一般规律生态学的一般规律 因而，一个稳定的生态系统，其物质的输入与因而，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，当城市物资供应产生

31、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，生产生活同样受阻化，生产生活同样受阻生态学的一般规律生态学的一般规律环境资源的有效极限规律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

32、一定的忍耐极限。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所以，采伐森林、捕鱼狩猎等不应超过资源利用的最大持续产量；保育某一物种时，必须保有足的最大持续产量；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污量不超过环境的自净能力生态学的一般规律生态学的一般规律l以上几条生态学的一般规律，是生态平衡的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、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能源、

33、资源、环境等五大问题的理论基础l许多科学家认为，解决这五大问题，核心是控许多科学家认为，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满足当前人类需要，又不危及后代子孙生存的可持续发展可持续发展(sustainable development)生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义生态平衡生态平衡(ecological equilibrium)生态系统的一种相对稳定状态。当处于这一生态系统的一种相对稳定状态。当处于这

34、一状态时状态时,生态系统内生物之间和生物与环境之生态系统内生物之间和生物与环境之间相互高度适应间相互高度适应,种群结构和数量比例长久保种群结构和数量比例长久保持相对稳定持相对稳定,生产与消费和分解之间相互协调生产与消费和分解之间相互协调,系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡系统能量和物质的输入与输出之间接近平衡 生态系统平衡是一种动态平衡生态系统平衡是一种动态平衡,因为能量流因为能量流动和物质循环仍在不间断地进行动和物质循环仍在不间断地进行,生物个体也生物个体也在不断地进行更新在不断地进行更新生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义破坏生态平衡的因素破坏生态平衡的因素自然因素人为因素物种的改

35、变引起生态平衡的破坏物种的改变引起生态平衡的破坏环境因素的改变引起生态平衡的破坏环境因素的改变引起生态平衡的破坏信息系统的破坏引起生态平衡的破坏信息系统的破坏引起生态平衡的破坏生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义生态平衡失调的标志生态平衡失调的标志结构性标志功能性标志能量流动在生态系统内的某一个营养层上受阻能量流动在生态系统内的某一个营养层上受阻物质循环的正常途径的中断物质循环的正常途径的中断生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义负反馈负反馈机制机制(negative feedback mechanism)生态系统存在十分复杂的反馈生态系统存在十分复杂的反馈,既表现在生既表现在生物组分与

36、环境之间，也表现于生物各组分之间物组分与环境之间，也表现于生物各组分之间及结构与功能之间。其中对生态系统起主要作及结构与功能之间。其中对生态系统起主要作用的是能够维持系统平衡或稳态的负反馈机制用的是能够维持系统平衡或稳态的负反馈机制 负反馈是指系统因某种输入而在输出上产生负反馈是指系统因某种输入而在输出上产生响应，该响应的变化趋势反过来又作用于导致响应，该响应的变化趋势反过来又作用于导致该响应产生的系统输入，从而使该系统的行为该响应产生的系统输入，从而使该系统的行为受到产生相反变化趋势的抑制受到产生相反变化趋势的抑制(见下页图见下页图)生态系生态系统稳态统稳态生态系统负反馈环作用示意图生态系统

37、负反馈环作用示意图输输 入入 向偏离向偏离 向偏离向偏离 向调整向调整 向调整向调整输输 出出兔的食兔的食物增加物增加兔数量减少兔数量减少兔因饥兔因饥饿死亡饿死亡兔吃少兔吃少量植物量植物植物增加植物增加兔数量增加兔数量增加兔吃大兔吃大量植物量植物植物减少植物减少兔与植物种群之间的负反馈环兔与植物种群之间的负反馈环兔数量减少兔数量减少兔吃少兔吃少量植物量植物兔因饥兔因饥饿死亡饿死亡兔的食兔的食物增加物增加植物减少植物减少植物增加植物增加兔数量增加兔数量增加兔吃大兔吃大量植物量植物狼数量下降狼数量下降狼数量增加狼数量增加狼因饥狼因饥饿死亡饿死亡狼的食狼的食物增多物增多狼吃少狼吃少量的兔量的兔狼吃较

38、狼吃较多的兔多的兔狼、兔、植物种群之狼、兔、植物种群之间的双重负反馈环间的双重负反馈环生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义多样性多样性稳定性学说稳定性学说:当自然生态系统处于平衡当自然生态系统处于平衡状态时，生物种类间形成的结构较复杂，食物状态时，生物种类间形成的结构较复杂，食物链网错综，对外界的干扰有较强的抵御能力，链网错综，对外界的干扰有较强的抵御能力，功能发挥亦较稳定，称此为功能发挥亦较稳定，称此为 此时，系统内各物种通过竞争和生态适应，占据各此时，系统内各物种通过竞争和生态适应，占据各自独特的生态位，彼此协调相处，对环境资源的利自独特的生态位，彼此协调相处，对环境资源的利用较为充分

39、用较为充分同时，复杂的食物网结构使能量和物质可通过多种同时，复杂的食物网结构使能量和物质可通过多种途径流动，一个环节或途径发生了损伤或中断，可途径流动，一个环节或途径发生了损伤或中断，可以由其他方面的调节所抵消或得到缓冲，从而使整以由其他方面的调节所抵消或得到缓冲，从而使整个系统不易受到致命伤害个系统不易受到致命伤害生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义 然而生态系统的稳定性然而生态系统的稳定性(stability)至少包含两至少包含两方面的涵义方面的涵义(其他有持久性其他有持久性persistence等等):抵抗力抵抗力(resistance)系统抵御外界干扰使自身不系统抵御外界干扰使自身

40、不致受到伤害的缓冲能力致受到伤害的缓冲能力,抵抗力越强则系统越抵抗力越强则系统越不容易出现伤害或崩溃现象不容易出现伤害或崩溃现象复弹力复弹力(resilience)系统遭外界干扰致使系统受系统遭外界干扰致使系统受损后迅速修复还原自己的能力损后迅速修复还原自己的能力,复弹力越强则复弹力越强则系统恢复系统恢复(restoration)到正常的时间越短到正常的时间越短 两者难以兼得两者难以兼得,复弹力强则抵抗力弱复弹力强则抵抗力弱,反之反之亦然亦然(见下二页图见下二页图)生态系统总稳定性生态系统总稳定性(抵抗力与复弹力抵抗力与复弹力)关系示意图关系示意图生生态态系系统统功功能能时时 间间抵抗力的量度

41、：当一次抵抗力的量度：当一次干扰的强度和作用时间干扰的强度和作用时间一定时，此区域的面积一定时，此区域的面积越大越大(轨迹偏离正常范轨迹偏离正常范围越晚和幅度越小围越晚和幅度越小)，生态系统的抵抗力越强生态系统的抵抗力越强功能轨迹曲线功能轨迹曲线正常作用范围正常作用范围干扰干扰生态系统总稳定性生态系统总稳定性(抵抗力与复弹力抵抗力与复弹力)关系示意图关系示意图生生态态系系统统功功能能时时 间间功能轨迹曲线功能轨迹曲线正常作用范围正常作用范围干扰干扰复弹力的量度：当一次复弹力的量度：当一次干扰后的恢复时间一定干扰后的恢复时间一定时，此区域的面积越大时，此区域的面积越大(轨迹回复到接近正常范轨迹回

42、复到接近正常范围越早围越早)，生态系统的复，生态系统的复弹力越强；或者，当一弹力越强；或者，当一次干扰强度一定时，此次干扰强度一定时，此区域的宽度越小区域的宽度越小(轨迹回轨迹回复到正常范围越快复到正常范围越快)，复，复弹力越强弹力越强生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义生态平衡失调与生态危机生态平衡失调与生态危机 现实中生态系统常受到外界的干扰，但干扰现实中生态系统常受到外界的干扰，但干扰造成的损坏一般都可通过负反馈机制的自我调造成的损坏一般都可通过负反馈机制的自我调节作用使系统得到修复，维持其稳定与平衡节作用使系统得到修复，维持其稳定与平衡 不过生态系统的调节能力有一定限度。当外界不过

43、生态系统的调节能力有一定限度。当外界干扰压力很大，使系统的变化超出其自我调节干扰压力很大，使系统的变化超出其自我调节能力限度即生态阈限能力限度即生态阈限(ecological threshold)时，时，系统的自我调节能力随之丧失。此时，系统结系统的自我调节能力随之丧失。此时，系统结构遭到破坏，功能受阻，整个系统受到严重伤构遭到破坏，功能受阻，整个系统受到严重伤害乃至崩溃，此即生态平衡失调害乃至崩溃，此即生态平衡失调生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义生态平衡失调的标志生态平衡失调的标志结构性标志功能性标志能量流动在生态系统内的某一个营养层上受阻能量流动在生态系统内的某一个营养层上受阻物质

44、循环的正常途径的中断物质循环的正常途径的中断生态系统平衡及其意义生态系统平衡及其意义 严重的生态平衡失调，从而威胁到人类严重的生态平衡失调，从而威胁到人类的生存时，称为生态危机的生存时，称为生态危机(ecological crisis)由由于人类盲目的生产和生活活动而导致的局部甚于人类盲目的生产和生活活动而导致的局部甚至整个生物圈结构和功能的失调至整个生物圈结构和功能的失调 生态平衡失调起初往往不易被人们觉察，如生态平衡失调起初往往不易被人们觉察，如果一旦出现生态危机就很难在短期内恢复平衡果一旦出现生态危机就很难在短期内恢复平衡 因此，人类应该正确处理人与自然的关系，因此，人类应该正确处理人与

45、自然的关系，在发展生产，提高生活水平的同时，注意保持在发展生产，提高生活水平的同时，注意保持生态系统结构和功能的稳定与平衡生态系统结构和功能的稳定与平衡城市生态系统城市生态系统城市生态系统的概念城市生态系统的概念城市生态系统的特点城市生态系统的特点城市生态系统的组成城市生态系统的组成城市生态系统的功能城市生态系统的功能城市生态学基本原理城市生态学基本原理生态系统分类：生态系统分类：自然生态系统：未受人类干扰或扶持，依靠自然生态系统：未受人类干扰或扶持，依靠生态系统本身的调节能力来进行自我维持的生态系统本身的调节能力来进行自我维持的生态系统，如原始的森林、草原、荒漠、冻生态系统，如原始的森林、草

46、原、荒漠、冻原、湖泊、海洋等生态系统原、湖泊、海洋等生态系统 城市城市生态系统的概念生态系统的概念城市城市生态系统的概念生态系统的概念半自然生态系统：受人类活动强烈干扰和破坏半自然生态系统：受人类活动强烈干扰和破坏后任其自然恢复的自然生态系统或最初虽为人后任其自然恢复的自然生态系统或最初虽为人工建造但较少受或不受人类干扰而任其自然发工建造但较少受或不受人类干扰而任其自然发展的人工生态系统展的人工生态系统 城市城市生态系统的概念生态系统的概念人工生态系统：按人类的需求设计、建造，依人工生态系统：按人类的需求设计、建造，依赖于人类强烈干预而维持的生态系统赖于人类强烈干预而维持的生态系统如由人工建造

47、并依赖于人工抚育与管理的农田、如由人工建造并依赖于人工抚育与管理的农田、经济林（含果园、茶园）、鱼池、人工牧场等经济林（含果园、茶园）、鱼池、人工牧场等生态系统，以及城市、宇宙飞船、水族馆、人生态系统，以及城市、宇宙飞船、水族馆、人工气候室、培养箱、仿真模拟微生态系统等工气候室、培养箱、仿真模拟微生态系统等城市城市生态系统的概念生态系统的概念城市城市生态系统的生态系统的概念概念 城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的城市是城市居民与其周围环境相互作用形成的网络，是人类生产和生活活动集中的较大场所，网络，是人类生产和生活活动集中的较大场所，是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起是人类在改造和

48、适应自然环境的基础上建立起来的特殊空间地域综合体来的特殊空间地域综合体 该空间地域综合体是自然实体和社会、经济该空间地域综合体是自然实体和社会、经济和科学文化实体的有机统一：和科学文化实体的有机统一：城市城市生态系统的概念生态系统的概念占有一定空间，有包括人类在内的生物和非占有一定空间，有包括人类在内的生物和非生物组成等要素生物组成等要素要素间存在物质要素间存在物质能量代谢、生物地球化学能量代谢、生物地球化学循环以及物质供应循环以及物质供应(输入输入)和废物处理和废物处理(输出输出)要素间相互作用构成有内在联系的统一整体要素间相互作用构成有内在联系的统一整体 因而可将城市看成是一个因而可将城市

49、看成是一个：社会社会经济经济自然复合生态系统自然复合生态系统SENCE,i.e.,Social-Economic-Natural Complex Ecosystem(马世马世俊等，俊等，1984)城市城市生态系统的概念生态系统的概念 在该复合生态系统中在该复合生态系统中:各种自然及物理组分是城市赖以生存的基础各种自然及物理组分是城市赖以生存的基础各个部门的经济活动和代谢过程是城市生存各个部门的经济活动和代谢过程是城市生存发展的活力和命脉发展的活力和命脉每个人的社会行为及文化观念是城市演替与每个人的社会行为及文化观念是城市演替与进化的动力进化的动力城市城市生态系统的概念生态系统的概念 严格地讲，

50、城市只是人口集中居住的地方，并非一严格地讲，城市只是人口集中居住的地方，并非一个完整、典型、自我稳定的生态系统，仅是当地自然个完整、典型、自我稳定的生态系统，仅是当地自然环境和自然生态系统的一部分环境和自然生态系统的一部分:城市所需物质和能量大都来自周围其它生态系统，城市所需物质和能量大都来自周围其它生态系统，城市之状况如何往往取决于外部条件城市之状况如何往往取决于外部条件城市同时具有自然生态系统的某些特征，如城市中城市同时具有自然生态系统的某些特征，如城市中存在多种生物成份，除人类外还有植物、动物和微存在多种生物成份，除人类外还有植物、动物和微生物；能够进行初级生产和次级生产；具有物质循生物