城市生态系统的结构及生态流
城市生态学4城市生态系统的结构与基本功能ppt课件
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第二节 城市生态系统的基本功能
城市生态系统的主要功能 外部功能：联系其它生态系统，根据系统内需要 输入和输出的物质能量，保持系统内部物质能量 流动的正常与平衡。 内部功能：维持系统内部物质与能量流动的循环 和畅通，并反馈各种流的信息，以调节外部功能， 同时将系统内剩余或不需要的能量输出到其它生 态系统。
一个国家、城市的能源结构反映该国或该城市生 产技术发展水平。
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次生
热
热
能源
利用率
原生 能源
转化率 传输率
热
最终
能源
热
利用率
热
有用
能源
热
城市生态系统能量流动的基本过程
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城市生态系统能量流动的过程与特点（与自然生 态系统比较）
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人口流：包括人口在时间上和空间上的变化，前 者即人口的自然增长和机械增长，后者反映城市 与外部区域之间人口流动中的过往人流、迁徙人 流以及城市内部人口流动的交通人流。
分类：劳力流和智力流
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城市生态系统物质循环的特点
1.所需物质对外界有依赖性； 2.既有物质输入，又有物质的输出； 3.生产性物质远远大于生活性物质； 4.物流缺乏循环 5.物质循环在人为状态下进行 6.物质循环过程中产生大量废物。
城市生态学
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第四章
城市生态系统的结构与 基本功能
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2
第一节 城市生态系统的结构
一、城市 定义：以空间和环境资源利用为基础、以人类社 会进步为目的的一个集约人口、集约经济、集约 科学文化的空间地域系统，它是一个经济实体、 科学文化实体和自然环境实体的综合体。
城市生态系统
另外，最好对垃圾进行充分分拣，以回收资源。
垃圾填埋的目的是垃圾的无害化处理，封场后通过生态重建，效果还是比较好的。其中关键的技术是防止臭气散播、防渗等。并且通过沼气抽排可以回收能源。借助CDM可以申请国际补助，有一定的利润。
但是，垃圾填埋关键看如何操作，严格按照规范执行的话，是比较安全的。相比焚烧造成的大气污染(主要是二恶英，剧毒，是氰化钾的100倍）还是更容易让人接受的。
四.污水库
1.地理位置
唐河污水库位于保定市安新县北青村北，利用唐河北低水槽围建而成，库容720万立方米，1976年建成并投入使用，现仅有天鹅股份有限公司生产废水排入；经与天鹅股份有限公司负责人交换意见，要求该公司进一步对生产废水进行深度治理，并尽快纳入保定市污水处理厂。
五.白洋淀
1.位置 白洋淀位于河北保定境内，白洋淀淀区主要在保定地区安新县境内，一部分在沧州地区。涉及安新、雄县、任丘、容城、高阳等县市。是国家重点旅游区和开放区。水域面积366平方公里，为华北平原最大的淡水湖。南距石家庄189公里，北距北京162公里，东距天津155公里，是京津冀腹地。
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。
4.农业生态系统的基本结构
就总体来讲，农业生态系统结构，指农业生态系统的构成要素以及这些要素在时间上、空间上的配置和能量、物质在各要素间的转移、循环途径。由此可见农业生态系统的结构包括三个方面，即系统的组成成分，组分在系统空间和时间上的配置，以及组分间的联系特点和方式。
城市生态系统的结构及生态流
第六章城市生态系统的结构及生态流第一节第二节第三节第四节城市生态系统的结构城市生态系统的物质循环城市生态系统的能量流城市生态系统的信息流第一节城市生态系统的结构城市生态系统的结构第二节城市生态系统的物质循环城市生态系统中物质循环是指各项资源、产品、货物、人口、资金等在城市各个区域、各个系统、各个部门之间以及城市与外部之间的反复作用过程。
城市生态系统物质循环中物质流类型包括自然流（又称资源流）、货物流、人口流和资金流。
第二节城市生态系统的物质循环从市外进入城市的物质有两部分：天然输入：如空气、大部分水以及其中含有的物质，它们是由天然的空气流动和大气降水、河水、地下水流入城市。
人工输入：原材料、生产资料以及生活资料，这些物质是由人工生产，经过各种运输工具以及建造的特殊管线输入到城市的。
城市生态系统物质代谢概括示意图二、城市的水循环为了维持生存，人每天至少需2~2.5升水，一般生活需水5升，加上卫生方面的用途共需40~50升。
发达国家城市居民每人每天平均用水量为300~500升，发展中国家约100 ~ 300升/人·天；我国1996年人均用水208升，2001年为216升/人·日。
水是城市里流量最大、流速最快的物质，在现代化城市中用水量更高。
城市水循环由于自然循环的改变及增加了人工控制的排灌系统，使其错综复杂。
香港地区水量收支情况：淡水：来源于主要是降水，内地供水和地下水，并消耗于蒸发、蒸腾、地表径流和生产、生活。
海水：主要用于工业、商业、市政以及部分生活用水。
上海地区水量：降雨量76 ×108 t / 年；自黄浦江长江口取水26 ×108 t / 年；市区每日用水量约540 ×104 t ，其中工业用水占40%，生活用水60%，城市污水处理能力为190 ×104 t /天。
我国城市工业用水回收率还有待提高；并注意避免再次污染。
三、城市的氧气代谢城市中主要的氧气消耗：一部分与生物活动有关，包括人类、动物、植物的呼吸作用，随同细菌活动发生的有机质废物的氧化分解等；另一部分是以各种化合物燃料为主要的有机物燃烧时消耗的氧气。
第3章城市环境生态学基础
孤立农家 市井集镇 老工业区 新工业区
第三节 城市生态系统的组成和结构
• 1. 城市生态系统的组成
• 2. 城市生态系统的结构形式
（一） 链结构
食物链结构（自然食物链、完全人工食物链） 资源链结构（主链、副链） （二） 生命与环境相互作用结构 （三） 空间组合结构
圈层式：市区生命与环境为内圈；郊区为中圈；区域为外 圈
• 2. 能量流动功能 （一）能源分类 按来源、对环境的影响、是否加工、能否再生、技术发 展水平，可以对能源进行不同的划分。 （二）能源结构（能源总生产量和总消费量的构成及比例 关系能够反映一个国家的生产技术和经济发展水平）
（一）城市生态系统缺乏“生产者”（绿色植物）
绿色植物数量少，功能也由提供食物转变为美化环境， 城市所需食物靠外部输入。
（二）城市生态系统 缺乏分解者
城市缺乏分解者存在环境，大量城市废弃物在市外分解。
• 4. 城市生态系统是高度开放性系统
（一）所需能量和物质以及各种信息、技术人力等由系统外 输入；
（二）向系统外输出生产的产品、信息、技术、人力等；
• 2. 城市生态系统
（一）城市生态系统的概念
城市生态系统是一个以人为核心的系统，它不仅包含自 然生态系统的组成要素，也包括人类及其社会经济等要素， 因此，城市生态系统是一个自然、经济与社会复合的人工 生态系统。
（二）城市生态系统的产生及发展
在人类生态系统的发展过程中，经过了自然生态系统到 农业生态系统的演变，最后才产生城市生态系统，从此， 人类生态系统可划分为农村生态系统和城市生态系统两大 类型。
• 1. 城市
（一）城市的含义 城市是经过人类创造性劳动加工而拥有更高“价值”的
人类物质、精神环境和财富，是更符合人类自身需要的社 会活动的载体场所，是一类以人类占绝对优势的新型生态 系统。 （二）城市的发展及其特征
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。
城市生态学基本原理
城市地物
建筑物、大小、高度、街道。（街道风）
其它污染
（1）城市水文、水污染（污水处理厂的设置通常在城市主要河流的下游 区域；工业废水排放，日本水俣病）
（2）城市土壤和土壤污染（近郊城乡结合部的土壤多作为蔬菜和副食 品生产基地，由于接近城市，受城市生产和生活影响比较显著，污水、垃圾 都影响到土壤，增强了污染）
（2）流动源是指排放污染物的地点不固定的污染源，主要指交通工具， 如汽车、火车、飞机和轮船等。这种流动源与工厂等固定污染源相比，虽然 排放量小而分散，但数目庞大，活动频繁，排放出来的污染物总量还是不容 忽视的。其中，城市汽车是最大的污染源，主要有一氧化碳、氮氧化物、碳 氢化合物等。
城市空气污染 插图4-12
城市热岛效应产生的原因
简单的讲，城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城 市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。
气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的内 因。一般认为，热岛成因有五：
原因一
城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆）。这些机 器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。
定义三：热岛是由于人们改变城市地表而 引起小气候变化的综合现象，是城市气候 最明显的特征之一。由于城市化的速度加 快，城市建筑群密集、柏油路和水泥路面 比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和 吸热率，使得城区储存了较多的热量，并 向四周和大气中幅射，造成了同一时间城 区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的 城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋 大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城 市热岛效应。
5．建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以 绿色为隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应；
城市生态学
城市生态学：是以生态学的概念、理论方法研究城市的结构、功能和动态调控的一门学科，既是一门重要的生态学分支学科，又是城市科学的一个重要分支学科。
城市生态学的主要研究内容是城市生态学城市问题：人口密集、住房困难、土地资源紧缺、工业资源短缺、水源短缺、交通拥挤、环境污染、疾病流行、犯罪增多、就业困难等城市迅速发展的实践证明，随着城市人口的迅速增加、城市工业化水平的提高、城市数量的不断增加等，城市经济发展和城市生态环境之间的矛盾日益复杂尖锐，从而使解决城市经济发展和城市环境保护的问题提到了世界各国的议事日程。
生态位：指物种在群落中在时间、空间和营养关系方面所占的地位。
一般说，生态位的宽度依据该种的适应性而改变，适应性较大的物种占据较宽的生态位，而城市生态位是一个城市给人们生存和活动所提供的生态位，是城市提供给人们的或可被人们利用的各种生态因子和生态关系的集合。
城市生态位：是指城市满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度。
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作用，具体体现在规模、强度和速度上。
环境承载力包括：资源承载力（自然资源、社会资源条件）。
技术承载力（主要指劳动力素质、文化程度与技术水平所能承受的人类社会作用强度，同样包括现实和潜在两种）。
污染承载力（是反应本地自然环境的自净能力大小的指标。
）生态系统：就是在一定时间和空间内，生物的和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而相互依存的统一的整体，构成一个生态学的功能单位。
生态系统的成份，可以分为生命的和无生命的两类。
无生命的分为三种（太阳辐射、无机物质、有机物质）生命类分为三种（生产者、消费者、还原者）生态系统有上述六种成分组成。
生态系统的结构：形态结构和营养结构生境：是指在一定时间内对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及有机体存活数量有影响的空间条件及其他条件的总和。
生境是一个综合体，是由各种因素组成的。
城市生态系统由什么构成？
城市生态系统由什么构成？
组成
结构
形态结构城市存在于一定的区域范围内，占有一定的空间位置，并具有某种形
态结构。
从城市的构型看，城市外貌除了要受自然的地形、水体、气候等影响外，更要受城市形成的历史、文化、产业结构、民族、宗教，甚至某些人的兴趣等人为因素的影响。
除城市构型外，城市的人口密度、功能分区和道路桥梁等都是描述城市形态结构的因素。
营养结构城市生态系统的营养结构不同于自然生态的营养关系，并且改变了原来自然生态系统中各营养比例关系。
在城市中，作为生产者的绿色植。
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第六章城市生态系统的结构及生态流
第一节第二节第三节第四节城市生态系统的结构
城市生态系统的物质循环城市生态系统的能量流城市生态系统的信息流
第一节城市生态系统的结构
城市生态系统的结构
第二节城市生态系统的物质循环
城市生态系统中物质循环是指各项资源、产品、货物、人口、资金等在城市各个区域、各个系统、各个部门之间以及城市与外部之间的反复作用过程。
城市生态系统物质循环中物质流类型包括自然流（又称资源流）、货物流、人口流和资金流。
第二节城市生态系统的物质循环
从市外进入城市的物质有两部分：
天然输入：如空气、大部分水以及其中含有的物质，它们是由天然的空气流动和大气降水、河水、地下水流入城市。
人工输入：原材料、生产资料以及生活资料，这些物质是由人工生产，经过各种运输工具以及建造的特殊管线输入到城市的。
城市生态系统物质代谢概括示意图
二、城市的水循环
为了维持生存，人每天至少需2~2.5升水，一般生活需水5升，加上卫生方面的用途共需40~50升。
发达国家城市居民每人每天平均用水量为300~500升，发展中国家约100 ~ 300升/人·天；我国1996年人均用水208升，2001年为216升/人·日。
水是城市里流量最大、流速最快的物质，在现代化城市中用水量更高。
城市水循环由于自然循环的改变及增加了人工控制的排灌系统，使其错综复杂。
香港地区水量收支情况：
淡水：来源于主要是降水，内地
供水和地下水，并消耗于
蒸发、蒸腾、地表径流和
生产、生活。
海水：主要用于工业、商业、市
政以及部分生活用水。
上海地区水量：
降雨量76 ×108 t / 年；自黄浦江长江口取水26 ×108 t / 年；市区每日用水量约540 ×104 t ，其中工业用水占40%，生活用
水60%，城市污水处理能力为190 ×104 t /天。
我国城市工业用水回收率还有待提高；并注意避免再次污染。
三、城市的氧气代谢
城市中主要的氧气消耗：
一部分与生物活动有关，包括人类、动物、植物的呼吸作用，随同细菌活动发生的有机质废物的氧化分解等；另一部分是以各种化合物燃料为主要的有机物燃烧时消耗的氧气。
任何发达的生产技术都还不能代替植物的光合作用，城市园林绿地能促进大气中二氧化碳与氧气的平衡。
城市居民呼吸耗氧排碳一般占城市总耗氧排碳的20%。
南京市2/3的二氧化碳是由中山陵的森林树木吸收的。
城市生态系统物质循环的特点
①城市生态系统所需物质对外界有依赖性
②城市生态系统物质既有输入又有输出
③生产性物质远远大于生活性物质
④城市生态系统的物质流缺乏循环
⑤物质循环在人为状态下进行
⑥物质循环过程中产生大量废物
第三节城市生态系统的能量流
一、城市能源
1．能源类型
按来源自然能源：包括太阳能、风能、潮汐能、地热能等。
矿物能源（化石能）：包括煤、石油、天然气等。
生物能源：包括沼气、秸秆、木材等。
按能源利用方式分：
常规能源可再生能源：水力能
一次能源不可再生能源：煤、石油、天然气、核裂变燃料新能源可再生能源：太阳能、生物能、风能、潮汐能、地热能
不可再生能源：核聚变能
二次能源：火电、焦炭、煤气、柴油、沼气等
一次能源：指从自然界直接取得而不改变其基本形态的能源。
二级能源：指一次能源经过加工，转变成另一种形式的能源。
2．能源特点
法国朗斯潮汐电站
2600
广东阳江
沼气罐
3．能源结构
能源结构是指能源总生产量和总消费量的构成及比例关系。
能源的生产结构：从总生产量分析能源结构。
能源的消费结构：从总消费量分析能源结构。
能源结构可反映一个国家或
城市生产技术发展水平。
在中国能源资源还算丰富，
但人均占有量就非常低了。
煤炭24%
石油33%
生物能14%核能
5%
氢能
6%天然气
18%世界能源结构图
1990年
在以上26个城市能源结构中煤炭所占比例也可以看出，我国城市以煤炭为主要能源的特点。
城市是一个国
家消耗能源的主要区域。
城市的能源结构与全国的能源
生产结构、消费结构、城市结构特征和环境特征等有着
密切的关系。
我国能源结构特点：富煤、贫油、少气，能耗主要依赖煤炭。
99
×1010t 或m3
我国根据矿物能源供应情况分为：
富能城市：
如大同、平顶山市
有能城市：
如南京、西安
缺能城市：
如上海、天津目前，天然气和电力消费及一次能源
用于发电的比例仍然是反映城市能源供应
现代化水平的指标。
天然气热值高，污染
少且成本低，已成为城市燃气现代化的主
导方向。
北京天然气供应与空气中二氧化硫浓度的关系
二、城市能量流动
1．城市生态系统能量流动的过程
城市生态系统中原生能源一般需从城市外部调入，其运输量也是十分惊人的。
当然，在原生能源转化为次生能源的过程中，也是最容易产生污染的环节。
2．城市生态系统能量流动的特点
在能量的使用上，自然生态系统的能量流动类型主要集中于系统内各生物物种间所进行的动态过程，反映在生物的新陈代谢过程之中；城市生态系统由于技术发展，大量的是非生物之间能量的变换和流转，反映在人力所制造的各种机械设备的运行过程中，这种非生物性能量决非在城市这一相对“狭隘”的自然环境中所能满足。
随着城市的发展，它的能量、物资供应地区会越来越大。
在传递方式上，城市生态系统的能量流动方式要比自然生态系统多。
自然生态系统主要通过食物链、网传递能量；而城市生态系统可通过农业部门、采掘部门、能源生产部门、运输部门等传递能量。
在能量流运行机制上，自然生
跨越黄河的西气东输管道态系统能量流动是自为的, 天
然的，而城市生态系统能量流
动以人工为主。
在能量生产和消费活动过程中，
有一部分能量以三废形式排入
环境，使城市遭受污染。
在能量流动中不断有能量损耗，不能构成循环，具有明显
的单向性。
除部分能量是由辐射传输外（热损耗），其余能量都是由
各类物质携带。
第四节城市生态系统的信息流
一、信息的作用
1、传递知识
通过发布消息、宣传广播传播知识；
交通控制中心传递情报。
2、信息是科学技术与生产力之间的纽带
世界电信业务量和装备急剧增长，信
息通讯已成为国民经济的支柱产业。
3、信息可提高效率
交通部门可提高效率50%以上；节约
交通能源60%。
基建部门可提高劳动生产率15%以上；
4、信息在世界经济中的作用
二、城市的信息流
1. 城市有现代化的信息技术：
现代印刷技术、无线电通讯技术、电子信息网络技术及使用这些技术的人才。
2. 城市有完善的新闻传播网络系统：
报纸、电台、电视台、出版社、杂志社、通讯社及各党派、行政、军事决策机关等，故城市有大容量的信息流。
3. 邮电通讯是现代城市的基础设施之一。
城市的信息资源的利用程度可用两个
指标来表示：
信息装备：电话、电视、计算机普及率
信息流通量：人均年使用通讯费、订报刊费。