城市生态学-第一讲课程介绍课件

1、资源环境与城乡规划管理城市生态学课程名称: 城市生态学适用专业: 资源环境与城乡规划管理专业学时:每周三课时 上课时间: 周二（第5、6、7节）讲课人：邵祁峰联系方式/邮箱： 手机QQ：553020923第1页，共63页。课程简介PART 1 城市生态学以生态学原理为主线, 侧重研究城市生态系统的构成及特征、结构和功能、城市生态系统的分析和评价、城市生态规划以及城市生态建设与调控。考虑到资源环境与城乡规划管理专业的性质， 适当加入城市环境的基本内容。重点培养学生进行城市生态系统研究、城市生态评价和城市生态规划以及城市生态环境综合管理的实际工作能力。全课程分为城市生态、

2、城市环境以及城市生态环境热点研究问题三个部分：PART 2第一章 绪论第二章 城市生态学基本原理第三章 城市生态系统的结构及其构成第四章 城市生态系统分析第五章 城市生态规划第六章 城市生态建设与调控第一章 环境概论第二章 城市环境概述第三章 城市中的主要污染源第四章 城市环境综合整治第五章 城市环境评价与规划第2页，共63页。课程简介PART 3一、城市热岛效应（ The Urban Heat Island Effect ）二、绿色基础设施（Ecology Infrastructure）三、低碳城市四、城市森林五、都市农业第3页，共63页。主要参考书目 基本课本：沈清基编著，城市生态与城市环

3、境，同济大学出版社，2000；参考课本：杨小波、吴庆书编著，城市生态学，科学出版社，2000 宋永昌等编著，城市生态学， 华东师范大学出版社，1998张金屯，数量生态学，科学出版社，2005；其他参考文献：于志熙编著，城市生态学，林业出版社，1992；董亚文，城市景观生态，商务印刷馆，1993； 宗跃光，城市景观规划的理论和方法，中国科学技术出版社，1993； 刘天齐等，城市环境规划、规范及方法指南，中国环境科学出版社，1994；傅伯杰等，景观学原理及应用，科学出版社，2001；刘贵利，城市生态规划理论与方法，东南大学出版社，2002； 第4页，共63页。第一章 绪论第一节 恶性生态事件第二节

4、 生态学的概念、起源与发展 第三节 生态学相关概念名词解释第5页，共63页。第一节 恶性生态事件全球最为严重的生态事件一、阿尔伯达焦油砂被称为地球上最具破坏性的项目。据绿色和平组织说，到2020年，因焦油砂开采产生的排放量将增长到12700至14000万公吨，超过奥地利、葡萄牙、爱尔兰和丹麦目前的排放量。如果继续执行扩张计划，将导致面积相当于英国的北方森林和泥炭沼泽的丧失。硫磺是焦油砂提纯过程中产生的副产品，拥有广泛的工业用途。第6页，共63页。二、北太平洋环流亦称北太平洋垃圾漩涡，是由一亿公吨塑料垃圾和瓶盖组成的旋转岛，按顺时针方向由夏威夷向日本旋转。据估计它的面积相当于德克萨斯州。上图为一

5、只莱桑岛的信天翁给小鸟一个瓶盖。又被称为“德克萨斯垃圾带”，是因为这个“海洋垃圾带”的面积和得克萨斯州面积相当。得州是美国内陆面积最大的一个州，约70万平方公里。由于垃圾带仍在不断扩大，很可能已经超过了得州。这里的漂浮垃圾估计多达上亿吨，以塑料为主，还包括玻璃、金属、纸等。 第7页，共63页。三、尼日尔三角洲十五年的石油开采使尼日尔三角洲伤痕累累。石油公司在这里经营了几十年，但很少监管环境。众所周知，三角洲一直受到冲突和贫穷的困扰，不断推进生态灾难。多年的石油泄漏污染了村民们赖以生存的土地和水源；废气的燃烧导致酸雨，使农作物歉收。第8页，共63页。四、临汾地球上污染最严重的城市。位于由铸铁厂、

6、冶炼厂和水泥厂组成的19.3公里工业带中心。煤矿每年供应各厂5000万公吨煤炭，因快速发展的需要而不受限制。 第9页，共63页。五、亚马逊砍伐树木、采矿、农种植作物和牛肉生产导致全球气候系统重要的稳定器亚马逊雨林的破坏。到2030年，该地区可能有近60%的森林被扫平或遭到严重毁坏。 第10页，共63页。六、太空垃圾从废火箭到停用的卫星，数百万轨道碎片已经达到临界水平。欧洲太空总署用计算机生成的图像显示，环绕地球的轨道上有近12000个碎片。 第11页，共63页。七、深海采矿新兴的水下采矿业在海洋生物学家、环境科学家和波莉希金斯这样的活动家中拉响了警报。他们预言，在海底开采金、银、铜将成为下一个

7、最大的生态灾难，因为海底脆弱的海洋生态系统是我们知之甚少的边界。 第12页，共63页。八、切尔诺贝利核泄漏新兴的水下采矿业在海洋生物学家、环境科学家和波莉希金斯这样的活动家中拉响了警报。他们预言，在海底开采金、银、铜将成为下一个最大的生态灾难，因为海底脆弱的海洋生态系统是我们知之甚少的边界。 第13页，共63页。九、海湾战争世界最大的原油泄漏发生在1991年的海湾战争。当时萨达姆故意向波斯湾倾倒多达100万加仑（约合3785.4立方米）的石油，造成当地鸟类和鱼类的大量死亡。 第14页，共63页。十、印度中央邦首府博帕尔1984年，印度中央邦首府博帕尔的一间杀虫剂工厂储气罐阀门失灵，大量有毒气体

8、泄漏，造成1万人死亡。博帕尔灾难留下的伤口长久在人们心上发痛，敲响工业灾害的警钟。 第15页，共63页。十一、海岸线在过去20年里，金枪鱼、北大西洋鳕鱼等鱼类数量急剧减少。这些鱼都跑哪儿去了？都跑到我们的肚子里了。但在北大西洋和地中海等地，人们对鱼的需求仍在不断增加，供不应求。鱼类是海洋生态系统中的重要一环，失去它们，人类的生存将面临威胁。而且，海洋健康对气候变化影响至关重要。 两极冰冠在夏季融化，冬季再生，但极地的永久冻土在此过程中却受到侵蚀。气候变暖，海冰融化带走了其中的泥土等沉淀物，没有海冰保护海岸线，越来越强烈的海洋风暴不断侵蚀大片冻土。 第16页，共63页。墨西哥湾漏油事件 2010

9、年5月5日，美国墨西哥湾原油泄漏事件引起了国际社会的高度关注，直至2010年7月15日才停止泄露，约3.78亿加仑。油污已经形成2000平方英里（1平方英里等于2.59平方公里）的污染区，造成了和平时期以来最为严重的生态事件。第17页，共63页。大连港漏油事件 2010年7月16日，发生在大连港的输油管道化学物爆炸导致原油泄露的事件引起了不小轰动，约有1500吨原油流入海面，造成11平方公里的重灾区，100平方公里海面的污染区。第18页，共63页。紫金矿业有毒废水泄露 2010年7月3日福建紫金矿业紫金山铜矿湿法厂发生铜酸水渗漏事故，事故造成汀江部分水域严重污染，紫金矿业直至12日才发布公告，

10、瞒报事故9天。总共有9100立方米废水流入汀江，导致汀江两岸居民用水困难，汀江流域生态系统遭到严重破坏。第19页，共63页。 据不完全统计，2011年伊始至今，不足半个月时间，地球已经发生了超过100多起重大自然灾害事件！ 其中6级以上地震20余起，半个月里发生大小地震100多次；全球各地飞鸟无故坠落事件6起，死鸟超过30000多只；死鱼以及鲸鱼自杀事件5起，死亡超过百万数。其中有三个大洲发生洪水泛滥事件，从德国、罗马尼亚、菲律宾到斯里兰卡、受灾人数超过二百多万，受灾超过三个法国面积；1月5日开始，全球超过5座知名活火山相继开始喷发，其中西西里岛埃特纳火山、印尼喀拉喀托火山、勘察加半岛 Kiz

11、imen火山、莫拉比等巨型活火山相继喷发，火山灰影响面积超过40万平方公里。巴西连续暴雨导致300多人丧生；澳大利亚五分之一面积陷入百年一遇的洪灾；美国惊现夏季才有的特大龙卷风；俄罗斯出现零下60度低端严寒。北半球连续出现各种奇怪天文现象，地陷、天坑、陨石坠落，神秘UFO等事件20余起，全球各地泥石流、极端冰冻死亡人数5000余人。第20页，共63页。据美国全国广播公司7月12日报道，德国慕尼黑再保险公司最近公布的报告显示，2011年前六个月全球自然灾难造成的经济损失已达2650亿美元（约合1.7万亿元人民币），超过2005年全年的2220亿美元（约合1.4万亿元人民币），成为史上最为昂贵的灾

12、难年份。第21页，共63页。一、 城市生态问题城市人口爆炸式增长交通拥挤，居住环境恶劣城市超负荷运转水资源短缺，城市供水紧张城市环境污染严重第22页，共63页。第23页，共63页。 各类城市生态环境问题已经严重威胁和危害到人类的生存，自工业革命以来，人类在享受工业发展带来的生活便利的同时，也在将自己的生活家园一步步推向毁灭。 本课程一方面介绍城市生态学的相关基本知识，另一方面更为重要的是唤起各位同学对保护城市生态环境的重视，在以后的工作岗位中始终以保持城市优良生态环境作为城市开发建设的前提与准则。第24页，共63页。第二节 生态学的概念、起源与发展生态学的概念 当今人们在人与自然关系上及经济社

13、会发展过程中使用频率较大的一些词，例如生态环境、生态问题、生态平衡、生态危机、生态意识等等，都是与具有广泛包容性的生态学密切相关系的。 生态学（ecology）是由德国生物学家赫克尔（Emst Heinrich Haeckel）于1869年首次提出的，并与1886年创立了生态学这门学科。 赫克尔将生态学定义为研究有机体及其环境之间相互关系的科学。 生态学研究的基本对象是两个方面的关系，其一为生物之间的关系，其二为生物与环境之间的关系。 因此，宽泛的讲，生态学是研究生物之间、生物与环境之间的相互关系的科学。第25页，共63页。生态学起源 生态学的由来是以生物学为基础的，到目前为止，生态学的大部分

14、分支，无论动物、植物、微生物生态，种群、生态系统生态，都主要在生物学为主的基础上进行研究。 但近年来，生态学迅速与地学、经济学以及其他学科相互渗透，形成了很多交叉学科，如景观生态学，全球生态学，生态经济学等，我们课程所学的城市生态学也是一个较为开放的交叉学科。生态学的研究范围正在日益广泛，学科生命力十分旺盛。第26页，共63页。生态学分类 生态学的分类有很多标准，可以按照研究对象分，可以按照生物栖息场所分，也可以按照生态学在自然科学和社会科学领域中的运用划分。 一般而言，基础生态学是以个体、种群、群落、生态系统等不同的等级单元为研究对象的，其中，种群、群落、生态系统均以生物的群体为研究对象，因

15、此，又合称为群体生态学。 按照生物学分类分支为研究对象，可将生态学分为普通生态学、动物生态学、植物生态学、微生物生态学、昆虫生态学、鱼类生态学、鸟类生态学及兽类生态学等。 按照研究对象的生物栖息场所来划分，可分为陆地生态学和水域生态学两大类，前者包括森林生态学、草原生态学、沙漠生态学、农田生态学、城市生态学；后者包括海洋生态学和水生生态学。 生态学的许多原理和原则在人类生产活动的许多方面都得到了应用，并与其它一些应用学科和社会科学相互渗透，城市生态学就是一个典型，现代生态学已经超出了生物学的分支学科，而是生物学与环境科学的交叉学科。第27页，共63页。生态学的发展 生态学的发展可划分为四个阶段

16、。第一阶段：19世纪以前的生态学生态学的萌芽阶段；第二阶段：19世纪的生态学生态学的初创阶段；第三阶段：20世纪前半叶的生态学生态学的形成阶段；第四阶段：20世纪后叶以后的生态学生态学的发展阶段。 在生态学的发展阶段，生态学的总体特征是：吸收其它学科的理论、方法及现今科学技术成就，从而拓宽生态学研究领域和深度，同时生态学想其它学科扩散或渗透，形成交叉学科。具体有以下五个特征：第一，生态学从认识自然规律走向管理自然资源，或从纯自然科学走向关心人类未来，导致生态学时代的产生。第二，应用先进的科学技术，生态学得到空前发展。（遥感技术、数量模型等）第三，生态学重点发展学科的替代。（生态系统生态学、景观

17、生态学、人类生态学等等，进一步推出城市生态学）第四，国际协作加强，出现了一些国际性的重点活动。（人与生物圈计划，环发大会）第五，学科大发展，形成一个庞大的生态学学科体系。（上百种以“生态学”冠名的学科）第28页，共63页。第三节 生态学的相关概念名词解释生境 任何一种生物都不可能脱离特定的生活环境，生境指的是在一定时间内对生命有机体生活、生长发育、繁殖以及对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，组成生境的因素称为生态因子。生态因子 生态因子主要分为非生物因素和生物因素两部分。 非生物因素，即物理因素，如光、热、水、风、矿物质养分等。 生物因素，

18、即对某一生物而言的其他生物，如动物、植物、微生物，它们通过自己的活动直接或间接影响其他生物。 此外，另一种观点认为生态因子还应包括第三方面的因素即人为因素，指人的活动对生态环境的影响。第29页，共63页。第三节 生态学的相关概念名词解释生态位 “生态位”（niche）指物种在群落中在实践、空间和营养关系方面作战的地位。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广的生态位。 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（如水、食物、能源、土地、气候、建筑、交通等）和生态关系（如生产力水平、环境容量、生活质量、与

19、外部系统的关系等）的集合。 一般可划分为生产生态位（资源利用、生产条件）和生活生态位（环境质量、生活水平等）。 总之，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。第30页，共63页。第三节 生态学的相关概念名词解释生态系统 生态系统（eeosystem）一词由英国生态学家（植物群落学家）A.G坦斯利（A.G.Tansley）于1935年首先提出。 生态学家奥德姆1971年指出：生态系统就是包括特定地段中的全部生物和物理环境的统一体。具体的说：生态系统是一定空间内生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单位。 地球上存在无数个生态

20、系统，小到池塘，大至整个生物圈。城市也有其自身的生态系统。第31页，共63页。第三节 生态学的相关概念名词解释生态系统平衡 从生态学角度看，平衡就是某个主体与其环境的综合协调。 国外学者对生态平衡的定义： （1）A.G坦斯利人为生态系统平衡只存在于顶级群落。 （2）以生态系统的输入输出为基础最早提出生态平衡定义的奥德姆（1959年）提出：“生态系统内物质和能量的输入和输出两者的平衡。” 我国学者对生态平衡的定义也有很多种表述。因此，1981年11月中国生态学会在上海专门召开了“生态平衡”讨论会，与会专家下了个生态平衡的定义： “生态平衡是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态，其物质和能

21、量的输入、输出接近相等，在外来干扰下，能通过自我调节（或人为控制）恢复到原初稳定状态。当外来外来干扰超越了生态系统的自我调节能力，而不能恢复到原初状态谓之生态失调，或生态平衡的破坏。生态平衡是动态的。”第32页，共63页。第二章 城市生态学简介第一节 城市生态学及其产生背景第二节 城市生态学发展阶段第三节 城市生态学研究对象、内容第四节 城市生态学理论与方法第33页，共63页。第一节 城市生态学及其产生背景城市生态学定义 生态学是研究生物与环境之间关系的科学，城市生态学是研究城市人类活动与周围环境之间关系的学科。 城市生态学由芝加哥学派的创始人帕克于上世纪20年代提出。芝加哥学派是以美国芝加哥

22、大学社会学系为代表的人类生态学及其城市生态学术思想的统称。代表人物有帕克、伯吉斯、麦肯齐等。 麦肯齐首先从狭义上界定了城市生态学的概念：即“城市生态学是对人们的空间关系和时间关系如何受其环境影响这一问题的研究”。第34页，共63页。1）城市是建立在自然生态系统之上，以人为中心的人工生态系统；2）城市生态学需要运用生态学基本原理，研究城市生态系统的基本结构、功能和过程；3）基本目标是实现城市的可持续发展；4）研究学派分为6类：城市自然生态学、城市生态环境学、城市生态经济学、城市社会生态学、城市生态规划学和城市系统生态学。 要想正确理解城市生态学定义，还必须从以下四个方面深入理解。城市生态学定义第

23、35页，共63页。 奥德姆认为，“今日的生态学是自然科学和社会科学的桥梁。生态学不仅在自然科学上被广泛研究和运用，在社会科学上也被广泛应用。考察城市生态学的产生过程，可以发现如下两大基本特征：一、城市规划理论发展需要生态思想的介入1、工业城市导致的“城市病”促成英国的公共卫生法，霍华德的田园城市以及后来恩温的“卫星城市”和新城运动。逐步向生态理念靠拢的城市规划理论体系。此外，沙里宁的有机疏散理论也是疏散城市，解决城市问题的重要规划思想。2、以柯布西耶为代表的集中主义、功能分区城市规划思想，是提倡通过技术手段改变城市结构从而解决城市问题的城市规划思想。明日城市、光辉城市、昌迪加尔3、20世纪60

24、年代开始，法国学者集中研究“区域发展规划”，重点研究核心城市与其外围地区的发展关系。例如美国的密西西比河流流域研究都进行了大规模的区域发展规划。城市生态学产生背景第36页，共63页。 从此，作为一门科学，城市规划已不再仅限于形态建设规划或者城市设计，规划转向侧重经济及社会的发展，而城市规划也变成了一门跨学科专业。 全球面临五大危机（人口膨胀、粮食不足、能源短缺、资源枯竭、环境污染）的大背景下，城市环境质量也日益下降。于是生物学家和生态学家也都介入城市规划专业，研究保护城市自然环境，使城市发展与生态环境之间形成平衡和协调状态，城市规划学者也在研究克服城市问题的同时，反思如何完善和充实城市规划理论

25、的体系和框架，以适应新形势下的城市及人居环境发展的需要与趋势。 同时，当生态学发展到对人和自然普遍的相互作用问题研究的层次时，生态学已经具备了世界观、道德观和价值观的性质。因此，生态学与城市规划的学科的结合已是大势所趋，城市生态学就应运而生了。 城市生态学的产生，还表明城市规划理论已开始摆脱过去在工业文明的影响下，城市规划及发展理论具有的完全出自一种片面的功利企图的状况，已开始摆脱西方科学思维中那种人类主宰自然的思想的影响，开始重新审视人与自然的关系。城市生态学产生背景第37页，共63页。二、解决城市问题（包括城市环境问题）需要生态学思想1、城市问题产生的原因（1）城市是一个高度集聚和高度稀缺

26、的统一体。 城市人口的高度密集性，3%的土地居住着40%的地球人口。 各种人类活动的高强度性，交通、能源消耗、生产生活活动，对自然环境的改造最为彻底。 城市自然景观的稀缺性。 （2）人类对自然环境的错误认识。 自工业革命以来，人们越来越热衷于对自然届 的征服，很少有人认识到我们赖以生存的环境正随着这种工业文明的进程而逐渐恶化。 城市生态系统的稳定性与平衡性。城市生态学产生背景第38页，共63页。 城市问题实际上是人、城市与自然生态系统相互作用过程中呈现出来的不平衡、不协调现象。 古代城市规划“朴素的自然中心观”。 近现代的城市规划指导思想。“人类中心观” 这种盲目、片面的观点给自然生态系统带来

27、了许多无法弥补的破坏，使人类陷入了难以解脱的困境，从而威胁到全球生态系统的可持续发展，反过来又威胁着人类与城市的生存与发展。 因此，用全面系统的生态学观点指导城市规划，是解决城市问题、促进城市可持续发展的重要途径之一。城市生态学产生背景第39页，共63页。第二节 城市生态学发展阶段第40页，共63页。柏拉图的“理想国”托马斯(1516)的“乌托邦”达尔文（1839）的“进化论”霍华德(1898)的“田园城市”美国芝加哥城市社会生态学派（1920）1、萌芽阶段2、形成阶段Tansley (1935)的生态系统Christaller (1933)和Lsch(1940)的中心地理论沙里宁（1943）

28、的城市有机规划Hawley (1950)的人类生态第41页，共63页。R.Carson (1962)的寂静的春天联合国人与生物圈计划（1971）B.J.L.Berry （1978）的当代城市生态学从雅典宪章（1933）到马丘皮克宣言（1978）马世俊、王如松（1984）复合生态系统理论3、逐步发展阶段4、蓬勃发展阶段联合国环发大会的可持续发展思想（1992）伴随我国城市化过程的城市生态学热点生态城市产业链与循环经济城市景观生态规划城市生态安全格局与可持续发展模式生态文明第42页，共63页。第三节 城市生态学研究对象、内容1、城市自然生态学派以城市地质、地貌、水文、生物为主；2、城市生态环境学派

29、以城市大气、水、土、噪音、小气候等城市环境研究为主；3、城市生态经济学派以城市产业经济、环境经济为主；4、城市社会生态学派以城市社区、人口迁移等为主；5、城市生态规划学派以城市规划、空间格局为主；6、城市系统生态学派以生态系统、系统科学研究为主城市生态学六大学派及其研究对象第43页，共63页。1、研究城市生态系统的主体城市人口的结构、变化速率及其空间的分布特征，以阐明城市人口与城市环境问题的相互关系。2、研究城市物质代谢功能（物质与能量流失的特征与速率）和城市环境质量变化之间的关系。3、研究城市发展及其制约条件，阐明城市发展与城市环境问题的相互关系。4、研究城市生态系统与环境质量之间的关系，建

30、立城市生态系统模型；5、研究城市环境质量与城市居民健康的相互关系；6、研究城市生态系统中的除人以外的生物体的构成与变化，以及环境因子对生物体的影响；7、从区域环境质量管理的角度，研究城市生态系统与其他生态系统的相互关系；8、研究社会环境对城市居民的及其活动的影响；9、研究合理的各种环境质量指标及标准；10、研究城市生态规划、环境规划的内容、原理与方法。城市生态学十大主要研究内容第44页，共63页。第四节 城市生态学研究方法科研基础之一科学研究方法科研基础之二文献综述方法第45页，共63页。科学研究方法简介科学研究可以分为：归纳法演绎法假设法反证法等等， 第46页，共63页。归纳法归纳大量实际观测资料、数据等采用模型等分析手段得到客观规律和研究结论注意收集资料要真实，分析合理，结论客观。归纳法应用案例达尔文的进化论在长途旅行和长期调查中收集的大量考察资料；对资料的归纳和整理分析得出“物种起源的进化论”规律进一步证实第47页，共63页。演绎法根据某种自然现象或实