城市生態(tài)學(xué)復(fù)習(xí)

1、2024年3月25日星期一,1,1 城市與城市生態(tài)學(xué),1.1.2 城市化與城市問題城市化(urbanization)—通常是指農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)化為城市人口的過程。其表現(xiàn)為： 空間上城市規(guī)模的擴(kuò)大 數(shù)量上農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)非農(nóng)業(yè)人口 質(zhì)量上城市居民生活方式的現(xiàn)代化城市人口增長: (以前)自然?(目前)機(jī)械,2024年3月25日星期一,2,1 城市與城市生態(tài)學(xué),城市問題：由于城市化的發(fā)展和城市人口、工業(yè)、建筑的高度集中, 帶來了一系列的

2、~~。當(dāng)城市人口膨脹到一定程度，城市擴(kuò)大到一定規(guī)模時(shí)，勢必造成城市用地緊張、交通擁擠、住房短缺、基礎(chǔ)設(shè)施滯后、環(huán)境污染、生態(tài)條件惡化，并導(dǎo)致失業(yè)率增加和犯罪率上升等一系列現(xiàn)代城市社會弊病。,2024年3月25日星期一,3,1 城市與城市生態(tài)學(xué),1.2 城市生態(tài)學(xué)的研究對象、目的、任務(wù)1.2.1 城市生態(tài)學(xué) 經(jīng)典的生態(tài)學(xué)研究生物與其生活環(huán)境之間的相互關(guān)系。其研究對象主要是：,2024年3月25日星期一,4,1 城市與城市生態(tài)學(xué),

3、生物個(gè)體 (個(gè)體生態(tài)學(xué) autecology)生物種群 (種群生態(tài)學(xué) population ecology）生物群體 (群落生態(tài)學(xué) synecology)生態(tài)系統(tǒng) (生態(tài)系統(tǒng)學(xué) ecosystem ecology) —將某一環(huán)境及其中的生物群體結(jié)合起來加以研究,目的是闡明生態(tài)系統(tǒng)的機(jī)制?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)強(qiáng)調(diào)的這種機(jī)制, 主要指生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的流動(dòng)。,2024年3月25日星期一,5,1 城市與城市生態(tài)學(xué),城市生態(tài)學(xué) (urb

4、an ecology) — 生態(tài)學(xué)的一個(gè)分支, 是以城市空間范圍內(nèi)生命系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)之間聯(lián)系為研究對象的學(xué)科。由于人是城市中生命成分的主體, 因此也可以說, 城市生態(tài)學(xué)是研究城市居民與城市環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。其研究內(nèi)容主要包括：,2024年3月25日星期一,6,1 城市與城市生態(tài)學(xué),城市居民變動(dòng)及其空間分布特征(城市人口的生物特征、行為特征、社會特征研究)城市物質(zhì)代謝功能及其與城市環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系(城市物流、能流及經(jīng)濟(jì)特征研究)

5、城市自然生態(tài)變化與城市環(huán)境的互動(dòng)影響(城市生物及非生物環(huán)境的演變過程研究)城市生態(tài)管理與調(diào)控(城市交通、供水、生活廢物處理及其中的物質(zhì)、能量利用, 社會、自然和諧, 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)控方法研究)城市自然生態(tài)特征的指標(biāo)體系及城市合理容量,2024年3月25日星期一,7,2 生態(tài)學(xué)有關(guān)概念與原理,2.1 生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的組成1.無生命類（1）太陽輻射能（2）無機(jī)物質(zhì)（包括O2 N2, CO2 H2O Fe等）（3）有

6、機(jī)物質(zhì)（如碳水化合物、蛋白質(zhì)等）2.生命類（1）生產(chǎn)者（2）消費(fèi)者（3）還原者,2024年3月25日星期一,8,2 生態(tài)學(xué)有關(guān)概念與原理,2.2 生態(tài)因子及其作用生態(tài)因子的概念及其分類1.概念：是指對生物的生長、發(fā)育、繁殖、行為和分布有直接或間接影響的環(huán)境要素。2.生態(tài)因子分類（1）氣候因子（光能、溫度、空氣、水分等）（2）土壤因子（土壤的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和肥力等）（3）地理因子（地形地貌、海拔、坡度等）（4）生物因子（

7、5）人為因子（人類對資源的利用、改造、破壞等）,2024年3月25日星期一,9,2 生態(tài)學(xué)有關(guān)概念與原理,2.2 生態(tài)因子及其作用生態(tài)因子作用的基本原則1.綜合作用原則2.主導(dǎo)因子作用原則3.直接作用和間接作用原則4.階段性作用原則5.不可替代性和補(bǔ)償作用原則,2024年3月25日星期一,10,2 生態(tài)學(xué)有關(guān)概念與原理,2.3 生態(tài)平衡及其反饋調(diào)節(jié)機(jī)制生態(tài)平衡(ecological equilibrium)—

8、 指生態(tài)系統(tǒng)的一種相對穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)處于這一狀態(tài)時(shí), 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物之間和生物與環(huán)境之間相互高度適應(yīng), 種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量比例長久保持相對穩(wěn)定, 生產(chǎn)與消費(fèi)和分解之間相互協(xié)調(diào), 系統(tǒng)能量和物質(zhì)的輸入與輸出之間接近平衡。生態(tài)系統(tǒng)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡, 因?yàn)槟芰苛鲃?dòng)和物質(zhì)循環(huán)仍在不間斷地進(jìn)行, 生物個(gè)體也在不斷地進(jìn)行更新。,2024年3月25日星期一,11,一個(gè)湖泊經(jīng)歷一系列演替后，可以演變?yōu)橐粋€(gè)森林群落，大體要經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：裸底階段沉水植

9、物階段浮葉根生階段挺水植物和沼澤植物階段森林群落階段,群落演替的實(shí)例—從湖泊演替為森林,2024年3月25日星期一,12,群落演替的實(shí)例—從裸巖演替到森林,在裸巖的演替基質(zhì)上，如果當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件適合于森林生長，經(jīng)過漫長艱難的演替，遲早會長出森林來。從裸巖到森林大致要經(jīng)過以下幾個(gè)演替階段：地衣階段苔蘚階段草本植物階段灌木階段森林階段,2024年3月25日星期一,13,3 城市氣候?qū)W,3.1 影響城市氣候的因素

10、 城市氣候所涉及的范圍主要包括三個(gè)部分: 即城市覆蓋層、城市邊界層和市尾煙氣層,2024年3月25日星期一,14,3 城市氣候?qū)W,城市日照總時(shí)數(shù)和日照百分率小于鄉(xiāng)村1 大氣污染物多,云霧多, 透明度小; 2 熱島效應(yīng)所引起的對流云經(jīng)常出現(xiàn)城市內(nèi)部日照地區(qū)差異明顯此為建筑物遮陰所致, 主要取決于街道走向, 及建筑群高度與街道寬度之比: H/D 北墻冬半年完全蔭蔽, 夏半年一天兩次日照, 但時(shí)間不長; 南墻每天一次, 但隨太

11、陽赤緯增加而減少,2024年3月25日星期一,15,西安(北緯34?)街道可照時(shí)間(h),2024年3月25日星期一,16,3 城市氣候?qū)W,城市熱島效應(yīng)城市熱島(urban heat island)—城市內(nèi)部氣溫比周圍郊區(qū)高的現(xiàn)象，城市氣候中最典型的特征之一，無論是在中高緯度或低緯度地區(qū)，這一現(xiàn)象均普遍存在。城市熱島效應(yīng)可以從兩個(gè)方面來分析：同一時(shí)間城市和郊區(qū)氣溫的對比同一城市歷史發(fā)展過程中氣溫的前后對比,2024年3月25日

12、星期一,17,3 城市氣候?qū)W,城市熱島強(qiáng)度的變化周期性日變化: 夜晚強(qiáng), 白晝午間弱年變化: 冬秋兩季比夏春兩季表現(xiàn)更明顯, 可能歸因于冬季城市取暖耗能較多, 釋放大量人為熱量周變化: 明顯受工休日周期影響, 周末弱, 周內(nèi)強(qiáng),2024年3月25日星期一,18,3 城市氣候?qū)W,非周期性1）臨界風(fēng)速：風(fēng)速大則熱島效應(yīng)小，超過臨界風(fēng)速時(shí)則消失2）云量：強(qiáng)熱島大多出現(xiàn)在無云的天氣狀態(tài)下,2024年3月25日星期一,19,3

13、 城市氣候?qū)W,3.5 城市的濕度、降水及水分平衡城區(qū)年均絕對濕度和相對濕度比郊區(qū)低歐洲幾座城市年平均濕度的城鄉(xiāng)差異 維也納 柏 林 特利爾 科 隆 弗羅茨瓦夫 慕尼黑 (20年平均) (14年平均) (2年平均) (3年平均) (9年平均) (4年平均)城鄉(xiāng)絕對濕度差(Pa) -20 -20 -50 -40 -5

14、0 -25城鄉(xiāng)相對濕度差(%) -4 -6 -6 -6 -6 -5.5,2024年3月25日星期一,20,3 城市氣候?qū)W,城區(qū)比郊區(qū)霧多，能見度低 城市多霧的原因，首先是因?yàn)槿藶樵斐傻拇髿馕廴?，顆粒物質(zhì)為霧的形成提供了豐富的凝結(jié)核。城市中鱗次櫛比的建筑物群，增加了下墊面的粗糙度，減少了風(fēng)速，為霧的形成提供了合適的風(fēng)速條件。又由于城市熱島環(huán)流，郊區(qū)農(nóng)村帶來的水

15、汽，使低空輻合上升凝結(jié)成霧的機(jī)率增大。,2024年3月25日星期一,21,3 城市氣候?qū)W,城市的大霧阻礙交通，使航班停開，增加城市交通事故。大霧阻滯了空氣中污染物的稀釋與擴(kuò)散，加重了大氣污染。城市霧還減弱了太陽輻射，不利于人類與其它生物的生活。,2024年3月25日星期一,22,3 城市氣候?qū)W,城市的降水與水分平衡 1) 城市水分收入比郊區(qū)大城市水分收入比郊區(qū)大, 首先在于城市中的降水量一般比郊區(qū)多, 一般比郊區(qū)多5%

16、~15%。形成城市降水較多的原因有三：第一, 城市熱島效應(yīng)。城市由于有熱島效應(yīng), 空氣層結(jié)不穩(wěn)定, 有利于產(chǎn)生熱力對流, 當(dāng)城市中水汽充足時(shí)(城市中還有一定量的人為水汽和人工管道供應(yīng)的水分), 容易形成對流云和對流性降水。,2024年3月25日星期一,23,3 城市氣候?qū)W,第二, 城市阻滯效應(yīng)。城市因有高高低低的建筑物, 其粗糙度比附近郊區(qū)平原大。它不僅能引起機(jī)械湍流, 而且對移動(dòng)滯緩的降水系統(tǒng)(如靜止鋒、靜止切變、緩進(jìn)冷鋒等)有阻

17、滯效應(yīng),使其移動(dòng)速度減慢, 在城區(qū)滯留時(shí)間加長, 因而導(dǎo)致城區(qū)的降水強(qiáng)度增大, 降水的時(shí)間延長。第三, 城市凝結(jié)核效應(yīng)。城市因生產(chǎn)和生活強(qiáng)度較大, 空氣中塵粒及其它微粒比周圍地區(qū)多, 為形成降水提供了豐富的凝結(jié)核。,2024年3月25日星期一,24,3 城市氣候?qū)W,3.6 城市大氣污染與城市氣候的關(guān)系 城市中大氣污染物和污染源污染源固定源：燃料燃燒、廢物焚化、工業(yè)生產(chǎn)流動(dòng)源：汽車、火車、輪船、飛機(jī)等,2024年3月25日星期

18、一,25,3 城市氣候?qū)W,城市大氣中的主要污染物 分 類 成 分煙塵,粉塵 碳粒,飛灰,碳酸鈣,氧化鋅,氧化鋁硫 化 物 二氧化硫,三氧化硫,硫酸,硫化氫,硫醇氮 化 物 一氧化氮,二氧化氮,氨等氧 化 物 臭氧,過氧化物,一氧化碳等鹵 化 物 氯,氟化氫,氯化氫等有機(jī)化合物 甲醛,有機(jī)酸,焦油,有機(jī)鹵化物,酮等,2024年3月25日星期一,26,4 城市土壤與生物群落

19、,綜上所述，城市土壤具有較高污染物(重金屬、有機(jī)物等)含量。工業(yè)“三廢”和城市垃圾、廢物是引起土壤污染最重要的物質(zhì)來源 污染物質(zhì)通過人類向水體排放或引工業(yè)污水和生活污水灌溉而進(jìn)入土壤。此類引起的土壤污染最普遍進(jìn)入大氣，以飄塵、降塵的形式淋洗入土壤廢渣、垃圾等固體廢物堆放，或作為肥料施用而進(jìn)入土壤,2024年3月25日星期一,27,4 城市土壤與生物群落,4.2 城市生物群落1 生境特點(diǎn)生存空間狹窄: 群落在條帶狀

20、或斑塊狀存在自然光照少, 人工光照多: 夜間照明導(dǎo)致。24h持續(xù)光照, 一方面有利于植物生長, 另一方面也對植物生長產(chǎn)生間接不利影響: 主要體現(xiàn)在植物更易于受到大氣污染和早霜的傷害, 這一現(xiàn)象被稱為光污染,2024年3月25日星期一,28,4 城市土壤與生物群落,小氣候：溫度高、濕度低、風(fēng)速小, 造成物候期較郊區(qū)提前土壤：鹽離子濃、緊實(shí)度大、質(zhì)地較粗 生境類型 表面蒸發(fā)蒸騰強(qiáng)烈生境: 公園綠地, 綠化良好而寬闊的街道, 河流

21、湖泊周邊, 夏季氣溫較低、濕度較高, 冬季較周圍區(qū)偏冷, 適合多種生物生存 空曠干燥生境: 未綠化的寬闊街道和廣場, 高溫、干旱, 不適于耐旱性差植物生存,2024年3月25日星期一,29,4 城市土壤與生物群落,封閉狹窄生境: 狹窄的街區(qū)、被高大建筑物環(huán)繞的小空地; 夏季氣溫低, 風(fēng)速小; 冬季暖, 小氣候條件良好, 適合許多生物生存 人類活動(dòng)產(chǎn)生的特殊生境： 屋頂 (干旱, 陽光充足, 瓦松生長) 建

22、筑物外墻 (越老越利于植物生長) 路旁 (污染嚴(yán)重, 改變種間競爭關(guān)系, 地衣/苔蘚生長受抑) 鐵道側(cè) (熱條件好,喜城市植物可沿此分布很遠(yuǎn)),2024年3月25日星期一,30,4 城市土壤與生物群落,2 城市植物群落的區(qū)系特征城市植物—通常指僅限于城市地區(qū)出現(xiàn)的植物種類,主要包括以下兩類：以建筑群密集地段為最佳生境，在城市以外地帶缺失或即使存在，但只選擇該地帶內(nèi)有限的特殊生境的種類，這類植物通常被稱為喜城市環(huán)境種(

23、urbanophile plant),如野大麥(Hordeum murinum), 大蒜芥(Sisymbrium altissimum)等,2024年3月25日星期一,31,4 城市土壤與生物群落,生活的最佳生境局限于城市環(huán)境，或者說是受人類活動(dòng)強(qiáng)烈影響的環(huán)境，即城市或鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近,在城市以外地方亦可存在,這類植物被稱為城市環(huán)境中立種(urban neutral plant),如大車前(Plantago major), 黃花柳(Salix

24、caprea)等 那些明顯回避城市生境的植物(多為典型的森林植物), 即使他們有時(shí)也出現(xiàn)在城市地區(qū),但并不能被認(rèn)為屬于城市植物,通常他們被稱為厭城市環(huán)境種(urbanphob plant),2024年3月25日星期一,32,4 城市土壤與生物群落,3 城市環(huán)境下的植物群落城市植物群落的結(jié)構(gòu)特征群落結(jié)構(gòu)簡單: 水平變化多為均勻結(jié)構(gòu); 垂直分層多為單層或雙層結(jié)構(gòu)。如草坪、公園綠地、行道樹群落均屬此類種類組成單純并相似: 城市植物群

25、落往往是為特定目的如綠化觀賞而營造的,而觀賞價(jià)值,在世界各地人們心目中有其共通之處,2024年3月25日星期一,33,4 城市土壤與生物群落,城市植物群落中植物種的生態(tài)學(xué)特征 對光、溫度、大陸性和土壤反應(yīng)的平均指示值明顯向高值區(qū)移動(dòng), 而對濕度和氮素營養(yǎng)的指示值傾向于向低值區(qū)移動(dòng)中生植物居多, 但大多數(shù)具有旱生植物特點(diǎn),絕少有濕生植物具有較高比例的常綠植物耐踐踏、競爭力較強(qiáng)、種子易于廣泛散布,2024年3月25日星期一,34,5

26、 城市生態(tài)系統(tǒng),5.1 城市社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 城市是一個(gè)以人為中心的自然、經(jīng)濟(jì)與社會的復(fù)合人工生態(tài)系統(tǒng)，其中城市社會經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)涉及到城市居民的物質(zhì)生活與精神生活諸方面，主要由生產(chǎn)、流通和消費(fèi)三大系統(tǒng)構(gòu)成,2024年3月25日星期一,35,城市社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),2024年3月25日星期一,36,5 城市生態(tài)系統(tǒng),城市的基礎(chǔ)設(shè)施 城市水源、自來水廠與輸配水管網(wǎng)、排水系統(tǒng)及污水處理 道路、橋梁、隧道、公共交通 城

27、市煤氣熱力廠及輸配管網(wǎng)、電力輸配網(wǎng) 郵電通訊 園林綠化、環(huán)境衛(wèi)生 安全防御：防洪、消防、抗震、控制地面沉降,2024年3月25日星期一,37,城市基礎(chǔ)設(shè)施體系與人體生理機(jī)能比擬,2024年3月25日星期一,38,5 城市生態(tài)系統(tǒng),5.2 城市人口人口的數(shù)量和結(jié)構(gòu) 城市人口類型 增加型: 人口向該城市集中, 城市規(guī)模在擴(kuò)大 減少型: 人口向其他地區(qū)遷移,城市吸引力下降 靜止型: 人口相對保持穩(wěn)定

28、,城市活力后勁不足,2024年3月25日星期一,39,5 城市生態(tài)系統(tǒng),人口的自然結(jié)構(gòu)性別結(jié)構(gòu): 是否均衡, 決定著城市內(nèi)部人口再生產(chǎn)過程的變動(dòng)方向年齡結(jié)構(gòu): 部分地決定著城市人口群體再生產(chǎn)的速度, 決定著能夠提供給社會的勞動(dòng)力數(shù)量, 影響著對社會生活消費(fèi)物品的需求量質(zhì)量結(jié)構(gòu): 主要是指人口的先天素質(zhì)情況, 如發(fā)育屬于正常還是畸形, 有否殘疾, 比例多少等?,2024年3月25日星期一,40,5 城市生態(tài)系統(tǒng),人口的社會構(gòu)成

29、 包括人口的社會分布、職業(yè)構(gòu)成、民族組成等。 可被分為三大類:基本人口: 工礦交通企業(yè)、行政機(jī)關(guān)事業(yè)單位及高等院校在冊人員, 對城市規(guī)模起決定性作用服務(wù)人口: 指為本地區(qū)服務(wù)的企業(yè)單位、文教、醫(yī)療和商業(yè)單位的在冊人員被撫養(yǎng)人口: 未成年、未參加工作和喪失勞動(dòng)能力的人,2024年3月25日星期一,41,城市規(guī)劃部門一般將人口比例控制在基本人口: 30%~40%服務(wù)人口: 15%~20%被撫養(yǎng)人口: 45%~50%,

30、5 城市生態(tài)系統(tǒng),2024年3月25日星期一,42,5 城市生態(tài)系統(tǒng),5.3 城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市生態(tài)系統(tǒng)的概念 城市是城市居民與其周圍環(huán)境相互作用形成的網(wǎng)絡(luò), 是人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)集中的較大場所, 是人類在改造和適應(yīng)自然環(huán)境的基礎(chǔ)上建立起來的特殊空間地域綜合體 該空間地域綜合體是自然實(shí)體和社會,、經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化實(shí)體的有機(jī)統(tǒng)一:,2024年3月25日星期一,43,5 城市生態(tài)系統(tǒng),占有一定空間, 有包括人類在內(nèi)的生

31、物和非生物組成等要素要素間存在物質(zhì)—能量代謝、生物地球化學(xué)循環(huán)以及物質(zhì)供應(yīng)(輸入)和廢物處理(輸出)要素間相互作用構(gòu)成有內(nèi)在聯(lián)系的統(tǒng)一整體 因而可將城市看成是一個(gè)(馬世俊等, 1984)： 自然—經(jīng)濟(jì)—社會復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)—SENCE, i.e., Social-Economic-Natural Complex Ecosystem,2024年3月25日星期一,44,5 城市生態(tài)系統(tǒng),在這個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中:各種自然及物

32、理組分是城市賴以生存的基礎(chǔ)各個(gè)部門的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和代謝過程是城市生存發(fā)展的活力和命脈每個(gè)人的社會行為及文化觀念是城市演替與進(jìn)化的動(dòng)力泵,2024年3月25日星期一,45,5 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng)的組成自然系統(tǒng): 居民賴以生存的基本物質(zhì)環(huán)境,如陽光、空氣、雨露、植被、土壤、動(dòng)物等自然景觀要素經(jīng)濟(jì)系統(tǒng): 生產(chǎn)、分配、流通與消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié),包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運(yùn)輸、貿(mào)易、金融、建筑、通訊、科技等社會系統(tǒng): 物質(zhì)生活與精神生活諸方

33、面,如衣、食、住、旅、醫(yī)等和人們的心理狀態(tài),以及文化、藝術(shù)、宗教、法律等上層建筑,2024年3月25日星期一,46,城市生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu): 土地利用的空間排布形式社會結(jié)構(gòu):包括人口結(jié)構(gòu)?勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)?智力結(jié)構(gòu)勞動(dòng)力~ —?jiǎng)趧?dòng)人口中不同職業(yè)勞動(dòng)力所占比例,反映城市的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和主要職能智力~ —具有一定專業(yè)知識和技能的勞動(dòng)力部分,能反映城市的文化水平和現(xiàn)代化程度,并往往決定著城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景,5 城市生態(tài)系統(tǒng),2024年3月2

34、5日星期一,47,5 城市生態(tài)系統(tǒng),營養(yǎng)結(jié)構(gòu): 為一特殊的倒三角形(見下頁圖),2024年3月25日星期一,48,,城市生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較,2024年3月25日星期一,49,5 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)城市生態(tài)系統(tǒng)是以人為主體的生態(tài)系統(tǒng) 身兼數(shù)任: 生產(chǎn)者、消費(fèi)者、主宰者城市生態(tài)系統(tǒng)是容量大、流量大、密度高、運(yùn)轉(zhuǎn)快、高度開放的系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)是人類自我馴化的系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)是多層次的復(fù)雜系統(tǒng),2024

35、年3月25日星期一,50,5 城市生態(tài)系統(tǒng),5.4 城市生態(tài)系統(tǒng)的功能組織社會生產(chǎn), 方便居民生活1 城市生態(tài)系統(tǒng)的能量流能量流動(dòng)的基本過程原生?次生?有用?最終自然界?加工轉(zhuǎn)化,便于輸送或貯存?做功利用?轉(zhuǎn)移至產(chǎn)品中或投入到使用中,2024年3月25日星期一,51,5 城市生態(tài)系統(tǒng),能量流動(dòng)的性質(zhì) 1) 遵循熱力學(xué)第一、第二定律, 在流動(dòng)中不斷有損耗, 不能構(gòu)成循環(huán)(單向性); 2) 能流的特點(diǎn)體現(xiàn)在物質(zhì)流中: 除部分

36、熱損耗由輻射傳輸外, 其余的能量均由物質(zhì)攜帶。但是能量在流過每一個(gè)能級時(shí),并不服從所謂的 “百分之十律”(10% law),2024年3月25日星期一,52,5 城市生態(tài)系統(tǒng),2 城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流 可從資源貨物流、人口流等方面分析:人口流: 城市人口在時(shí)間與空間上的變化常住人口流: 出生/死亡 遷入/遷出 規(guī)則或不規(guī)則的市內(nèi)流動(dòng): 合理的城市布局可以使居民的上下班時(shí)間縮短,也會使居民生活感到方便,2

37、024年3月25日星期一,53,5 城市生態(tài)系統(tǒng),3 城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流:信息(information, message)—就是指消息,是對某一事物不確定性的度量,或者說指對某事物知道和了解的程度。一個(gè)事物越復(fù)雜,它其中所包含的信息就越多,要想了解該事物,就需要掌握更多的信息。信息雖無形,但卻有價(jià) 信息具有三個(gè)作用:傳遞知識: 通過發(fā)布消息、宣傳廣播、輸出數(shù)據(jù)、圖象、指令、信號等,可以傳遞和散播知識,把知識變成生產(chǎn)力,2024

38、年3月25日星期一,54,5 城市生態(tài)系統(tǒng),傳遞情報(bào): 戰(zhàn)爭時(shí)代的軍事情報(bào), 和平時(shí)代的政治、經(jīng)濟(jì)和科技情報(bào), 都要依靠靈通的信息傳遞。掌握了情報(bào), 往往就會在競爭中居于有利地位節(jié)省時(shí)間提高效率: 信息出時(shí)間, 出效率。據(jù)國外資料報(bào)道,交通部門采用調(diào)度通訊,可使運(yùn)輸能力提高50%以上; 基建部門利用電信指揮,可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率15%以上。日本有人計(jì)算, 靠電話及電報(bào)傳真進(jìn)行業(yè)務(wù)聯(lián)系,可節(jié)約交通能源60%,2024年3月25日星期一,5

39、5,5 城市生態(tài)系統(tǒng),5.5 城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡與調(diào)控1 城市生態(tài)系統(tǒng)的平衡—城市自然—社會—經(jīng)濟(jì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)發(fā)展過程中, 自身保持相對穩(wěn)定有序的一種狀態(tài):人類與自然環(huán)境間相互協(xié)調(diào)各個(gè)組成部分比例結(jié)構(gòu)合理系統(tǒng)的輸入與輸出均衡,功能得到正常發(fā)揮各經(jīng)濟(jì)部門有計(jì)劃按比例發(fā)展社會安定,人民安居樂業(yè),2024年3月25日星期一,56,5 城市生態(tài)系統(tǒng),2 城市生態(tài)系統(tǒng)平衡的標(biāo)志1) 城市生存發(fā)展的基礎(chǔ)資源環(huán)境(水,土地)土地

40、資源 前已述及, 我國城市與世界其他國家城市相比, 人均用地面積偏小。就本國來說, 也有差異:,我國不同規(guī)模城市人均占地情況,2024年3月25日星期一,57,5 城市生態(tài)系統(tǒng),考慮到我國人口眾多的特點(diǎn), 大城市的用地按 104人/km2或 1人/100m2的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃, 比較實(shí)際, 也比較合理。據(jù)此, 我國制定了城市發(fā)展的基本方針:控制大城市規(guī)模合理發(fā)展中等城市積極發(fā)展小城市,2024年3月25日星期一,58,5 城市

41、生態(tài)系統(tǒng),2) 城市容量城市容量—在一定自然背景基礎(chǔ)、生產(chǎn)力技術(shù)水平和生產(chǎn)條件下, 城市所能供養(yǎng)的人口數(shù)量 對于一個(gè)未城市化的原始地區(qū), 其人口容量主要取決于自然條件, 人口容量相對很小。隨著人類社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高, 人類改造自然的能力逐漸增強(qiáng), 人口容量隨之增強(qiáng),2024年3月25日星期一,59,5 城市生態(tài)系統(tǒng),一般認(rèn)為, 城市容量主要分成以下三個(gè)方面：城市生產(chǎn)發(fā)展人口容量: 城市容納勞動(dòng)力人口的最

42、大數(shù)量城市生活條件人口容量: 住房、市內(nèi)交通、供水、供電、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、學(xué)校、醫(yī)院、文化娛樂設(shè)施等綜合起來能夠容納的人口數(shù)量城市生態(tài)環(huán)境的人口容量: 城市提供物質(zhì)、能量和消納、處理生活及工業(yè)垃圾的能力,2024年3月25日星期一,60,5 城市生態(tài)系統(tǒng),3) 城市生態(tài)平衡的標(biāo)志 就是城市生態(tài)系統(tǒng)的高度有序: 生態(tài)協(xié)調(diào), 經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 社會安定。表現(xiàn)為城市三個(gè)效益達(dá)到最佳, 城市各子系統(tǒng)間協(xié)調(diào)有序, 比例適當(dāng):居民消費(fèi)需求、經(jīng)濟(jì)

43、發(fā)展需求與自然環(huán)境自我補(bǔ)償能力之間的平衡人口數(shù)量與城市基礎(chǔ)設(shè)施的平衡生產(chǎn)發(fā)展與生活消費(fèi)之間的平衡,2024年3月25日星期一,61,5 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生活質(zhì)量不斷提高 城市生活質(zhì)量不同于城市生活水平的概念, 生活水平多以貨幣和實(shí)物的數(shù)量來反映。生活水平是生活質(zhì)量的基礎(chǔ), 但是單純的、豐富的物質(zhì)生活享受并不能全面反映生活質(zhì)量的提高 生活質(zhì)量還包括以心理上的滿足與滿意程度為準(zhǔn)則的感覺評價(jià),2024年3月25日星期一,62

44、,5 城市生態(tài)系統(tǒng),城市生活質(zhì)量的(8字)目標(biāo):舒適: 生活、居住、工作、休息的滿足與滿意方便: 居民的各種生理和心理需要在時(shí)間和空間上得到合理分配的水平和質(zhì)量和諧: 物質(zhì)、精神、社會政治生活之間的有序, 人與人(社會)、人與物(自然)之間的融洽; 城市結(jié)構(gòu)與功能, 自然與人文景觀美之間的和諧康樂：居民心理和生理上的健康發(fā)展, 涉及醫(yī)療保健、文化享受、旅游休憩和社會安全感等,2024年3月25日星期一,63,5 城市生態(tài)系統(tǒng),

45、3) 走向生態(tài)城生態(tài)城(ecopolis)—高效、和諧的理想人類居住環(huán)境: 社會、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展, 物質(zhì)、能量高效利用, 人與自然良性互動(dòng)生態(tài)城標(biāo)準(zhǔn): (天人合一) 地盡其能—生態(tài)環(huán)境改善, 自然景觀、歷史文化、現(xiàn)代文明共存共榮 人盡其才—由自發(fā)的人走向自為的人, 創(chuàng)造力得到充分發(fā)揮, 身心健康得到有力保障,2024年3月25日星期一,64,6 城市中的環(huán)境問題,6.1 城市環(huán)境問題及其產(chǎn)生原因1 城市主要環(huán)境問題

46、—環(huán)境污染大氣污染: 主要因能源耗用產(chǎn)生(固定/移動(dòng), 其中機(jī)動(dòng)車尾氣污染呈迅速增加趨勢)水質(zhì)污染: 工業(yè)與生活廢水(重金屬/無機(jī)物/有機(jī)營養(yǎng)物等)噪聲污染: 交通、工業(yè)生產(chǎn)、居民生活工業(yè)廢棄物和生活垃圾污染,2024年3月25日星期一,65,6 城市中的環(huán)境問題,2 造成城市環(huán)境污染的主要原因資金匱乏: 全世界1/4的的煤在中國燃燒, 且還是低質(zhì)或劣質(zhì)煤, 燃煤脫硫是最基本的防治辦法, 但電廠改造缺乏資金例1: 1992年

47、全世界安裝脫硫燃煤機(jī)組已達(dá)646套, 其中美國占一半以上; 德國1983年時(shí)僅裝機(jī)容量的15%有脫硫裝置, 1988年躍升至95%。國內(nèi)至1992年才剛剛引進(jìn)1套設(shè)備(重慶珞璜電廠), 只占全國總裝機(jī)容量的0.5%,2024年3月25日星期一,66,6 城市中的環(huán)境問題,國際環(huán)保領(lǐng)域研究表明: 一個(gè)國家的環(huán)境污染, 當(dāng)污染治理投入/GDP=1%~1.5%, 可基本控制污染污染治理投入/GDP=2%~3%, 經(jīng)數(shù)十年努力, 可逐步恢復(fù)

48、至自然狀態(tài)反觀中國: “六五”期間, 該項(xiàng)比值為0.5% “七五”和“八五”, 該項(xiàng)比值升至0.7%~0.8% “九五”和“十五”期間, 該項(xiàng)比值約近1%。這不要說與發(fā)達(dá)國家的2%~4%差距甚遠(yuǎn), 就是基本控制所需的1%~1.5%也還未完全達(dá)到,2024年3月25日星期一,67,6 城市中的環(huán)境問題,3 城市環(huán)境問題的綜合整治 目前的重點(diǎn)仍是防治城市四害—大氣污染、水源污染、固體廢棄物污染和噪聲污染。然而顧名思義

49、, 綜合整治并非是單純的四害治理, 而是從城市環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā),合理規(guī)劃功能區(qū), 調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)城鄉(xiāng)結(jié)合, 綜合防治環(huán)境污染和生態(tài)破壞配套與完善城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施綠化城市, 美化市容, 搞好環(huán)境衛(wèi)生等,2024年3月25日星期一,68,6 城市中的環(huán)境問題,3 城市環(huán)境問題的綜合整治 目前的重點(diǎn)仍是防治城市四害—大氣污染、水源污染、固體廢棄物污染和噪聲污染。然而顧名思義, 綜合整治并非是單純的四害治理,

50、 而是從城市環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)目標(biāo)出發(fā),合理規(guī)劃功能區(qū), 調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)城鄉(xiāng)結(jié)合, 綜合防治環(huán)境污染和生態(tài)破壞配套與完善城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施綠化城市, 美化市容, 搞好環(huán)境衛(wèi)生等,2024年3月25日星期一,69,7 城市園林綠地及綠化,7.1 城市園林綠地的生態(tài)效應(yīng) 城市生態(tài)系統(tǒng)雖不象自然生態(tài)系統(tǒng)那樣能承受相當(dāng)程度的外界干擾壓力, 通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持自身的平衡, 但仍具有一定的抗外界干擾和自我維持的能力。這一能力

51、, 在很大程度上來自于城市園林綠地的生態(tài)效應(yīng) 作為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng), 城市在正常生產(chǎn)和消費(fèi)的同時(shí), 產(chǎn)生大量的余熱、噪音和三廢。這些污染物質(zhì)在城市生態(tài)閾值限度之內(nèi)時(shí), 城市生態(tài)系統(tǒng)有自我凈化、自我消弭的能力, 即:,2024年3月25日星期一,70,7 城市園林綠地及綠化,通過存在于系統(tǒng)大氣、水體、土壤中的物理過程如稀釋、擴(kuò)散、揮發(fā)和沉淀, 化學(xué)和生物化學(xué)過程如中和、分解與降解等達(dá)到凈化的目的通過城市園林綠地的一系列生態(tài)效應(yīng),

52、對污染物質(zhì)起吸收、減弱和消除作用, 綜合調(diào)節(jié)城市環(huán)境; 從而使城市環(huán)境質(zhì)量達(dá)到潔凈、舒適、優(yōu)美、安全的要求,2024年3月25日星期一,71,7 城市園林綠地及綠化,1 現(xiàn)代城市綠地的沿革 城市綠化有著悠久的歷史。例如我國在二千多年前的周、秦時(shí)代, 當(dāng)時(shí)的京城咸陽就沿著道路種植行道樹。到了唐代, 都城長安已是“綠蔭十二街”, “青槐夾馳道”了。唐朝還在長安城東南隅秦、漢、隋代宜春園和芙蓉園的基礎(chǔ)上大興土木, 開辟了景色明媚、游

53、樂盛況空前的曲江風(fēng)景區(qū)。在國外, 如古羅馬、古巴比倫以及中世紀(jì)的歐洲大都市, 也都有許多占地廣闊、風(fēng)景宜人的園林,2024年3月25日星期一,72,7 城市園林綠地及綠化,國內(nèi)外園林綠化的發(fā)展歷史, 經(jīng)歷了兩個(gè)時(shí)期:自然萌生階段—以狩獵圍牧為目的的園囿人工創(chuàng)意階段—以滿足達(dá)官貴人及宗教需要為目的的宮苑、寺園綠化 這兩個(gè)階段均沒有擺脫園林綠化單純的觀賞及游憩功能,2024年3月25日星期一,73,7 城市園林綠地及綠化,2

54、 城市園林綠地的生態(tài)效應(yīng)凈化空氣、水體和土壤維持大氣組成成分的平衡不同類型城市綠地光合作用效應(yīng)比較,2024年3月25日星期一,74,7 城市園林綠地及綠化,吸收有害氣體有害氣體雖對植物生長不利, 但在一定條件下, 有許多植物對他們具有吸收和凈化作用例如植物葉片表面可吸收SO2。正常植物中都含有一定數(shù)量的S, 當(dāng)植物處于被SO2污染的大氣中時(shí), 其含量可為正常含量的5~10倍。一般地說, 對SO2抗性越強(qiáng)的植物, 吸收SO2

55、的能力也越強(qiáng); 闊葉樹對SO2的抗性比針葉樹強(qiáng)。臭椿吸取SO2能力特別強(qiáng), 超過一般樹木的20倍,2024年3月25日星期一,75,7 城市園林綠地及綠化,另外, 夾竹桃、羅漢松、龍柏、銀杏和廣玉蘭等也有極強(qiáng)的吸收SO2的能力。從另一些實(shí)驗(yàn)中也證明, 不少園林植物對于氯氣、氟化氫、氨以及汞、鉛蒸氣等也分別具有不同的吸收能力 因此, 在散發(fā)有害氣體的污染源地區(qū)附近, 選擇與其相應(yīng)的具有高吸收和強(qiáng)抗性能力的樹種進(jìn)行綠化, 對于防

56、止污染、凈化空氣是有很大意義的,2024年3月25日星期一,76,7 城市園林綠地及綠化,吸滯煙塵和粉塵 植物, 特別是樹木對煙塵和粉塵有明顯的阻擋、過濾和吸附作用。這一方面由于枝葉茂密, 具有強(qiáng)大的減低風(fēng)速的作用; 另一方面也由于葉子表面粗糙、有絨毛或黏性分泌物, 當(dāng)空氣中的塵埃經(jīng)過樹木時(shí), 便附著于其葉面及枝干上。經(jīng)過雨水的沖洗, 又能恢復(fù)其吸滯能力。草地不僅和樹木一樣具有吸附灰塵的作用, 并且還可固定地面的塵土,2024年3

57、月25日星期一,77,綠化樹木的滯塵效應(yīng),2024年3月25日星期一,78,不同類型區(qū)域的樹種滯塵狀況,2024年3月25日星期一,79,7 城市園林綠地及綠化,減少空氣中的含菌量 綠地可以減少空氣的含菌數(shù)量, 這一方面是由于綠地上空灰塵減少, 從而減少了黏附其上的細(xì)菌; 另外一方面還由于許多植物本身具有分泌殺菌素的能力, 如懸鈴木、檜柏、白皮松、雪松等都是殺菌能力較強(qiáng)的綠化樹種,2024年3月25日星期一,80,各類林地和草地

58、的含菌量比較,2024年3月25日星期一,81,7 城市園林綠地及綠化,凈化水體 據(jù)研究, 樹木可以吸收水中溶解的物質(zhì), 減少水中細(xì)菌的數(shù)量。如在通過30~40m寬的林帶后, 由于樹木根系和土壤的作用, 1L水中所含細(xì)菌的數(shù)量比不經(jīng)過林帶的減少1/2。許多水生植物和沼生植物對凈化城市污水有明顯作用: 在栽有蘆葦?shù)乃刂? 懸浮物要減少30%, 氯化物減少90%, 有機(jī)氮減少60%, 磷酸鹽減少20%, 氨減少66%, 總硬度減少3

59、3%,2024年3月25日星期一,82,7 城市園林綠地及綠化,凈化土壤 植物的根系能吸收大量有害物質(zhì), 從而具有凈化土壤的能力 有些植物根系分泌物能使進(jìn)入土壤中的大腸桿菌死亡,2024年3月25日星期一,83,7 城市園林綠地及綠化,改善小氣候降低氣溫: 測定表明, 在炎夏季節(jié)林地樹蔭下的氣溫較無綠地低3~5?C。有垂直綠化的前墻表面溫度比純粹紅磚墻表面溫度低7?C左右。炎熱夏季時(shí), 人在樹蔭下和在直射陽光下的感覺差異很大。

60、這種溫度感覺的差異不僅僅是3~5?C的氣溫差, 而主要由太陽輻射溫度決定。茂密的樹冠能擋住50%~90%的太陽輻射熱,2024年3月25日星期一,84,綠化的遮蔭避曬作用,2024年3月25日星期一,85,7 城市園林綠地及綠化,調(diào)節(jié)濕度: 空氣濕度過高, 易使人厭倦疲乏, 過低則感干熱煩躁。一般認(rèn)為最舒適的相對濕度為40%~60%。綠化植物能大量蒸騰水分, 可以提高空氣濕度。一般森林的濕度比城市高36%, 公園比城市其他地區(qū)高27%。

61、即使是在樹木蒸騰量較少的冬季, 因?yàn)榫G地中的風(fēng)速較小, 氣流交換較弱, 土壤和樹木蒸發(fā)水分不易擴(kuò)散, 所以綠地的相對濕度也比非綠化區(qū)高10%~20%,2024年3月25日星期一,86,7 城市園林綠地及綠化,通風(fēng)防風(fēng): 1)大片林地的存在, 可以造成綠地與其周圍地區(qū)的溫度差異, 進(jìn)而造成區(qū)域性的微風(fēng)和氣體環(huán)流。綠地中的涼空氣不斷向城市建筑密集地區(qū)流動(dòng), 從而調(diào)節(jié)氣溫, 輸入新鮮空氣, 改善通風(fēng)條件。2)帶狀綠地的作用與其設(shè)計(jì)密切相關(guān)。如

62、帶狀開敞綠地, 若與夏季主導(dǎo)風(fēng)向平行, 則具有良好的通風(fēng)效應(yīng)。若綠化林帶與冬季主導(dǎo)風(fēng)向垂直, 則具有良好的防風(fēng)效應(yīng), 既可降低風(fēng)速, 又可減少風(fēng)沙, 改造局地氣候,2024年3月25日星期一,87,綠化林帶減小風(fēng)力,2024年3月25日星期一,88,7 城市園林綠地及綠化,降低城市噪聲 樹木能降低噪聲, 是因?yàn)槁暡ㄍ渡涞綐淙~、樹枝上后被反射到各個(gè)方向, 造成樹葉微振而使聲能消耗減弱。減輕噪聲效果最好的樹種是那些枝葉茂密, 葉片較

63、肥厚并具有較長葉柄的喬木和灌木。這些特征的結(jié)合, 有助于葉片的擺動(dòng)和振動(dòng)。粗大的樹枝和樹干也能夠使聲波發(fā)生偏轉(zhuǎn)和折射。就平均情況而言, 30m寬的林帶可減弱頻率為1000Hz的聲波6~8dB(A),2024年3月25日星期一,89,7 城市園林綠地及綠化,2) 城市立體綠化的內(nèi)容 立體綠化內(nèi)容豐富多樣, 在城市的不同建筑立面上以及空間位置中, 均可布設(shè)。一般立體綠化可分為墻面綠化、陽臺綠化、棚架綠化、籬柵綠化、屋頂綠化、橋梁綠化

64、、立體花壇、護(hù)坡綠化等,2024年3月25日星期一,90,7 城市園林綠地及綠化,與園林綠地的功能相適應(yīng) 如行道樹的選擇應(yīng)該注重考慮以下特點(diǎn):適應(yīng)多種土壤, 耐干旱、耐瘠薄, 抗污染性強(qiáng), 病蟲害少易繁殖, 易移栽, 耐修剪, 壽命長, 不易萌發(fā)根蘗出芽早, 落葉晚, 綠化展葉期長,2024年3月25日星期一,91,7 城市園林綠地及綠化,落果少, 不飛絮, 無異香惡臭, 不妨礙街道環(huán)境衛(wèi)生枝繁葉茂, 冠幅較大樹形、葉

65、形美觀盡可能具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值,2024年3月25日星期一,92,7 城市園林綠地及綠化,注重植物的生物學(xué)與生態(tài)學(xué)特性 在公園綠地上為了達(dá)到“鳥語花香”的效果, 除了一要注意不同植物花、果的色澤與味道外, 還要注意到動(dòng)物與植物的食物鏈及傳粉、授粉的關(guān)系, 充分考慮到這些植物的生物學(xué)特性與生態(tài)學(xué)規(guī)律,2024年3月25日星期一,93,7 城市園林綠地及綠化,總之，根據(jù)城市綠化的不同特點(diǎn)，合理選擇和配置園林植物是園林建設(shè)的核心問題。

66、一般應(yīng)符合適用、美觀和經(jīng)濟(jì)的原則，要講究科學(xué)性、藝術(shù)性，并注意結(jié)合生產(chǎn),2024年3月25日星期一,94,以人為本的原則 融入自然的原則 “點(diǎn)、線、面”結(jié)合的原則 現(xiàn)實(shí)與未來協(xié)調(diào)發(fā)展的原則 綠與美協(xié)調(diào)發(fā)展的原則,城市園林生態(tài)設(shè)計(jì)的原則,2024年3月25日星期一,95,科學(xué)性—做到適地適草適樹, 按各類綠地的功能要求, 制定科學(xué)的綠化結(jié)構(gòu)方案、混交或配置方式, 使所搭配的樹木花草能組成相對穩(wěn)定的人工群體, 最大限度地發(fā)揮綠地的功