城市生态学3版(杨小波,吴庆书)思维导图
《城市生态学》课程笔记
《城市生态学》课程笔记第一章绪论一、城市生态学的概念1. 定义：城市生态学是研究城市生态系统结构、功能、过程及其与人类活动相互关系的科学。
它关注城市环境中生物与非生物因素之间的相互作用，以及这些相互作用如何影响城市生态系统的健康和可持续性。
2. 研究对象：城市生态系统，这是一个由自然、社会和经济要素组成的复杂系统。
具体包括：- 生物成分：植物（如城市绿地、公园）、动物（如宠物、野生动物）、微生物（如土壤和水体中的微生物）。
- 非生物成分：水（如河流、湖泊、地下水）、土壤（如城市土壤特性和污染）、气候（如城市热岛效应）、建筑物（如住宅、商业建筑）。
3. 研究内容：城市生态学的研究内容广泛，主要包括以下几个方面：- 城市生态系统的组成与结构：研究城市生态系统的构成要素及其空间分布和相互关系。
- 城市生态系统的功能：探讨城市生态系统的能量流动、物质循环和信息传递等生态过程。
- 城市生态因子的作用：分析城市环境中的生态因子如何影响生物和非生物成分。
- 城市生态环境问题：研究城市生态环境问题的成因、影响及其解决方案。
- 城市生态规划与管理：提出基于生态学原理的城市规划和管理策略。
二、城市生态学的发展简史1. 萌芽阶段（19世纪末至20世纪初）：- 背景：工业革命导致城市化进程加快，城市环境问题日益突出。
- 代表性事件：关注城市卫生条件、绿化和公共健康问题。
2. 形成阶段（20世纪20年代至50年代）：- 标志：芝加哥学派的社会生态学研究，特别是帕克和伯吉斯的同心圆模型。
- 成果：城市生态学作为一门独立学科逐渐形成。
3. 发展阶段（20世纪60年代至80年代）：- 特点：研究内容不断丰富，如城市生态系统的能量分析、物质循环和生态平衡。
- 重要著作：如麦克哈格的《设计结合自然》提出了生态规划的理念。
4. 深化阶段（20世纪90年代至今）：- 趋势：与其他学科如环境科学、社会学、经济学等交叉融合。
- 焦点：城市可持续发展和生态修复。
城市生态学基本原理
城市地物
建筑物、大小、高度、街道。（街道风）
其它污染
（1）城市水文、水污染（污水处理厂的设置通常在城市主要河流的下游 区域；工业废水排放，日本水俣病）
（2）城市土壤和土壤污染（近郊城乡结合部的土壤多作为蔬菜和副食 品生产基地，由于接近城市，受城市生产和生活影响比较显著，污水、垃圾 都影响到土壤，增强了污染）
（2）流动源是指排放污染物的地点不固定的污染源，主要指交通工具， 如汽车、火车、飞机和轮船等。这种流动源与工厂等固定污染源相比，虽然 排放量小而分散，但数目庞大，活动频繁，排放出来的污染物总量还是不容 忽视的。其中，城市汽车是最大的污染源，主要有一氧化碳、氮氧化物、碳 氢化合物等。
城市空气污染 插图4-12
城市热岛效应产生的原因
简单的讲，城市人口密集、工厂及车辆排热、居民生活用能的释放、城 市建筑结构及下垫面特性的综合影响等是其产生的主要原因。
气候条件是造成城市热岛效应的外部因素，而城市化才是热岛形成的内 因。一般认为，热岛成因有五：
原因一
城市内拥有大量锅炉、加热器等耗能装置以及各种机动车辆）。这些机 器和人类生活活动都消耗大量能量，大部分以热能形式传给城市大气空间。
定义三：热岛是由于人们改变城市地表而 引起小气候变化的综合现象，是城市气候 最明显的特征之一。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 比郊区的土壤、植被具有更大的热容量和 吸热率，使得城区储存了较多的热量，并 向四周和大气中幅射，造成了同一时间城 区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的 城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋 大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城 市热岛效应。
5．建设若干条林荫大道，使其构成城区的带状绿色通道，逐步形成以 绿色为隔离带的城区组团布局，减弱热岛效应；
《城市生态学》课件
节能减排是实现城市可持续发展的重要手段，通过减少能 源消耗和污染物排放，降低对环境的负面影响，提高城市 居民的生活质量。
绿色建筑的实践
包括建筑设计、施工和运营等环节的节能减排措施，如采 用太阳能、风能等可再生能源，采用节能建筑材料和设备 ，推广节能技术等。
低碳生活与可持续发展
低碳生活的概念
01
提供优美的绿化环境，改善居民的生活品质。
维护城市生态系统
02
增强城市的生态功能，提高城市的生态环境质量。
提升城市形象
03
通过绿化建设，提升城市的形象和景观效果。
城市水系保护与利用
水资源保护
保护城市水系的水质，确保居民的饮 用水安全。
防洪排涝
提高城市的防洪排涝能力，减少水患 灾害对城市的威胁。
城市水系保护与利用
保护生态环境
通过生态设计，降低城市发展对环境的负面 影响。
生态设计在城市规划中的应用
绿色建筑
推广节能环保的建筑设计，降低建筑对环境 的负荷。
生态修复
对受损的生态系统进行修复，提高城市生态 系统的稳定性。
绿色交通
发展公共交通，鼓励低碳出行方式，减少交 通对环境的污染。
雨水管理
通过雨水收集、利用和排放管理，减轻城市 排水系统的压力。
城市生态学的研究内容
• 总结词：城市生态学的研究内容包括城市环境、城市生物多样性、城市 人与环境的互动关系以及城市可持续性发展等方面。
• 详细描述：城市生态学的研究内容广泛，主要包括以下几个方面。首先，城市环境的研究涉及大气、水体、土壤等自然 环境和人工环境的特征和变化规律。其次，城市生物多样性的研究关注城市中生物种类的分布、数量和动态，以及生物 多样性对城市生态系统稳定性的影响。此外，城市人与环境的互动关系也是研究重点，探讨人类活动对城市环境的影响 以及环境对人类生活质量的反作用。最后，城市可持续性发展是城市生态学的核心目标，致力于实现经济发展、社会进 步和环境保护的协调与平衡。
城市生态学课件资料③——第二章
第二章城市生态学的理论基础第一节城市生态学的学科基础一、生态学（ecology）（一）生态学的发展与研究对象1.德国赫克尔（Emst Heinrich Haeckel）于1869年提出，并于1886年创立了生态学这门学科。
Ecology来自希腊语“oikos”(居住地、隐蔽处、家庭)与“logos”科学研究。
2.生态学研究的基本对象是两个方面的关系，其一为生物与生物之间的相互关系，其二为生物与环境之间的相互。
因此，生态学是研究生物之间、生物与环境之间的相互关系的学科。
（二）生态学研究尺度1.基因DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质的最小功能单位。
①基因多样性是生物多样性的重要组成部分，是地球上所有生物携带的遗传信息的总和。
②转基因通俗的说就是一种生物体内的基因转移到另一种生物或同种生物的不同品种中的过程。
一般来说转基因是通过有性生殖过程来实现的。
2.个体生态学①物种的生活史②个体对环境的适应性——生活型③环境对个体的制约——生态型3.种群生态学同类生物所组成的群体。
①种群的基本特征——年龄结构、性比、大小等。
②种群的格局——空间分布等。
③格局形成的过程——种内竞争、生殖特征等。
4.群落生态学不同类别生物所组成的集合。
①群落的结构——水平结构、垂直结构、种类结构。
②群落的动态——演替过程、物种更替等。
5.生态系统、景观、全球生态学在一定空间范围内，各生物成分和非生物成分，通过能量流动和物质循环而相互作用和相互依存所形成的一个功能单位。
①结构——食物链。
②功能——能流、物流、信息流、价值流。
③调控——机制、反馈。
二、城市学1.城市学(urbanology)一词最早见于日本矶村英一的《城市学》（1975）。
2.城市学以城市为研究对象，从不同角度、不同层次观察、剖析、认识、改造城市的各种学科的总称.3.最早的城市学是依附于建筑学之中的。
工业革命后，社会学、城市地理学、城市管理学、城市经济学、城市规划学等被相继纳入城市学的范畴之中。
《城市生态学》PPT课件
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城市生态学的形成
城市化在为人们带来许多益处的同时，也产生 一系列严重的生态环境问题，对自然生态系统和 人民健康产生影响。这些问题主要表现在三个方 面：
一是城市的气候变化（如热岛效应）和环境污染， 包括水、空气、噪声和固体废弃物污染等；
二是自然资源的耗竭与短缺，特别是淡水、化石 燃料、耕地的过度利用和生物多样性的减少；
三是城市人口的增加导致大量的社会问题，如住
房紧张、交通拥挤、绿地减少、教育与卫生滞后
等。
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城市生态学的形成
因此，世界各国都开始重视城市的生态建设问题。
从1992年的联合国环发大会后，人居环境问题成 为实现可持续发展的重要因素。
近代城市的发展正在摆脱过去传统的以建筑和视
觉为中心的发展模式，而探索一条人与自然协调
达尔文1859年出版了《物种起源》 1866年Ernst Haeckel（德国生物学家赫克尔）
创始了生态学
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1. 生态学的概念
生态学：是研究有机体及其环境相互作用的科学。 “环境”是物理环境（温度、可利用水等）和生 物环境（对有机体的、来自其他有机体的任何影
响）的结合体。
生态学(ecology) —最早由德国动物学家 E.Haeckel于1866年提出，但概念狭窄，局限于动 物。E.P.Odum（1971）曾提出：“生态学是研究
城市生态学 Urban Ecology
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参考资料:
杨小波等主编.城市生态学.2005,科学出版社
李博主编.生态学.2000,高等教育出版社
张金屯主编.应用生态学.2003,科学出版社
杨志峰等主编.城市生态可持续发展规划.2004,科 学出版社
城市生态学基础理论
热力学第二定律告诉我们：“熵在增 加”。根据这一定律，从一种能向另一种能 的任何转换都不是完全有效的，能的消费是 不可逆的过程。在能量的转换过程中，总有 一些能量失掉了。因此，如果没有新的能量 从外部投入，一个封闭系统最终会耗尽其能 量。因为生命需要能量，能量耗尽了，生命 也就停止了。当然，地球并不是封闭系统， 地球从太阳得到能量。
Pg（千卡/米2*日） 2 4 2-12
12-40
40-100
（2） 次级生产（secondary production）：除初级生产 之外的其他有机体的生产，即消费者和还原者利用初级生 产量进行同化作用（assimilation）。
消费者的次级生产仅仅利用初级生产能量的很小部分。 这样便产生了生态效率（ecology efficiency）。
1、生态系统中的能量流动
生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。
能量的流动和转化，服从于热力学第一定律和第二 定律。
热力学第一定律：在一个封闭系统中，能量和物质 是不能产生或消灭的。即能量和物质不能凭空产生也 不能凭空消亡。 而只能以严格的当量比例，由一种 形式转变为另一种形式。
生态效率：在一个营养级内，同化作用的能量和可利用
的能量之间的关系；一个食物链营养级上，有多少能量供
给下一营养级。
能量流动的“十分之一定 律” (Linderman)：
从一个营养级到另一个营养级的能量转化效率为10%， 则生产效率顺营养级逐级递减，也就是说能量流动过程 中有90%的能量是损失了，这就是营养级不超过VI级的 原因。
地球化学循环（geochemical circulation）：元素在生态 系统外部进行的循环，称为开路循环（open cycle）。
城市生态学杨小波版-第七章城市景观生态PPT课件
*** 干扰斑块——残存斑块
例如：在森林中发生火灾，当火灾较小时，出现 一片火烧地，这是我们将周围未烧的森林称之为 本地，将火烧迹地称之为干扰斑块；如果火势蔓 延很广，火烧迹地面积很大，但火烧迹地中有少 数团块状林木未烧到，这是我们将火烧迹地称之 为本底，将参与的林地称之为参与斑块。
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景观的深层次含义： 地理学上的理解 ：将景观作为地球表面气候、土
壤、地貌、生物各种成分的综合体。景观的概念 接近于生态系统或生物地理群落等术语。 景观生态学（landscape ecology）对景观的理解： 景观是空间上不同生态系统的聚合。一个景观包 括空间上彼此相邻、功能上互相联系、发生上有 一定特点的若干个生态系统的聚合。（区域景观---更注重的是相互作用的系统）。
黄河水面上的污浊泡沫将严重腐蚀周围环境
废弃垃圾污染……
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景观要素的基本类型
2、残存斑块(remnant patch)
原 因: 由于周围的土地受到干扰形成。它的 成因和干扰斑块相同，都是天然或人为造成， 不过地位不同。
举 例: 火灾大火过后残留的一 片森林、大水 淹没大片农田，只有高处的幸免。
1、斑块（嵌块体——patch）：在外貌上与周围地区（本底）有 所不同的非线性地表区域（最小景观单元）
2、廊道、走廊——corridor：与本底有所区别的带状土地。 3、基底（本底）—— matrix ：面积最大，连接度最高且在——走廊——本底的联系、区别 从概念看，斑块、走廊在形状和功能上有所区别，但也有一致的
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福曼（R. Forman）在《景观生态学》中，景观“以 类似方式重复出现的相互作用的若干生态系统的聚合 所组成的异质性土地地域”。具备四个特征：①生态 系统的聚合；②各生态系统之间和物质能量流动的相 互关系；③具有一定的气候和地貌特征；④与一定的 干扰状况的聚合相对应。 结构上景观是若干生态系统组成的镶嵌体，功能上 各生态系统相互作用。 以景观的形成来说，受两方面的影响，一是地貌和 气候条件，二是干扰因素。
城市生态规划第1章绪论.ppt
课程考核
1、平时成绩30%
考勤、课堂表现
2、考试70%
城市生态规划学
第1章 绪 论
1.1 城市生态规划学概述
城市生态规划学
1.2 城市生态规划学的理论基础
1.3 城市生态规划学的发展趋势
1.1 城市生态规划学概述
城市生态规划学
1.1.1 城市生态规划学的产生与发展
（3）内涵：是联系其他规划的桥梁，是实施可持续发展战 略的重要手段和工具。
1.1 城市生态规划学概述
城市生态规划学
1.1.3 城市生态规划与其他规划的区别和联系 （1）国民经济和社会发展规划
战略层次高 平台与基础
1.1 城市生态规划学概述
城市生态规划学
1.1.3 城市生态规划与其他规划的区别和联系 （2）国土规划
城市作为人类经济和社会活动最集中的场所，是一类 典型的社会—经济—自然复合生态系统。
城市生态规划要对城市这一复杂系统的组成、结构、 功能、生态过程及其动力学机制进行辨析，并以此进行生 态设计。
1.2 城市生态规划学的理论基础
城市生态规划学
1.2.3 人地和谐共生理论
人地关系和人地系统的理论研究是区域可持续发展实 践应用的基础，是城市生态规划学的基础理论之一。
规划目标从优到适，通过进化式的规划去充分利用和 创造适宜的生境条件，引导一种实现可持续发展的进化过 程；
规划的方法从链到网，强调将整体论与还原论、定量 分析与定性分析、理性与悟性、客观评价与主观感受、纵 向的链式调控与横向的网状协调、内禀的竞争潜力和系统 的共生能力、硬方法和软方法相结合。
强调战略布局 强调综合性开发
1.1 城市生态规划学概述
城市生态学 杨小波版 第五章 城市环境
2、 城市气候形成的原因
(1) 城市具有特殊的下垫层。
(2) 由于工业生产、交通运输、取暖降温、家 庭生活等活动所释放出的能量，废气和尘埃， 使城市内部形成一个不同于自然气候的城市气 候环境。
(3) 由于大量气体和固体污染物排入空气中,明 显的改变了城市上空大气组成，影响了城市空 气的透明度和辐射能量收支。
平流层：
对流顶层至50-55 km的范围为平流层。这是 一个强大的逆温层，垂直运动微弱，气流平稳， 水汽和尘埃极少，除偶有贝母云、夜光云外， 没有复杂的天气现象。距地表25-50公里处有 一圈臭氧层。它能吸收太阳紫外线和宇宙射线， 成为人类的“保护伞”。 中间层：
自平流层顶到80-85公里时中间层。
(4)不适于工程建设的用地。
上述工程地质等级类型主要是根据岩性、地基土承 载力、压缩性、湿陷性，基础底面下的内聚力和内摩 擦力，工程病害和措施，以及地貌、土质、地下水和 洪水淹没等条件的综合分析而划分的。
（一）黄土(loess)
又称湿陷大孔性土壤，当干燥时有较高的耐 压力，当进水受潮时，会产生大量沉陷，从而 使地面上的建筑物下沉、变形或破坏等。
岩、变质岩或具有水平“块状”并形成平滑表面的沉积岩。
代冰川、遭受强烈腐蚀的海崖、地震高发区、地壳热力作
用和活火山等地段。
世界上的城市大体分两种情况：
一种是整个城市位于古老地台之上，多由花岗
岩（granite）、片麻岩(gneiss)、石英(quartz)
等古老结晶组成岩底，其上盖有数米乃至上千 米厚度不等的沉积岩，如Moscow。
（三）喀斯特现象（karst landform）
喀斯特现象就是石灰岩等溶洞。
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城市生态学•本课程的着重点城市气候学与城市自然环境城市生态系统的特点城市中的环境问题城市园林绿地与绿化城市生态环境管理与规划城市生态系统研究方法举例城市规划理念、思路与方法城市生态评价与生态可持续发展规划目标1 城市与城市生态学1.1 城市的发展与城市化1。
1。
1 城市的概念和城市的形成与发展城市(city)—是非农业人口为居民主体, 以空间与环境利用为基础, 以聚集经济效益为特点，以人类社会进步为目的的一个集约人口、经济、科学技术和文化的空间地域综合体—人类社会与地域空间的高度结合《》•城市的形成(三次社会分工与私有制）1 第一次：畜牧业与农业分离—聚落（城市胚胎）第二次:农业与手工业分离—产生聚落中心第三次：手工业与商业分离—“市"(集）形成2 私有制产生—聚落争斗防卫—“城”(镇）形成•城市的发展自然条件:大河冲积平原区；经济技术发展水平：冲破自然束缚向外扩张拓展城市景观发展变迁过程：自然→人工：原始自然景观- —新石器及青铜时代景观— - 铁器时代末期景观—约公元前1000—历史乡村景观—1100~1800—传统农业景观—1800~1950—现代农业景观—1950～—城市化景观《》海岸地面抬升（1cm/a)促使港口向河流下游深水处迁移, 船只吨位（吃水深度)的增加亦加速了该过程—港口城市形成1.1.2 城市化与城市问题城市化（urbanization）—通常是指农业人口转化为城市人口的过程。
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图1-1
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1903年，在伦敦附近建立了第一座田园城市──莱奇 沃思（Letchworth），1920年又在韦林（ Welwyn）开始建设第二座田园城市。田园城市的建 立引起社会的重视，欧洲各地纷纷效法；但多数只是 袭取“田园城市”的名称，实质上是城郊的居住区。
前者重于城市系统的功能后者强调城市的影响目前这两个学派趋于结合形成了西方较为流行的结构功能学说城市的缺点也恰恰在于人口和工业的过量集中和密度过大在城市化地区进行着大量的资源利用物质变换能量流动产品消费等活动从而使自然资源大量耗用和各种生产生活废料大量产出引起了一系列城市问题
城市学
L/O/G/O
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（三）“田园城市”理论（garden city）
1898年霍华德(E. Howard) 提出田园城市的理论。 霍华德在他的著作《明日，一条通向真正改革的和
平道路》中认为应该建设一种兼有城市和乡村优点的 理想城市，他称之为“田园城市”。田园城市实质上 是城和乡的结合体。
1919年，明确提出田园城市的含义：田园城市是为 健康、生活以及产业而设计的城市，它的规模能足以 提供丰富的社会生活，但不应超过这一程度；四周要 有永久性农业地带围绕，城市的土地归公众所有，由 一委员会受托掌管。 (见图1-1)
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②主张增加农业人口，农业人口与非农业人口的比例为 100：1，最多不小于10：1，鼓励从事农业，不准开 设旅店和不准擅自迁居。
荀子（238B.C.）提出减少工业人口，国家才能强盛 的主张。
170A.D.，崔姓学者第一个提出人口的合理布局思想 1885年，包世臣提出农业与非农业劳动力比例关系应
城市生态学 杨小波版 第四章 城市人口ppt
（三） 城市人口承载力 1940，s 威廉福格特 公式为：C=B:E 公式为：
C: 某土地面积的承载力，指土地向人类提供饮食 某土地面积的承载力， 住所的能力； 住所的能力； B:指土地的生物潜力； B:指土地的生物潜力； 指土地的生物潜力 E:环境阻力 E:环境阻力
生态系统的人口承载力： 生态系统的人口承载力： CP=Sm/∑(Xⅰ/Pⅰ)+∑(Yⅰ∑Nji/Pi)
CP：某生态系统在保证系统结构和功能不受破坏， CP ： 某生态系统在保证系统结构和功能不受破坏 ， 人的食物链结构为（XiYi） i=1 人的食物链结构为（XiYi）( i=1,2,…I. j=1,2…J) j=1 的人口承载力； 的人口承载力； X: 年人均对第i种植物性食物需要量； 年人均对第i种植物性食物需要量； Y: 年人均对第j种动物性食物需要量； 年人均对第j种动物性食物需要量； Nji: 生态系统有关的第j种动物性食物对第i Nji: 生态系统有关的第j种动物性食物对第i种植物 食物需要量，即饲料转化率； 食物需要量，即饲料转化率； Sm: 生态系统中人类可利用的土地资源面积； Sm: 生态系统中人类可利用的土地资源面积； Pi: Pi: 第i种植物性作物的单产。 种植物性作物的单产。
五、城市人口分布(distribution) 城市人口分布(distribution) 城市人口分布指人口在城市空间的分布状况。 见图4 城市人口分布指人口在城市空间的分布状况。 （见图4-2） （一）人口迁移 人口在地理空间改变居住地的移动。 人口在地理空间改变居住地的移动。 （二）人口城市化 农村人口向城市转化和集中。 农村人口转入城市； 农村人口向城市转化和集中 。 农村人口转入城市 ； 农村人口就 地转化。 地转化。 （三）人口城市规划 以人口为主体对城市发展进行统筹安排、 合理布局的一种方法。 以人口为主体对城市发展进行统筹安排 、 合理布局的一种方法 。 （四）城市人口的分布格局 关于人口在城市中的水平空间上的分布状况， 可分为四种类型: 关于人口在城市中的水平空间上的分布状况 ， 可分为四种类型 : 随机分布、集群分布、均匀分布和散式分布。 随机分布、集群分布、均匀分布和散式分布。