城市生態(tài)系統(tǒng)課件

第十二章城市生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)及其組成結(jié)構(gòu)（城市生態(tài)系統(tǒng)概念，構(gòu)成）城市生態(tài)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和基本功能（特點(diǎn)，基本功能）城市生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題（重點(diǎn)內(nèi)容）。第十二章城市生態(tài)系統(tǒng)

第一節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)及其組成結(jié)構(gòu)一概念：城市生態(tài)系統(tǒng)（urbanecosystem）是指城市空間范圍內(nèi)的居民與自然環(huán)境系統(tǒng)和人工建造的社會(huì)環(huán)境系統(tǒng)相互作用而形成的有機(jī)整體。它是以人為主體的、人工化環(huán)境的、開(kāi)放性的人工生態(tài)系統(tǒng)。

城市生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)

城市系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)：經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)社會(huì)生態(tài)系統(tǒng)生命非生命第一產(chǎn)業(yè)第二產(chǎn)業(yè)第三產(chǎn)業(yè)文化政治科學(xué)法律政策城市生態(tài)系統(tǒng)自然生態(tài)系統(tǒng)城市系統(tǒng)的三個(gè)子系統(tǒng)：經(jīng)濟(jì)生態(tài)二城市生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成：

城市生態(tài)系統(tǒng)

城市社會(huì)

城市空間城市居民城市組織年齡結(jié)構(gòu)勞動(dòng)結(jié)構(gòu)教育結(jié)構(gòu)政治組織經(jīng)濟(jì)組織文化組織群眾組織家庭組織人工環(huán)境自然環(huán)境人工設(shè)施施工環(huán)境自然資源地域環(huán)境社會(huì)學(xué)者的劃分二城市生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成：城市生態(tài)系統(tǒng)城市社會(huì)城市空間城市生態(tài)系統(tǒng)生物系統(tǒng)非生物系統(tǒng)城市居民家養(yǎng)生物野生生物人工物質(zhì)系統(tǒng)環(huán)境資源系統(tǒng)能源系統(tǒng)大氣、水域土地、礦產(chǎn)生物能自然能化石燃料住宅與公共建筑道路設(shè)施工廠交通運(yùn)輸通訊設(shè)備市政管網(wǎng)設(shè)施環(huán)境學(xué)者的劃分城市生態(tài)系統(tǒng)生物系統(tǒng)非生物系統(tǒng)城市居民家養(yǎng)生物野生生物人工物第二節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和基本功能

一城市生態(tài)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：１城市生態(tài)系統(tǒng)是以人為主體的生態(tài)系統(tǒng)一方面，人類(lèi)在城市生態(tài)系統(tǒng)中的生物量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)城市中動(dòng)物和植物的生物量；另一方面，城市生態(tài)系統(tǒng)是人類(lèi)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，是按照人類(lèi)的意愿規(guī)劃和建設(shè)的，人的活動(dòng)決定了城市生態(tài)系統(tǒng)能否可持續(xù)發(fā)展。第二節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和基本功能三個(gè)城市人口生物量與植物生物量的比較城市人類(lèi)平均生物量a（噸、平方公里）植物平均生物量ｂ（噸、平方公里）a:b東京23個(gè)區(qū)6106010：1北京城區(qū)9761308：1倫敦41028010：7三個(gè)城市人口生物量與植物生物量的比較城市人類(lèi)平均生物量a（噸城市生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較植物植食動(dòng)物肉食動(dòng)物植物動(dòng)物人類(lèi)自然生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)與自然生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較植物植食動(dòng)物肉食植物２城市生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)城市生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境變?yōu)槿斯きh(huán)境，城市居民為了生產(chǎn)生活的需要，在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，建造了大量的建筑物、交通、通訊、供排水、醫(yī)療、文化、體育等城市設(shè)施。２城市生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)３城市生態(tài)系統(tǒng)是不完全的生態(tài)系統(tǒng)

由于城市態(tài)系統(tǒng)的生命組份與環(huán)境組份發(fā)生了很大變化，維持城市生態(tài)系統(tǒng)所需要的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量，需要從系統(tǒng)外的其他生態(tài)系統(tǒng)輸入。城市中所產(chǎn)生的各種有機(jī)物，多數(shù)通過(guò)人類(lèi)的環(huán)境保護(hù)措施（城市環(huán)衛(wèi)）加以處理，或輸出到系統(tǒng)之外.

因此，城市生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)不完全獨(dú)立的生態(tài)系統(tǒng)，它需要依賴(lài)城市周?chē)钠渌鷳B(tài)系統(tǒng)甚至其他地區(qū)的物質(zhì)能量支持，才能維持運(yùn)轉(zhuǎn)。３城市生態(tài)系統(tǒng)是不完全的生態(tài)系統(tǒng)４城市生態(tài)系統(tǒng)是高度開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)

城市生態(tài)系統(tǒng)所需要的大量能源和物質(zhì)，必須從外部輸入。同時(shí)城市生態(tài)系統(tǒng)又不斷得向外部輸出大量的產(chǎn)品和廢物，城市規(guī)模越大，它與外界的物質(zhì)和能量交換就越多。另外，在人力、資金、技術(shù)、信息等方面也與外界發(fā)生著強(qiáng)烈的交流。

因此，城市生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放性很高的生態(tài)系統(tǒng)。４城市生態(tài)系統(tǒng)是高度開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)二城市生態(tài)系統(tǒng)的基本功能１城市生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)功能

城市生態(tài)系統(tǒng)能夠利用城市內(nèi)外系統(tǒng)提供的物質(zhì)和能量等資源生產(chǎn)出產(chǎn)品的能力。包括生物生產(chǎn)和非生物生產(chǎn)。生物生產(chǎn)—包括初級(jí)生產(chǎn)和人類(lèi)在內(nèi)的生物交換、生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖過(guò)程。初級(jí)生產(chǎn)所占的比重較低，次級(jí)生產(chǎn)有相當(dāng)一部分需要從城市外部輸入，表現(xiàn)出對(duì)外界物質(zhì)和能量輸入的明顯依賴(lài)性。城市生態(tài)系統(tǒng)的次級(jí)生產(chǎn)具有社會(huì)性，它是在一定的社會(huì)規(guī)范和法律的制約下進(jìn)行的。二城市生態(tài)系統(tǒng)的基本功能非生物生產(chǎn)

物質(zhì)生產(chǎn)：為滿(mǎn)足人們物質(zhì)生活所需要的各類(lèi)有形產(chǎn)品而進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)。包括工業(yè)產(chǎn)品、設(shè)施產(chǎn)品、服務(wù)性產(chǎn)品。

非物質(zhì)生產(chǎn)：滿(mǎn)足人們的精神生活所需要的各種文化藝術(shù)產(chǎn)品和相關(guān)服務(wù)而進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)。它是城市文化功能的體現(xiàn)。

非生物生產(chǎn)

自然能源來(lái)源特點(diǎn)生物能源太陽(yáng)能風(fēng)能木材秸稈天然氣礦物能源潮汐能地?zé)崮苊菏驼託猓渤鞘猩鷳B(tài)系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)

（1）分類(lèi)自然能源來(lái)源特點(diǎn)生物能源太陽(yáng)能風(fēng)能木材秸稈天然氣礦物能源潮汐

一次性能源（初級(jí)能源）利用方式二次能源太陽(yáng)能風(fēng)能柴油煤氣天然氣

煤石油電力按照能源的利用方式劃分一次性能源利用方式二次能源太陽(yáng)能風(fēng)能柴油煤氣天然氣煤石油電２城市生態(tài)系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)

能源結(jié)構(gòu)：指城市能源總生產(chǎn)量與總消費(fèi)量的種類(lèi)構(gòu)成及比例關(guān)系。能源的生產(chǎn)結(jié)構(gòu):從總生產(chǎn)量分析能源結(jié)構(gòu)。包括各種一次性能源如煤炭、石油、天然氣、水能、核能等的產(chǎn)量及所占比重。能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu):從消費(fèi)量分析能源結(jié)構(gòu)。即城市能源消耗量中各種不同途徑消耗量的構(gòu)成。２城市生態(tài)系統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)和能量流動(dòng)一個(gè)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)在一定程度上可以反映該國(guó)生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。城市是消耗能源的主要區(qū)域，城市的能源結(jié)構(gòu)與全國(guó)的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、消費(fèi)結(jié)構(gòu)、城市的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特征等密切相關(guān)。一個(gè)國(guó)家的能源結(jié)構(gòu)在一定程度上可以反映該國(guó)生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展世界部分國(guó)家能源結(jié)構(gòu)(%)煤炭石油天然氣核能水電美國(guó)24.339.826.38.61.1俄羅斯19.024.550.43.82.3法國(guó)6.139.011.940.03.0德國(guó)28.940.618.311.70.5英國(guó)23.138.228.010.50.3日本17.156.111.314.11.3中國(guó)76.419.22.00.41.0世界總計(jì)27.240.023.07.32.6世界部分國(guó)家能源結(jié)構(gòu)(%)煤炭石油天然氣核能水電美國(guó)24.電力消費(fèi)在能源消費(fèi)中的比重和一次能源用于發(fā)電的比例也是反映城市能源供應(yīng)現(xiàn)代化水平的兩個(gè)指標(biāo)，發(fā)達(dá)國(guó)家這兩個(gè)指標(biāo)一般在24％、35％左右而我國(guó)則低得多，上海也僅為11.1％和23.4％。電力消費(fèi)在能源消費(fèi)中的比重和一次能源用于發(fā)電的比例也是反映城有用能源次生能源原生能源最終能源轉(zhuǎn)化利用利用傳輸傳輸熱損耗損耗熱損耗熱損耗熱熱損耗熱城市生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的基本過(guò)程能量流動(dòng)：是指能源在滿(mǎn)足城市多種功能過(guò)程中，在城市生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)外的傳遞、流通和耗散過(guò)程。有用能源次生能源原生能源最終能源轉(zhuǎn)化利用利用傳輸傳輸熱損耗損３城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)：

包括資源流、貨物流、人口流、廢物流等４城市生態(tài)系統(tǒng)的信息流：經(jīng)營(yíng)信息（生產(chǎn)信息、流通信息）、生活信息（物質(zhì)生活信息、精神生活信息）、科技信息（科技情報(bào)、期刊等）、社會(huì)信息（政治信息、軍事信息等）。人是城市信息的主要載體，每個(gè)城市居民即是信息的源又是信息的匯，還是信息的處理車(chē)間。

信息的流量反映了城市的發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度３城市生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流動(dòng)：第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

城市生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，實(shí)質(zhì)上就是城市中的人類(lèi)與城市環(huán)境之間出現(xiàn)了不協(xié)調(diào)關(guān)系。

當(dāng)前我國(guó)城市生態(tài)問(wèn)題主要表現(xiàn)為如下幾方面：第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

一城市自然生境破碎化：

城市化進(jìn)程改變了城市生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)方面，對(duì)城市自然環(huán)境的影響最為突出。在市區(qū)或城市近郊區(qū)很難再找到尚未破壞的自然環(huán)境。作為城市主體，人類(lèi)向著自己的意愿改變著城市，并被包圍在人工化的城市環(huán)境之中，這就導(dǎo)致了城市居民與自然生態(tài)環(huán)境的長(zhǎng)期隔離，并引起各類(lèi)城市“文明病”“富貴病”的大量發(fā)生。一城市自然生境破碎化：二城市土地占用和土壤變化：

1城市占用的土地不斷擴(kuò)大城市化進(jìn)程使得城市人口急劇增加，住房、交通、工業(yè)園區(qū)和其他基本建設(shè)都要大量占用寶貴的土地資源。目前我國(guó)每年大約有50萬(wàn)hm2耕地被三項(xiàng)建設(shè)（國(guó)家建設(shè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)、農(nóng)民建房）所占用，極大地侵占了城郊耕地資源，對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展構(gòu)成威脅，使原本糧食短缺的國(guó)情更加嚴(yán)重。二城市土地占用和土壤變化：

2城市土壤變化

城市地下水位下降與地面沉降：城市建筑物密度相對(duì)較大，地面硬化程度高，排水系統(tǒng)發(fā)達(dá)，很大程度上阻止了雨水的下滲；再者，城市地下水開(kāi)采較多，使地下水位顯著降低。地下水位的下降，會(huì)帶來(lái)取水地區(qū)的地面作垂直方向的沉降，而且沉降范圍向四周擴(kuò)展，形成下降漏斗。另外，城鎮(zhèn)地區(qū)大量開(kāi)采地下礦藏也會(huì)形成地面沉降。地面沉降都具有相當(dāng)大的危害性，對(duì)城市安全具有很大威脅。2城市土壤變化2023/8/1327據(jù)《中國(guó)環(huán)境報(bào)》報(bào)道，2005年全國(guó)地下水降落漏斗188個(gè)。在具備系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的171個(gè)地下水降落漏斗中，漏斗面積擴(kuò)大的有65個(gè)（面積擴(kuò)大了6736平方公里）、漏斗面積縮小的有57個(gè)（面積縮小了2175平方公里）、漏斗面積保持穩(wěn)定的有49個(gè)。2023/8/127據(jù)《中國(guó)環(huán)境報(bào)》報(bào)道，2005年全國(guó)地下

城市廢棄物污染土壤：

隨著工業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)水平的提高，城市固體廢棄物逐年增多，逐漸形成了垃圾包圍城市的局面。城市垃圾分為有機(jī)垃圾和無(wú)機(jī)垃圾兩類(lèi)。前者是可以分解的。垃圾在堆放過(guò)程中不僅占用大量耕地面積，還會(huì)給有害生物提供孳生場(chǎng)所，威脅人類(lèi)健康；還能影響市容市貌；還能破壞土質(zhì)，污染地下水資源。城市廢棄物污染土壤：2023/8/1329國(guó)家年份焚燒衛(wèi)生填埋堆肥其它方式英國(guó)19833(50座)79.4116.6法國(guó)197930(200座)5020

日本198465(1983座)31.90.13美國(guó)19838(200座)902

西德198730(50座)67.62.4

荷蘭1979305020

丹麥198063361

挪威198014797

瑞典198541(30座)2039

瑞士198659.7(48座)1.32415比利時(shí)198129629

奧地利198322432114主要國(guó)家城市垃圾處理方式比例（%）2023/8/129國(guó)家年份焚燒衛(wèi)生填埋堆肥其它方式英國(guó)19

三城市氣候變化和大氣污染：

1城市氣候變化—城市化的進(jìn)程中，城市下墊面性質(zhì)的改變、空氣組成的變化、人為熱源及建筑物高度密集，都在一定程度上影響了城市的局部環(huán)境，城市“熱島效應(yīng)”就是最突出的特點(diǎn)。三城市氣候變化和大氣污染：城市熱島溫度剖面示意圖城市熱島溫度剖面示意圖

2城市大氣污染—城市人口密集，人為生成的各類(lèi)氣體污染物（硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物等）在城市局部地區(qū)往往會(huì)超過(guò)城市環(huán)境的自?xún)裟芰λ艹惺艿牧?，使空氣中的有毒物質(zhì)濃度增加，達(dá)到有害程度，形成大氣污染。

2城市大氣污染—城市人口密集，人為生成的各類(lèi)氣體污染物（

四城市水資源短缺和水污染我國(guó)是水資源貧乏國(guó)家，城市水資源更顯匱乏，近年來(lái)，全國(guó)666個(gè)城市中，缺水城市已達(dá)333個(gè)，嚴(yán)重缺水城市50多個(gè)，京、津、青島、大連、西安等大城市尤為嚴(yán)重。我國(guó)水資源總量為28000億方/年，居世界第6位，人均水資源2730方/（人.年）列世界第88位，相當(dāng)于世界平均水平的1/4。且時(shí)空分布不均勻，南多北少，東多西少，春夏多，秋冬少。中國(guó)2/3的土地年降雨量不足200mm，而且浪費(fèi)非常嚴(yán)重。四城市水資源短缺和水污染

五城市人口密集與綠地缺乏：

1人口密集是城市的普遍現(xiàn)象，大城市尤為突出。人口密集加劇了城市交通擁堵、住房緊張、環(huán)境污染、資源緊張等社會(huì)問(wèn)題。

2城市綠地缺乏聯(lián)合國(guó)規(guī)定的城市綠地面積人均為50－60m2，我國(guó)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是7－11m2。五城市人口密集與綠地缺乏：由于環(huán)境污染而造成的八次較大的轟動(dòng)世界的公害事件：馬斯河谷事件

多諾拉事件

洛杉磯光化學(xué)煙霧事件

倫敦?zé)熿F事件

四日市哮喘事件

米糠油事件

水俁病事件

骨痛病事件2023/8/1335由于環(huán)境污染而造成的八次較大的轟動(dòng)世界的公害事件：馬斯河谷事馬斯河谷事件

1930年12月1～5日比利時(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)由于該工業(yè)區(qū)處于狹窄的河谷中，許多重型工廠分布在那里，12月1～5日時(shí)值隆冬，大霧籠罩了整個(gè)比利時(shí)大地。由于該工業(yè)區(qū)位于狹長(zhǎng)的河谷地帶，發(fā)生氣溫逆轉(zhuǎn)，大霧像一層厚厚的棉被覆蓋在整個(gè)工業(yè)區(qū)的上空，工廠排出的有害氣體在近地層積累，無(wú)法擴(kuò)散，二氧化硫的濃度也高得驚人。3日這一天霧最大，加上工業(yè)區(qū)內(nèi)人煙稠密，整個(gè)河谷地區(qū)的居民有幾千人生起病來(lái)。病人的癥狀表現(xiàn)為胸痛、咳嗽、呼吸困難等。一星期內(nèi)，有60多人死亡，其中以原先患有心臟病和肺病的人死亡率最高。與此同時(shí)，許多家畜也患了類(lèi)似病癥，死亡的也不少。2023/8/1336馬斯河谷事件2023/8/136多諾拉事件1948年10月26～31日美國(guó)賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)該鎮(zhèn)處于河谷，10月最后一個(gè)星期大部分地區(qū)受反氣旋和逆溫控制，加上26～30日持續(xù)有霧，使大氣污染物在近地層積累。二氧化硫及其氧化作用的產(chǎn)物與大氣中塵粒結(jié)合是致害因素，發(fā)病者5911人，占全鎮(zhèn)人口43%。癥狀是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、頭痛、肢體酸乏、嘔吐、腹瀉，死亡17人。2023/8/1337多諾拉事件2023/8/137洛杉磯光化學(xué)煙霧事件40年代初期美國(guó)洛杉磯市

全市250多萬(wàn)輛汽車(chē)每天消耗汽油約1600萬(wàn)升，向大氣排放大量碳?xì)浠衔?、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50公里長(zhǎng)的盆地中，汽車(chē)排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧為主的光化學(xué)煙霧。這種煙霧使人眼睛發(fā)紅，咽喉疼痛，呼吸憋悶、頭昏、頭痛。1955年，因呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的65歲以上的老人達(dá)400多人；1970年，約有75%以上的市民患上了紅眼病。這就是最早出現(xiàn)的新型大氣污染事件--光化學(xué)煙霧污染事件。2023/8/1338洛杉磯光化學(xué)煙霧事件2023/8/138倫敦?zé)熿F事件1952年12月5～8日英國(guó)倫敦市

5～8日英國(guó)幾乎全境為濃霧覆蓋，四天中死亡人數(shù)較常年同期約多4000人，45歲以上的死亡最多，約為平時(shí)3倍；1歲以下死亡的約為平時(shí)2倍。事件發(fā)生的一周中因支氣管炎死亡是事件前一周同類(lèi)人數(shù)的93倍。2023/8/1339倫敦?zé)熿F事件2023/8/139四日市哮喘事件1961年日本四日市

1955年以來(lái)，該市石油冶煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣，嚴(yán)重污染城市空氣。重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧。1961年哮喘病發(fā)作，1967年一些患者不堪忍受而自殺。1972年該市共確認(rèn)哮喘病患者