北京师范大学资源与环境科学学院课程 本课程的着重点 城市气候学与城市自然环境 城市生态学 ●城市生态系统的特点 ●城市中的环境问题 ●城市园林绿地与绿化 康暮谊 城市生态环境管理与规划 北京·200202~06 ●城市生态系统研究方法举例 1城市与城市生态学 1城市的发展与城市化 1.1城市的概念和城市的形成与发展 市(city)—是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 人类社会与地域空间的高度结合 嫉市与其周国环喷的联系 城市与城市生态学 现代夜业景 城市的形成(三次社会分工与私有制) 第一次:畜牧业与农业分高一聚落(城市胚胎) 第二次:农业与手工业分高一产生聚落中心 第三次:手工业与商业分高一“市”(集形成 有制产生一聚落争斗防卫一城”(镇)形成 时代末期录 ●城市的发展 暴及时代 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 原始自然景 自然→人工
1 城市生态学 康慕谊 北京 y 2002.02~06 北京师范大学资源与环境科学学院课程 本课程的着重点 城市气候学与城市自然环境 城市生态系统的特点 城市中的环境问题 城市园林绿地与绿化 城市生态环境管理与规划 城市生态系统研究方法举例 1 城市与城市生态学 1.1 城市的发展与城市化 1.1.1 城市的概念和城市的形成与发展 城市(city)—是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 —人类社会与地域空间的高度结合 城市与其周围环境的联系 1 城市与城市生态学 城市的形成(三次社会分工与私有制) 1 第一次:畜牧业与农业分离—聚落(城市胚胎) 第二次:农业与手工业分离—产生聚落中心 第三次:手工业与商业分离—“市”(集)形成 2 私有制产生—聚落争斗防卫—“城”(镇)形成 城市的发展 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 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- 原始自然景观- 城 市 景 观 发 展 变 迁 过 程 自然→人工
1城市与城市生态学 1.1.2城市化与城市问题 沛市化( 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 数量上农业人口转变为城镇非农业人口 质量上城市居民生活方式的现代化 d, Ne-9ocm in years, made it neeessary to down to deeper water. The increasing draught e odern ships has speeded up this pro 城市人口增长:(以前)自然→(目前)机械 位(吃水滦度的雄加亦加速了该过程港口城市形成 孤立农家 市井集镇 老工业区 新工业区 城市化发展过程 交還线形式对不同城市景观类型形成的影响 □禅地 欧洲的城市化发展
2 海岸地面抬升(1cm/a)促使港口向河流下游深水处迁移, 船只吨 位(吃水深度)的增加亦加速了该过程—港口城市形成 1 城市与城市生态学 1.1.2 城市化与城市问题 城市化(urbanization)—通常是指农业人口 转化为城市人口的过程。其表现为： z 空间上城市规模的扩大 z 数量上农业人口转变为城镇非农业人口 z 质量上城市居民生活方式的现代化 城市人口增长: (以前)自然→(目前)机械 城市化发展过程 孤立农家 → 市井集镇 → 老工业区 → 新工业区 交通线形式对不同城市景观类型形成的影响 城镇用地 水域 稻田 灌草地 林地 湿地 裸地 果园 1980 1988 1994 深圳 市的 土地 利用 变化 欧洲的城市化发展
1城市与城市生态学 1城市与城市生态学 ●城市问题:由于城市化的发展和城市人 12城市生态学的研究对象、目的、任务 口、工业、建筑的高度集中带来了一系 列的~。当城市人口膨胀到一定程度 121城市生态学 城市扩大到一定规模时,势必造成城市 经典的生态学研究生物与其生活环境之 用地紧张、交通拥挤、住房短缺、基础 设施滞后、环境污染、生态条件恶化 间的相互关系。其研究对象主要是 并导致失业率增加和犯罪率上升等一系 现代城市社会弊病 1城市与城市生态学 1城市与城市生态学 生物个体(个体生态学 autecology) 生物种群(种群生态学 population 城市生态学( urban ecology)-生态学 分支,是以城市空间范围内生命系 生物群体(群落生态学 synecology) 统和环境系统之间联系为研究对象的学 生态系统(生态系统学 ecosystem ecology) 科。由于人是城市中生命成分的主体,因 将某一环境及其中的生物群体结合起 此也可以说,城市生态学是研究城市居民 来加以研究目的是阐明生态系统的机 与城市环境之间相互关系的科学。其研 制。现代生态学强调的这种机制,主要指 究内容主要包括 生态系统中物质和能的流动。 城市与城市生态学 1城市与城市生态学 想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) 对城市进行生态学研究仅仅运用自然科学 城市物质代谢功能及其与城市环境质量之间关 的原理是不够的。这首先 /系城市物流、能流及经济特征研究 的产物,所以有关生态学的研究也必然涉及社 城市自然生态变化与城市环境的互动影响(城市 类往往不能适应城市生 生物及 境的演变过程研究) 活的自然环境要按照自己的意愿,如按照传统 种改变常常 调控(城市交通、供水、生活废 下可能不使城市生态系统受 而且是影 响到城市的自然和社会各个方面,因此城市生 ,系统动态调控方法研究 态学必然要运用到自然科学和社会科学两方面 ●城市自然生态特征的指标体系及城市合理容量 研究领域的成果与方法
3 1 城市与城市生态学 城市问题：由于城市化的发展和城市人 口、工业、建筑的高度集中, 带来了一系 列的~~。当城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率上升等一系 列现代城市社会弊病。 1 城市与城市生态学 1.2 城市生态学的研究对象、目的、任务 1.2.1 城市生态学 经典的生态学研究生物与其生活环境之 间的相互关系。其研究对象主要是： 1 城市与城市生态学 生物个体 (个体生态学 autecology) 生物种群 (种群生态学 population ecology） 生物群体 (群落生态学 synecology) 生态系统 (生态系统学 ecosystem ecology) —将某一环境及其中的生物群体结合起 来加以研究,目的是阐明生态系统的机 制。现代生态学强调的这种机制, 主要指 生态系统中物质和能量的流动。 1 城市与城市生态学 城市生态学 (urban ecology) — 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系为研究对象的学 科。由于人是城市中生命成分的主体, 因 此也可以说, 城市生态学是研究城市居民 与城市环境之间相互关系的科学。其研 究内容主要包括： 1 城市与城市生态学 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, 系统动态调控方法研究) 城市自然生态特征的指标体系及城市合理容量 1 城市与城市生态学 对城市进行生态学研究, 仅仅运用自然科学 的原理是不够的。这首先因为城市是人类社会 的产物, 所以有关生态学的研究也必然涉及社 会科学的不同领域。人类往往不能适应城市生 活的自然环境, 要按照自己的意愿, 如按照传统 、政治、经济状况等改造城市。这种改变常常 不可能不使城市生态系统受到影响, 而且是影 响到城市的自然和社会各个方面, 因此城市生 态学必然要运用到自然科学和社会科学两方面 研究领域的成果与方法
1城市与城市生态学 1城市与城市生态学 1.22城市生态学研究的流派 植 在北美洲,城市生态学植根于 城市生态学的研究起源于欧美,然而北美的城 艺加哥学派 市生态学概念和西欧的城市生态学概念并不完 全相同 程,其内容是“城市和社会之间关系的多样 西欧的城市生态学是由自然科学家,特别是植 性”。北美的城市生态学概念从一开初到现在 物学家所首先创立,在以后的研究 本保持着自然科学的性质。把非自然科学亦纳 给斜毕影的排克是在笑是有某鲍 城市生态学研究范晰的观点 社会科学 才开始被德国和其他一些欧洲国家所接受 1城市与城市生态学 1城市与城市生态学 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,逐渐趋于统一。在欧 我国城市生态学的研究起步较晚但发展很快 洲,城市生态学的概念正在还渐扩展自己的含 义;在北美,自然科学方面的研究(如气候学 1984年12月在上海举行了“首届全国城市生态 科学研讨会”,会议探讨了城市生态学的目的、 绿地建设和城市园林树木的意义等),已在有关 任务、研究对象和方法,以及在实际工作中的 的城市环境规划中获得了广泛的应用。 作用。这次会议标志着中国城市生态研究工作 的开始。以后的研究首先将注意力集中在把城 市生态理论研究应用到城市规划、建设和管理 实践中去,主要是对一些大城市进行生态系统一 程方而的研究 城市与城市生态学 1城市与城市生态学 城市生态学研究现阶段研究方向:为使城市发展步 北京市城市生态系统特征及其环境规 入正常良性循环轨道为使日益严重的城市问题得 研究为制定城市总体规划、城市经 到妥普解决应该 济发展规划、城市环境保护规划和城市管理措施等提 城市职能类别开展城市生态的深入研究(以政治 供了决量依据 文化、工业企业、风景旅游、交還枢纽、商贸金 在城市生态系统个别组分的研究方面,有江苏植物研 究所等开展的南京市“城市空气污染与某些植物种的关 输等各类城市进行研究) 构建城市总体模型 此外在北京以及其它城市还有一些有关城市生态调控 决策变持系统方面的研究,目的是为城市规划、环境 人否层在文许赞化方雷盼凳有关城 管理与决策者提供信息支持、方法支持和知识支持 意城市生态环境管理及规圳研究
4 1 城市与城市生态学 1.2.2 城市生态学研究的流派 城市生态学的研究起源于欧美, 然而北美的城 市生态学概念和西欧的城市生态学概念并不完 全相同。 西欧的城市生态学是由自然科学家, 特别是植 物学家所首先创立, 在以后的研究中, 也一直基 本保持着自然科学的性质。把非自然科学亦纳 入城市生态学研究范畴的观点, 仅仅是在近期 才开始被德国和其他一些欧洲国家所接受。 1 城市与城市生态学 在北美洲，城市生态学植根于社会科学。 Robert E. Park—芝加哥学派著名的代表人物 之一, 在1926年就已开始讲授“城市生态学”课 程, 其内容是“城市和社会之间关系的多样 性”。北美的城市生态学概念, 从一开初到现在, 始终比西欧的城市生态学概念具有更浓烈的社 会科学色彩。特别是在其发展初期, 纯粹属于 社会科学。 1 城市与城市生态学 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，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的应用。 1 城市与城市生态学 1.2.3 我国的城市生态学研究 我国城市生态学的研究起步较晚,但发展很快 。 1984年12月在上海举行了“首届全国城市生态 科学研讨会”, 会议探讨了城市生态学的目的、 任务、研究对象和方法，以及在实际工作中的 作用。这次会议标志着中国城市生态研究工作 的开始。以后的研究首先将注意力集中在把城 市生态理论研究应用到城市规划、建设和管理 实践中去, 主要是对一些大城市进行生态系统 工程方面的研究。 1 城市与城市生态学 1983~1985年间组织的“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 划的研究”等。这些研究为制定城市总体规划、城市经 济发展规划、城市环境保护规划和城市管理措施等提 供了决策依据。 在城市生态系统个别组分的研究方面，有江苏植物研 究所等开展的南京市“城市空气污染与某些植物种的关 系”的个体生态研究。 此外在北京以及其它城市还有一些有关城市生态调控 决策支持系统方面的研究，目的是为城市规划、环境 管理与决策者提供信息支持、方法支持和知识支持。 1 城市与城市生态学 城市生态学研究现阶段研究方向: 为使城市发展步 入正常良性循环轨道, 为使日益严重的城市问题得 到妥善解决, 应该 分城市职能类别开展城市生态的深入研究(以政治 文化、工业企业、风景旅游、交通枢纽、商贸金 融、港口运输等各类城市进行研究); 城市生态的单项基础性研究(要构建城市总体模型, 首先应有单项基础研究, 如有关城市植被、植物区 系、动物区系、水文、气候、土壤等以及有关城 市交通、人口居住、环境美化方面的研究); 城市生态环境管理及规划研究
生态学有关概念与原理 生态学有关概念与原理 21生态平衡及其反馈调节机制 负反馈机制( negative feedback mechanism 生态平衡(e 生态系统的平衡靠负反馈机制维持。生态系 系统的一种相对稳定状 统中的反馈现象十分复杂,既表现在生物组分 状态时,生态系统内生物之间和生物与环境 现于生物各组分之间及结 相互高度适应,种群结构和数量比例长久 要作用的是能够使系统 保持相对稳定,生产与消费和分解之间相互协 达到和保持平衡或稳态的负反馈机制。负反馈 系统能量和物质的输入与输出之间接近平 是指系统或其中某成分因一系统输入而在输出 流动和物质循环仍在不间断地进行,生物个体 作用于导致产生该响应变化的系统输入,使该 也在不断地进行更新 A受到抑制从而减之(见下页图示 一向调整 +向偏高 兔数量减 生态系 兔的食兔因饥 兔吃少兔吃大 统稳态 物增加」[儉死亡 量植物量植物 植物减 向调整 一向偏高 植物增加 生志系统负反愤环作用示意图 狼歌量下 生态学有关概念与原理 少狼吃较 当自然生态系统处于平衡状态时,生物种类 量的兔多的兔 通常较多,结构复杂,食物链网错综,对外界 1兔数量增 斤扰有较强的抵御能力,功能发挥亦较稳定 有人称此为多样性一稳定性学说。此时系统内 兔数量减少 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,对环境资源的利用较为 兔的食兔因饥 充分;同时复杂的食物网结构使能量和物质可 物增加」[饿死亡 量植物量植物 通过多种途径流动 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 匚植物减少 到缓冲,从而使整个系统不易受到致命伤 植物增加
5 2 生态学有关概念与原理 2.1 生态平衡及其反馈调节机制 生态平衡(ecological equilibrium)— 指生态系统的一种相对稳定状态。当处于这 一状态时, 生态系统内生物之间和生物与环境 之间相互高度适应, 种群结构和数量比例长久 保持相对稳定, 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。生态系统平衡是一种动态平衡, 因为能量 流动和物质循环仍在不间断地进行, 生物个体 也在不断地进行更新。 2 生态学有关概念与原理 负反馈机制(negative feedback mechanism) 生态系统的平衡靠负反馈机制维持。生态系 统中的反馈现象十分复杂, 既表现在生物组分 与环境之间, 也表现于生物各组分之间及结构 与功能之间, 其中起主要作用的是能够使系统 达到和保持平衡或稳态的负反馈机制。负反馈 是指系统或其中某成分因一系统输入而在输出 上产生一响应变化趋势, 该响应变化又反过来 作用于导致产生该响应变化的系统输入, 使该 输入受到抑制从而衰减之(见下页图示)。 生态系 统稳态 生态系统负反馈环作用示意图 输 入 + 向偏离 − 向偏离 − 向调整 + 向调整 输 出 兔的食 物增加 兔数量减少 兔因饥 饿死亡 兔吃少 量植物 植物增加 兔数量增加 兔吃大 量植物 植物减少 兔与植物种群之间的负反馈环 兔数量减少 兔吃少 量植物 兔因饥 饿死亡 兔的食 物增加 植物减少 植物增加 兔数量增加 兔吃大 量植物 狼数量下降 狼数量增加 狼因饥 饿死亡 狼的食 物增多 狼吃少 量的兔 狼吃较 多的兔 狼、兔、植物种群之 间的双重负反馈环 2 生态学有关概念与原理 当自然生态系统处于平衡状态时, 生物种类 通常较多, 结构复杂, 食物链网错综, 对外界的 干扰有较强的抵御能力, 功能发挥亦较稳定。 有人称此为多样性—稳定性学说。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, 从而使整个系统不易受到致命伤害