第三讲-城市生态系统结构与功能
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生态系统的结构和功能
生态系统的结构和功能生态系统是指由生物体和其所处的环境之间相互作用所形成的一个稳定的生物群落。
它是地球上生物多样性和生态平衡的基础，对人类的生存和发展具有重要意义。
生态系统的结构和功能是生态学研究的重要内容之一，本文将从不同角度探讨生态系统的结构和功能。
一、生态系统的结构生态系统的结构主要包括生物组成和非生物组成两个方面。
1. 生物组成生态系统的生物组成是指生态系统中的各种生物体，包括植物、动物、微生物等。
它们之间相互依存、相互作用，形成了复杂的食物链和食物网。
植物是生态系统的基础，通过光合作用将太阳能转化为化学能，为其他生物提供能量和有机物质。
动物则通过食物链和食物网与植物相互联系，形成了一个复杂的生态系统。
2. 非生物组成生态系统的非生物组成主要包括土壤、水、空气等。
土壤是植物生长的基质，其中含有丰富的营养物质和微生物。
水是生态系统中重要的介质，植物和动物都需要水来维持生命活动。
空气中的氧气和二氧化碳对生物体的呼吸和光合作用至关重要。
这些非生物组成与生物组成相互作用，共同构成了一个完整的生态系统。
二、生态系统的功能生态系统的功能主要包括能量流动、物质循环和生物多样性维持三个方面。
1. 能量流动生态系统中的能量主要来自太阳，通过植物的光合作用转化为化学能，再通过食物链和食物网传递给其他生物体。
能量在生物体间的转移过程中逐渐损失，最终以热能的形式散失到环境中。
能量流动是维持生态系统稳定的重要因素，它决定了生物体的数量和分布。
2. 物质循环生态系统中的物质循环主要包括碳循环、氮循环、水循环等。
植物通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物质，通过呼吸释放氧气。
动物通过摄食植物或其他动物，将有机物质转化为自身的生物质和能量，并通过排泄将废物中的营养物质回归到环境中。
微生物在分解有机物质的过程中起到重要作用，促进物质循环的进行。
3. 生物多样性维持生态系统中的生物多样性是指生态系统中不同物种的数量和种类。
城市生态系统的结构和功能是自然生态系统的翻版吗_
收稿日期:2001201207作者简介:黄辞海,现为上海师范大学城市与旅游学院人文地理专业2000级硕士研究生,研究方向为城市生态建设与生态旅游。
城市生态系统的结构和功能是自然生态系统的翻版吗?○ 黄辞海 城市生态系统是指城市空间范围内的居民与自然环境系统和社会环境系统相互作用而形成的统一体。
如果把自然生态系统的结构和功能单元简单地照搬到城市生态系统中,作一一对应的研究,则是片面的。
这种教条主义的作法,不利于我们更好地研究城市的结构和功能,也不能更准确地发现城市生态系统自身的独特规律。
1 绿色植物是城市生态系统的生产者吗?在自然生态系统中,绿色植物起着固定太阳能,并为动物提供物质和能量的作用,没有绿色植物,整个自然生态系统就会失去存在的基础。
因此,它是自然生态系统中的重要生产者。
但是,在城市生态系统中,尤其在以城区为范围的城市生态系统中,通过人工手段建立起来的绿地、绿色植物,是不是也是城市生态系统的生产者呢?笔者认为不是!首先,城市生态系统中的绿色植物虽然也具有固定物质和太阳能的作用,但是在现代城市的物质和能量循环体系中,这些物质和能量几乎不能参与到整个循环中。
例如,城市中的居民和其它动物并不能以这些绿色植物为食,人类也不能以城市中的绿色植物作为自己的能源基础。
绿色植物老化后的枯枝落叶和腐殖质所携带的物质和能量,被作为城市的垃圾清运出去。
生态系统的生产者,从本质上而言,是指它是生态系统物质和能量的供给者。
因此,从物质和能量供给的角度来说,绿色植物绝不是城市生态系统的生产者。
其次,城市种植绿色植物的目的,不是以其作为食物和能量的来源,而是作为环境保护、观赏审美、气候调适、生态廊道、空间隔离屏障等用途。
通过绿色植物的调节作用,来改善城市的环境。
因此,绿色植物在整个城市生态系统中,充其量只能是一个重要的环境因子,不具有城市生态系统中的生产者地位。
那么,作为一个人们公认的生态系统,城市生态系统的生产者是谁?笔者认为,既然绿色植物不是城市生态系统物质和能量的供给者,城市生态系统也就没有能直接固定太阳能并将其传送到生态系统中参与循环的物质实体。
城市生态系统的基本功能和主要特点
第三节 城市生态系统的基本功能和主要特点 一、城市生态系统的基本功能 （一）城市生态系统生产功能 1、生物生产 生物能通过新陈代谢作用与周围环境进行物质交 换、.生长、发育和繁殖。城市生态系统的生物生产功 能是指城市生态系统所具有的，包括人类在内的各类 生物交换、生长、发育和繁殖过程。
（1）生物的初级生产：生产粮食、蔬菜、水果和其他各类 绿色植物产品。 （2）生物次级生产：从城市外部输入。如香港的菜、肉.水 等由内地供应。
二、城市生态系统的主要特点 （1） 城市生态系统的生命系统的主体是人类，而不是
各种植物、动物和微生物，次级生产者与消费者都是人。 （2） 环境主要部分变为人工的环境。 （3） 城市生态系统是一个不完全的生态系统。 在能量生产和消费活动过程中，有一部分能量以三废 形式排入环境，使城市遭到污染。 （见图3-5）
2、非生物生产
城市生态系统的非生物生产是人类生态系统 特有的生产功能.是指具有创造物质与精神财富 满足城市人类的物质消费与精神需求的性质。
(1)物质生产:是指满足人们的物质生活所需的各类 游行产品及服务。 (2)非物质生产:是指满足人们的精神生活所需的各 种文化艺术产品及相关的服务。
（二）城市生态系统能源结构与能量流动 1、能源结构 能源总生产量和总消费量的构成及 比例关系。 能源的生产结构:从总生产量分析能 源结构。 能源的消费结构:从消费量分析能源 结构。
世界部分国家能源消费构成(%)
煤炭
美国
24.3
俄罗斯 19.0
法国
6.1
德国
28.9
英国
23.1
日本
17.1
中国
76.4Hale Waihona Puke 世界总计 27.2石油
39.8 24.5 39.0 40.6 38.2 56.1 19.2 40.0
（1）生物的初级生产：生产粮食、蔬菜、水果和其他各类 绿色植物产品。 （2）生物次级生产：从城市外部输入。如香港的菜、肉.水 等由内地供应。
二、城市生态系统的主要特点 （1） 城市生态系统的生命系统的主体是人类，而不是
各种植物、动物和微生物，次级生产者与消费者都是人。 （2） 环境主要部分变为人工的环境。 （3） 城市生态系统是一个不完全的生态系统。 在能量生产和消费活动过程中，有一部分能量以三废 形式排入环境，使城市遭到污染。 （见图3-5）
2、非生物生产
城市生态系统的非生物生产是人类生态系统 特有的生产功能.是指具有创造物质与精神财富 满足城市人类的物质消费与精神需求的性质。
(1)物质生产:是指满足人们的物质生活所需的各类 游行产品及服务。 (2)非物质生产:是指满足人们的精神生活所需的各 种文化艺术产品及相关的服务。
（二）城市生态系统能源结构与能量流动 1、能源结构 能源总生产量和总消费量的构成及 比例关系。 能源的生产结构:从总生产量分析能 源结构。 能源的消费结构:从消费量分析能源 结构。
世界部分国家能源消费构成(%)
煤炭
美国
24.3
俄罗斯 19.0
法国
6.1
德国
28.9
英国
23.1
日本
17.1
中国
76.4Hale Waihona Puke 世界总计 27.2石油
39.8 24.5 39.0 40.6 38.2 56.1 19.2 40.0
生态系统的结构和功能
生态系统的结构和功能
生态系统是指由生物环境和非生物环境构成的一个整体，并进
行相互作用和影响的系统。
生态系统分为生物群落和生物圈两个层次。
生物群落是指一定区域中的物种集合，包括各个物种之间的相
互关系。
生物圈则是指地球上所有生物、非生物和它们之间的相互
作用形成的一个巨大系统。
生态系统的结构包括两个方面：生物群落和非生物因素。
生物
群落包括动植物群落、微生物等生物体。
非生物因素包括土壤、水文、气候等自然要素。
这些组成部分之间具有相互作用和相互关系，形成一个复杂的系统。
生态系统的功能是指生物与环境之间相互作用而产生的自我调
节功能。
生态系统的主要功能包括物质循环和能量流动。
物质循环
是指有机物、无机物质在生物和非生物因素之间循环利用。
而能量
流动则是指在生态系统中，能量从一个物种传向另一个物种的过程。
生态系统是地球上的一个重要组成部分，维持着生物和环境之间的平衡。
了解生态系统的结构和功能对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
第三讲-城市生态系统结构与功能
14
二、 城市生态系统的结构
城、郊气温对比 • Tu-r— 热 岛 强 度 = 同 时 间 同 高 度 ( 离 地 1.5m)热岛中心与近郊的气温差值。
• “城市热岛”矗立在农村较凉的“海洋” 之上, 国内外均如此:
• 冬季傍晚上海市区比郊外要高2~5C; • 巴黎城中心年均温比郊区高1.7C
10
二、 城市生态系统的结构
• 1. 自然生态亚系统
• 城市的有形部分是自然生态亚系统，它可分为物 理结构和生物结构两部。
• 1.1 城市生态系统的物理结构
• 城市是存在于地球表面并占有一定地理空间的一 种物质形状，其物理结构包括自然环境和人工环 境两部分：
• 1.1.1 城市的自然环境 • 城市地貌 • 城市气候 • 城市水文 • 城市土壤 • 城市大气 城市小气候最突出的表现是“热岛效应”， 即市区温度比郊区高，市中心比一般市区高； 城市愈大表现愈突出。
12
二、 城市生态系统的结构
• 城市的热量平衡与城市热岛效应
热量平衡 − 人为热的大量输入 : 工业生产、家庭 炉灶、空调制冷、机动车排放、冬季 取暖等 − 下垫面导热率高出乡村 3 倍 , 热容量较 乡村大1/3倍, 因而贮热量大 − 热收入远高于乡村
13
二、 城市生态系统的结构
城市热岛效应 • 城市热岛 (urban heat island)— 城市内部 气温比周围郊区高的现象，城市气候中最典 型的特征之一，无论是在中高纬度或低纬度 地区，这一现象均普遍存在。 • 城市热岛效应可以从两个方面来分析： • 同一时间城市和郊区气温的对比 • 同一城市历史发展过程中气温的前后对比
27
• 城市水文 • 城市土壤
污
染 物 颗粒物 二氧化硫 二氧化碳 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物
二、 城市生态系统的结构
城、郊气温对比 • Tu-r— 热 岛 强 度 = 同 时 间 同 高 度 ( 离 地 1.5m)热岛中心与近郊的气温差值。
• “城市热岛”矗立在农村较凉的“海洋” 之上, 国内外均如此:
• 冬季傍晚上海市区比郊外要高2~5C; • 巴黎城中心年均温比郊区高1.7C
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二、 城市生态系统的结构
• 1. 自然生态亚系统
• 城市的有形部分是自然生态亚系统，它可分为物 理结构和生物结构两部。
• 1.1 城市生态系统的物理结构
• 城市是存在于地球表面并占有一定地理空间的一 种物质形状，其物理结构包括自然环境和人工环 境两部分：
• 1.1.1 城市的自然环境 • 城市地貌 • 城市气候 • 城市水文 • 城市土壤 • 城市大气 城市小气候最突出的表现是“热岛效应”， 即市区温度比郊区高，市中心比一般市区高； 城市愈大表现愈突出。
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二、 城市生态系统的结构
• 城市的热量平衡与城市热岛效应
热量平衡 − 人为热的大量输入 : 工业生产、家庭 炉灶、空调制冷、机动车排放、冬季 取暖等 − 下垫面导热率高出乡村 3 倍 , 热容量较 乡村大1/3倍, 因而贮热量大 − 热收入远高于乡村
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二、 城市生态系统的结构
城市热岛效应 • 城市热岛 (urban heat island)— 城市内部 气温比周围郊区高的现象，城市气候中最典 型的特征之一，无论是在中高纬度或低纬度 地区，这一现象均普遍存在。 • 城市热岛效应可以从两个方面来分析： • 同一时间城市和郊区气温的对比 • 同一城市历史发展过程中气温的前后对比
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• 城市水文 • 城市土壤
污
染 物 颗粒物 二氧化硫 二氧化碳 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物
城市生态学4-城市生态系统的结构与基本功能
篆字：
城市化景观 现代农业景观-1950
传统农业景观1800~1950
历史乡村景观1100~1800 铁器时代末期景观约公元前1000 新石器及青铜时代 景观-
城 市 景 观 发 展 变 迁 过 程
原始自然景观自然→人工
二、城市系统
定义：城市是以人为中心的，以一定的环境条件 为背景的以经济为基础的社会、经济、自然综合 体，按照系统论的观点，这个综合体称为城市系 统。 特征：城市由许多个子系统构成，又可进一步分 解为单位要素，他们之间具有相互依赖、相互制 约的特点关系。 城市大系统的总目标：发挥城市效益，包括社会 效益、经济效益和环境生态效益,来满足人们对 物质和精神文化的要求。
城市生态系统的能源结构与能量流动 城市生态系统的能量是指能源在满足城市多功能 过程中在城市生态系统内外的传递、流通和耗 散过程。 能源结构指能源总生产量和总消费量的构成及比 例关系。 一个国家、城市的能源结构反映该国或该城市生 产技术发展水平。
热 转化率 传输率
次生 能源
热 利用率
原生 能源
城市生态学
2010年3月
第四章
城市生态系统的结构与基 本功能
第一节 城市生态系统的结构
第二节 城市生态系统的基本功能
第一节 城市生态系统的结构
一、城市 定义：以空间和环境资源利用为基础、以人类社 会进步为目的的一个集约人口、集约经济、集约 科学文化的空间地域系统，它是一个经济实体、 科学文化实体和自然环境实体的综合体。
城市概念的发展 1933.8 国际现代建筑学会 “雅典宪章” 城市主要功能：居住、工作、休憩、交通
1978.12 “马丘皮克丘”宣言 修正雅典宣言 指出：城市规划是力求创造一个综合多功能的生活 环境；不能单纯追求功能的划分而牺牲城市的有机 组织，忽视城市中人与人的多重联系。 城市的吸引力与城市规模成正比，与城市间距离成 反比。
城市生态系统及城市生态规划Microsoft PowerPoint 演示文稿
3、城市生态环境整治与生态建设专项规划 （1）大气环境规划 （2）水环境规划 （3）固体废弃物污染防治规划 （4）噪音污染防治规划 （5）城市绿地系统建设规划 （6）城市重点生态景观区保护与建设规划 包括重要山体、重要湿地、重要河流、重要自然 保护区、重要生物多样性保留地（动物园、植物 园）、重要的城市园林、重要的地质景观、重要 的生态廊道与生态屏障、重要的人文生态景观类 型等。
4、城市人居环境建设专项规划 注意以下生态工程的设计和应用： （1）结构活化生态工程 赋予建筑以生命力，使建筑具有当地文化 特色，适应当地自然环境，充分体现自然、 采光、隔热、制冷、绿化、美化及其他生 态工程原理对建筑结构的要求。 （2）能源优化生态工程 为了降低化石能源的消耗而设计
（3）生态建材利用工程 体现可再生性、本土化、易得性、生产和 使用过程对环境影响的最小化、对人体的 无害化、对建筑本身的安全性、节能性、 经济性、对内外环境设计的适应性。 （4）生态智能系统工程 居住小区的通信系统、控制系统、安全系 统及服务等智能化综合服务网络
2、经济生态原则 在生态环境容载力的容许范围内，优化城市产业 结构和空间布局，最大限度地利用自然资源，保 持物流、能流、信息流、人流、资金流的有序高 效运行，实现经济效益的最佳发挥。基本要求如 基本要求如 下： （1）大力发展循环经济和生态产业，加强废弃物 无害化处理和资源化利用 （2）处理好产业之间的协调关系 （3）处理好经济生产与消费市场之间的关系 （4）处理好经济发展与城市外部的经济交流和资 源供给等之间的关系
热
热
次 能
生 源
热
原 能
生 源
最
信息流： 信息流：通过市场、金融、政策、文化、技 术、新闻等分散无序的或者集中有序的信 息的流动，将城市生态系统中的各个要素 联系成为一个有机的整体，通过信息流动 和有序传播，调控城市各子系统中的物质 和能量以及系统与外界环境之间的交换。 资金流： 资金流：是城市生态系统有别于自然生态系 统的重要特征。
简述城市生态系统的功能
简述城市生态系统的功能城市生态系统是由人类社会建设和发展而形成的一个复杂的生态系统，并与自然生态系统相互作用。
城市生态系统的功能包括以下几个方面。
首先，城市生态系统具有生态保护功能。
城市生态系统可以提供一定的绿地、湿地等自然环境，能够有效缓解城市环境中的温度升高、洪水等自然灾害的影响。
绿地、湿地等自然环境可以吸收和分解废气、噪音等污染物质，净化空气和水质，保护生态环境的稳定性和完整性。
其次，城市生态系统具有生物多样性保护功能。
城市生态系统中存在着多种植物、动物等生物物种，形成了复杂的生态网络。
保护城市生态系统可以保护各类生物的栖息地和生活空间，维持生物多样性的平衡和稳定。
城市绿地、景观树木等为鸟类、昆虫等提供了食物和栖息地，促进了生态系统的自我调节和协调发展。
第三，城市生态系统具有资源利用功能。
城市生态系统可以合理利用天然资源和人工资源，提供城市所需的食物、水、能源等资源。
例如，城市农业可以在城市区域内发展，为城市居民提供新鲜的农产品，减少对外部农业资源的依赖。
城市生态系统还可以利用再生资源和废弃物，进行能源回收、废物处理等等，实现资源的循环利用和减少对环境的压力。
最后，城市生态系统还具有经济和就业功能。
城市生态系统提供了丰富的生态产品和生态服务，如旅游景点、生态农业产品等等，为城市居民提供经济发展和就业机会。
同时，城市生态系统还可以吸引投资和人才流动，促进城市经济的繁荣和发展。
例如，通过开发城市绿地、湿地等自然资源，可以提供就业岗位和创造收入，改善城市居民的生活品质。
总的来说，城市生态系统的功能包括生态保护、生物多样性保护、资源利用、文化社交和教育、经济和就业等多个方面，对提高城市环境质量、保护生态环境、促进经济发展和居民福祉具有重要作用。
因此，保护和建设城市生态系统是现代城市发展的重要任务。
生态系统的结构和功能
生态系统的结构和功能生态系统是由生物群落和非生物环境组成的，它们相互作用并相互依赖，以维持生物的存活和繁殖。
生态系统的结构和功能相互关联，共同构建了一个动态平衡的生态网络。
生态系统的结构包括了生物群落、生物多样性、生态圈、营养链和营养网等不同的组成部分。
首先，生物群落由各种各样的物种组成，它们在同一地区并且相互作用。
大家熟知的如雨林、草原、河流和海洋都是不同的生物群落。
生物多样性是生态系统中物种多样性的度量。
越高的生物多样性意味着生态系统中有更多不同的物种，这可以提供更稳定的生态系统。
生态圈是生物和非生物因素相互关联的过程，它们形成一个相互连接的循环系统。
生态系统的功能是指维持生物的生存和繁殖的各种过程。
首先，生态系统提供了生物所需的食物和水资源。
在一个生态系统中，植物通过光合作用将阳光转化为能量，并与土壤中的养分一起提供给其他生物。
同时，其他生物通过捕食植物或其他生物来满足其能量需求。
这种互相依赖的关系形成了生态系统中复杂的营养链和营养网。
其次，生态系统还提供了一种调节气候的功能。
植物通过吸收二氧化碳和释放氧气来调节大气中的气候。
同时，陆地上的树木和植被还可以减少土壤侵蚀和洪水的风险，从而保护人类和其他生物的居住环境。
此外，生态系统还提供了一种生物多样性的保护机制。
不同的物种在生态系统中相互依存，形成了一个复杂而稳定的网络。
如果一些物种消失，可能会对整个生态系统造成破坏。
因此，保护生物多样性是维持生态系统功能的重要因素之一综上所述，生态系统的结构和功能是相互关联的，共同构建了一个复杂而稳定的生态网络。
了解和保护生态系统是维持地球上生命的重要任务，我们应该采取措施保护生物多样性，减少环境污染，并促进可持续的资源利用。
只有这样，我们才能保护地球的生命支持系统，并为未来的世代留下一个持久的家园。
第3章 城市生态系统的结构
第一产业为农业，包括农、林、牧、渔 各业； 第二产业为工业 ，包括采掘、制造、自 来水、电力、蒸汽、热水、煤气和建筑 各业； 第三产业分服务业和流通业
一、城市人群组分
居住在城市规划区域、建成区内的一切人口，一切从事 城市的社会，经济和文化等活动，享受着城市公共设 施的人。在中国特定为居住在城市范围内并持有城市 户口的人口。
E:环境阻力
我国耕地面积约占世界耕地总面积的7%，我国人口 约占世界总人口的21%”
我国城市化进程加速，约有6.22亿人生活在城 市，城市化率超过50%。今天，一方面，城市 人口发展规模越来越大；另一方面，城市可持 续发展能力建设的矛盾越来越突出。 国际上比较宜居的特大城市，城区人口密度一 般在1万人/平方公里。而从上海“六普”人口 资料中可以看出，上海中心城常住人口的密度 已经超过1.6万人/平方公里，是东京的1.3倍、 纽约的1.7倍、伦敦和巴黎的3.9倍。人口高度 密集，城市人口的生态环境质量就会下降，城 市安全风险也会随之增加。
城市对植物区系的影响主要表现在： （1）乡土植物的种类减少。人为活动致 使很多乡土植物不能适应城市的生境而 消失或退出城市。 （2）人布植物增多。人布植物是随着人 类活动而散布的植物，诸如农作物和杂 草，也包括了人类有意或无意引入，后 来逸出野生化了的植物，称为归化植物。 可以把人布植物百分率（归化率）作为 评判城市绿化程度的一个指标。
人口承载力有两个约束指标： 未来，要判断一座城市人口承载力究 竟有多大，有两个重要指标：一个是人 口承载力的“硬约束”，即自然资源、 生态环境的约束；另一个是社会公共服 务力的“软约束”，即在城市经济、社 会、人口、资源、环境发展中，政府提 供社会公共服务产品的能力。
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城 市 生 态 学
第三讲 城市生态系统结 构与功能
1
第三讲 城市生态系统结构与功能
• • • • • 一、城市生态系统的概念与结构 二、城市生态系统的功能 三、城市生态流 四、城市生态系统的特性 五、城市生态位与城市生态演替
2
第一节 城市生态系统的 概念与结构
一、城市生态系统的概念
城市 是人类技术进步、经济发展和社
07 时 28.3 29.2 0.9
13 时 31.8 32.9 1.1
19 时 28.3 29.3 1.0
26
表1-1
各类环境中颗粒物数量的比较（微粒数/立方厘米空气） 平 均 最 大 379000 114000 66500 33400 4680 最小 49000 5900 1050 1650 840 绝对最大 4000000 400000 336000 150000 39800
7
二、 城市生态系统的结构
城市生态系统
社会、经济系统 生物部分
城 市 人 群 人 工 栽 培 植 物 各 种 产 业 部 公 园 中 的 动 物 天 然 森 林 灌 丛 落杂 草 群
自然系统
非生物部分
城 市 共建 设筑 施物 、 公
生物部分
各 种 公污 害染 物 及 植 物 群 落 陆 地 生 物 群 落 动 物 群 落 微 生 物 群 水 生 生 物 群 落
二、 城市生态系统的结构
小气候: 温度高、湿度低、风速小, 造成 物候期较郊区提前 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗 生境类型 • 表面蒸发蒸腾强烈生境: 公园绿地, 绿化良 好而宽阔的街道, 河流湖泊周边, 夏季气温 较低、湿度较高, 冬季较周围区偏冷, 适合 多种生物生存 • 空旷干燥生境: 未绿化的宽阔街道和广场, 高温、干旱, 不适于耐旱性差植物生存
9
二、 城市生态系统的结构
3. 经济亚系统以资源（能源、物资、信息资 金等）为核心，以物资从分散向集中的高密度 运转，能量从低质向高质的高强度集聚，信息 从低序向高序的连续积累为特征。 总之，自然子系统是基础，经济子系统是命脉， 社会子系统是主导。它们相辅相成、相生相克， 导致了城市这个复合体复杂的矛盾运动。
二、 城市生态系统的结构
• 城市生态系统可分为社会、经济、自然三个 亚系统，各个亚系统又可分为不同层次的子 系统，彼此互为环境。城市生态学要研究的 就是这些不同层次内各组分间相生相克的复 杂关系。 • 1. 自然生态亚系统以生物结构及物理结构为 主线，它以生物与环境的协同共生及环境对 城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。 2. 社会生态亚系统以人口为中心，它是高密 度的人口和高强度的生活消费为特征。
一、城市生态系统的概念
城市生态系统兼有复杂的社会属性 和自然属性两方面的内容：一方面， 人是社会经济活动的主体，以其特 有的文明和智慧驱使大自然为自己 服务，使物质生产和生活水平以正 反馈为特征持续上升；另一方面， 人毕竟是大自然的一员，其一切宏 观性质的活动，都不能违背自然生 态系统的基本规律，都受到自然地 理条件的负反馈约束和控制。这两 种力量间的基本冲突，正是复合生 态系统的一个最基本的特征。 。
28
二、 城市生态系统的结构
• 城市基础设施是国民经济基础设施的重要组 成部分，为城市的生产、流通、消费和国民 经济服务，具有明显的经济、社会与环境生 态效益，是城市生产与城市居民正常生活的 基本保证 • 城市基础设施也是城市现代化水平和文明程 度的重要标志
29
城市基础设施体系与人体生理机能比拟
24
二、 城市生态系统的结构
城市附近自然景观以及城市内部下垫面性质 亦对城市热岛强度起一定作用。无绿化的宽 阔街道和广场，到中午时剧烈增温，在夜里 又急剧冷却，气温日振幅最大。林荫道和有 绿化的广场白昼较凉爽，气温的日振幅较小
25
上海市区公园同其附近街道的气温平均差值(℃)
01 时 公园内 公园附 近街道 两处 气温差 27.1 27.9 0.8
34
二、 城市生态系统的结构
• 封闭狭窄生境: 狭窄的街区、被高大建筑物环绕的 小空地; 夏季气温低, 风速小; 冬季暖, 小气候条 件良好, 适合许多生物生存 • 人类活动产生的特殊生境： • 屋顶 (干旱, 阳光充足, 瓦松生长) • 建筑物外墙 (越老越利于植物生长) • 路旁 (污染严重, 改变种间竞争关系, 地衣/苔 藓生长受抑) • 铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远)
10
二、 城市生态系统的结构
• 1. 自然生态亚系统
• 城市的有形部分是自然生态亚系统，它可分为物 理结构和生物结构两部。
• 1.1 城市生态系统的物理结构
• 城市是存在于地球表面并占有一定地理空间的一 种物质形状，其物理结构包括自然环境和人工环 境两部分：
11
二、 城市生态系统的结构
• 1.1.1 城市的自然环境 • 城市地貌 • 城市气候 • 城市水文 • 城市土壤 • 城市大气 城市小气候最突出的表现是“热岛效应”， 即市区温度比郊区高，市中心比一般市区高； 城市愈大表现愈突出。
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• 城市水文 • 城市土壤
污
染 物 颗粒物 二氧化硫 二氧化碳 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物
二、 城市生态系统的结构
• 1.1.2 城市的人工环境
生产设施、生活设施及基础设施 • 基础设施 城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统及 污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网 邮电通讯 园林绿化、环境卫生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降
会文明的结晶，是加工物资、提练信息 的高效场所。与乡村相比，城市是人口、 物资高度密集，环境改变十分激烈的人 工生态系统。
4
城市由“城”和“市”组 成
“日中为市，各易而退，各得其所”
一、城市生态系统的概念
城市生态系统是城市空间范围内的居民与自然
环境和人工建造的社会环境相互作用形成的统一体， 属人工生态系统。 由于以人的生产和生活活动为核心，城市在自然生 态系统的基础上，增加了社会和经济两个子系统， 我们称其为社会 -- 经济 -- 自然复合生态系统。 在此复合系统中，最活跃的积极因素是人，最强烈 的破坏因素也是人。 城市生态系统既是自然生态系统发展到一定阶段的 结果，也是人类生态系统发展到一定阶段的结果。 6
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美国两座城市冬季热岛强度Tu-r(℃)的周变化
城 市
星 星 星 星 星 星 星 平 期 期 期 期 期 期 期 均 一 二 三 四 五 六 日
纽黑文 (1939~ 0.6 0.7 0.6 0.7 0.6 0.6 0.3 0.6 1943)
巴尔的摩
(1971~ 0.9 1.0 0.8 0.7 0.7 0.4 0.2 0.7 1975)
防止自然和人为灾 防护和免疫 害
城市生态学 － 第一讲 30
二、 城市生态系统的结构
• 我国的城市化往往发展不平衡, 城市人口增长速 度远快于城市基础设施建设。基础设施水平与西 方国家相比, 处于相当落后的状态, 如: 北方城市几乎全部缺水, 日缺水达15106t以 上; 排水设施城市供水紧张落后, 97%的污水 未经处理排入江河, 造成水体污染 城市道路短缺, 交通拥挤: 地铁线路尤其匮乏
城市基础 设施体系 道路交通系统 给排水系统 能源供应系统 (供电, 供热, 气) 环境卫生系统 园林绿地系统 邮电通讯系统 城市防灾系统 (防洪, 消防, 震, 控制沉降) 抗 供 功能与作用 相当于人体 生理机能
建立城市整体与延 伸的分支体系构架, 骨 胳 支 撑 疏导人流车流物流 体 液 循 环 供给用水,处理废水 产生能源 组织能源流通 处理回收废物流 净化生态环境, 美化景观 传输和交换信息 呼吸和美容 装饰 感觉和神经 控制反应 摄食, 消化, 过滤, 排泄
• 城市大气
城 市 小城镇 农 村 海 岸 海 洋
147000 34000 9500 9500 940
微粒是指直径 < 5 微米的颗粒。 表1-2 城市空气与纯洁大气中的污染物浓度范围 纯 洁 大 气 0．01-0．02mg/m3 10-3—10-2ppm 310—330ppm <1ppm -3—10-2ppm 10 <1ppm 城 市 大 气 0.07—0.7mg/m3 0.02—2ppm 350—700ppm 5—200ppm 10-2—10-1ppm 1-20ppm
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城市规模与城乡气温(夜晚)差别的关系
旧金山 城市面积 116.81 2 (km ) 居民人口数 78.4 (万人) 居民密度 6712 2 (人/km ) 夜晚平均 城乡气温差 5.6~6.7 (℃)
圣约瑟 38.33 10.1 2635 3.9~5
帕阿尔托 22.27 3.3 1481 2.2~3.3
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二、 城市生态系统的结构
城市热岛强度的变化
周期性
• 日变化: 夜晚强, 白昼午间弱
• 年变化: 冬秋两季比夏春两季表现更明显, 可能归因于冬季城市取暖耗能较多, 释放 大量人为热量 • 周变化: 明显受工休日周期影响, 周末弱, 周内强
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维也纳城市和郊区气温差值的日变化
城市生态学 － 第一讲
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二、 城市生态系统的结构
城市生态学 － 第一讲 城市热岛温度剖面示意图
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二、 城市生态系统的结构
城市生态学 － 第一讲
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二、 城市生态系统的结构
城市发展过程中气温的前后对比
• 随城市化发展, 市区呈现出越来越暖的趋势. 如东京历史时期气温逐年变化可分三个阶段 • 1920~1942年: 气温变化趋势逐年上升(城市 发展) • 1942~1945年: 气温变化趋势逐年下降(值第 二次世界大战期间, 东京城市受到大规模的 破坏, 城市热岛效应不存在) • 1945~1967年: 气温变化趋势逐年上升(战后 城市建设迅速恢复, 气温又开始回升)
第三讲 城市生态系统结 构与功能
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第三讲 城市生态系统结构与功能
• • • • • 一、城市生态系统的概念与结构 二、城市生态系统的功能 三、城市生态流 四、城市生态系统的特性 五、城市生态位与城市生态演替
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第一节 城市生态系统的 概念与结构
一、城市生态系统的概念
城市 是人类技术进步、经济发展和社
07 时 28.3 29.2 0.9
13 时 31.8 32.9 1.1
19 时 28.3 29.3 1.0
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表1-1
各类环境中颗粒物数量的比较（微粒数/立方厘米空气） 平 均 最 大 379000 114000 66500 33400 4680 最小 49000 5900 1050 1650 840 绝对最大 4000000 400000 336000 150000 39800
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二、 城市生态系统的结构
城市生态系统
社会、经济系统 生物部分
城 市 人 群 人 工 栽 培 植 物 各 种 产 业 部 公 园 中 的 动 物 天 然 森 林 灌 丛 落杂 草 群
自然系统
非生物部分
城 市 共建 设筑 施物 、 公
生物部分
各 种 公污 害染 物 及 植 物 群 落 陆 地 生 物 群 落 动 物 群 落 微 生 物 群 水 生 生 物 群 落
二、 城市生态系统的结构
小气候: 温度高、湿度低、风速小, 造成 物候期较郊区提前 土壤：盐离子浓、紧实度大、质地较粗 生境类型 • 表面蒸发蒸腾强烈生境: 公园绿地, 绿化良 好而宽阔的街道, 河流湖泊周边, 夏季气温 较低、湿度较高, 冬季较周围区偏冷, 适合 多种生物生存 • 空旷干燥生境: 未绿化的宽阔街道和广场, 高温、干旱, 不适于耐旱性差植物生存
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二、 城市生态系统的结构
3. 经济亚系统以资源（能源、物资、信息资 金等）为核心，以物资从分散向集中的高密度 运转，能量从低质向高质的高强度集聚，信息 从低序向高序的连续积累为特征。 总之，自然子系统是基础，经济子系统是命脉， 社会子系统是主导。它们相辅相成、相生相克， 导致了城市这个复合体复杂的矛盾运动。
二、 城市生态系统的结构
• 城市生态系统可分为社会、经济、自然三个 亚系统，各个亚系统又可分为不同层次的子 系统，彼此互为环境。城市生态学要研究的 就是这些不同层次内各组分间相生相克的复 杂关系。 • 1. 自然生态亚系统以生物结构及物理结构为 主线，它以生物与环境的协同共生及环境对 城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。 2. 社会生态亚系统以人口为中心，它是高密 度的人口和高强度的生活消费为特征。
一、城市生态系统的概念
城市生态系统兼有复杂的社会属性 和自然属性两方面的内容：一方面， 人是社会经济活动的主体，以其特 有的文明和智慧驱使大自然为自己 服务，使物质生产和生活水平以正 反馈为特征持续上升；另一方面， 人毕竟是大自然的一员，其一切宏 观性质的活动，都不能违背自然生 态系统的基本规律，都受到自然地 理条件的负反馈约束和控制。这两 种力量间的基本冲突，正是复合生 态系统的一个最基本的特征。 。
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二、 城市生态系统的结构
• 城市基础设施是国民经济基础设施的重要组 成部分，为城市的生产、流通、消费和国民 经济服务，具有明显的经济、社会与环境生 态效益，是城市生产与城市居民正常生活的 基本保证 • 城市基础设施也是城市现代化水平和文明程 度的重要标志
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城市基础设施体系与人体生理机能比拟
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二、 城市生态系统的结构
城市附近自然景观以及城市内部下垫面性质 亦对城市热岛强度起一定作用。无绿化的宽 阔街道和广场，到中午时剧烈增温，在夜里 又急剧冷却，气温日振幅最大。林荫道和有 绿化的广场白昼较凉爽，气温的日振幅较小
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上海市区公园同其附近街道的气温平均差值(℃)
01 时 公园内 公园附 近街道 两处 气温差 27.1 27.9 0.8
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二、 城市生态系统的结构
• 封闭狭窄生境: 狭窄的街区、被高大建筑物环绕的 小空地; 夏季气温低, 风速小; 冬季暖, 小气候条 件良好, 适合许多生物生存 • 人类活动产生的特殊生境： • 屋顶 (干旱, 阳光充足, 瓦松生长) • 建筑物外墙 (越老越利于植物生长) • 路旁 (污染严重, 改变种间竞争关系, 地衣/苔 藓生长受抑) • 铁道侧 (热条件好,喜城市植物可沿此分布很远)
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二、 城市生态系统的结构
• 1. 自然生态亚系统
• 城市的有形部分是自然生态亚系统，它可分为物 理结构和生物结构两部。
• 1.1 城市生态系统的物理结构
• 城市是存在于地球表面并占有一定地理空间的一 种物质形状，其物理结构包括自然环境和人工环 境两部分：
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二、 城市生态系统的结构
• 1.1.1 城市的自然环境 • 城市地貌 • 城市气候 • 城市水文 • 城市土壤 • 城市大气 城市小气候最突出的表现是“热岛效应”， 即市区温度比郊区高，市中心比一般市区高； 城市愈大表现愈突出。
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• 城市水文 • 城市土壤
污
染 物 颗粒物 二氧化硫 二氧化碳 一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物
二、 城市生态系统的结构
• 1.1.2 城市的人工环境
生产设施、生活设施及基础设施 • 基础设施 城市水源、自来水厂与输配水管网、排水系统及 污水处理 道路、桥梁、隧道、公共交通 城市煤气热力厂及输配管网、电力输配网 邮电通讯 园林绿化、环境卫生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降
会文明的结晶，是加工物资、提练信息 的高效场所。与乡村相比，城市是人口、 物资高度密集，环境改变十分激烈的人 工生态系统。
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城市由“城”和“市”组 成
“日中为市，各易而退，各得其所”
一、城市生态系统的概念
城市生态系统是城市空间范围内的居民与自然
环境和人工建造的社会环境相互作用形成的统一体， 属人工生态系统。 由于以人的生产和生活活动为核心，城市在自然生 态系统的基础上，增加了社会和经济两个子系统， 我们称其为社会 -- 经济 -- 自然复合生态系统。 在此复合系统中，最活跃的积极因素是人，最强烈 的破坏因素也是人。 城市生态系统既是自然生态系统发展到一定阶段的 结果，也是人类生态系统发展到一定阶段的结果。 6
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美国两座城市冬季热岛强度Tu-r(℃)的周变化
城 市
星 星 星 星 星 星 星 平 期 期 期 期 期 期 期 均 一 二 三 四 五 六 日
纽黑文 (1939~ 0.6 0.7 0.6 0.7 0.6 0.6 0.3 0.6 1943)
巴尔的摩
(1971~ 0.9 1.0 0.8 0.7 0.7 0.4 0.2 0.7 1975)
防止自然和人为灾 防护和免疫 害
城市生态学 － 第一讲 30
二、 城市生态系统的结构
• 我国的城市化往往发展不平衡, 城市人口增长速 度远快于城市基础设施建设。基础设施水平与西 方国家相比, 处于相当落后的状态, 如: 北方城市几乎全部缺水, 日缺水达15106t以 上; 排水设施城市供水紧张落后, 97%的污水 未经处理排入江河, 造成水体污染 城市道路短缺, 交通拥挤: 地铁线路尤其匮乏
城市基础 设施体系 道路交通系统 给排水系统 能源供应系统 (供电, 供热, 气) 环境卫生系统 园林绿地系统 邮电通讯系统 城市防灾系统 (防洪, 消防, 震, 控制沉降) 抗 供 功能与作用 相当于人体 生理机能
建立城市整体与延 伸的分支体系构架, 骨 胳 支 撑 疏导人流车流物流 体 液 循 环 供给用水,处理废水 产生能源 组织能源流通 处理回收废物流 净化生态环境, 美化景观 传输和交换信息 呼吸和美容 装饰 感觉和神经 控制反应 摄食, 消化, 过滤, 排泄
• 城市大气
城 市 小城镇 农 村 海 岸 海 洋
147000 34000 9500 9500 940
微粒是指直径 < 5 微米的颗粒。 表1-2 城市空气与纯洁大气中的污染物浓度范围 纯 洁 大 气 0．01-0．02mg/m3 10-3—10-2ppm 310—330ppm <1ppm -3—10-2ppm 10 <1ppm 城 市 大 气 0.07—0.7mg/m3 0.02—2ppm 350—700ppm 5—200ppm 10-2—10-1ppm 1-20ppm
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城市规模与城乡气温(夜晚)差别的关系
旧金山 城市面积 116.81 2 (km ) 居民人口数 78.4 (万人) 居民密度 6712 2 (人/km ) 夜晚平均 城乡气温差 5.6~6.7 (℃)
圣约瑟 38.33 10.1 2635 3.9~5
帕阿尔托 22.27 3.3 1481 2.2~3.3
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二、 城市生态系统的结构
城市热岛强度的变化
周期性
• 日变化: 夜晚强, 白昼午间弱
• 年变化: 冬秋两季比夏春两季表现更明显, 可能归因于冬季城市取暖耗能较多, 释放 大量人为热量 • 周变化: 明显受工休日周期影响, 周末弱, 周内强
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维也纳城市和郊区气温差值的日变化
城市生态学 － 第一讲
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二、 城市生态系统的结构
城市生态学 － 第一讲 城市热岛温度剖面示意图
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二、 城市生态系统的结构
城市生态学 － 第一讲
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二、 城市生态系统的结构
城市发展过程中气温的前后对比
• 随城市化发展, 市区呈现出越来越暖的趋势. 如东京历史时期气温逐年变化可分三个阶段 • 1920~1942年: 气温变化趋势逐年上升(城市 发展) • 1942~1945年: 气温变化趋势逐年下降(值第 二次世界大战期间, 东京城市受到大规模的 破坏, 城市热岛效应不存在) • 1945~1967年: 气温变化趋势逐年上升(战后 城市建设迅速恢复, 气温又开始回升)