《城市生态》学生用.docx
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《城市生态》学生用
《城市生态与城市环境》
第一章：
生态学概论
第一节：
生态学的发展
一、概念Ecology
二、研究对象：
生态学是研究以种群、群落和生态系统为中心的宏观生物学，重点是研究生态系统和生物圈中各组成成分之间，尤其是生物与环境、生物与生物之间相互作用和相互关系。
三、生态学的分支学科
1、根据研究对象的组织水平划分：
2、根据研究对象的分类学类群划分：
3、按研究对象的生物栖息场所来划分：
4、根据研究性质划分：
四、生态学的发展
1、萌芽阶段：
19世纪以前
2、初创阶段：
19世纪
3、形成阶段：
20世纪前半叶
4、现代生态学时期：
20世纪后期，现代生态学时期
五、生态学的研究方法
第二节：
生物与环境
一、自然环境
1、环境定义
（1）广义：
对地球上所有动植物而言，整个地球表面是其生存和发展的环境。
太阳与地球构成了生物生存的宇宙环境与地球环境，二者奠定了生态学上的宏观概念。
（2）狭义：
环境（environment）是指某一特定生物体或生物群体生活空间的外界自然条件的总和。
2、分类：
（1）大气圈
（2）水圈
（3）岩石圈和土壤圈
（4）生物圈
二、人工环境
广义的人工环境包括所有的栽培植物、引种驯化以及所有农作物需要的环境。
狭义的人工环境指的是人工控制下的植物环境。
三、生态因子及其作用
1、生态因子：
在环境中对生物个体或群体的生活或分布起着影响作用的因素被称为生态因子。
2、生境：
指的是在一定时间内对生命有机体生活、生长、发育、繁殖以及对有机体存活数量有影响的空间条件及其他条件的总合。
3、生态因子的分类：
4、生态因子作用的一般特征
四、生态因子的作用规律
1、Liebig最小因子定律
2、Shelford耐受定律：
生态幅（每一种生物对任何一种生态因子都有一个耐受范围，即有一个最低点和最高点，两者之间的耐受范围称为生态幅），在不同阶段，生物的生态幅是不一样的。
3、限制因子定律
限制因子的定义是：
当生态因子（一个或相关的几个），接近或超过某种生物的耐受极限而阻止其生存、生长、繁殖、扩散或分布，这时，这些因子就称为限制因子。
第三节：
种群生态学
一、种群的概念与特征
1、概念：
一定时间一定区域内同种个体的组合。
2、特征：
二、种群内部的社会关系
1、集群：
2、种内竞争：
三、种间关系
1、种间竞争：
是指两物种或更多物种共同利用同样的有限资源时而产生的相互竞争作用。
（1）竞争排斥原理——在一个稳定的环境内，两个以上受资源限制的、但具有相同资源利用方式的种，不能长期共存在一起，也即完全的竞争者不能共存。
（2）竞争的类型
（3）生态位理论：
·生态位——指物种在生物群落或生态系统中占据的地位和角色。
2、捕食
（1）捕食（predation）：
一种生物摄取其它种生物个体的全部或部分为食。
前者称为捕食者（predator），后者称为猎物或被食者（prey）。
狭义捕食:
动物吃动物
（2）广义的捕食包括四种类型
（3）捕食者与猎物的相互适应
（4）生态意义
3、寄生
（1）概念：
寄生是指一个种（寄生物）寄居于另一个种（寄主）的体内或体表、靠寄主体液、组织或已消化物质获取营养而生存。
（2）分类
（3）传播方式
四、种群生态学
1、种群生态学研究的内容
2、应用种群生态学
（1）内容
（2）野生生物种群及栖息地的保护恢复
（3）栖息地种群再引入
第四节：
群落生态学
一、群落的概念及特征
1、概念：
在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。
它包括植物、动物、微生物等各个物种的种群共同组成的生态系统中有生命的部分。
2、特征：
（1）具有一定的外貌
（2）具有一定的种类组成
（3）群落中各物种之间是相互联系的
（4）群落具有自己的内部环境
（5）具有一定的结构
（6）具有一定的动态特征
（7）具有一定的分布范围
（8）具有边界特征
（9）群落中各物种不具有同等的群落学重要性
二、生物群落的结构
1、垂直结构：
分层现象
2、水平结构：
结构复杂
3、群落的时间结构
4、影响群落结构的因素
三、生物多样性
1、概念——是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。
包含植物、动物、微生物物种的丰富程度，变化过程以及由其组成的复杂多样的群落，生态系统和景观。
它包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂生态系统。
3、生物多样性的价值
直接价值：
间接价值：
4、生物多样性的现状
5、生物多样性丧失的原因
6、生物多样性的保育对策
四、群落交错区与边缘效应
1、群落交错区：
又称生态交错区，指不同群落的交界区域或两类环境相接触部分称为群落交错区或生态环境脆弱带。
简单地说是指两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。
2、边缘效应：
在群落的交错区内，单位面积内的生物种类和种群密度较之相邻群落有所增加的现象。
五、群落的动态
1、生物群落的内部动态
（1）波动
（2）波动的类型
2、生物群落的演替
（1）概念
在生物群落发展变化的过程中，一个群落代替另一个群落的演变现象，称为群落的演替。
（2）演替的类型
（3）演替系列
（4）演替顶级学说
第五节：
生态系统生态学
一、生态系统概述
1、概念与类型
（1）生态系统：
就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。
（2）类型：
2、生态系统的基本特征
（1）生态系统是动态功能系统：
（2）区域特征：
（3）开放的自持系统：
（4）自我调节功能：
3、生态系统组成成分
（1）非生物环境：
（2）生物环境
·生产者：
·消费者：
·分解者：
（3）生态系统组成成分的关系
4、生态系统结构
（1）食物链和食物网
食物链——指植物所固定的太阳能通过一系列的取食与被取食的关系在生态系统中传递，这种传递关系叫做食物链。
食物网——各个食物链交织在一起相互联系而成的网。
（2）营养级结构
营养级TropicLevel：
指处于食物链某一环节上所有生物的总合。
生态金字塔：
指各个营养级之间的数量关系。
可用生物量、能量和个体单位来表示。
（3）形态结构。
生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化（生长发育）等，构成了生态系统的形态结构，又称作时间与空间结构。
二、生态系统中的能量流动
1、能量的基础知识
2、生态系统的生产力：
（1）能量环境：
（2）初级生产：
即为生态系统接受外界输入的生物的生产，即植物把太阳能转化为化学能的过程。
生物量是指在某一时刻调查时单位面积上积存的有机物（g/m2或j/m2）
（3）次级生产：
指除初级生产者以外的其它有机体的生产，即消费者和还原者利用初级生产量进行同化作用。
表现为动物和微生物的生长，繁殖和营养物质的贮存。
3、能量流动：
（1）概念：
指能量通过食物网络在系统内传递与耗散过程。
（2）能量流动的过程与渠道：
4、能量流动的特点
·光合作用是植物固定太阳能的唯一有效途径，是生态系统的能量输入来源。
生产者对太阳能的利用率很低，只有14%
·生态系统是一个开放系统，存在能量输入和输出。
能量流动只能朝一个方向，不可逆。
·生态系统中的能量流动按热力学定律进行。
·各级消费者之间能量利用率不高。
三、生态系统中的物质循环：
1、含义：
指生命有机体所必需的各种物质元素，在生态系统中沿着特定的途径，从环境到生物体，再从生物体到环境的周而复始的循环。
2、物质成分：
3、循环的层次：
4、再循环的途径
·由动物排泄返回环境
·微生物分解碎屑过程返回环境
·通过植物根系中的真菌，直接从植物残体中吸收营养物质而重新返回到植物体
·风化和侵蚀过程加上水循环携带营养元素进入生态系统
·动植物尸体或粪便不需任何微生物分解也能释放营养元素
·人类利用化石燃料生产化肥，用海水制淡水，对金属的利用
5、能量流动与物质循环的关系
四、生态系统中的信息传递：
1、含义：
指生态系统中各生命成分之间及生命成分与环境之间的信息流动与反馈过程，是生物之间、生物与环境之间相互作用、相互影响的一种特殊形式。
2、分类：
营养信息：
物理信息：
化学信息：
行为信息：
环境信息。
3、特点：
五、生态系统的平衡
1、概念：
指生态系统的一种状态，在这种状态下，系统的组成结构相对稳定，功能得到发挥，物质与能量的流入与流出协调一致，有机体与环境协调一致，即在这种状态下，系统保持高度的有序状态下。
2、特征：
（1）相对平衡
（2）能量物质的输入等等于输出
（3）生物数量相对稳定
（4）存在食物链或食物网
（5）能量关系呈金字塔形结构
3、破坏生态平衡的影响因素：
（1）自然因素：
自然界的异常变化
（2）人为因素：
4、生态系统的自我调节能力：
（1）反馈机制：
反馈（feedback）当生态系统中某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的响应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈。
（2）抵抗力：
系统抵御外界干扰使自身不致受到伤害的缓冲能力。
（3）恢复力：
当系统遭到外界干扰致使系统受损后迅速修复还原自己的能力。
第二章：
城市生态学及其理论
第一节：
城市生态学的产生及基本原理
一、城市生态学的产生的背景
1、城市的概念和城市的形成与发展
2、城市化与城市问题
二、城市生态学的产生
概念：
城市生态学（urbanecology）——是研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门学科，城市生态学将城市视为一个以人为中心的人工生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的动因，组合和分布的规律，结构和功能的关系，调节和控制的机理；在应用上旨在运用生态学原理，规划、建设和管理城市，提高资源利用效率，改善系统关系，增加城市活力。
三、城市生态学的发展阶段
1、萌芽阶段（20世纪以前）
2、初级阶段（20世纪前半叶）
3、蓬勃发展阶段（20世纪60年代以后）
四、城市生态学的研究内容
1、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）
2、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）
3、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）
4、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）
5、城市自然生态特征的指标体系及城市合理容量
五、城市生态学的研究动态
1、城市生态学研究的流派
2、我国的城市生态学研究
3、城市生态学研究现阶段研究方向:
六、城市生态学基本原理
1、生态学的一般规律
（1）相互依存与相互制约规律：
（2）物质循环与再生规律
（3）物质输入输出的动态平衡规律
（4）环境资源的有限规律
2、城市生态学基本原理
（1）城市生态位原理
城市生态位——指城市满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度。
城市生态位是城市提供给人们的或可被人们利用的各种生态因子（如水、食物、能源、土地、气候、建筑、交通等）生态关系（如生产力水平、环境容量、生活质量、与外部系统的关系）的集合。
（2）多样性导致稳定性原理：
（3）食物链（网）原理：
（4）系统整体功能最优原理：
（5）最小因子原理
（6）环境承载力原理：
环境承载力是指某一环境状态和结构在不发生对人类生存发展有害变化的前提下，所能承受的人类社会的作用，具体体现在规模、强度和速度上。
环境承载力包括：
第二节：
城市生态系统的构成及特征
一、城市生态系统构成
1、城市生态系统含义
（1）概念
（2）城市生态系统的子系统
城市自然生态系统：
以生物结构和物理结构为主线，包括植物、动物、微生物、人工设施和自然环境等，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。
·城市经济生态系统：
以资源流动为核心，由工业、农业、建筑、交通、贸易、金融、信息、科教等下一级子系统所组成，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，以信息从低序向高序的连续积累为特征。
·城市社会生态系统：
以人口为中心，以满足城市居民的就业、居住、交通、供应、文娱、医疗、教育及生活环境等需求为目标，为经济系统提供劳力和智力，它以高密度的人口和高强度的生活消费为特征
2、城市人口
（1）定义：
以城市为工作或生活地的人群。
（2）人口增长与环境的关系
（3）中国人口城市化的特征
3、生态环境要素：
指构成人类生态环境系统的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质成分，又称生态环境基质。
（1）城市气候
a影响城市气候的因素
b城市的辐射与日照
c城市的风及局部环流
（2）城市水文——一般指流域水文背景下经城市化后，在人类活动及人为环境的影响下所形成的局地水文。
（3）城市土壤——被钢筋混凝土覆盖，或被污染并具有持续性。
a城市化对土壤的影响及城市土壤特点
b城市环境污染对土壤的影响
c污染物质通过的途径
（4）城市生物群落
a生境特点
b城市植物群落的区系特征
c城市环境下动物区系的变化
二、城市生态系统特征
（一）人类生态系统的特征
1、食物链顶端生物成分的变化
2、在构成生态系统的自然环境中，出现了日益扩大的人造环境
3、非食物的能量流和物质流的强度日益增长
4、科学技术在人类生态系统中的作用日益提高
（二）城市生态系统区别于自然生态系统的根本特征
（1）系统的组成成分
（2）系统的生态关系网络
（3）生态位
（4）系统的功能
（5）调控机制
（6）系统的演替
（三）城市生态系统的特征
1、城市生态系统的人为性
（1）城市生态系统是人工生态系统
（2）城市生态系统是以人为主体的生态系统
（3）城市生态系统的变化规律由自然规律和人类影响叠加形成
（4）人类社会因素的影响在城市生态系统中具有举足轻重的地位
（5）城市生态系统中的人类活动影响着人类自身
2、城市生态系统的不完整性
（1）城市生态系统缺乏分解者
（2）城市生态系统“生产者”不仅数量少，而且其作用也发生了改变。
3、城市生态系统的开放性
（1）对外部系统的依赖性
（2）对外部系统的辐射性
（3）城市生态系统的开放具有层次性
4、城市生态系统的高“质量”性
（1）物质、能量、人口等的高度集中性
（2）城市生态系统的高层次性
5、城市生态系统的复杂性
（1）城市生态系统是一个迅速发展和变化的复合人工系统
（2）城市生态系统是一个功能高度综合的系统
6、城市生态系统的脆弱性
（1）城市生态系统不是一个“自给自足”的系统，需靠外力才能维持
（2）城市生态系统一定程度上破坏了自然调节机能
（3）城市生态系统食物链简化，系统自我调节能力小
（4）城市生态系统营养关系出现倒置，决定了其为不稳定的系统
三、城市生态系统平衡
城市生态系统的平衡——城市自然—社会—经济复合生态系统在动态发展过程中,自身保持相对稳定有序的一种状态。
第三节：
城市生态系统的结构与功能
一、城市生态系统的结构
是系统组成要素在系统一定空间范围内和一定演化阶段内相互连接、相互影响及发生关系的方式和秩序。
1、空间结构：
2、人口结构：
（1）城市人口类型
（2）人口的自然结构
（3）人口的社会构成
（4）根据劳动职工按国民经济部门统计的九大部类,又可将城市人口分为:
3、经济结构
（1）生产系统·物质生产系统·非物质生产系统
（2）流通系统
（3）消费系统
4、生物结构
（1）城市植物
（2）城市动物
（3）城市微生物
5、营养结构：
人
6、资源利用链结构：
7、生命与环境相互作用结构
8、用地结构：
二、城市生态系统的功能
城市生态系统的功能即是城市生态系统在满足城市居民的生产、生活、游憩、交通活动中所发挥的作用。
城市生态系统的结构及其特征决定了城市生态系统的基本功能，这就是城市生态系统所具有的生产功能、能量流动功能、物质循环功能和信息传递功能。
1、城市生态系统功能的双重性
①内部功能：
②外部功能：
2、城市生态系统的生产功能
（1）定义——指城市生态系统具有利用区域内外自然的与其它的各种资源生产出物质的和精神的产品的能力。
（2）特点：
（3）分类：
a生物性生产
b非生物性生产是人类生态系统特有的生产功能。
是指其具有创造物质与精神满足城市人类的物质消费与精神需求的性质。
3、生活功能：
4、还原功能
（1）自然净化功能：
（2）人工调节功能：
三、城市生态系统的生态流
1、能量流
（1）能量流指能源（能产生能量的物质，也指的全部能量来源）在满足城市四大功能（生产、生活、游憩、交通）过程中在城市生态系统内外的传递、流通和耗散过程。
能量流是以各类能源的消耗和转化为主要特征的。
（2）城市生态系统能源结构与能量流动
①类型②能源结构
能源结构是指能源总生产量和总消费量的构成与比例关系。
（3）流动过程：
（4）特点：
（1）遵循热力学第一、第二定律,在流动中不断有损耗,不能构成循环（单向性）;
（2）能流的特点体现在物质流中:
除部分热损耗由辐射传输外,其余的能量均由物质携带。
（5）自然生态系统与城市生态系统在能量流动方面的区别：
2、物质流
（1）概念：
城市生态系统物质循环指各项资源、产品、货物、人口、资金等在城市各个区域、各个系统、各个部分之间以及城市与外部之间的反复作用过程。
（2）物质来源：
自然性来源；人工性来源
（3）城市生态系统物质循环中物质流类型
·自然物质流·人工产品流
（4）物质流的流程
（5）物质流的特点
·城市生态系统所需物质对外界有依赖性；
·城市生态系统物质既有输入又有输出；
·生产性物质远远大于生活性物质；
·城市生态系统的物质流缺乏循环；
·物质循环处于人为控制状态下；
·物质循环过程中产生大量废物；
（6）生态系统中的能量流与物质流特征的关系比较
3、人口流
（1）概念——包括人口在时间和空间上的变化。
（2）分类
4、信息流
（1）作用：
（2）传播途径：
（3）特征：
（4）城市的信息功能
（5）信息资源利用度比较：
第四节：
城市生态规划
一、生态规划概念
1、定义：
应用生态学的基本原理，根据社会、经济、自然等方面的信息，从宏观总和的角度，参与国家与区域发展战略中长期发展规划的研究与决策，并提出合理开发战略与开发层次，以及相应的土地及资源利用生态建设和环境措施。
2、发展历程
3、类型
（1）按地理空间尺度划分
区域生态规划
景观生态规划
生物圈生态保护区建设和规划
（2）按地理环境和生物生存环境划分
（3）按社会门类划分
二、城市生态系统主要问题
三、城市生态规划
1、概念：
运用系统分析手段，生态经济学知识和各种社会、自然信息、经验，规划调节和改造城市各种复杂的系统关系，在城市现有的各种有利和不利条件下寻找扩大效益、减少风险的可行性对策进行的规划。
2、理论基础
3、目标
（1）致力于城市人类与自然环境的和谐共处，建立城市人类与环境的协调有序的结构：
（2）致力于城市与区域发展的同步化：
（3）致力于城市经济、社会、生态的可持续发展：
4、规划原则
5、主要内容：
（1）城市生态调查
（2）区域整体生态规划框架
（3）生态功能区划
（4）土地利用布局规划
（5）环境质量保护规划
（6）人口适宜度规划
（7）园林绿地系统规划
（8）资源利用与保护规划
6、规划的步骤
（1）制定规划研究的目标
（2）区域资料的生态细目和生态分析
（3）区域的适宜度分析
（4）方案选择
（5）方案的实施
（6）执行
（7）评价
7、规划实例
第五节：
城市生态建设与调控
一、生态城市
1、定义：
是一个经济发达、社会繁荣、生态保护三者保持高度和谐，技术与自然达到充分融合，城乡环境优美舒适，从而能最大限度的发挥人的创造力和生产力，并有利于提高城市文明程度的稳定、协调、持续发展的人工复合系统。
2、生态城市产生的背景
3、生态城市的概念解析
4、生态城市的基本特征
5、生态城市的衡量标准
二、城市生态建设
1、概念——对城市环境质量变异规律的深化认识的基础上，有计划、有系统、有组织的安排城市人类今后相当长的一段时间内活动的强度、广度和深度的行为。
2、内容
（1）确定人口适宜容量
（2）研究土地利用适宜性程度
（3）推进产业结构模式演进
（4）建立市区和郊区复合生态系统
（5）防止城市污染
（6）保护城市生物
（7）提高资源利用效率
3、城市生态建设保障措施
（1）编制城市生态建设规划、指导实践
（2）发展市场经济，促进城市生态建设——市场经济导致资源合理配置
（3）加强宏观调控，保障城市生态建设
4、城市生态建设指标体系
（1）国家标准
（2）国际标准
三、城市生态调控
1、调控目标：
高效（经济效益）、和谐（社会关系）
2、调控原则
（1）循环再生原则
（2）协调共生原则
（3）持续再生原则
（4）保持和扩大多样性原则
（5）最小风险原则
（6）废物最小化原则
3、调控途径
（1）生态工艺的设计与改造
城市生态工艺——指根据自然生态最优化原理设计和改造城市工农业生产及生活系统的流程。
①自然生态系统结构对工业生态系统结构的启示
②自然生态系统进化对工业系统进化的启示
③生态工艺的基本内容
A能源结构的改造
B生物资源的利用
C物质循环与再生
D共生结构的设计
（2）共生关系的规划与协调
（3）生态意识的普及与提高
四、生态市建设规划实例
第三章：
城市环境
第一节：
环境概论
一、环境基本概念
1、定义：
环境（environment）是指某一特定生物体或生物群体生活空间的外界自然条件的总和。
2、分类：
（1）按环境主体分：
（2）按环境的范围大小分：
（3）按性质分：
二、环境要素的分类及其属性
1、环境要素分类：
自然环境要素
人工环境要素
2、环境要素的属性：
三、环境的功能及特性
1、功能：
指相对稳定的有序结构构成的环境系统为人类其他生命体的生存发展提供的有益用途和相应价值。
2、环境的特性
四、环境问题
1、概念：
（1）狭义：
由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。
（2）广义：
由于自然力或人力引起的生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题
2、分类：
（1）原生环境问题：
由自然力引起的。
地震、洪涝、干旱、滑坡等。
（2）次生环境问题：
由人力引起，分为环境污染和生态环境破坏，二者相伴而生。
3、地球环境变化的主要表现
4、现代环境问题的特征
5、全球十大环境问题
（1）臭氧层损耗
（2）温室效应及全球变暖
（3）酸沉降危害加剧
（4）生态系统简化
（5）森林锐减
（6）荒漠化和土壤退化
（7）淡水资源危机
（8）海洋环境污染
（9）固体废料污染
（10）有毒化学品污染
第二节：
城市环境概述
一、基本概念、组成及特点
1、基本概念：
城市环境是指影响城市人类活动的各种自然的和人工的外部条件。
2、城市环境的组成
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