生态系统与城市生态系统
城市生态学的主要研究内容
城市生态学的主要研究内容城市生态学是一门综合性的学科，旨在研究城市环境的生态特征和生态过程，探究城市生态系统的构成、演化和功能，以及城市与生态环境之间的相互关系。
其主要研究内容包括以下几方面：1. 城市生态系统的构成和演化城市生态系统是由人类活动和自然环境相互作用形成的复杂系统，它包括城市的自然环境、人类社会和经济系统以及生物多样性等多个方面。
城市生态学研究城市生态系统的构成和演化，分析城市发展对生态环境的影响，探究城市生态系统的演变规律和趋势。
2. 城市生态系统的功能城市生态系统具有多种功能，包括提供生态服务、支持人类生计、维护生态安全等。
城市生态学研究城市生态系统的功能，探究城市生态系统对人类社会和经济发展的贡献，以及城市生态系统的脆弱性和抗干扰性。
3. 城市生态过程城市生态过程是指城市生态系统中的各种生态事件和生态过程，如城市气候、水循环、土地覆盖等。
城市生态学研究城市生态过程的特点和规律，分析城市生态过程对城市生态系统的影响和作用，探究城市生态过程的调控机制和方法。
4. 城市生态环境质量评价城市生态环境质量评价是城市生态学的重要研究内容之一。
评价城市生态环境质量是为了了解城市生态环境的状况，为城市生态环境保护和管理提供科学依据。
城市生态学研究城市生态环境质量评价的方法和指标体系，探究城市生态环境质量评价与城市生态系统的相互关系。
5. 城市生态系统的管理和保护城市生态系统的管理和保护是城市生态学的重要任务之一。
城市生态学研究城市生态系统的管理和保护策略，分析城市生态系统的脆弱性和抗干扰性，探究城市生态系统的恢复和重建方法，为城市生态系统的可持续发展提供理论和实践支持。
城市生态学是一门涉及多个学科的综合性学科，其主要研究内容包括城市生态系统的构成和演化、城市生态系统的功能、城市生态过程、城市生态环境质量评价以及城市生态系统的管理和保护。
城市生态学的研究成果对城市可持续发展、生态环境保护和人类福祉具有重要意义。
《城市生态系统》PPT课件
R.E.帕克（1864—1944），芝加哥学派主要代表人物之 一。1914—1936年在芝加哥大学社会学系任教。他认为社 会学是一种研究人类行为的自然科学。他在社会学研究上
侧重于对种族和城市的研究，代表性著作是《城市—对都 市环境研究的建议》（1925）、《人类社区、城市和人类 生态学》（1925）。帕克认为，城市是人类文明的一种方 式。人类的生态总是由“生存斗争”进化原理所推动的，它
个象征上流商业地址的权利），也是竞争的目的之一。
长期担任新闻记者的经历，使帕克观察到20世纪早期芝 加哥城市形成过程。
R．E．帕克 （Robert Ezra Park 1864—
1944）
R．E．帕克 （Robert Ezra Park 1864——1944）生于宾夕法尼亚 州。美国著名社会学家，芝加哥
深入研究生态系统的结构和功能，生态系统中物质、能量
和信息交换，生态系统的自我调节机制和抵抗干扰的能力，
生态系统的发育和演化过程。
人类生态学（human ecology）是借用生态学进化论原 理，研究城市环境的空间格局及其相互依赖关系的系统。
它是由美国芝加哥经验社会学派代表人物R.E.帕克和E.W. 伯吉斯提出.人类生态学注重研究生态对于人类组织形成 和行为的影响。
学派重要代表人物之一，城市社
会学的奠基人。主要从事对城市
现象和种族关系的研究，首创了参与观察法，是一位经验Fra bibliotek会学 学派的领袖。
芝加哥（Chicago）是美国第二大城市。1831年，芝加 哥还只是一个村庄，到1837年才形成城镇。1848年完工的 伊利诺伊河与密执安运河，将芝加哥与密西西比河连接起
来。1835年，芝加哥又与东部铁路相连，随着交通的发展， 芝加哥工业和商业迅速发展起来。芝加哥人民有光荣斗争
四大生态系统的特点
陆地生态系统：地球陆地表面由陆生生物与其所处环境相互作用构成的统一体。
这一系统占地球表面总面积的1/3，以大气和土壤为介质，生境复杂，类型众多。
按生境特点和植物群落生长类型可分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、湿地生态系统以及受人工干预的农田生态系统。
该系统的第一性生产者主要是各种草本或木本植物，消费者为各种类型的草食或肉食动物。
在陆地的自然生态系统中，森林生态系统的结构最复杂，生物种类最多，生产力最高，而荒漠生态系统的生产力最低。
水域生态系统：水域生态系统主要包括湖泊、水库、江河和海洋生态系统等不同类型，而水库实际上是“人工湖泊”，有与湖泊基本相同的特征。
对水域的划分，生态学中常依据对水生生物分布、生长等起重要作用的主要生态因子如水温、盐度等为依据。
科学地划分水域的类型是开展水域生态系统研究的基础。
水域类型不同，生物群落的结构和功能就不同，因而对外界干扰的反应和抵抗力亦不同。
例如，同是淡水水域，湖泊和河流这两个类型之间无论是在生物群落的物种组成、系统的功能特征还是抗干扰的能力(如自净能力)等都存在着很大的差别。
与陆地生态系统相比,水生生态系统的环境因水具有流动性,广大水域比较均一而较少变化,并且很少出现极端情况,使许多水生生物具有广泛的地理分布,系统的类型也因此而比陆地少。
根据水化学性质不同,可分为海洋生态系统和淡水生态系统。
一.城市生态系统1.结构：是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的(如图）。
城市中的自然系统包括城市居民赖以生存的基本物质环境，如阳光、空气、淡水、土地、动物、植物、微生物等；经济系统包括生产、分配、流通和消费的各个环节；社会系统涉及城市居民社会、经济及文化活动的各个方面，主要表现为人与人之间、个人与集体之间以及集体与集体之间的各种关系。
2.组成:城市生态系统不仅有生物组成要素(植物、动物和细菌、真菌、病毒)和非生物组成要素(光、热、水、大气等),还包括人类和社会经济要素,这些要素通过能量流动、生物地球化学循环以及物资供应与废物处理系统,形成一个具有内在联系的统一整体。
城市生态学和包括内容
城市生态学和包括内容城市生态学是城市学、城市规划与生态学、人类生态学相互交叉、相互融合形成的一门新兴科学。
它包括城市生物环境、城市生态系统、城市系统生态等内容。
城市生态城市生态系统是城市人类与周围生物和非生物环境相互作用而形成的一类具有一定功能的网络结构，也是人类在改造和适应自然环境的基础上建立起来的特殊的人工生态系统。
城市生态简介城市生态系统，即为：城市生态系统的组成。
不同于自然生态系统，它注重的是城市人类和城市环境的相互关系。
它是由自然系统、经济系统和社会系统所组成的复合系统。
城市中的自然系统包括城市居民赖以生存的基本物质环境，如阳光、空气、淡水、土地、动物、植物、微生物等；经济系统包括生产、分配、流通和消费的各个环节；社会系统涉及城市居民社会、经济及文化活动的各个方面，主要表现为人与人之间、个人与集体之间以及集体与集体之间的各种关系。
这三大系统之间通过高度密集的物质流、能量流和信息流相互联系，其中人类的管理和决策起着决定性的调控作用。
城市的形式城市最初的形式是人们进行以物易物的交换场所,随着生产发展和社团组织的出现,分别发展为贸易集镇和某个民族或社团防御外侮的设施，后者又进而成为统治者居住的政治中心。
近代城市虽然有性质上的区别，但一般都代表当时当地人类的技术进步、经济发展和社会文明的水平，是加工物质、积累信息的高效场所，也是政治动态和经济行为最活跃的地点。
城市基本功能①经济功能。
为社会提供大量的物质和信息；②生态功能。
为市民创造良好的生活环境和便利的工作条件。
两者的关系，一般说来，是经济发展导致城市人口、物质、能量的大量集结，容易引起生态关系的失调，降低城市环境质量；但单纯地追求和谐的生态关系及良好的自然环境,也会影响经济的发展,降低本来可以达到的经济效益。
如何使两者协调，是现代城市生态工作中的主要研究课题之一。
城市生态规划规划的原则要使城市比较合理地发展，不仅要重视总体规划的整体性，而且要有生态系统观念,把城市安排成为一个由多种成分构成的系统,有机地联络各个组成成分（亚系统），输通相互间的回路，使各环节各得其所、各尽其能，达到生产、加工、供销、再生产等环节彼此互相适应，协调发展。
城市生态系统相比自然生态系统的特点
城市生态系统相比自然生态系统的特点所属系：机械与电气工程系专业：电气工程及其自动化（2班）学号：20140054姓名：魏宇摘要：城市人类活动与周围环境相互作用形成的动态平衡系统。
所谓动态平衡系统是指把城市当作由物质流、能量流所联系起来的各种关系的整体。
人类及其社会经济活动是城市生态系统的主体，光、热、水、气、土壤、岩石、植物、动物、微生物等自然生态要素以及各种建筑物、构筑物、道路管网系统等则是城市赖以生存和发展的物质基础。
城市生态系统具有人工生态系统的特点：系统的消费者是人，系统的生产者──绿色植物的现存量远小于消费者需求的数量，而且均为次生的植被，城市的物质代谢和能量循环不能依靠自然调节来维持，需要通过合理的人工调控来改善系统的动态平衡关系。
城市生态系统是开放式的生态系统，由于所需要的物质和能量不能自给，依赖农田、河湖、海洋、草原、森林以及矿区、工厂等生态系统提供。
另一方面，城市生态系统中人类生产和生活中排泄的大量废弃物因不能在城市内分解和释放，向其他生态系统输送，造成河湖、海洋、农田、大气等环境污染。
关键词：城市生态系统丶环境污染丶人工生态系统丶能量不能自给丶调节能力弱。
引言：世界发展，现代化进程不可避免的会城市化，于是演变出了城市生态系统。
城市生态系统具有其独特的特点。
当然它也有许多缺点，比如环境问题。
①城市是人类利用自然、改造自然的产物．是人类为改善自身的生存条件而创建的独特的人工生态系统。
与自然生态系统比较，城市生态系统无论是从营养结构．能量和物质的流动特点，还是从生态系统的发展演变规律看，都有显著的区别。
城市生态系统是一个结构复杂、功能多样、巨大而开放的自然、经济与社会复合人工生态系统，与自然生态系统相比，城市生态系统具如下特点：（一）城市生态系统是以人为主体的生态系统人类是城市生态系统中的生产者，城市的一切设施都是人创造的。
人类用自己的汗水和智慧，把大自然改造得适合人类的心愿。
人类的生命活动是生态系统中能流、物流和信息流的一部分，人类亦具有其自身的再生产过程。
城市生态系统
城市生态系统基本特征早在1935 年,当英国生态学家坦斯利提出“生态系统”这一重要的科学概念时,就有人认为它的提出是生态学发展过程中的一个转折期的开始。
“生态系统既是生态学的研究中心,也是研究环境以及环境科学的基础”。
而“城市生态”由美国芝加哥学派创始人帕克于1925 年提出后,得到了迅速的发展,与自然生态系统成为生态学的研究中心一样,城市生态系统也成为城市生态学的研究中心与研究重点。
城市生态系统是指:特定地域内的人口、资源、环境(包括生物的和物理的、社会的和经济的、政治的和文化的) 通过各种相生相克的关系建立起来的人类聚居地或社会、经济、自然复合体。
严格意义上说,城市是人口集中居住的地方,是当地自然环境的一部分,它本身并不是一个完整、自我稳定的生态系统。
但按照现代生态学的观点,城市也具有自然生态系统的某些特征,具有某种相对稳定的生态功能和生态过程。
尽管城市生态系统在生态系统组分的比例和作用方面发生了很大的变化,但城市生态系统内仍有植物和动物,生态系统的功能基本上得以正常进行,还与周围的自然生态系统发生着各种联系;另一方面,也应看到城市生态系统确实已发生了本质变化,具有许多不同于自然生态系统的突出特点。
因此,深入探讨城市生态系统的基本特征,对于城市生态环境保护、城市规划、建设、管理事业的发展具有重要的意义。
城市生态系统的人为性城市生态系统是人工生态系统城市及城市生态系统是通过人的劳动和智慧创造出来的,人工控制与人工作用对它的存在和发展起着决定性的作用。
城市生态系统不仅使原有自然生态系统的结构和组成发生了“人工化”倾向的变化(如绿地锐减、动物种类和数量发生变化,大气、水环境等物理、化学特征发生了明显的变化) ;而且,城市生态系统中大量的人工技术物质(建筑物、道路、公用设施等) 完全改变了原有自然生态系统的形态结构(物理结构) 。
城市生态系统具有人工化的营养结构:一是指,城市生态系统不但改变了自然生态系统的营养级的比例关系,而且改变了营养关系(谁供应谁) ;二是指在食物(营养) 输入、加工、传送过程中,人为因素起着主要作用。
城市生态系统与生态城市的基本理论问题
•生态学家从生态学角度把城市看作高密度建筑区居民与其周围环境组成的开放的人工生态系统,该系统被人为地改变了结构、物质循环和生境。
进入20世纪70年代以来,随着世界性环境危机的加剧,城市发展进程受到了空前的挑战,生态学原理与方法在城市规划中得以广泛推广与应用,并由此产生了城市生态学。
城市生态学最初由芝加哥学派创始人帕克于本世纪20年代提出,将其定义为研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门科学,显然,城市生态系统在结构与功能上与自然生态系统及半人工生态系统均存在较大的差异。
传统生态学中的生态关系以自然生态系统中的动物、植物、微生物及相关生存环境为主。
而由马世骏等学者提出的“社会-经济-自然复合生态系统”理论明显拓宽了城市生态系统的内涵及外延,将城市生态系统的结构与功能分析与人类的社会及经济活动紧密相连,从而使城市生态学成为以生态学为主,以相关学科为补充,多学科相辅相成的一门典型的交叉学科。
根据研究对象的不同,城市生态学可分为城市自然生态学、城市经济生态学和城市社会生态学三个分支。
1、城市生态系统的特点与功能1.1、城市生态系统的特点⑴城市是一个人工生态系统。
虽然城市生态系统由自然、社会、经济亚系统共同组成,一般而言,经济、社会生态亚系统对复合生态系统的结构与功能往往更具影响力。
作为人工生态系统,城市中的生物物种较为单一,系统对病虫害的抵御能力较弱;系统自身的生产者生物量远远低于周边生态系统,相反,消费者密度则高于其他生态系统,食物链呈倒金字塔型。
⑵物质循环系统多数为线状而不是环状。
在城市生态系统食物网中,主要以消费者为主,缺少分解者,必须依靠人工措施对废物进行消纳或重新利用。
⑶能量高度集中。
城市生态系统中的能量有两个基本特征,一是高度集中;二是能量的质量高。
能量的质量又称能质(energy quality),体现了生态系统中能量功能的强弱。
由于生态系统中大部分能量在逐级生产过程中被使用或耗散掉,而保留下来的能量,其质量则明显增加。
第八章 城市生态系统的生态流
R．E．帕克 （Robert Ezra Park 1864—1944）
R．E．帕克 （Robert Ezra Park 1864——1944）生于宾夕法 尼亚州。美国著名社会学家，芝 加哥学派重要代表人物之一，城 市社会学的奠基人。主要从事对 城市现象和种族关系的研究，首 创了参与观察法，是一位经验社 会学学派的领袖。
3.2
城市生态学的发展
E.W.伯吉斯(Ernest W.Burgess,1886— 1966），他是帕克的学生，也是人类生态学派创 始人之一。他与帕克合著的《社会学导论》一书， 对人类生态学发展起了重要推动作用。 他用观察植物群落生态过程的相同方法，研究 城市社会结构的动态发展，提出了著名的同心圆 理论。经过帕克等人的努力，人类生态学发展成 为一门具有自己研究对象的独立学科。
3.3 城市生态学的研究对象 —城市生态系统
3.3.1 城市生态系统的概念
• 城市生态系统(urban ecosystem):指的是 城市空间范围内的居民与自然环境系统和 人工建造的社会环境系统相互作用而形成 的统一体,属人工生态系统(artificial ecological system)。
城市生态系统是自然实体和社会,、经济和科学
3.2
城市生态学的发展
1933年，美国生态学家奥.莱奥波尔德（Aldo Leopold， 1886—1948）发表了“大地伦理学”的著名论文，他从生态 学角度将地球视作一个有机的整体：土壤、高山、河流、大 气圈等地球的各个组成部分，是地球的各个器官。器官的零 部件组成动作协调的器官整体，其中每一部分都有确定的功 能。在他看来，自然没有等级差别，人类也是生物联合体中 平等的一分子，各种生物与自然相互合作，产生了自然的自 我调节的整体功能。 他屡次提到提倡人们要与自然建立伙伴关系，以取代把 自然当作改造和征服对象的传统思维模式。人类在自然中作 用不在于征服统治自然，而在于保护和建设自然，人和自然 应共同进化、和睦相处。
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死有机物质（动植物 残体和排泄物）被腐 生物分解的过程。
能量流动特点：
1 “越流越细”，能量在流动过程中逐渐耗散。 2 单向流动，不可逆。
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生态金字塔： 能量通过各个营养级过程中逐级减少，如 果把各营养级的能量由低到高画成图，就 成为一个金字塔形。 如果以生物量或个体数目来表示，可得到 生物量金字塔或数量金字塔。
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二、生态系统的组成
生产者（producers） 生物成分 消费者(consumers) 还原者 (decomposers) 太阳辐射能 非生物环境 无机物质
生态系统
有机物质
（一）非生物环境 土壤、辐射、温度…… （二）生产者 能以简单的无机物质制造食物的自养物。 包括所有进行光合作用的绿色植物和化能 合成细菌。
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1 单位：公斤 10 鱼 浮游动物 浮游植物 1000 100
生物量金字塔
四、生态系统的功能
（一）生态系统的能量流动 （二）生态系统的物质循环 （三）生态系统的信息传递
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欧洲的城市化发展
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从生态学的角度看: 城市是一个以人类生活和生产活动为中心, 由居民和城市环境组成的自然、社会、经 济复合生态系统，或称城市生态系统。
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水循环
碳循环(carbon cycle)
燃料
大气中CO2
光合 作用
呼吸 作用
扩散 腐烂 水生植物 光合作用 CO2 碳化作用 泥碳 煤 化 石油
腐烂
氮循环(nitrogen cycle)
大气库 HN3,NO,NO2, N2O ， 降 脱氮 水
动植物 活体 闪电 化学反应
大气库 N2
大气
火 山 作 用
工业固氮 （汽车,化肥,电厂）
蓝藻
生物固氮
其它 动植物
土壤 中无 机氮 库
陆地
共生或 自由生活 的固氮 微生物 死有机体 河流带走
浅层死有机物 陆地陆地
丢失于深 层沉积中
溶解死 有机物 海洋
磷循环（phosphorus cycle）
陆地 活有机物
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食物链类型
草牧食物链（捕食食物链）: 腐生食物链（碎食食物链）:
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（二）营养级和生态金字塔
营养级： 处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。
生态平衡是指生态系统通过发育和调节所 达到的一种稳定状况，它包括结构上的稳 定、功能上的稳定和能量输入、输出上的 稳定。
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第二节 城市生态系统
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城市
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。 城市的根本性质：以人为主体 城市与乡村的区别
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生态系统中的能量流动
热 能 化学能 热 能 机械能
太 阳
辐射能
有机物质的合成过程， 即生产者（绿色植物） 吸收太阳能量形成初 级生产量。
活有机物质被各级消 费者（动物）消费的 过程。
（四）分解者 属异养生物，如细菌、真菌、放线菌以 及土壤原生动物和一些土壤中小型无脊 椎动物。其作用是将复杂的有机物还原 为无机物，把养分释放出来，归还给环 境中。
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汞循环(mercury cycle)
火山活动
降水 农药喷洒 水鸟 (中性pH) (CH3)2Hg 化石 燃烧 挥发 挥发
农田风 径流 工厂 捕鱼 鱼 化和淋 汞的废物 Hg2＋ 溶作用 水生植物 由河水带走
CH3Hg (酸性pH) 沉积物 College of Life Sciences and Technology
物质循环和能量流动的关系
生态系统中物质与能量流动是互相依存， 互相制约，密不可分的。但能量在生态系 统中是被消耗、单向循环（流动），不可 逆的。而物质循环是可逆的，多向可返回 原来的化学形态，并可逃循、脱离生态系 统。
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（三）消费者
生活在生态系统中的各类动物和某些腐 生或寄生菌类，属异养型生物，只能依 赖生产者生产的有机物为营养来获得能 量。
食草动物： 食肉动物： 大型食肉动物：
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三、城市生态系统的功能
（一）物质流 （二）能流 （三）信息流
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（一）物质流
城市生态系统的物质流可分自然推动的物 质流和人工推动的物质流。前者如空气流 动、自然水体流动等，可称作资源流；后 者即交通运输等。 包括人口流、劳力流、智力流、价值流、 货物流、资源流.
排泄死亡
捕鱼 鸟粪
海洋 活有机物
排泄 死亡
摄取 悬浮在水中随河水带走 死 死 摄取 有机物 有机物 分解 上涌 下,沉 土壤中的 深海的磷 无机磷 溶解于水 开采 上升风化 沉积
沉积型循环
沉积物中的磷 College of Life （约为土壤和海洋中千倍以上） Sciences and Technology
一、城市生态系统的组成与结构
（一）城市生态系统的组成 自然系统、社会系统、经济系统以及他们的 子系统
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（二）城市生态系统的结构 1. 形态结构
三、生态系统的结构
（一）食物链和食物网 生产者所固定的能量和物质，通过一系列 取食和被食的关系排列的链状顺序。
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食物网：食物链彼此交错连结，形成的一 个网状结构。
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农民工是城镇化主流群
（二）能流
1.遵守热力学第一、第二定律，在流动中不 断有损耗，单向性； 2.除部分热损耗是由辐射传输外，其余的能 量都是由物质携带的，能流的特点体现在 物质流中。但是能量每流过一个能级时， 均有一定的损耗。
（一）生态系统的能量流动
1. 热力学定律 热力学第一定律 热力学第二定律
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热力学第二定律
① 物体自由能的提高不可能是一个自发的过 程 ② 任何产生自由能贮备的能量转换都不可能 达到百分之百有效。
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生态系统概念的提出 英国学者Tansley于1935年提出生态系统的 概念，强调生物和环境的不可分割性。 20世纪60年代以来，成为国际上生态学研 究的焦点。
生态系统研究的背景
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生态系统的类型
陆地生态系统： 森林生态系统、农田生态系统、 城市生态系统…… 水域生态系统： 河流生态系统、池塘生态系统、 海洋生态系统……
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北京遭遇强沙尘袭击
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城市化发展过程
孤立农家
市井集镇
老工业区 of Life Sciences and Technology 新工业区 College
2. 营养结构 (经济结构: 产业结构、能源结构和交通结构)
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北京中心城城市布局结构图 (两轴－两带－多中心）
杭州网状结构
城市道路 和谐音符织成的线谱
二、城市生态系统的特点
（一）以人为主体 （二）容量大、流量大、密度高、运转快、 高度开放 （三）人类的自我驯化 （四）多层次的复杂系统
次级生产量
猎物种群生产量(886.4g)
未捕获(876.1g) 被捕获(10.3g)