1、,城市生態(tài)學,URBAN ECOLOGY,第一章 緒論 第二章 城市生態(tài)系統(tǒng)概述 第三章 城市生態(tài)系統(tǒng)結構 第四章 城市生態(tài)系統(tǒng)的功能 第五章 城市生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)與控制 第六章 城市生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展 第七章 城市生態(tài)規(guī)劃與設計 第八章 城市生態(tài)建設與管理 第九章 城市生態(tài)學的應用,城市生態(tài)學，楊小波，科學出版社 城市生態(tài)學，宋永昌等，華東師范大學出版社 城市生態(tài)學，于志熙，北京：中國林業(yè)出版社 城市生態(tài)學新發(fā)展，同濟大學出版社 城市及城市化的生態(tài)學過程及問題探討，鐘曉青，張宏達，城市環(huán)境與城市生態(tài)，Vol.11，No.3.1998：16-18,城市生態(tài)學,參考 書目,目錄,CONTENTS,

2、組分構成：城市生態(tài)系統(tǒng)的組分及其在城市特定時間和空間上的配置，以及各組分間在能量、物質、價值和信息等方面的聯(lián)系方式與特點； 基本功能：城市生態(tài)系統(tǒng)的能量多級轉化功能、物質循環(huán)利用功能、價值轉換增值功能和信息傳遞處理功能； 調節(jié)與控制：城市生態(tài)系統(tǒng)調控原理、調控原則、調控途徑與方法； 演替規(guī)律：城市生態(tài)系統(tǒng)演替歷程、演替動力與演替機制，探討城市可持續(xù)發(fā)展道路； 城市生態(tài)規(guī)劃與設計：城市生態(tài)評價方法，城市規(guī)劃原理與方法、城市生態(tài)規(guī)劃原則與程序、城市生態(tài)設計規(guī)程與方法，以及城市生態(tài)規(guī)劃設計優(yōu)化； 城市生態(tài)建設與管理 ：城市自然環(huán)境、生態(tài)景觀、生態(tài)園區(qū)、生態(tài)社區(qū)、生態(tài)人居的建設規(guī)程與管理辦法； 城市生

3、態(tài)學應用部分,一、城市生態(tài)學定義 二、城市生態(tài)學的形成和發(fā)展 三、城市生態(tài)學的學說 四、城市生態(tài)學的任務與應用 五、城市生態(tài)學的研究原則 六、城市生態(tài)學研究方法,學習內容,城市生態(tài)學（Urban Ecology）是20世紀70年代初興起的一門新興科學，是生態(tài)學分支，也是城市科學（urban science）分支,一、城市生態(tài)學的定義,城市（City）：是指非農業(yè)人口為居民主體，以空間與環(huán)境利用為基礎，以聚集經濟效益為特點，以人類社會進步為目的的一個集約人口、經濟、科學技術和文化的空間地域綜合體。 高密度的人口、建筑、財富和信息是城市的普遍特征，是以人類占絕對優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng).,城市的定義,孤立農

4、家,市井集鎮(zhèn),老工業(yè)區(qū),新工業(yè)區(qū),歐洲的城市化發(fā)展,城市生態(tài)學為解決城市生態(tài)環(huán)境與經濟發(fā)展的矛盾，提供合理、有效的理論基礎與方法。,（一）城市生態(tài)學的萌芽階段-20世紀以前 中國古代城市生態(tài)學思想 390B.C，商鞅第一個提出了具有城市生態(tài)學思想的認識： 在一個地區(qū)的土地組成上，城鎮(zhèn)道路要占10，才較為合理； 主張增加農業(yè)人口，農業(yè)人口與非農業(yè)人口的比例為100：1，最多不小于10：1，鼓勵從事農業(yè)，不準開設旅店和不準擅自遷居。 238B.C.，荀子提出減少工商業(yè)人口，國家才能強盛的主張。 170A.D.，崔姓學者第一個提出人口的合理布局思想 1885年，包世臣提出農業(yè)與非農業(yè)勞動力比例關系應

5、為5：1，限制非農業(yè)人口的發(fā)展。 這些“重農抑商”的思想在一定程度上影響了我國城市的發(fā)展。,巴黎的改建 自17世紀以來，巴黎一直按著古典美學原則進行建設，把城市的道路和廣場構成美麗的圖案，推崇圓廣場放射線型的路，講究軸線、構圖。 由于沒有系統(tǒng)規(guī)劃，尤其工業(yè)革命后，巴黎城市愈發(fā)突出發(fā)展混亂無序，交 通擁堵，用水排水基礎設施差等問題。 1852-1870年，奧斯曼主持了巴黎改建。,改造計劃的核心是干道網的規(guī)劃與建設，拆除大量的舊建筑，切蛋糕似的開辟出一條條寬敞的大道，并在兩側種植高大的喬木而成為林蔭大道。奧斯曼嚴格地規(guī)范了道路兩側建筑物的高度和形式，強調街景水平線的連續(xù)性，有意識地營造城市景觀。

6、這次規(guī)劃創(chuàng)立了巴黎發(fā)達的地下排水系統(tǒng)，這個系統(tǒng)工程至今被公認為最完美的城市地下排水系統(tǒng)工程。 這次城市規(guī)劃十分重視公共綠地建設，新規(guī)劃建設了數個大型公園，使之成為“城市之肺”，改善了城市人居環(huán)境。 規(guī)劃還設計了大量街道家具，其中許多經典之作已經成為巴黎的象征。 這次規(guī)劃基本奠定了現(xiàn)代巴黎的城市格局，也是20 世紀60 年代巴黎舊城改造的現(xiàn)實基礎。巴黎改造的意義在于第一次將城市作為一個整體進行考量。,城市生態(tài)學的形成和發(fā)展,“田園城市”理論（garden city） 1898年霍華德(E. Howard) 提出田園城市的理論。他認為城市無限擴展和土地投機是引起城市災難的根源，應該建設一種兼有城市

7、和鄉(xiāng)村優(yōu)點的理想城市，他稱之為“田園城市”。田園城市實質上是城和鄉(xiāng)的結合體。（明日，一條通向真正改革的和平道路） 1919年，明確提出田園城市的含義：田園城市是為健康、生活以及產業(yè)而設計的城市，它的規(guī)模能足以提供豐富的社會生活，但不應超過這一程度；四周要有永久性農業(yè)地帶圍繞，城市的土地歸公眾所有，由一委員會受托掌管。 田園城市理論對現(xiàn)代城市規(guī)劃思想起了重要的啟蒙作用對后來出現(xiàn)的一些城市規(guī)劃理論如衛(wèi)星城鎮(zhèn)的理論頗有影響。,霍華德田園城市圖,（二）現(xiàn)代城市生態(tài)學的產生與發(fā)展 芝加哥學派（Chicago school of sociology） 1916年，美國芝加哥學派創(chuàng)始人帕克（RPark）發(fā)表

8、城市：關于城市環(huán)境中人類行為研究的幾點意見一文，將生物群落學的原理和觀點用于研究城市社會，奠定了城市生態(tài)學的理論基礎。 芝加哥學派的主要理論認為，城市土地價值變化與植物對空間的競爭相似，土地的利用價值反映了人對最愿意和有價值地點的競爭。這種競爭作用下導致經濟上的分離，按土地價值支付能力分化出不同階層。,1925年，伯吉斯（RBurgess）提出了城市的 “同心圓增長理論”:認為城市的自然發(fā)展將形成56個同心圓形式，它是競爭優(yōu)勢及侵入演替的自然生態(tài)的結果。 伯吉斯從人文生態(tài)學角度得出的同心圓模式，忽略了人類除了生物屬性之外尚有文化屬性，所以把人類的競爭行為比作生物群落的競爭。,同心圓理論模型圖,

9、城市以不同的功能用地圍繞單一核心有規(guī)則地向外擴展形成同心圓結構。,赫特（HHoyt）于1933年提出了扇形理論 ，認為城市從中心商業(yè)區(qū)沿主要交通干道向外發(fā)展形成星形城市，總的仍是圓形，從中心向外形成各種扇形輻射區(qū)。高租金地域是沿放射形道路呈楔形向外延伸，低收入住宅區(qū)的扇形位于高租金扇形之旁 該理論模式具有動態(tài)性，使城市社會結構變化易于調整，能夠將新增的居民活動附加于城市周邊，而不像同心圓模式，需要有地域上的重新發(fā)展。,扇形理論,哈里斯（Harris）和厄曼（Uiman）提出了多核理論，指出許多北美城市的土地利用形式并不圍繞一個中心，而是圍繞離散的幾個中心發(fā)展，雖然市區(qū)有的核心不明顯，有的核心是

10、在遷移等原因下形成的，這最可能是由于汽車增長，成為上下班的主要交通工具所致。,1-中心商業(yè)區(qū) 2-輕工業(yè)區(qū) 3-下層階級居住區(qū) 4-中層階級居住區(qū) 5-上層社會居住區(qū) 6-重工業(yè)區(qū) 7-外圍商業(yè)區(qū) 8-住宅郊區(qū) 9-工業(yè)郊區(qū),多核理論,衛(wèi)星城與新城市 衛(wèi)星城的出現(xiàn)是受霍華德田園城市理論的啟發(fā)，在惡性膨脹的大城市周圍，建立一些小城鎮(zhèn)，以合理的建設規(guī)模和布局，創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，以疏散大城市的人口，緩解大城市的矛盾。 1. 最初只是附屬于大城市的近郊，僅供居住。 2. 以后又出現(xiàn)了半獨立的衛(wèi)星城，它有一批工業(yè)和服務設施，部分可以就地工作。 3.完全獨立的衛(wèi)星城，它距母城較遠，有自己的工業(yè)，有全套的

11、服務設施。,衛(wèi)星城市理論,（三）城市生態(tài)學的理論發(fā)展 城市生態(tài)學的大規(guī)模發(fā)展是在20世紀70年代。 1971年聯(lián)合國教科文組織(UNESCO, United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization)的“人與生物圈”（MAB）計劃提出了從生態(tài)學角度研究城市居住區(qū)的項目，指出城市是一個以人類為活動中心的人類生態(tài)系統(tǒng)，開始將城市作為一個生態(tài)系統(tǒng)來研究。,（四）中國城市生態(tài)學的發(fā)展 1984年中國生態(tài)學會在上海舉行了“首屆全國城市生態(tài)科學研究會”，會上成立了“中國生態(tài)學會城市生態(tài)學專業(yè)委員會”，標志著中國城市生態(tài)研究工作的開始

12、。 1988年，城市生態(tài)與城市環(huán)境期刊在天津出版發(fā)行，1989年馬傳棟編寫了城市生態(tài)經濟學，1992年于志熙編寫了城市生態(tài)學，1993年楊士弘出版城市生態(tài)研究，1993年董雅文編寫了城市景觀生態(tài)和1998年沈清基的城市生態(tài)與城市環(huán)境等。 中國一些大中城市，如北京、天津、上海、廣州、常州、蘇州、廣州和石河子等城市都進行了城市生態(tài)研究工作，取得的成績較為顯著。,環(huán)境,生物（包括人類）,環(huán)境系統(tǒng)學派 城市是陸生人工生態(tài)系統(tǒng)，研究生物 （包括人）和周圍環(huán)境的相互關系 優(yōu)勢：注重環(huán)境系統(tǒng)，有利于發(fā)揮生 態(tài)學科特點，深入探討改善城市生態(tài)問題 缺點：對人類的社會組織屬性認識 不足,復合系統(tǒng)學派 社會、經濟、

13、自然三個子系統(tǒng)之間相互 作用 優(yōu)勢：發(fā)揮多學科綜合研究優(yōu)勢，在更高 層次上研究城市生態(tài)系統(tǒng)復雜動力學機制。 缺點：相較與專門學科，不會深入研究 子系統(tǒng)內的有關問題,城市生態(tài)學是一門直接為城市生產、經營、管理服務的應用學科，解決當代城市所面臨的生態(tài)環(huán)境問題，探索城市未來持續(xù)發(fā)展的有效途徑和模式，是城市生態(tài)學的基本任務。 現(xiàn)代生態(tài)學最關心的研究領域：可持續(xù)發(fā)展、生物多樣性保護、全球變化的研究,四、城市生態(tài)學的任務與應用,根據研究對象和內容分為： 城市自然生態(tài)學（Urban Natural ecology） 人類活動對所在地域自然生態(tài)系統(tǒng)的積極和消極影響，以及地域自然要素對人類活動的影響，即人的城市

14、活動與地域的自然生態(tài)系統(tǒng)要素之間的相互關系。 城市景觀生態(tài)學 （Urban landscape ecology） 從景觀尺度研究城市不同生態(tài)系統(tǒng)之間代謝過程的物流、能流和信息流的轉化、利用效率等問題。,城市經濟生態(tài)學（Urban economic ecology） 從經濟學角度重點研究城市代謝過程的物流、能流和信息流的轉化、利用效率等問題。 城市社會生態(tài)學（Urban socio-ecology） 城市人工環(huán)境對人的生理和心理的影響、效應及人在建設城市、改造自然過程中所遇到的城市問題，如人口、交通、能源問題等。,根據應用范圍分為： 城市產業(yè)生態(tài)學（Urban Industrial ecolog

15、y） 城市產業(yè)及流通、消費活動中資源、產品及廢物的代謝規(guī)律和耦合方法。 城市人居生態(tài)學 （Urban lnhabitancy ecology） 按生態(tài)學原理，將城市與自然生態(tài)系統(tǒng)和諧融合，打造宜居環(huán)境，并最大限度減少環(huán)境影響。 城鎮(zhèn)生命支持系統(tǒng)生態(tài)學（Urban Being Sustainable system ecology） 城鎮(zhèn)發(fā)展的區(qū)域生命支持系統(tǒng)的網絡關聯(lián)、景觀格局、生態(tài)秩序、生態(tài)基礎設施及生命服務功能等,聯(lián)系性原則 城市生態(tài)系統(tǒng)各組分間相互聯(lián)系相互作用，使得城市生態(tài)系統(tǒng)構成一個整體，在研究時，不能只局限與某一部分。 生態(tài)流原則 城市生態(tài)系統(tǒng)中，包含有能量流動、物質循環(huán)、信息流通以及

16、一些其他輔助能量流通。 生態(tài)位原則 城市生態(tài)位是指城市滿足人類生存發(fā)展所提供的各種條件的完備程度。城市生態(tài)學研究需要重視生態(tài)位對人類組織方式和人類生存行為活動的影響。,五、城市生態(tài)學研究原則,動態(tài)發(fā)展原則 生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展或稱為演替，由一個群落取代另一個群落。村鎮(zhèn)-城市。 生態(tài)平衡原則 在一個相對穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)中，系統(tǒng)組分相對穩(wěn)定，能量物質的輸入和輸出相對平衡，這樣的生態(tài)系統(tǒng)具有抵抗脅迫、保持平衡狀態(tài)的傾向，稱之為穩(wěn)態(tài)機制。有限度。 人和自然統(tǒng)一原則 人與自然協(xié)調統(tǒng)一，既要遵循自然規(guī)律，又要發(fā)揮人的主觀能動性，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。,個案研究和集成研究相結合 統(tǒng)計資料和現(xiàn)場觀測資料相結合 對比研究

17、和定位研究 空間與時間 數理模型分析 新技術應用 遙感技術、地理信息系統(tǒng)（GIS）、自動記錄和檢測技術. 社會科學和自然科學相結合,六、城市生態(tài)學研究方法,一、系統(tǒng)概述 1、系統(tǒng)思想,系統(tǒng)（system）:在一定邊界范圍內，由兩個或兩個以上相互聯(lián)系、相互依存、相互制約、相互作用的要素（組分）組成的，具有一定結構和功能的有機整體。體現(xiàn)這種整體性和相互聯(lián)系性的思想，就是系統(tǒng)思想。 系統(tǒng)思想要求：全面地、連貫地、靈活地看問題。,系統(tǒng)結構的有序性：系統(tǒng)邊界、系統(tǒng)分層現(xiàn)象 系統(tǒng)結構的整體性 系統(tǒng)功能的整合性 系統(tǒng)整體的環(huán)境適應性：反饋機制,2、系統(tǒng)的特征,整體性：由許多元素按一定方式組合起來的，元素雖各

18、具不同的性能，但根據邏輯統(tǒng)一性的要求構成整體。,3、系統(tǒng)的分類,系統(tǒng)輸入：系統(tǒng)在邊界確定以后，所有跨越邊界進入系統(tǒng)的流動； 系統(tǒng)輸出：跨越邊界離開系統(tǒng)的流動。,4、系統(tǒng)研究方法,植物系統(tǒng)的輸入和輸出（鄒冬生，2002）,（1）黑箱理論（Black box theory）: 完全忽略系統(tǒng)內部結構，只通過輸入和輸出的信息來研究系統(tǒng)的轉化特性和反應特性的系統(tǒng)研究思路。 由于技術原因對系統(tǒng)內部難以了解，或僅對系統(tǒng)整體功能感興趣時，都采用黑箱研究思路。 （2）白箱理論(White box theory)： 對系統(tǒng)的組分構成及其相互聯(lián)系有透徹的了解，揭示系統(tǒng)內部的結構和功能來認識系統(tǒng)輸入與輸出在內的整體特

19、性。 如生物的形態(tài)解剖研究、各種電器設計等常采用白箱研究思路。 （3）灰箱理論(Grey box theory)： 兼用黑箱和白箱的研究思路。 系統(tǒng)內部結構與功能只有部分已知，其余部分則是未知的。在這種情況下，采用灰箱研究思路來認識分析系統(tǒng)。,二、生態(tài)系統(tǒng)概述 （一） 生態(tài)系統(tǒng)的定義 1935年，坦斯利（ATansley）提出了生態(tài)系統(tǒng)（ecology system）的概念，經林德曼（RLindeman）和奧德姆（EPOdum）等的發(fā)展，生態(tài)學從生態(tài)系統(tǒng)的組成與結構、能量流動與物質循環(huán)、生態(tài)因子及其作用和生態(tài)系統(tǒng)平衡等方面開展研究。,生態(tài)系統(tǒng)：在一定時間和空間內，生物的和非生物的成分之間，通過

20、不斷的物質循環(huán)和能量流動而相互依存的統(tǒng)一整體。,（二） 生態(tài)系統(tǒng)的組成 （1）無生命類 太陽輻射能(solar energy). 無機物質(inorganic matter)，如O2、N2、CO2、H2O，F(xiàn)e等。 有機物質(organic matter)，如碳水化合物、蛋白質、脂類和核酸等。,（2）有生命類,生產者（producer）： 主要綠色植物，能用簡單的無機物質合成復雜的有機物質的自養(yǎng)生物（autophyte），也包括一些光合細菌。 其作用是進行初級生產，即光合作用。太陽能只有通過生產者，才能輸入生態(tài)系統(tǒng)，成為消費者和分解者唯一的能源。,消費者（consumers）： 以其他生物或有

21、機物為食的動物，是異養(yǎng)生物（heterophyte）。 據其食性區(qū)分為草食動物（herbivores)、 肉食動物（carnivores）兩類。 寄生者（parasite）是特殊的消費者，另外還有雜食者（omnivores ），介于草食動物與肉食動物之間的消費者。,分解者（decomposers）: 主要是細菌和真菌，也包括某些原生動物及腐食性動物，屬于異養(yǎng)生物。 把復雜的動植物有機殘體最終分解為無機物，歸還到環(huán)境中，被生產者再次利用，又稱為分解者。,生態(tài)系統(tǒng)組成,圖2-1 生態(tài)系統(tǒng)的組成 （據云南大學生物系編，1983）,(三) 生態(tài)系統(tǒng)的結構 生態(tài)系統(tǒng)中生物種類、種群數量、種的空間配置（水平的和垂直的分布），時間變化（發(fā)育、演替和季節(jié)性變化）是生態(tài)系統(tǒng)的形態(tài)結構特征，這些特征與生物群落的結構特征相一致。 生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結構：以營養(yǎng)為紐帶和鏈條，把生物與非生物緊密的結合起來，構成以生產者、消費者、分解者為中心的營養(yǎng)供求關系。又可稱為食物鏈結構。,圖2-3 生態(tài)系統(tǒng)的結構特征,(四) 生態(tài)因子及其作用 生態(tài)因子概念及其分類 生境（habitat）：任何一種生物都不可能脫離特定的生活環(huán)境，在一定時間內對生命有機體生活、生長發(fā)育、繁殖以及有機體存活數量有影響的空間條件及其他