城市生態(tài)學基本原理

簡單回顧生境生境指的是在一定時間內對生命有機體生活、生長發(fā)育、繁殖以及對有機體存活數量有影響的空間條件及其他條件的總和。生態(tài)因子組成生境的各種要素構成稱為生態(tài)因子，包括非生物因子、生物因子和人為因素。生態(tài)位“生態(tài)位”（niche）指物種在群落中在實踐、空間和營養(yǎng)關系方面所占的地位。生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)是指一定范圍內的生物有機體（包括動物、植物和微生物等）及其生活的周圍無生命環(huán)境（包括空氣、水、土壤等）所組成的統(tǒng)一體。生態(tài)系統(tǒng)平衡“生態(tài)平衡是生態(tài)系統(tǒng)在一定時間內結構與功能的相對穩(wěn)定狀態(tài)，其物質和能量的輸入、輸出接近相等，在外來干擾下，能通過自我調節(jié)（或人為控制）恢復到原初穩(wěn)定狀態(tài)。當外來外來干擾超越了生態(tài)系統(tǒng)的自我調節(jié)能力，而不能恢復到原初狀態(tài)謂之生態(tài)失調，或生態(tài)平衡的破壞。生態(tài)平衡是動態(tài)的?！钡谌鲁鞘猩鷳B(tài)學基本原理第一節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征第二節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境第四節(jié)城市生境與生境制圖第五節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)流第六節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的系統(tǒng)分析第七節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展第一節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)及其特征城市生態(tài)學的研究對象是城市生態(tài)系統(tǒng)城市具有生態(tài)系統(tǒng)的一般特征，它既有動物、植物、微生物和人類等生物有機體以及圍繞著它們的空氣、水、土壤等無機環(huán)境，同時其中也執(zhí)行著物質循環(huán)、能量流動和信息傳遞等功能，所以城市也是一種陸生生態(tài)系統(tǒng)。

此外，城市生態(tài)系統(tǒng)是人為改變了結構、改造了物質循環(huán)和部分改變了能量轉化的、長期受人類活動影響的、以人為中心的陸生生態(tài)系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)的特征城市生態(tài)系統(tǒng)的特征

城市生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，人是這個生態(tài)系統(tǒng)的核心和決定因素。城市生態(tài)系統(tǒng)是消費者占優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)是分解功能不充分的生態(tài)系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)是自我調節(jié)和自我維持能力很薄弱的生態(tài)系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)是受社會經濟多重因素制約的生態(tài)系統(tǒng)。特征一特征二特征三特征四特征五因此，城市生態(tài)系統(tǒng)可以簡單的表示為以人群（居民）為核心，包括其他生物（動物、植物、微生物等）和周圍自然環(huán)境以及人工環(huán)境相互作用的系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)示意圖城市生態(tài)系統(tǒng)的復合特性由于城市生態(tài)系統(tǒng)的人為特征以及生活和生產多方面聯(lián)系的復雜特點，另外一些學者則認為，“城市是人類社會、經濟和自然三個子系統(tǒng)構成的復合生態(tài)系統(tǒng)”，“是在原來自然生態(tài)系統(tǒng)基礎上，增加了社會和經濟兩個系統(tǒng)所構成的復合生態(tài)系統(tǒng)”城市生態(tài)系統(tǒng)的復合特性城市生態(tài)系統(tǒng)是在原來自然生態(tài)系統(tǒng)基礎上，增加了社會和經濟兩個系統(tǒng)所構成的復合生態(tài)系統(tǒng)。城市生態(tài)系統(tǒng)的復合特性城市生態(tài)系統(tǒng)又和它周圍的農村生態(tài)系統(tǒng)結合成為城鄉(xiāng)復合生態(tài)系統(tǒng)。第二節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境城市氣候與空氣污染城市形成后，由于密集的建筑物以及水泥、瀝青鋪設的地面改變了下墊面的性質和城市的空氣垂直分層情況，化石燃料的大量使用，造成空氣污染，改變了大氣組成，同時加強了人為熱以及人為水氣的影響，導致城市內部氣候與周圍郊區(qū)氣候的差異。這種差異不足以改變城市所在低點原有的氣候類型，但是在許多氣候要素上表現出明顯的城市特征。

城市熱島效應(Urban

heatislandeffect;effectofheatisland;UHI)定義一：城市因其下墊面和人類活動的影響，氣溫比其周圍地區(qū)偏高的現象。

定義二：城市氣候的主要特征之一。由于城市中輻射狀況的改變，工業(yè)余熱和生活余熱的存在，蒸發(fā)耗熱的減少，而形成的城市市區(qū)溫度高于郊區(qū)溫度的一種小氣候現象。定義三：熱島是由于人們改變城市地表而引起小氣候變化的綜合現象，是城市氣候最明顯的特征之一。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區(qū)的土壤、植被具有更大的熱容量和吸熱率，使得城區(qū)儲存了較多的熱量，并向四周和大氣中幅射，造成了同一時間城區(qū)氣溫普遍高于周圍的郊區(qū)氣溫，高溫的城區(qū)處于低溫的郊區(qū)包圍之中，如同汪洋大海中的島嶼，人們把這種現象稱之為城市熱島效應。城市熱島效應產生的原因簡單的講，城市人口密集、工廠及車輛排熱、居民生活用能的釋放、城市建筑結構及下墊面特性的綜合影響等是其產生的主要原因。氣候條件是造成城市熱島效應的外部因素，而城市化才是熱島形成的內因。一般認為，熱島成因有五：原因一城市內擁有大量鍋爐、加熱器等耗能裝置以及各種機動車輛）。這些機器和人類生活活動都消耗大量能量，大部分以熱能形式傳給城市大氣空間。原因二城區(qū)大量的建筑物和道路構成以磚石、水泥和瀝青等材料為主的下墊層：這些材料熱容量、導熱率比郊區(qū)自然界的下墊層要大得多，而對太陽光的反射率低、吸收率大；因此在白天，城市下墊層表面溫度遠遠高于氣溫，其中瀝青路面和屋頂溫度可高出氣溫8℃～17℃·此時下墊層的熱量主要以湍流形式傳導，推動周圍大氣上升流動，形成"涌泉風",并使城區(qū)氣溫升高;在夜間城市下墊面層主要通過長波輻射,使近地面大氣層溫度上升。城市熱島效應產生的原因原因三由于城區(qū)下墊層保水性差，水分蒸發(fā)散耗的熱量少（地面每蒸發(fā)1g水，下墊層失去2.5kJ的潛熱），所以城區(qū)潛熱大，溫度也高。原因四城區(qū)密集的建筑群、縱橫的道路橋梁，構成較為粗糙的城市下墊層、因而對鳳的阻力增大，風速減低，熱量不易散失。

-在風速小于6m/s時，可能產生明顯的熱島效應，

-風速大于11m/s時,下墊層阻力不起什么作用，此時熱島效應不太明顯。原因五城市大氣污染使得城區(qū)空氣質量下降，煙塵、S02、，N0x，C0，含量增加，這些物質都是紅外輻射的良好吸收者，至使城市大氣吸收較多的紅外輻射而升溫。城市熱島效應的影響影響一由于熱島中心區(qū)域近地面氣溫高，大氣做上升運動，與周圍地區(qū)形成氣壓差異，周圍地區(qū)近地面大氣向中心區(qū)輻合，從而在城市中心區(qū)域形成一個低壓旋渦，結果就勢必造成人們生活、工業(yè)生產、交通工具運轉中燃燒石化燃料而形成的硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氫化合物等大氣污染物質在熱島中心區(qū)域聚集，危害人們的身體健康甚至生命。表現在：大量污染物在熱島中心聚集，濃度劇增，直接刺激人們的呼吸道粘膜，輕者引起咳嗽流涕，重者會誘發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病。影響二大氣污染物還會刺激皮膚，導致皮炎，甚而引起皮膚癌。有的物質如鉻等，若進入眼內會刺激結膜，引起炎癥，重者可導致失明。汞的含量較多，可損害人的腎臟，引起劇烈腹痛、嘔吐。汞慢性中毒還會損害人的神經系統(tǒng)。城市熱島效應的影響影響三長期生活在熱島中心區(qū)的人們會表現為情緒煩躁不安、精神萎靡、憂郁壓抑、記憶力下降、失眠、食欲減退、消化不良、潰瘍增多、胃腸疾病復發(fā)等，給城市人們的工作和生活帶來說不盡的煩惱。福州、杭州、長沙城市熱島效應的防止措施

1．選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設置，可有效地降低熱島效應，獲得清新宜人的室內外環(huán)境。

2．居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結合的管理機制斌且建立相關的地方性行政法規(guī)，以保證綠化用地。

3．要統(tǒng)籌規(guī)劃公路、高空走廊和街道這些溫室氣體排放較為密集的地區(qū)的綠化，營造綠色通風系統(tǒng)，把市外新鮮空氣引進市內，以改善小氣候。

4．應把消除裸地、消滅揚塵作為城市管理的重要內容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地表應為草坪所覆蓋，甚至在樹冠投影處草坪難以生長的地方，也應用碎玉米秸和鋸木小塊加以遮蔽，以提高地表的比熱容。

5．建設若干條林蔭大道，使其構成城區(qū)的帶狀綠色通道，逐步形成以綠色為隔離帶的城區(qū)組團布局，減弱熱島效應；一、從綠化城市及周邊環(huán)境方面城市熱島效應的防止措施

1、控制使用空調器，提高建筑物隔熱材料的質量，以減少人工熱量的排放；改善市區(qū)道路的保水性性能。

2、建筑物淡色化以增加熱量的反射。

3、提高能源的利用率，改燃煤為燃氣。

4、此外，“透水性公路鋪設計劃”，即用透水性強的新型柏油鋪設公路，以儲存雨水，降低路面溫度。

5、形成環(huán)市水系，調節(jié)市區(qū)氣候。因為水的比熱大于混凝土的比熱，所以在吸收相同的熱量的條件下，兩者升高的溫度不同而形成溫差，這就必然加大熱力環(huán)流的循環(huán)速度，而在大氣的循環(huán)過程中，環(huán)市水系又起到了二次降溫的作用，這樣就可以使城區(qū)溫度不致過高，就達到了防止城市熱島效應的目的。

二、在現有條件下，應考慮：城市熱島效應的防止措施城市空氣污染城市空氣污染插圖4-12城市環(huán)境對空氣污染的影響城市空氣污染程度雖然取決于污染源排放的污染物特性和排放總量，但是它對周圍環(huán)境造成影響的大小則和氣象、地形、地物等因素有關。首先是風向和風速，風向決定著空氣中污染物的輸送方向，在污染源下風的地區(qū)，空氣污染就比較嚴重，相反，在上風向的地區(qū)，空氣污染就相對較輕。

風速決定著空氣中污染物的擴散稀釋速度，風速越大，污染物收到空氣稀釋作用越大，同時也由于氣流擴散增強，污染物與空氣的混合加強，所以在基本條件相同時，風速越大，空氣中污染物濃度就越低。氣象因素地形因素沿海地形（海陸風），谷地地形（不易擴散）城市地物建筑物、大小、高度、街道。（街道風）其它污染（1）城市水文、水污染（污水處理廠的設置通常在城市主要河流的下游區(qū)域；工業(yè)廢水排放，日本水俁?。?）城市土壤和土壤污染（近郊城鄉(xiāng)結合部的土壤多作為蔬菜和副食品生產基地，由于接近城市，受城市生產和生活影響比較顯著，污水、垃圾都影響到土壤，增強了污染）（3）城市建筑和交通。（城市生活居住用地一般占城市總建設用地的30%—50%，生態(tài)型建筑。）（城市道路，道路網間距，人均路網面積）城市道路用地（%）人均道路面積（㎡）城市道路用地（%）人均道路面積（㎡）城市道路用地（%）人均道路面積（㎡）上海8.34.50巴黎255.9柏林11—天津5.17.50華盛頓45—東京12.37.55北京215.60紐約3528.00香港—5.7倫敦2327.02洛杉磯50—大阪—13.35建筑生態(tài)其他污染（4）城市噪聲污染

噪聲污染屬于感覺公害，沒有什么污染物。城市噪聲主要分為交通噪聲、工廠噪聲和生活噪聲。噪聲在0—120dB(A)的范圍內分為三級：Ⅰ級30—59dB(A)：可以忍受，但已經不舒服，達到40dB(A)時開始困擾睡眠Ⅱ級60—89dB(A)：對植物神經系統(tǒng)的干擾增加，聽話困難，85dB(A)是保護聽力的一般要求。Ⅲ級90—120dB(A)：顯著損害神經系統(tǒng)，造成不可逆的聽覺器官損傷。其他污染（4）城市垃圾

城市垃圾主要是指城市生活垃圾，不包括工業(yè)廢棄物。城市垃圾的產生量與居民物質生活水平以及市政建設情況密切相關。第三節(jié)城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境城市生態(tài)系統(tǒng)的生物環(huán)境主要是關于植物、動物和微生物，重點介紹下城市植物。城市植物城市植物最大的特點就是具有顯著的人為加工特點。主要分為城市森林、城市草坪、道路植被、灌木、公園綠地等等。城市綠地規(guī)劃“城市森林”“城市森林”位于中國重慶，是一座70層的摩天大樓，由MADArchitects為中國設計。該“城市森林”的設計方案由MAD建筑事務所設計，設計師的設計靈感來源于國畫中的多山的景觀。這座高聳的商業(yè)大樓每層樓都為抽象的曲線形，大樓中心有一個圓柱體結構，每層樓都由玻璃包圍作為墻體結構。這種設計增加了建筑的透明性，同時使得每層樓看起來好像懸浮于下面一層之上。建筑總體設計結合綠色的空間和廣闊的城市景色，將自然帶入到這個大都市之中。MAD的新作《重慶城市森林》這座摩天樓設計，高調者說，它是未來高密度城市與重返綠色自然的有機結合，它是綠色立體城市的先驅性試驗。但從可行性上講，它也許只是建筑師的一次理想