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城市生态

时间:2020-03-07 14:28:17  来源:  作者:
  概念

  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。
  特点

  与自然生态系统相比,城市生态系统具有以下特点。第一,城市生态系统是人类为核心的生态系统。城市中的一切设施都是人制造的,它是以为主体的人工生态系统。人类活动对城市生态系统的发展起着重要的支配作用。与自然生态系统相比,城市生态系统的生产者绿色植物的量很少;消费者主要是人类,而不是野生动物;分解者微生物的活动受到抑制,分解功能不完全。第二,城市生态系统是物质和能量的流通量大、运转快、高度开放的生态系统。城市中人口密集,城市居民所需要的绝大部分食物要从其他生态系统人为地输入;城市中的工业、建筑业、交通等都需要大量的物质和能量,这些也必须从外界输入,并且迅速地转化成各种产品。城市居民的生产和生活产生大量的废弃物,其中有害气体必然会飘散到城市以外的空间,污水和固体废弃物绝大部分不能靠城市中自然系统的净化能力自然净化和分解,如果不及时进行人工处理,就会造成环境污染。由此可见,城市生态系统不论在能量上还是在物质上,都是一个高度开放的生态系统。这种高度的开放性又导致它对其他生态系统具有高度的依赖性,由于产生的大量废物只能输出,所以会对其他生态系统产生强烈的干扰。第三,城市生态系统中自然系统的自动调节能力弱,容易出现环境污染等问题。城市生态系统的营养结构简单,对环境污染的自动净化能力远远不如自然生态系统。城市的环境污染包括大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染等。下面仅以大气的二氧化硫污染为例来说明。大气中的二氧化硫主要有三个来源:化石燃料的燃烧、火山爆发和微生物的分解作用。在自然状态下,大气中的二氧化硫,一部分被绿色植物吸收;一部分则与大气中的水结合,形成硫酸,随降水落入土壤或水体中,被土壤或水中的硫细菌等微生物利用,或者以硫酸盐的形式被植物的根系吸收,转变成蛋白质等有机物,进而被各级消费者所利用。动植物的遗体被微生物分解后,又能将硫元素释放到土壤或大气中,这样就形成一个完整的循环回路(如图)。但是,随着工业和城市化的发展,煤、石油等化石燃料的大量燃烧,在短时间内将大量的二氧化硫排放到大气中,远远超出了生态系统的净化能力,造成严重的大气污染。这不仅给城市中的居民和动植物造成严重危害,还会形成酸雨,使其他生态系统中的生物受到伤害甚至死亡。第四,城市生态系统的食物链简单化,营养关系出现倒置,这些决定了生态系统是一个不稳定的系统。

  组成

  这个概念是由自然生态系统引伸而来,但两者之间又存在显著差别,这些差别也正是研究城市生态时必须加以重视的特点。城市生态系统是高度发达

  的人工系统,是人类社会-经济-自然复合生态系统,是人类栖境从自然生态向人工生态、再向高度复杂的复合生态形式演替的最高阶段。它经历了游牧部落时代、农业经济时代、早期工业化时代以及现代大工业城市化时代的4个历史阶段,其固有的一些自然属性和最优化机制正逐渐被社会属性和人的意志所取代。具体体现在:①物质循环系统基本上是线状的而不是环状的,即缺少分解环节,如不另增加工艺流程对废弃物资加以利用,物质可能走向盲端。②其结构不仅包括自然生产结构,还包括社会结构和经济结构,它们的关系可用一个金字塔图形(见图)来表示。每层均以其下层为基础,沿塔向上,从以物质流动为主转向以信息流动为主。③能量的高度储存,体现在结构性(如工程建筑、名胜古迹等)和信息性(如科技情报、文化艺术等)上。④最优化动力不是自然选择而是人工选择,选择中存在忽视长远的生态效益而偏重近期和局部经济效益的缺点。由于受自然地理条件、经济技术力量和社会生产关系的约束,物质和能量利用方面都存在着大量可以挖掘的潜力。⑤系统关系以正反馈超过负反馈为特征,对不可再生资源的强烈依赖性以及系统结构的单调性,决定城市生态系统是不稳定的人工生态系统。

  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。要把由城市各部门相互联系组成的整个系统的最佳转化率作为城市生产力的标准。计算整个城市系统的物质和能量转化率,要包括社会资源和自然资源两个方面。前者如劳动力、生产效率,后者如生物资源、矿物资源以及光、热等恒定的区域性自然资源。通过各组成成分之间的代谢转换及信息交流,保持城市物质循环和能量交换的动态平衡,是设计现代化城市的基本目标之一。要考虑的内容包括城市中心与郊区及卫星城市之间物质流与能流所引起的生态变化;人口变化及就业、升学、科学文化活动、娱乐等生活方式的改变对社会道德及环境质量的影响等。应力求把经济效益、环境效益和社会效益协调起来。规划的约束系统和目标系统系统的约束条件可分为客观约束和主观约束两类。城市发展的客观约束,包括城市现存的自然地理条件、经济技术力量和社会生产关系。这是因时因地而异的,弄清这些客观约束是进行城市生态分析和规划的前提。主观约束是规划者对某些经济生态关系相对固定的期望,在这些主观约束下去追求一些主要目标的最优值。一般说来,根据经济生态学原理,城市生态规划要达到的目标有:①人口。劳力得到充分利用,需求关系得到最大满足。②物质。物资得到充分循环利用,保持不可再生性资源的利用比例最小而可再生性资源利用率最高。③能量。达到最高的能量利用率和最小的浪费。④空间。力求最佳的土地利用格局,包括绿化空间比例、城郊比例、各经济部门及社会基础设施比例、交通网络密度等。⑤时间。合理安排各部门之间的工艺流程(或事务流程),使物质、能量、信息流通最快,而无效工时最少。⑥信息。力求有用信息增殖速率最快,系统结构的多样性和稳定性最大。规划途径任何一个城市都有自己特定的社会条件、自然条件和相应的经济生态问题。生态规划的任务就是要从这些特定的条件出发,研究出解决或减少这些问题,改善和提高城市经济效益与生态效益的战略对策。①生态工艺设计。根据自然生态最优化原理,设计和改造城市工农业生产和生活系统的工艺流程,疏浚物质、能量流通渠道,开拓未被有效占用的生态位,以提高城市生态系统的经济效益和生态效益。②数学规划。利用各种有约束的最优化方法来规划、调节和改造城市各有关组分间的数量关系。常用的有线性及非线性规划、动态规划、投入-产出分析、效益-代价分析、网络流分析及决策分析等。③系统分析。是研究系统动态的有力工具。但城市生态系统是一类开放式人工生态系统,不仅包含非生物组分,还含有生物组分。由于一些社会心理现象尚难以定量测度,而各组分间的相互关系的数量等级亦过大,要想对整个城市系统作一确定性的预测模型是不易的。事实上,人们辨识事物的过程一般也不是完全定量的、全面的,而常是通过定性比较和抓住局部的主要(信息量最大)的特征来进行判断。因此,城市生态系统一般亦以定性分析、主特征分析为主,定量分析为辅。重在各组分间关系的变化趋势,而不重在各组分本身的数量预测。
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