城市生態系統

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城市生態系統是城市人類與周圍生物和非生物環境相互作用而形成的一類具有一定功能的網絡結構，也是人類在改造和適應自然環境的基礎上建立起來的特殊的人工生態系統。

目錄

概念

城市生態系統，即為： 城市生態系統的組成 。不同於自然生態系統，它注重的是城市人類和城市環境的相互關係。它是由自然系統、經濟系統和社會系統所組成的複合系統。城市中的自然系統包括城市居民賴以生存的基本物質環境，如陽光、空氣、淡水、土地、動物、植物、微生物等；經濟系統包括生產、分配、流通和消費的各個環節；社會系統涉及城市居民社會、經濟及文化活動的各個方面，主要表現為人與人之間、個人與集體之間以及集體與集體之間的各種關係。這三大系統之間通過高度密集的物質流、能量流和信息流相互聯繫，其中人類的管理和決策起着決定性的調控作用。

特點

與自然生態系統相比，城市生態系統具有以下特點。第一，城市生態系統是人類為核心的生態系統。城市中的一切設施都是人製造的，它是以為主體的人工生態系統。人類活動對城市生態系統的發展起着重要的支配作用。與自然生態系統相比，城市生態系統的生產者綠色植物的量很少；消費者主要是人類，而不是野生動物；分解者微生物的活動受到抑制，分解功能不完全。第二，城市生態系統是物質和能量的流通量大、運轉快、高度開放的生態系統。城市中人口密集，城市居民所需要的絕大部分食物要從其他生態系統人為地輸入；城市中的工業、建築業、交通等都需要大量的物質和能量，這些也必須從外界輸入，並且迅速地轉化成各種產品。城市居民的生產和生活產生大量的廢棄物，其中有害氣體必然會飄散到城市以外的空間，污水和固體廢棄物絕大部分不能靠城市中自然系統的淨化能力自然淨化和分解，如果不及時進行人工處理，就會造成環境污染。由此可見，城市生態系統不論在能量上還是在物質上，都是一個高度開放的生態系統。這種高度的開放性又導致它對其他生態系統具有高度的依賴性，由於產生的大量廢物只能輸出，所以會對其他生態系統產生強烈的干擾。第三，城市生態系統中自然系統的自動調節能力弱，容易出現環境污染等問題。城市生態系統的營養結構簡單，對環境污染的自動淨化能力遠遠不如自然生態系統。城市的環境污染包括大氣污染、水污染、固體廢棄物污染和噪聲污染等。下面僅以大氣的二氧化硫污染為例來說明。大氣中的二氧化硫主要有三個來源：化石燃料的燃燒、火山爆發和微生物的分解作用。在自然狀態下，大氣中的二氧化硫，一部分被綠色植物吸收；一部分則與大氣中的水結合，形成硫酸，隨降水落入土壤或水體中，被土壤或水中的硫細菌等微生物利用，或者以 硫酸鹽的形式被植物的根系吸收，轉變成蛋白質等有機物，進而被各級消費者所利用。動植物的遺體被微生物分解後，又能將硫元素釋放到土壤或大氣中，這樣就形成一個完整的循環迴路。但是，隨着工業和城市化的發展，煤、石油等化石燃料的大量燃燒，在短時間內將大量的二氧化硫排放到大氣中，遠遠超出了生態系統的淨化能力，造成嚴重的大氣污染。這不僅給城市中的居民和動植物造成嚴重危害，還會形成酸雨，使其他生態系統中的生物受到傷害甚至死亡。第四，城市生態系統的食物鏈簡單化，營養關係出現倒置，這些決定了生態系統是一個不穩定的系統。

組成

這個概念是由自然生態系統引伸而來，但兩者之間又存在顯着差別，這些差別也正是研究城市生態時必須加以重視的特點。城市生態系統是高度發達

的人工系統,是人類社會-經濟－自然複合生態系統，是人類棲境從自然生態向人工生態、再向高度複雜的複合生態形式演替的最高階段。它經歷了遊牧部落時代、農業經濟時代、早期工業化時代以及現代大工業城市化時代的4個歷史階段，其固有的一些自然屬性和最優化機制正逐漸被社會屬性和人的意志所取代。具體體現在：①物質循環系統基本上是線狀的而不是環狀的，即缺少分解環節，如不另增加工藝流程對廢棄物資加以利用，物質可能走向盲端。②其結構不僅包括自然生產結構，還包括社會結構和經濟結構，它們的關係可用一個金字塔圖形（見圖1）來表示。每層均以其下層為基礎，沿塔向上，從以物質流動為主轉向以信息流動為主。③能量的高度儲存，體現在結構性（如工程建築、名勝古蹟等）和信息性（如科技情報、文化藝術等）上。④最優化動力不是自然選擇而是人工選擇，選擇中存在忽視長遠的生態效益而偏重近期和局部經濟效益的缺點。由於受自然地理條件、經濟技術力量和社會生產關係的約束，物質和能量利用方面都存在着大量可以挖掘的潛力。⑤系統關係以正反饋超過負反饋為特徵，對不可再生資源的強烈依賴性以及系統結構的單調性，決定城市生態系統是不穩定的人工生態系統。

規劃

規劃的原則

要使城市比較合理地發展，不僅要重視總體規劃的整體性，而且要有生態系統觀念,把城市安排成為一個由多種成分構成的系統,有機地聯絡各個組成成分（亞系統），輸通相互間的迴路，使各環節各得其所、各盡其能，達到生產、加工、供銷、再生產等環節彼此互相適應，協調發展。要把由城市各部門相互聯繫組成的整個系統的最佳轉化率作為城市生產力的標準。計算整個城市系統的物質和能量轉化率，要包括社會資源和自然資源兩個方面。前者如勞動力、生產效率，後者如生物資源、礦物資源以及光、熱等恆定的區域性自然資源。 通過各組成成分之間的代謝轉換及信息交流，保持城市物質循環和能量交換的動態平衡，是設計現代化城市的基本目標之一。要考慮的內容包括城市中心與郊區及衛星城市之間物質流與能流所引起的生態變化；人口變化及就業、升學、科學文化活動、娛樂等生活方式的改變對社會道德及環境質量的影響等。應力求把經濟效益、環境效益和社會效益協調起來。規劃的約束系統和目標系統系統的約束條件可分為客觀約束和主觀約束兩類。城市發展的客觀約束，包括城市現存的自然地理條件、經濟技術力量和社會生產關係。這是因時因地而異的，弄清這些客觀約束是進行城市生態分析和規劃的前提。主觀約束是規劃者對某些經濟生態關係相對固定的期望，在這些主觀約束下去追求一些主要目標的最優值。一般說來,根據經濟生態學原理,城市生態規劃要達到的目標有:①人口。勞力得到充分利用,需求關係得到最大滿足。②物質。物資得到充分循環利用，保持不可再生性資源的利用比例最小而可再生性資源利用率最高。③能量。達到最高的能量利用率和最小的浪費。④空間。力求最佳的土地利用格局，包括綠化空間比例、城郊比例、各經濟部門及社會基礎設施比例、交通網絡密度等。⑤時間。合理安排各部門之間的工藝流程(或事務流程)，使物質、能量、信息流通最快，而無效工時最少。⑥信息。力求有用信息增殖速率最快，系統結構的多樣性和穩定性最大。 　規劃途徑 　任何一個城市都有自己特定的社會條件、自然條件和相應的經濟生態問題。生態規劃的任務就是要從這些特定的條件出發，研究出解決或減少這些問題，改善和提高城市經濟效益與生態效益的戰略對策。①生態工藝設計。根據自然生態最優化原理，設計和改造城市工農業生產和生活系統的工藝流程，疏浚物質、能量流通渠道，開拓未被有效占用的生態位，以提高城市生態系統的經濟效益和生態效益。②數學規劃。利用各種有約束的最優化方法來規劃、調節和改造城市各有關組分間的數量關係。常用的有線性及非線性規劃、動態規劃、投入－產出分析、效益－代價分析、網絡流分析及決策分析等。③系統分析。是研究系統動態的有力工具。但城市生態系統是一類開放式人工生態系統，不僅包含非生物組分，還含有生物組分。由於一些社會心理現象尚難以定量測度，而各組分間的相互關係的數量等級亦過大，要想對整個城市系統作一確定性的預測模型是不易的。事實上，人們辨識事物的過程一般也不是完全定量的、全面的，而常是通過定性比較和抓住局部的主要（信息量最大）的特徵來進行判斷。因此，城市生態系統一般亦以定性分析、主特徵分析為主，定量分析為輔。重在各組分間關係的變化趨勢，而不重在各組分本身的數量預測。

關於城市

形式

城市最初的形式是人們進行以物易物的交換場所，隨着生產發展和社團組織的出現,分別發展為貿易集鎮和某個民族或社團防禦外侮的設施，後者又進而成為統治者居住的政治中心。近代城市雖然有性質上的區別，但一般都代表當時當地人類的技術進步、經濟發展和社會文明的水平，是加工物質、積累信息的高效場所，也是政治動態和經濟行為最活躍的地點。

功能

①經濟功能。為社會提供大量的物質和信息；②生態功能。為市民創造良好的生活環境和便利的工作條件。兩者的關係，一般說來，是經濟發展導致城市人口、物質、能量的大量集結，容易引起生態關係的失調，降低城市環境質量；但單純地追求和諧的生態關係及良好的自然環境,也會影響經濟的發展,降低本來可以達到的經濟效益。如何使兩者協調，是現代城市生態工作中的主要研究課題之一。

環境保護

城市化是人類社會發展不可避免的趨勢。在城市化進程中，人類將大多數野生生物限制在越來越狹小的範圍內，同時也將自己圈在鋼筋水泥和各種污染構成的人工環境中，遠離了人類祖先所擁有的野趣盎然的生活環境，產生了種種文明病。因此，改善和保護城市生態環境，是人類在城市建設和發展過程中應當高度重視的重要課題。城市環境保護必須遵循生態系統穩定性和經濟發展的規律，從整體和長遠的利益出發，解決好人口、能源、水資源、污染控制和土地利用等主要的城市環境問題，確保城市健康、協調地發展。