城市生態(tài)學(xué)講稿.doc

第一章 緒論一、城市1、城市的概念絕大多數(shù)的城市(city)都是從農(nóng)村、集鎮(zhèn)發(fā)展而來的。因此，一般詞典都把城市定義為人口集中、工商業(yè)發(fā)達(dá)、居民以非農(nóng)業(yè)人口為主的地區(qū)，通常是周圍地區(qū)的政治、經(jīng)濟和文化中心。但是為了更明確區(qū)分城市與農(nóng)村，科學(xué)地把城市定義為：是非農(nóng)業(yè)人口為居民主體, 以空間與環(huán)境利用為基礎(chǔ), 以聚集經(jīng)濟效益為特點, 以人類社會進步為目的的一個集約人口、經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)和文化的空間地域綜合體。人類社會與地域空間的高度結(jié)合。城市的形成(三次社會分工與私有制)。第一次:畜牧業(yè)與農(nóng)業(yè)分離聚落(城市胚胎)；第二次:農(nóng)業(yè)與手工業(yè)分離產(chǎn)生聚落中心；第三次:手工業(yè)與商業(yè)分離“市”(集)形成；私有制產(chǎn)生聚落爭斗防衛(wèi)“城”(鎮(zhèn))形成；城市發(fā)展的自然條件：大河沖積平原區(qū)；經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展水平：沖破自然束縛向外擴張拓展。2. 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： 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)機械。二、城市生態(tài)學(xué)的概念城市生態(tài)學(xué)(urban ecology)是以生態(tài)學(xué)(ecology)的概念、理論和方法研究城市的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)調(diào)控的一門學(xué)科，既是一門重要的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科，又是城市科學(xué)(urban science)的一個重要分支學(xué)科。城市生態(tài)學(xué)以整體的觀點，把城市看成一個生態(tài)系統(tǒng)，除了研究它的形態(tài)結(jié)構(gòu)以外，更多地把注意力放在全面闡明它的組分之間的關(guān)系及其組分之間的能量流動、物質(zhì)代謝、信息流通和人的活動所形成的格局和過程。城市生態(tài)學(xué)采用系統(tǒng)思維方式，并試圖用整體、綜合有機體等觀點去研究和解決城市生態(tài)環(huán)境問題。由于城市人口與城市環(huán)境(其他生物因素和非生物因素)相互作用形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因而使城市體系的中心問題仍然是生物(人)與環(huán)境的問題，因此，從生態(tài)學(xué)角度又可把城市系統(tǒng)稱為城市生態(tài)系統(tǒng)。 城市生態(tài)學(xué)的研究對象是城市生態(tài)系統(tǒng)，重點研究城市居民與城市環(huán)境之間的關(guān)系。它利用生態(tài)學(xué)和城市科學(xué)的原理方法、觀點去研究城市的結(jié)構(gòu)、功能、演變動力和空間組合規(guī)律，研究城市生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與人工控制對策。其研究目的是通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、動力的研究，最終對城市生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展、調(diào)控、管理及人類的其他活動提供建設(shè)性的決策依據(jù)，使城市生態(tài)系統(tǒng)沿著有利于人類利益的方向發(fā)展。三、城市生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容和分支學(xué)科城市生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)的一個分支，這就決定了城市生態(tài)學(xué)的研究對象是城市生態(tài)系統(tǒng)，重點研究城市居民與城市環(huán)境之間的關(guān)系。城市生態(tài)學(xué)的基本內(nèi)容可歸納為城市生態(tài)系統(tǒng)的組成形態(tài)與功能、城市人口、生態(tài)環(huán)境、城市災(zāi)害及防范、城市景觀生態(tài)、城市與區(qū)域持續(xù)發(fā)展和城市生態(tài)學(xué)原理的社會應(yīng)用等七個方面。根據(jù)研究的對象和內(nèi)容的不同，城市生態(tài)學(xué)可分為城市自然生態(tài)學(xué)(urban naturalecology)、城市景觀生態(tài)學(xué)(urban landscape ecology)、城市經(jīng)濟生態(tài)學(xué)(urban economicecology)和城市社會生態(tài)學(xué)(urban socio-ecology)等四個分支學(xué)科。 城市自然生態(tài)學(xué)著重研究城市的人類活動對所在地域自然生態(tài)系統(tǒng)的積極和消極影響，以及地域自然要素對人類活動的影響，即人的城市活動與地域的自然生態(tài)系統(tǒng)要素之間的相互關(guān)系。 城市景觀生態(tài)學(xué)著重從景觀尺度研究城市不同生態(tài)系統(tǒng)之間代謝過程的物流、能流和信息流的轉(zhuǎn)化、利用效率等問題。城市經(jīng)濟生態(tài)學(xué)著重從經(jīng)濟學(xué)角度重點研究城市代謝過程的物流、能流和信息流的轉(zhuǎn)化、利用效率等問題。 城市社會生態(tài)學(xué)的研究重點是城市人工環(huán)境對人的生理和心理的影響、效應(yīng)及人在建設(shè)城市、改造自然過程中所遇到的城市問題，如人口、交通、能源問題等。城市社會生態(tài)學(xué)的研究起源于20世紀(jì)20年代美國芝加哥學(xué)派及德國學(xué)者的城市演替研究。前者著重于城市系統(tǒng)的功能，后者強調(diào)城市的影響，目前這兩個學(xué)派趨于結(jié)合，形成了西方較為流行的結(jié)構(gòu)功能學(xué)說。四、城市生態(tài)學(xué)研究的社會意義 城市是人類文明的標(biāo)志，是一個時代的經(jīng)濟、政治、社會、科學(xué)、文化、生態(tài)環(huán)境發(fā)展和變化的焦點和結(jié)晶體。在城市中存在著各種各樣的社會矛盾和人類社會發(fā)展與自然界的矛盾。城市及其區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展和城市及其區(qū)域的生態(tài)環(huán)境變化的對立和統(tǒng)一，是促進城市發(fā)展的基本矛盾之一。城市化迅速發(fā)展的實踐證明，隨著城市人口的迅速增加、城市工業(yè)化水平的不斷提高、城市數(shù)量的不斷增加等，城市經(jīng)濟發(fā)展和城市生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益復(fù)雜尖銳，從而使解決城市經(jīng)濟發(fā)展和城市生態(tài)環(huán)境保護的問題提到了世界各國的議事日程。這是因為城市的優(yōu)勢在于工業(yè)、人幾、市場、文化和科學(xué)技術(shù)的集中，這有利于生產(chǎn)的專業(yè)化、協(xié)作化和新型高度精尖技術(shù)密集工業(yè)的發(fā)展，有利人流、物質(zhì)流的暢通。因此，正確合理地發(fā)揮城市的經(jīng)濟中心的作用，對提高經(jīng)濟效益、發(fā)展國民經(jīng)濟有著重要的意義。但是城市的缺點也恰恰在于人口和工業(yè)的過度集中和密度過大，在城市化地區(qū)，進行著大量的資源利用、物質(zhì)變換、能量流動、產(chǎn)品消費等活動，從而使自然資源大量耗用和各種生產(chǎn)、生活廢料大量產(chǎn)出，引起丁一系列城市問題。如人口密集、住房困難、土地資源緊張、工業(yè)資源短缺、水源短缺、交通擁擠、環(huán)境污染、疾病流行、犯罪增多、就業(yè)困難等等。這些問題的解決，必須依賴從全面的觀點出發(fā)，采取綜合性措施。城市生態(tài)學(xué)具有試圖為這種合理的有效的綜合措施提供理論基礎(chǔ)，為解決城市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾，實現(xiàn)城市生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展、促進人類社會健康發(fā)展提供方法的重要社會意義。五、城市生態(tài)學(xué)的發(fā)展簡史 科學(xué)來自人類的社會生產(chǎn)實踐，是人類認(rèn)識事物客觀規(guī)律性的總結(jié)，城市生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展也是與人類社會生產(chǎn)實踐和對客觀事物的認(rèn)識密切相關(guān)的。1.城市生態(tài)學(xué)的形成與發(fā)展盡管城市生態(tài)學(xué)在生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的各個分支中比較年輕但城市生態(tài)學(xué)的思想自城市問題一出現(xiàn)就有了。在20世紀(jì)前的城市改建中，無處不洋溢著城市生態(tài)學(xué)思想，但是由于當(dāng)時尚未形成較大的影響，故將20世紀(jì)以前的發(fā)展時期稱為萌芽階段。例如古代中國的土地合理布局和農(nóng)業(yè)與非農(nóng)業(yè)勞動力合理比例的思想，巴黎的改建與田園城市規(guī)劃理論等。特別是歐洲工業(yè)革命的興起，使工業(yè)在城市地區(qū)內(nèi)集中起來，城市也愈來愈大，城市中出現(xiàn)了大片的工廠和其他功能區(qū)，完全改變了封建時代城市功能單一的狀況。由于資本主義生產(chǎn)的盲目性和財產(chǎn)的私人占有，近代城市中許多矛盾也隨之出現(xiàn)，并不斷加劇。如布局混亂、工業(yè)污染、房荒嚴(yán)重、交通堵塞，這種情況嚴(yán)重阻礙了城市的正常發(fā)展，逐漸地引起了各國統(tǒng)治者的注意，試圖找出些辦法，著手對這些充滿矛盾的城市進行改造。(1)中國古代的城市生態(tài)學(xué)思想簡述 首先，中國古代的城市生態(tài)學(xué)思想反映在人口、人與土地和人與食物的關(guān)系上。公元前390年后商鞅第一個提出了具有城市生態(tài)學(xué)思想的認(rèn)識。主要觀點有：在個地區(qū)的土地組成上，城鎮(zhèn)道路要占10；才較為合理；上張增加農(nóng)業(yè)人口，提出農(nóng)業(yè)人口與非業(yè)人口的比例為100：1，最多不小于10：1，并采取一系列政策鼓勵從事農(nóng)業(yè)，其中還規(guī)定了不準(zhǔn)開設(shè)旅店和不準(zhǔn)擅自遷居。隨后荀子(公元前238年)則提出減少工商業(yè)人口，國家才能強盛的主張。公元170年，崔姓學(xué)者第一個提出人口的合理布局思想，到1885年，包世臣提出了農(nóng)業(yè)與非農(nóng)業(yè)勞動力比例關(guān)系應(yīng)為5：1，限制非農(nóng)業(yè)人口的發(fā)展。這些思想在一定程度上影響了我國城市的發(fā)展。 (2)巴黎的改建 自17世紀(jì)以來，巴黎一直接著古典美學(xué)原則進行建設(shè)，把城市的道路和廣場構(gòu)成美麗的圖案，推祟圓廣場放射線型的路，講究軸線、構(gòu)圖。工業(yè)革命后，大工業(yè)在巴黎郊區(qū)發(fā)展起來，城市中出現(xiàn)了混亂，許多自發(fā)形成的工人住宅區(qū)，道路彎曲、房屋擁擠。從1852年開始進行了巴黎的改建，除了要解決城市中的混亂外還在于把工人住宅區(qū)移出中心地帶和美化首都，主要的改建是對城市主道作了重新的規(guī)劃，在市中心形成一個大的十字交叉，東向是繁華的商業(yè)街，西向是著名的羅浮官、香榭里舍大街和凡爾賽宮，南北向為林蔭大道。為了解決交通的問題，修建內(nèi)環(huán)線和外環(huán)線，再沿塞納河修一條弧形道以補充兩環(huán)。城市中修建了許多筆直的大道，在街道的交會點建廣場，如著名的民族廣場和明星廣場等就是在街道交會點修建起來的廣場。 巴黎的改建使城市的交通有了明顯的改善，適應(yīng)了當(dāng)時馬車快速行駛的要求，以及后來出現(xiàn)的機動車交通。在改建中，在重點地段加強了街道綠化，建了許多街心花園。井在主要道路兩側(cè)，規(guī)定了建筑高度，徹底改變了歐洲封建城堡原來閉塞、狹隘的面貌，造就了開闊、宏偉的城市景觀。體現(xiàn)出原初的城市生態(tài)學(xué)思想。這對歐洲及世界各國的大城市建設(shè)有很大的影響，成為許多城市仿效的楷模。但是改建并沒有很好地解決工業(yè)化所提出的問題，僅著重在形式外表上下功夫，付出了很高的代價，這也反映了當(dāng)時理論的局限性和反映了資本主義上升時期炫耀財富的心理。(3)田園城市規(guī)劃理論 近代城市的發(fā)展產(chǎn)生了許多的矛盾，城市改建的社會實踐，引起了許多人對城市規(guī)劃理論的研究與探討，其中最有影響的是1898年英國人霍華德提出的田園城市理論。他經(jīng)過廣泛和深入的社會調(diào)查，認(rèn)識到了資本主義城市的種種現(xiàn)象，他認(rèn)為城市災(zāi)難的根本問題是：城市無限制地發(fā)展、土地私有和土地投機買賣等。他提出城市的土地不但要統(tǒng)一管理，而且城市要與鄉(xiāng)村相結(jié)合，并提出了一整套的田園城市設(shè)想方案(圖l-1)。他設(shè)想，每個城市規(guī)模不宜過大，約3.2萬人包括周圍2000公頃土地的農(nóng)田和綠地森林，城市中心是花園，工業(yè)區(qū)設(shè)在城市的邊緣，有便利的交通，整個城市像一座大花園，居民生活在安排合理、優(yōu)美舒適的環(huán)境之中。而建設(shè)這樣的城市必須統(tǒng)一開發(fā)、經(jīng)營和管理才能達(dá)到。在他的倡導(dǎo)下，英國曾有過試驗，如倫敦附近的列契華斯城。但是由于田園城市理論與社會現(xiàn)實距離較大，該理論在實踐中井未取得成功，然而這種城市生態(tài)思想?yún)s對城市規(guī)劃理論的研究和發(fā)展起了很大作用，后來的衛(wèi)星城鎮(zhèn)就是這種思想發(fā)展的產(chǎn)物。2.現(xiàn)代城市生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展(1)芝加哥學(xué)派與芝加哥城 20世紀(jì)以來，資本主義國家生產(chǎn)迅猛發(fā)展，使城市問題更加嚴(yán)重。由于資本的壟斷，造成了大城市的畸形發(fā)展，中心城市衰落，城市問題尖銳。如巴黎從19世紀(jì)的270萬人，猛增至850萬人；日本東京從100萬人劇增至1000多萬人。這些大城市的工業(yè)、金融及科技教育占全國很大的比重。資產(chǎn)階級為了追求高額利潤，不注意環(huán)境，造成了建筑密集，高樓林立，交通混亂，環(huán)境進一步惡化。自霍華德的田園城市理論后，城市建設(shè)和改建的合理化需要更加強烈。1916年，美國芝加哥學(xué)派創(chuàng)始人帕克(REPMk)發(fā)表城市：關(guān)于城市環(huán)境中人類行為研究的幾點意見的著名論文，對城市的調(diào)查勺和研究工作提出了綱領(lǐng)性的結(jié)論意見，特別是他將生物群落學(xué)的原理和觀點用。研究城市社會并取得丁可喜的成果，奠定了城市生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)，并在后來的社會實踐中得到發(fā)展。無疑如今美如畫，類似花園的芝加哥城的建設(shè)深受其影響。 芝加哥學(xué)派的主要理論認(rèn)為城市土地價值變化與植物對空間的競爭相似，土地的利用價值反映了人對最愿意和有價值地點的競爭。這種競爭作用下導(dǎo)致經(jīng)濟上的分離，按土地價值支付能力分化出不同階層。例如，美國許多城市的內(nèi)城地區(qū)通常為少數(shù)民族居住區(qū)。帕克的追隨者還應(yīng)用植物優(yōu)勢概念解釋了有形群體的發(fā)展形式，土地價值決定市民各種活動水平和形式的優(yōu)勢。此外還將類似植物的侵入的演替概念應(yīng)用于有形群體，特別是研究特殊的種族及商業(yè)活動逐漸進入居住區(qū)附近的情況。這些概念促使1925年伯吉斯提出了城市的同心圓增長理論，認(rèn)為城市的自然發(fā)展將形成56個同心圓形式，它是競爭優(yōu)勢及侵入演替的自然生態(tài)的結(jié)果。著名的土地經(jīng)濟學(xué)家赫特于1933年根據(jù)美國許多城市的實際情況提出了扇形理論。他認(rèn)為城市從CBD區(qū)沿主要交通于道向外發(fā)展形成星形城市，總的仍是圓形，從中心向外形成各種扇形輻射區(qū)，各扇形向外擴展時仍保持了居住區(qū)特點，其中有較多住宅出租的扇形區(qū)是城市發(fā)展的最重要因素，因為它影響和吸引整個城市沿著該方向發(fā)展。這一理論與美國和加拿大當(dāng)前許多城市的空間形式較相一致。以后哈里斯(Harris)和厄曼(Uiman)考慮了汽車的重要影響而提出了多核理論。他們指出許多北美城市的土地利用形式并不圍繞一個中心，而圍繞離散的幾個中心發(fā)展，雖然市區(qū)有的核心不明顯，有的核心是在遷移等原因下形成的，這最可能是由于汽車增長，成為上下班的主要交通工具所致。(2)衛(wèi)星城與發(fā)展新城市 衛(wèi)星城的出現(xiàn)是受霍華德田園城市理論的啟發(fā)，在惡性膨脹的大城市周圍，建立一些小城鎮(zhèn)，并通過這些小城鎮(zhèn)的合理建設(shè)規(guī)模、布局等，使之創(chuàng)造良好的生活環(huán)境以疏散大城市的人口，緩解大城市的矛盾。它的發(fā)展經(jīng)歷了二個階段： 最初只是附屬于大城市的近郊居住城，僅供居住。工作及公共建筑集中在母城，所必也被稱為臥城。在第二次世界大戰(zhàn)前，英國人和法國人分別在倫敦和巴黎周圍建了一些。以后又出現(xiàn)了半獨立的衛(wèi)星城。如住瑞典的斯德哥爾摩城周圍建立了一批，著名的有威林比等，它有一批工業(yè)和服務(wù)設(shè)施，部分可以就地工作。進入60年代，產(chǎn)生了完全獨立的衛(wèi)星城，它距母城較遠(yuǎn)，有自己的工業(yè)，有全套的服務(wù)設(shè)施，可以不依賴母城而獨立存在，再加以行政與財政的鼓勵措施，吸引了許多人，達(dá)到了真正疏散大城市人口的目的。 (3)新建的大城市 第二次世界大戰(zhàn)后，一些國家政府由于財富集中，有能力建設(shè)新城，在建設(shè)時吸取了新的理論與技術(shù)，并在建設(shè)者中發(fā)展了城市生態(tài)學(xué)理論。較為著名的有印度的昌迪加、巴西的巴西利亞，以及中同南方20t世紀(jì)80年代興建的深圳等。 巴西利亞是巴西的新首都，于1956年在全世界征求方案，丹麥考斯塔中獎，1956年按他的方案實施，規(guī)劃人口50萬，城市中一條長8公里的縱軸和3公里的橫軸構(gòu)成了像弓箭形的布局。弓的中部，東西交叉處為全市商業(yè)文化中心。其端部為火車站、體育場和旅館中心。箭頭部分為三角形的三權(quán)力廣場，即立法、司法和行政大廈。弓背為劃成方格的居住區(qū)，按鄰區(qū)單位組織街坊，有寬闊的人工湖，布置大面積的城市植被。整個城市交通組織合理，主要道路交叉口全為立體化等。六、城市生態(tài)學(xué)的學(xué)科基礎(chǔ) 與城市生態(tài)學(xué)有關(guān)系的學(xué)科很多。但最為重要的相關(guān)學(xué)科有，在城市生態(tài)學(xué)形成之前發(fā)展起來的生態(tài)學(xué)，與城市生態(tài)學(xué)同步發(fā)展的人類生態(tài)學(xué)和城市學(xué)，以及后來發(fā)展和形成的景觀生態(tài)學(xué)等等。 1.生態(tài)學(xué)。2.城市學(xué)。3.人類生態(tài)學(xué)。4.環(huán)境學(xué)七、課時安排總學(xué)時/總學(xué)分：32/2 理論學(xué)時：24實驗學(xué)時：8第一章 緒論（2學(xué)時）第一篇 基礎(chǔ)篇 第二章 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)（2學(xué)時）第三章 城市生態(tài)學(xué)基本原理與思想（2學(xué)時）第二篇 原理篇 第四章 城市人口（2學(xué)時）第五章 城市植物群落（6學(xué)時，含實驗4學(xué)時。實驗一 測樹工具的使用 實驗二 葉片水勢、葉面積測定）第六章 城市非生物環(huán)境（8學(xué)時，含實驗4學(xué)時。實驗三 溫、濕度和光強度測定 實驗四 土壤含水量的測定）第七章 城市景觀（2學(xué)時）第八章 城市生態(tài)系統(tǒng)（2學(xué)時）第三篇 應(yīng)用篇 第九章 城市生態(tài)評價（2學(xué)時）第十章 城市生態(tài)規(guī)劃（2學(xué)時）第十一章 城市生態(tài)建設(shè)（2學(xué)時）第二章 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 生態(tài)學(xué)概述一、生態(tài)學(xué)的定義及研究對象 1、生態(tài)學(xué)在不同的發(fā)展時期的多種定義。生態(tài)學(xué)（英文Ecolocy）一詞，源于希臘文oikos+logos，意為“住所、棲息地”和 “論述、學(xué)科”。從字義上講，生態(tài)學(xué)是關(guān)于居住環(huán)境的科學(xué)，即研究生物的聚居地或生境。生態(tài)學(xué)是研究生物及環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)”。這里，生物包括動物、植物、微生物及人類本身，即不同的生物系統(tǒng)，而環(huán)境則指生物生活中的無機因素、生物因素和人類社會共同構(gòu)成環(huán)境系統(tǒng)。生態(tài)學(xué)自創(chuàng)立以來，在不同的發(fā)展時期，生態(tài)學(xué)家曾提出過多種定義，馬世駿（1980）：生態(tài)學(xué)是一門多學(xué)科的自然科學(xué)，研究包括人類在內(nèi)的生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用規(guī)律（物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律）及其機理。 2、生態(tài)學(xué)的研究對象微觀（基因、細(xì)胞和器官）、個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)（生命系統(tǒng)的六個層次或者水平）和宏觀生態(tài)學(xué)及其應(yīng)用。 傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)是研究生物個體以上水平（個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)）的生物與生物、生物與環(huán)境之間關(guān)系的科學(xué)。它是生物學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科（形態(tài)、生理、遺傳等）之一，同時又是唯一將研究對象擴大到生物體以外的科學(xué)。 現(xiàn)代生態(tài)學(xué)主要以生態(tài)系統(tǒng)為研究的基本單位，生態(tài)系統(tǒng)由生產(chǎn)者、消費者、分解者和非生物環(huán)境組成，其功能主要表現(xiàn)在物質(zhì)流、能量流和信息流（穩(wěn)態(tài)和調(diào)節(jié)功能）上，通過這三大流，生態(tài)系統(tǒng)的各個成員聯(lián)系成為一個具有統(tǒng)一功能的系統(tǒng)。 當(dāng)今生態(tài)學(xué)的研究已超出個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)四個層次（或水平）的范圍，向宏觀和微觀兩個方向進一步發(fā)展。生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容如此廣泛，我們認(rèn)為采用最早的、簡明而廣泛的定義更加合適。即生態(tài)學(xué)是研究生物與環(huán)境間相互關(guān)系的科學(xué)。自然科學(xué)和社會科學(xué)相互滲透，形成了許多交叉學(xué)科，使得生態(tài)學(xué)的邊界非常模糊。（1）根據(jù)研究對象的組織水平劃分：分子生態(tài)學(xué)(Molecular Ecology)、進化生態(tài)學(xué)(Evolutionary Ecology)、個體生態(tài)學(xué)(Autecology)或生理生態(tài)學(xué)(Physiological Ecology)、種群生態(tài)學(xué)(Population Ecology)、群落生態(tài)學(xué)(Community Ecology，Synecology)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(Ecosystem Ecology)、景觀生態(tài)學(xué)(Landscape Ecology)與全球生態(tài)學(xué)(Global Ecology)。 (2）根據(jù)研究對象的分類學(xué)類群劃分：分出植物生態(tài)學(xué)、動物生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、陸地植物生態(tài)學(xué)、哺乳動物生態(tài)學(xué)、昆蟲生態(tài)學(xué)、地衣生態(tài)學(xué)，以及各個主要物種的生態(tài)學(xué)。(3）根據(jù)研究對象的生境類別劃分：根據(jù)研究對象的生境類別劃分有陸地生態(tài)學(xué)(Terrestria Ecology)、海洋生態(tài)學(xué)(Marine Ecology)、淡水生態(tài)學(xué)(Freshwater Ecology)、島嶼生態(tài)學(xué)(Island Ecology或Island Biogerography)等。 (4）根據(jù)研究性質(zhì)劃分：理論生態(tài)學(xué)：涉及生態(tài)學(xué)進程、生態(tài)關(guān)系的數(shù)學(xué)推理及生態(tài)學(xué)建模-唐守正。應(yīng)用生態(tài)學(xué)： A、應(yīng)用于各類農(nóng)業(yè)資源的管理，產(chǎn)生了農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、家畜生態(tài)學(xué)、自然資源生態(tài)學(xué)等；B、應(yīng)用于城市建設(shè)則形成了城市生態(tài)學(xué) (Urban Ecology)；C、應(yīng)用于環(huán)境保護與受損資源的恢復(fù)則形成了保育生物學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)(Restoration Ecology)、生態(tài)工程學(xué)(Engineering Ecology);D、應(yīng)用于人類社會，則產(chǎn)生了人類生態(tài)學(xué)(Human Ecology)、生態(tài)倫理學(xué)(Ecology Ethics)等。E、還有學(xué)科間相互滲透而產(chǎn)生的邊緣學(xué)科。例如，數(shù)量生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、物理生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟生態(tài)學(xué)等。二、生態(tài)學(xué)的形成1、生態(tài)學(xué)的萌芽時期(公元16世紀(jì)以前)2、生態(tài)學(xué)的建立時期(公元17世紀(jì)至19世紀(jì)末) 3、生態(tài)學(xué)的鞏固時期(20世紀(jì)初至20世紀(jì)50年代)。1)北歐學(xué)派(Uppsala學(xué)派)：由瑞典Uppsala大學(xué)的RSernauder所創(chuàng)建，繼承人為GEDu Rietz。以注重群落分析為特點。2)法瑞學(xué)派：有兩個中心，一在瑞士Zurich大學(xué)，一在法國Montpellier大學(xué)，所以又稱為蘇黎士蒙伯利埃學(xué)派，他們聯(lián)合創(chuàng)建了“國際高山和地中海地植物研究站”和“Rbel地植物研究所”。3)英美學(xué)派：代表人物是美國的FEClements與英國的AGTansley，以研究植物群落的演替和創(chuàng)建頂極學(xué)說而著名，有人稱之為動態(tài)學(xué)派。4)蘇聯(lián)學(xué)派：以BHCya為代表，他們注重建群種與優(yōu)勢種，建立了一個植被等級分類系統(tǒng)，并重視植被生態(tài)、植被地理與植被制圖工作。他們的工作以植物群落和植被為主，統(tǒng)稱為“地植物學(xué)”。4、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)時期(20世紀(jì)60年代至現(xiàn)在)。1）在研究層次上向宏觀與微觀兩極發(fā)展； 2）研究手段的更新；3）研究范圍的擴展。三、現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢 1）生態(tài)系統(tǒng)研究是生態(tài)學(xué)發(fā)展的主流； 2）系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的發(fā)展是系統(tǒng)分析和生態(tài)學(xué)的結(jié)合；3）傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)的定量化和進一步的發(fā)展；4）在研究層次上向宏觀與微觀兩極發(fā)展； 5）應(yīng)用生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展，尤其是與社會科學(xué)、經(jīng)濟學(xué)的結(jié)合；6）與應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)、從研究層次又更加宏觀的景觀生態(tài)學(xué)和全球生態(tài)學(xué)是近10-20年發(fā)展起來的新方向。四、我國近年來生態(tài)學(xué)發(fā)展的重點和趨勢： 1我國生態(tài)學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略方針：1）加強生態(tài)學(xué)對我國社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的指導(dǎo)作用；2）由中觀水平向宏觀和微觀兩個方向、兩個深度發(fā)展；3）生理、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)仍然是研究的基礎(chǔ)和核心；4）以發(fā)展多學(xué)科綜合性學(xué)科為主兼顧單學(xué)科深入研究；5）推進生態(tài)學(xué)方法論的革新。2我國生態(tài)學(xué)發(fā)展中、近期的戰(zhàn)略目標(biāo)：1）推進可持續(xù)生態(tài)系統(tǒng)研究；2）生物生產(chǎn)力的提高與管理；3）加強生物多樣性的保護和保護生物學(xué)的研究；4）開拓和發(fā)展生態(tài)學(xué)理論和應(yīng)用基礎(chǔ)的前沿 第二節(jié)種群一、種群的基本特征 1、種群的定義種群（population）人口學(xué)上就是人口，是一定空間中的同種個體的集合，也就是說，它是在一定空間中、特定時間內(nèi)一起生活和繁殖的同種個體的總稱。種群是物種在自然界中存在的基本單位，又是生物群落的基本組成單位。種群是一種特殊組合，具有獨特性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、機能，有自動調(diào)節(jié)大小的能力。種群生態(tài)學(xué)（population ecology）研究同種生物個體群數(shù)量動態(tài)、特性分化及其發(fā)生發(fā)展的科學(xué)。（種群生物學(xué)population biology） 2種群的基本特征自然種群有三個基本特征：數(shù)量特征、空間特征和遺傳特征。數(shù)量特征是指單位面積或者單位空間內(nèi)的個體數(shù)目，即種群密度。空間特征是指種群都有一定的分布區(qū)域和分布形式。遺傳特征是指一個種群內(nèi)的生物具有一個共同的基因庫，一區(qū)別與其他種，但并非每個個體都具有種群中所儲存的所有信息，這涉及到種群內(nèi)的遺傳與變異。(1) 種群密度種群密度：單位面積上個體數(shù)目或種群生物量。多度：調(diào)查樣地上個體的數(shù)目。森林中，常采用德魯捷等級標(biāo)準(zhǔn)，多度和蓋度結(jié)合起來，劃分為七個等級。SOC 極多，覆蓋度75%以上；COP3很多，50-75%；COP2多，25-50%；COP1較多，5-25%；SP尚多，植株不多，星散分布，5%；SOI 稀少，偶見一株；Un單株，僅見一株。（2）分布格局（distribution pattern）種群內(nèi)個體空間分布方式或配置特點。分：均勻分布（uniform distribution）、隨機分布 (random distribution)和集群分布 (contagious distribution)種群分布格局最簡易的判斷方法，通過公式：S2=(x-m)2/n-1計算。其中：n調(diào)查時樣方數(shù)。m每個樣方中個體平均數(shù)。x樣方中的個體總數(shù)。S2 方差（分散度）。根據(jù)S2 的值可判斷：當(dāng)S2=0即S2m 時為集群分布。(3)年齡結(jié)構(gòu)（age structure）種群內(nèi)不同年齡的個體數(shù)量分布情況。種群中個體按其生殖年齡可以分為三個生態(tài)時期：繁殖前期、繁殖期和繁殖后期。分析年齡結(jié)構(gòu)的方法是用年齡錐形圖或稱年齡金字塔圖。根據(jù)年齡結(jié)構(gòu)劃分三種種群類型：增長型、穩(wěn)定型、衰退型。增長型種群（increasing population）年齡結(jié)構(gòu)成典型金字塔型，表示種群有大量幼體，老齡個體小，出生率大于死亡率。穩(wěn)定型種群（stable population）出生率與死亡率大致平衡，種群穩(wěn)定。下降（衰退）種群（declining population）倒金字塔型。種群中幼體減少，老體比例增大，死亡率大于出生率。種群（特別是優(yōu)勢種）年齡結(jié)構(gòu)，直接關(guān)系著其本身及其所在群落的發(fā)展趨勢，是種群及其所在群落的動態(tài)趨勢的主要指標(biāo)。測定種群的年齡結(jié)構(gòu)，便可分析它的自然動態(tài)，推知它及其所在群落的歷史，預(yù)測它們的未來。 （4）性比（sex ration）性比是種群中雄性個體和雌性個體數(shù)目的比例。受精卵的/大致是50：50，這叫第一性比。從幼體出生到性成熟這段時間里，由于種種原因，/比繼續(xù)變化，到個體成熟時為正的/比例叫第二性比。最后還有充分成熟的個體性比，叫第三性比。性比對種群配偶關(guān)系及繁殖潛力有很大的影響。（5）生命表（life table）是指列舉同生群在特定年齡中個體的死亡和存活比率的一張清單。動態(tài)生命表(dynamic life table)真實記錄生物個體存活情況。根據(jù)觀察一群同時出生的個體死亡或者存活的動態(tài)過程所獲得的數(shù)據(jù)編制而成。靜態(tài)生命表(static life table) 根據(jù)某個種群在特定時間內(nèi)的年齡結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)編制而成。作用（意義）：綜合記錄了生物體生命過程的重要數(shù)據(jù)；系統(tǒng)表示出種群完整生命過程；研究種群數(shù)量動態(tài)必不可少的方法。二種群的增長與調(diào)節(jié)種群動態(tài)（population dynamic）包括種群的數(shù)量動態(tài)、空間動態(tài)、種群調(diào)節(jié)以及種群對環(huán)境變化的生態(tài)對策等。本文僅就數(shù)量動態(tài)，主要是種群的增長做些解釋。種群增長在理論上取決三個因素：出生率、死亡率和開始增長時的種群大小。Nt=N0+（B-D）內(nèi)稟增長率：當(dāng)環(huán)境資源無限制時，在最適條件下，種群所能達(dá)到的恒定的最大r值。r=（Nt- N0）/ N0 *100%1種群增長的模型（1）馬爾薩斯（Malthus）方程：又稱指數(shù)增長模型。如果食物空間和資源都不受限制，r 為一常數(shù)，且種群的世代是不重疊。這個種群的增長理論上應(yīng)按下式進行：Nt=N0ert指數(shù)增長；ln Nt =ln N0trt對數(shù)增長。（2）邏輯斯蒂增長（Logistic growth）模型：是比利時學(xué)者Verhulst 1838年創(chuàng)立的。邏輯斯蒂增長模型是指種群在有限環(huán)境下，受環(huán)境制約且與密度相關(guān)的增長方式。又稱阻滯增長。Nt=k/1+(1- Nt/k)e-rt（3）LeslieLefkorich矩陣模型： nt+1=Mtnt。Mt是m、p、i的距陣，nt 和nt+1 分別是在t和t+1時種群各階段個體數(shù)的列向量，從中計算值。當(dāng)=1，表示種群穩(wěn)定；當(dāng)1，表示種群正在增長；1，種群趨向衰退。2種群大小的調(diào)節(jié)（population regulation）種群大小的調(diào)節(jié)是指種群大小的控制或者是指種群大小所表現(xiàn)的作用限度。調(diào)節(jié)種群大小的因素：非密度相關(guān)外界（物理）因素，如降水、溫度、土壤狀況等。密度相關(guān)（密度依賴）內(nèi)部的生物因素。自疏(self thinning)與-3/2定律：自疏指同種植物因種群密度而引起種群個體死亡而密度減少的過程。3/2定律植物種群自疏過程中，其個體平均重量與種群密度成-3/2直線斜率的變化。W=Cd-3/2 logw=logc-3/2logdW平均單株重量C為常數(shù)d種群密度（植物個體重量與密度說：密度降低，重量增大） 第三節(jié) 群落一生物群落的特征1、生物群落的定義生物群落（biotic community）是指生存于特定區(qū)域或生境內(nèi)的各種生物種群的集合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復(fù)合體。常把群落按物種分為植物群落、動物群落、微生物群落。群落生態(tài)主要研究群落的結(jié)構(gòu)、動態(tài)變化、內(nèi)部關(guān)系及其分類分布規(guī)律等。植物群落（plant community）是指由一些植物在一定生境條件下所構(gòu)成的一個相互影響、互為關(guān)聯(lián)的總體。2、生物群落的基本特征 (1) 群落中的所有物種在生態(tài)上有相關(guān)性。植物群落中的種類成分組成調(diào)查方法：標(biāo)準(zhǔn)樣地法（確定最小面積）、點四分法（中點象限法）。各物種的相關(guān)：競爭、共生、附生、腐生、他感等。 (2) 群落與環(huán)境不可分割性。 (3) 群落中各物種的重要性有各異性。(4) 群落有其空間和時間上的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)分層（地上分層、地下分層）。森林群落空間結(jié)構(gòu)分：喬木層（一般三層）、灌木層、草本層、地被層。時間結(jié)構(gòu)（季節(jié)性周期變化）指那些與季節(jié)性氣候變化相關(guān)聯(lián)的明顯周期現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在：葉子的生長變化：新葉生長、變?nèi)~期、落葉期；開花和結(jié)實。（5）群落結(jié)構(gòu)的松散性和邊界模糊性二、生物群落的分類1分類單位：植物群落采用群叢 (Association)、群系（Formation）和植被型（vegetation type）為基本從屬單位。群叢具有相似種類組成，優(yōu)勢種，結(jié)構(gòu)和外貌的同類群落。群系相鄰的群叢聯(lián)合，有相同的一個或幾個優(yōu)勢種。植被型具有同一生活型的建群種（優(yōu)勢種）的群系的聯(lián)合。2群落的命名：中級及基本單位的命名采用下列主要方法。優(yōu)勢種命名法：直接用群落中的拉丁學(xué)名命名，并在學(xué)名前加分類單位名稱全稱或縮寫。單優(yōu)、多優(yōu)，多層次植物群落，把各主要優(yōu)勢種逐一寫出用“”或“+”聯(lián)起。3分類原則 外貌原則；結(jié)構(gòu)原則；區(qū)系原則特征種為分類單位級別；優(yōu)勢度原則；生態(tài)原則依生境區(qū)分；演替原則；外貌生態(tài)原則。第四節(jié) 生態(tài)系統(tǒng) 一、生態(tài)系統(tǒng)的基本概念 生態(tài)系統(tǒng)(ecosystem)在一定的時空范圍內(nèi)，生物群落與其環(huán)境之間通過不斷的物質(zhì)循環(huán)與能量流動形成的相互依賴、相互作用、相互制約的統(tǒng)一體。在自然界只要在一定空間內(nèi)存在生物和非生物兩種成分，并能互相作用達(dá)到某種功能上的穩(wěn)定性，這個整體就可以視為一個生態(tài)系統(tǒng)。因此在我們居住的這個地球上有許多大大小小的生態(tài)系統(tǒng)，大至生物圈(biosphere)或生態(tài)圈(ecosphere)，海洋，陸地，小至森林，草原、湖泊和小池塘。 二、生態(tài)系統(tǒng)的組成成分及三大功能類型 任何一個生態(tài)系統(tǒng)都是由生物成分和非生物成分兩部分組成的，但是為了分析的方便，常常又把這兩大成分區(qū)分為以下六種構(gòu)成成分： 1. 無機物質(zhì) 包括處于物質(zhì)循環(huán)中的各種無機物，如氧、氮、二氧化碳，水和各種無機鹽等。2. 有機化合物 包括蛋白質(zhì)、糖類、脂類和腐殖質(zhì)等。3. 氣候因素 如溫度、濕度、風(fēng)和雨雪等。 4. 生產(chǎn)者(producers) 指能利用簡單的無機物質(zhì)制造食物的自養(yǎng)生物，主要是各種綠色植物，也包括藍(lán)綠藻和一些能進行光合作用的細(xì)菌。5. 消費者(consumers) 異養(yǎng)生物，主要指以其他生物為食的各種動物，包括植食動物、肉食動物、雜食動物和寄生動物等。6. 分解者(decomposers或reducers) 異養(yǎng)生物，它們分解動植物的殘體、糞便和各種復(fù)雜的有機化合物，吸收某些分解產(chǎn)物，最終能將有機物分解為簡單的無機物，而這些無機物參與物質(zhì)循環(huán)后可被自養(yǎng)生物重新利用。分解者主要是細(xì)菌和真菌，也包括某些原生動物和蚯蚓、白蟻、禿鷲等大型腐食性動物。 能量流動，物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的三大功能。能量流動是單方向的，物質(zhì)流動是循環(huán)式的，信息傳遞則包括營養(yǎng)信息、化學(xué)信息、物理信息和行為信息，構(gòu)成了信息網(wǎng)。 三、食物鏈和食物網(wǎng) (一)食物鏈和食物網(wǎng)的概念 生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列取食和被食的關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞。各種生物按其食物關(guān)系排列的鏈狀順序稱為食物鏈(food chains)。由于受能量傳遞效率的限制，食物鏈的長度不可能太長,一般有45個環(huán)節(jié)構(gòu)成,最簡單的食物鏈有3個環(huán)節(jié)構(gòu)成。如草-兔-狐貍。 但是，在生態(tài)系統(tǒng)中生物之間實際的取食和被取食關(guān)系并不象食物鏈所表達(dá)的那么簡單,食蟲鳥不僅捕食瓢蟲，還捕食蝶蛾等多種無脊椎動物，而且食蟲鳥本身也不僅被鷹隼捕食，而置是貓頭鷹的捕食對象，甚至鳥卵也常常成為鼠類或其他動物的食物?？梢?，在生態(tài)系統(tǒng)中險生物成分之間通過能量傳遞關(guān)系存在著一種錯綜復(fù)雜的普遍聯(lián)系，這種聯(lián)系象是一個無形的網(wǎng)把所有生物都包括在內(nèi)，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關(guān)系,這就是食物網(wǎng)(foodweb)的概念。一個復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的重要條件，一般認(rèn)為，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強；食物網(wǎng)越簡單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動和毀滅。 (二)食物鏈的類型 在生態(tài)系統(tǒng)中都存在著三種主要的食物鏈，捕食食物鏈(grazing food chain)和碎屑食物鏈(detrital food chain)和寄生食物鏈。 （1）捕食食物鏈（草牧食鏈、放牧食物鏈）：牧草 羊、牛 狼。以綠色植物為基礎(chǔ)，以草食動物為開始的食物鏈。（2）腐生食物鏈（碎屑食物鏈、分解食物鏈）：動植物殘體 跳蟲、線蟲、蚯蚓（腐食性動植物）。以死的有機物質(zhì)為基礎(chǔ)，從腐生物開始的食物鏈。（3）寄生型食物鏈：植物 動物 寄生物 更小的寄生物。以活的生物為寄主，奪取寄主的物質(zhì)和能量來維持生存。體型越來越小，數(shù)量越來越多。捕食食物鏈雖然是人們最容易看到的，但它在陸地生態(tài)系統(tǒng)和很多水生生態(tài)系統(tǒng)中并不是主要的食物鏈,只在某些水生生態(tài)系統(tǒng)中，捕食食物鏈才會成為能流的主要渠道， 在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級生產(chǎn)量只有很少一部分通向捕食食物鏈。在大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，生物量的大部分不是被取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通過碎屑食物鏈為主。碎屑食物鏈可能有兩個去向，這兩個去向就是微生物或大型食碎屑動物，這些生物類群對能量的最終消散所起的作用已經(jīng)引起了生態(tài)學(xué)家的重視。 由于寄生物的生活史很復(fù)雜，所以寄生食物鏈也很復(fù)雜。例如，寄生在哺乳動物和鳥類身上的跳蚤反過來可以被細(xì)滴蟲(一種寄生原生動物)所寄生。又如，小蜂把卵產(chǎn)在姬蜂或寄生蠅的幼蟲體內(nèi)，而后者又寄生于其他昆蟲幼蟲體內(nèi)。在這些寄生食物鏈內(nèi)，寄主的體積最大，沿著食物鏈寄生物的數(shù)量越來越多，體積越來越?。ㄍ妒呈澄镦湶煌?。 （三）食物鏈的特征（1）食物鏈的長度通常不超過6個營養(yǎng)級，最常見的45個營養(yǎng)級，因為能量沿食物鏈流動時不斷流失。（2）食物鏈越長，最后營養(yǎng)級位所獲得的能量也越少。因為從起點到終點經(jīng)過的營養(yǎng)級越多，其能量損耗也就越大。（3）食物鏈或食物網(wǎng)的復(fù)雜程度與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性直接相關(guān)。（4）生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈不是固定不變的，它不僅在進化歷史上有改變，在短時間內(nèi)也會發(fā)生變化。 四、營養(yǎng)級和生態(tài)金字塔 自然界中的食物鏈和食物網(wǎng)是物種和物種之間的營養(yǎng)關(guān)系，這種關(guān)系是錯綜復(fù)雜的。為了使生物之間復(fù)雜的營養(yǎng)關(guān)系變得更加簡明和便于進行定量的能流分析和物質(zhì)循環(huán)的研究，在食物鏈和食物網(wǎng)概念的基礎(chǔ)上提出了營養(yǎng)級（trophic levels）的概念。 營養(yǎng)級是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和，因此，營養(yǎng)級之間的關(guān)系已經(jīng)不是指一種生物和另一種生物之間的營養(yǎng)關(guān)系，而是指一類生物和處在不同營養(yǎng)層次上另一類生物之間的關(guān)系。生產(chǎn)者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點，即食物鏈的第一環(huán)節(jié)，它們構(gòu)成了第一個營養(yǎng)級。所有以生產(chǎn)者(主要是綠色植物)為食的動物都屬于第二個營養(yǎng)級，即植食動物營養(yǎng)級。第三個營養(yǎng)級包括所有以植食動物為食的肉食動物。以此類推，還可以有第四個營養(yǎng)級(即二級肉食動物營養(yǎng)級)和第五個營養(yǎng)級等。由于食物鏈的環(huán)節(jié)數(shù)目是受到限制的，所以營養(yǎng)級的數(shù)目也不可能很多，一般限于35個。營養(yǎng)級的位置越高，歸屬于這個營養(yǎng)級的生物種類和數(shù)量就越少，當(dāng)少到一定程度的時候，就不可能再維持另一個營養(yǎng)級中生物的生存了。 有很多動物，往往難以依據(jù)它們的營養(yǎng)關(guān)系把它們放在某一個特定的營養(yǎng)級中，因為它們可以同時在幾個營養(yǎng)級取食或隨著季節(jié)的變化而改變食性，但為了分析的方便，生態(tài)學(xué)家常常依據(jù)動物的主要食性決定它們的營養(yǎng)級，因為在進行能流分析的時候，每一種生物都必須置于一個確定的營養(yǎng)級中。 生態(tài)金字塔（ecological pyramids）是指各個營養(yǎng)級之間的數(shù)量關(guān)系，這種數(shù)量關(guān)系可采用生物量單位、能量單位和個體數(shù)量單位，采用這些單位所構(gòu)成的生態(tài)金字塔就分別稱為生物量金字塔、能量金字塔和數(shù)量金字塔。 數(shù)量金字塔是以生物的個體數(shù)量表示每一營養(yǎng)級。生物量金字塔以生物組織的干重表示每一個營養(yǎng)級中生物的總重量。能量金字塔是利用各營養(yǎng)級所固定的總能量值的多少來構(gòu)成的生態(tài)金字塔。 數(shù)量金字塔和生物量金字塔在某些生態(tài)系統(tǒng)中可以呈倒金字塔形，但能量金字塔絕不會這樣，因為生產(chǎn)者在單位時間單位面積上所固定的能量絕不會少于靠吃它們?yōu)樯闹彩硠游锼a(chǎn)的能量；同樣，肉食動物所生產(chǎn)的能量是靠吃植食動物獲得的，因此依據(jù)熱力學(xué)第二定律，它們的能量也絕不會多于植食動物。一般說來，不同的營養(yǎng)級在單位時間單位面積上所固定的能量值是存在著巨大差異的?？梢?，能量隨著從一個營養(yǎng)級到另一個營養(yǎng)級的流動是逐漸減少的，所以，營養(yǎng)級一般不超過6個。能量金字塔不僅可以表明流經(jīng)每一個營養(yǎng)級的總能量值，而且更重要的是可以表明各種生物在生態(tài)系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化中所起的實際作用。 五、生態(tài)效率 生態(tài)效率（ecological efficiencies）是指各種能流參數(shù)中的任何一個參數(shù)在營養(yǎng)級之間或營養(yǎng)級內(nèi)部的比值關(guān)系。I(攝取或吸收)：表示一個生物(生產(chǎn)者，消費者或腐食者)所攝取的能量；對植物來說，I代表被光合作用色素所吸收的日光能值。A(同化)：表示在動物消化道內(nèi)被吸收的能量(吃進的食物不一定都能吸收)。對分解者來說是指細(xì)胞外產(chǎn)物的吸收；對植物來說是指在光合作用中所固定的日光能，即總初級生產(chǎn)量(GP)。R(呼吸)：指在新陳代謝和各種活動中所消耗的全部能量。P(生產(chǎn)量)：代表呼吸消耗后所凈剩的能量值，它以有機物質(zhì)的形式累積在生態(tài)系統(tǒng)中。對植物來說，它是指凈初級生產(chǎn)量(NP)；對動物來說，它是同化量扣除維持消耗后的生產(chǎn)量，即P=A-R。利用以上這些參數(shù)可以計算生態(tài)系統(tǒng)中能流的各種效率：即林德曼效率相當(dāng)于同化效率、生長效率與利用效率的乘積。但也有學(xué)者把營養(yǎng)級間的同化能量之比值視為林德曼效率，即，一般說來，大型動物的生長效率要低于小型動物，老年動物的生長效率要低于幼年動物。肉食動物的同化效率要高于植食動物。但隨著營養(yǎng)級的增加，呼吸消耗所占的比例也相應(yīng)增加，因而導(dǎo)致在肉食動物營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量的相應(yīng)下降。多個生態(tài)系統(tǒng)中，林德曼效率似乎是一個常數(shù)，即10%，生態(tài)學(xué)家通常把10%的林德曼效率看成是一條重要的生態(tài)學(xué)規(guī)律，但近來對海洋食物鏈的研究表明，在有些情況下，林德曼效率可以大于30%。對自然水域生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，在從初級生產(chǎn)量到次級生產(chǎn)量的能量轉(zhuǎn)化過程中，林德曼效率大約為1520%；就利用效率來看，從第一營養(yǎng)級往后可能會略有提高，但一般說來都處于2025%的范圍之內(nèi)。這就是說，每個營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量將會有7580%通向碎屑食物鏈。 六、生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)與生態(tài)平衡 1.生態(tài)平衡由于生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)機制，生態(tài)系統(tǒng)會保持自身的生態(tài)平衡。生態(tài)平衡是指生態(tài)系統(tǒng)通過發(fā)育和調(diào)節(jié)所達(dá)到的一種穩(wěn)定狀況，它包括結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定、功能上的穩(wěn)定和能量輸入輸出上的穩(wěn)定。生態(tài)平衡是一種動態(tài)平衡，因為能量流動和物質(zhì)循環(huán)總在不間斷地進行，生物個體也在不斷地進行更新。生產(chǎn)者、消費者和分解者在數(shù)量上保持平衡能夠增強生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力。 當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到動態(tài)平衡的最穩(wěn)定狀態(tài)時，它能夠自我調(diào)節(jié)和維持自己的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外來的干擾，保持自身的穩(wěn)定性。這實質(zhì)上就是生態(tài)系統(tǒng)的反饋調(diào)節(jié)。但是，生態(tài)系統(tǒng)的這種自我調(diào)節(jié)功能是有一定限度的，當(dāng)外來干擾因素如火山爆發(fā)、地震，泥石流，雷擊火燒，人類修建大型工程，排放有毒物質(zhì)、噴撒大量農(nóng)藥，人為引入或消滅某些生物等超過一定限度的時候，生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)功能本身就會受到損害，從而引起生態(tài)失調(diào)，甚至導(dǎo)致發(fā)生生態(tài)危機。從而引起局部地區(qū)甚至整個生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失衡，從而威脅到人類的生存。2.負(fù)反饋機制 生態(tài)系統(tǒng)的一個普遍特性是存在著反饋現(xiàn)象。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)中某一成分發(fā)生變化的時候，它必然會引起其他成分出現(xiàn)一系列的相應(yīng)變化，這些變化最終又反過來影響最初發(fā)生變化的那種成分，這個過程就叫反饋。反饋有兩種類型，即負(fù)反饋(negative feedback)和正反饋(positive feedback)。 負(fù)反饋是比較常見的一種反饋，它的作用是能夠使生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到和保持平衡或穩(wěn)態(tài)，反饋的結(jié)果是抑制和減弱最初發(fā)生變化的那種成分所發(fā)生的變化。例如，如果草原上的食草動物因為遷入而增加，植物就會因為受到過度啃食而減少，植物數(shù)量減少以后，反過來就會抑制動物數(shù)量。 正反饋是比較少見的，它的作用與負(fù)反饋相反，即生態(tài)系統(tǒng)中某一成分的變化所引起的其他一系列變化，反過來不是抑制而是加速最初發(fā)生變化的成分所發(fā)生的變化，因此正反饋的作用常常使生態(tài)系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)。 3.生態(tài)平衡失調(diào)與生態(tài)危機當(dāng)外界干擾壓力很大, 使系統(tǒng)的變化超出其自我調(diào)節(jié)能力限度即生態(tài)閾限時, 系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力隨之喪失。此時, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)遭到破壞, 功能受阻, 整個系統(tǒng)受到嚴(yán)重傷害乃至崩潰, 此即生態(tài)平衡失調(diào)。嚴(yán)重的生態(tài)平衡失調(diào), 從而威脅到人類的生存時, 稱為生態(tài)危機由于人類盲目的生產(chǎn)和生活活動而導(dǎo)致的局部甚至整個生物圈結(jié)構(gòu)和功能的失調(diào)。第三章 城市生態(tài)學(xué)基本原理與思想第一節(jié) 城市生態(tài)學(xué)基本原理一、城市生態(tài)位原理“生態(tài)位”(niche)指物種在群落中在時間、空間和營養(yǎng)關(guān)系方面所占的地位。一般說，生態(tài)位的寬度依據(jù)該種的適應(yīng)性而改變，適應(yīng)性較大的物種占據(jù)較寬廣的生態(tài)位。而城市生態(tài)位(urhan niche)是個城市給人們生存和活動所提供的生態(tài)位，是城市提供給人們的或可被人們利用的各種生態(tài)因子(如水、食物、能源、土地、氣候、建筑、交通等)和生態(tài)關(guān)系(如牛產(chǎn)力水平、環(huán)境容量、生活質(zhì)量、與外部系統(tǒng)的關(guān)系等)的集合。它反映了一個城市(或者其他人類生境)的現(xiàn)狀對于人類各種經(jīng)濟活動和生活活動的適宜程度，反映了個城市的性質(zhì)、功能、地位、作用及其人口、資源、環(huán)境的優(yōu)劣勢，從而決定了它對不同類型的經(jīng)濟以及不同職業(yè)、年齡人群的吸引力和離心力。城市生態(tài)位大致可分為兩大類：一類是資源利用、生產(chǎn)條件生態(tài)位，一類是環(huán)境質(zhì)量、生活水平生態(tài)位，簡稱生活生態(tài)位。其中生產(chǎn)條件生態(tài)位，簡稱生產(chǎn)生態(tài)位，包括了城市的經(jīng)濟水平(物質(zhì)和信息生產(chǎn)及流通水平)、資源豐盛度(如水、能源、原材料、資金、智力、土地、基礎(chǔ)設(shè)施等)；生活生態(tài)位包括社會環(huán)境(如物質(zhì)生活和精神生活水平及社會服務(wù)水平等)及自然環(huán)境(物理環(huán)境質(zhì)量、生物多樣性、景觀適宜度等)。 總之，城市生態(tài)位是指城市滿足人類生存發(fā)展所提供的各種條件的完備程度。一個城市既有整體意義上的生態(tài)位，如一個城市相對于其外部地域的吸引力與輻射力；也有城市空間各組成部分因質(zhì)量層次不同所體現(xiàn)的生態(tài)位的差異。如有學(xué)者認(rèn)為，城市市中心的生態(tài)位在城市各個空間組成部分是最優(yōu)越的(在特定的條件下和特定的城市發(fā)展階段)。對城市居民個體而