1.3　城市生態系統

1.3.1　城市生態系統概述

城市生態系統是以城市人群為主體，以城市次生自然要素、自然資源和人工物質要素、精神要素為環境，并與一定范圍內的區域保持密切聯系的復雜人類生態系統。在全球人的巨系統中，人與地的對立統一關系表現得最為強烈的所在是城市（孫玲，2004）。從生態系觀點看，城市是人類的高級棲息地，是人類進行物質生產與消費，從事社會與文化活動的高效場所，城市化過程實際上是人類的棲息環境從自然向鄉村，向集鎮，再向城市演變的生態演替過程（王發曾，1997）。

城市生態系統的概念可界定為城市空間范圍內的居民與自然環境系統和人工建造的社會環境系統相互作用而形成的統一體。城市生態系統是以人為中心的、人工化環境的、開放性的人工生態系統，包括生物因素、非生物因素，擁有可數量化的能流物流。在城市生態環境系統中以人為主體的生物群體與城市環境密切聯系，彼此之間相互影響、適應、制約。城市生態環境系統可分為自然生態環境系統和城市人工生態環境系統。自然生態環境包括物理、生物環境，如陽光、空氣、溫度、土地、植物等；人工生態環境包括城市設施、社會服務、生產對象，如建筑物、道路、水、電、園林綠化、交通等。城市是一個以人為主體的環境系統，是物質和能量高度集中和快速運轉的地域，是人口、設施和科技文化高度集中的場所。從生態學的角度，城市是經過人類創造性勞動加工而擁有更高“價值”的人類物質、精神環境和財富，是更符合人類自身需要的社會活動的載體場所，是一個以人類占絕對優勢的新型生態系統（楊士弘，2004）。而生態環境是城市發展的基礎，建立生態化城市是城市發展的必然。如果不強化生態環境建設，城市就無法長久適宜人類居留。

1.3.2　城市生態系統的主要特點

城市生態系統是一個規模龐大、結構復雜、功能全面，具有很高的自適應性和強大組織能力的以人類為中心的自然和社會結合的生態系統。自然生態系統是城市賴以生存和發展的物質基礎，是城市不斷發展和變化的主要動力。在城市發展初期，城市生態系統一般是平衡的，但在城市發展過程中，隨著人口的增長和集聚，城市生態環境系統的負荷增加，超過了經濟發展與環境的負載平衡水平，城市生態環境惡化后恢復的難度將加大，人類從自然界獲取的資源數量與自然界的物質排放量逐年增加，削弱了城市生態系統的調節功能，破壞了城市生態環境系統。城市能源和物質流的要素，通過生命代謝、投入產出的生產鏈、物質交換的消費鏈、能量流、信息傳遞和相互作用，構成了具有一定結構和功能的有機整體。因此，它具有以下特點。

（1）城市生態系統是以人為主體和高度人工化的物質環境構成的人工生態系統，人發揮著主導作用。在城市生態系統中，資源、環境的開發利用，產業定位轉型，居住區規劃布局以及能源交通運輸、施工等方面，都與人類的生產活動密切相關，人類的經濟活動在城市生態系統中起著重要作用。

（2）城市生態系統的消費者和生產者呈現著倒金字塔的狀態。在城市生態系統中，人在食物鏈的頂端，消費者的數量遠遠大于綠色植物的數量。因此，消耗有機物的消費者和承受太陽能生產有機物和氧氣的生產者之間是倒金字塔形，生產者小于消費者，這與其他生態系統完全不同。

（3）城市生態系統是一個脆弱的開放的生態系統，獨立性差、依賴性強。城市生態系統不是一個自律系統，它的物質循環大多數是線狀而非環狀，它對外界依賴性很強，永遠不能脫離外界的其他生態系統而獨立存在，需要不間斷地從外界輸入大量的物質與能量供城市居民使用，同時城市居民在生產和生活中產生的大量廢棄物也不能完全在本城市系統內分解，必須輸送到其他生態系統中。所以，城市生態系統不可能單獨封閉地存在，必然與周圍環境息息相關，其物質能量循環是開放式的，是一個具有耗散結構的開放系統。

（4）城市生態系統是一個動態、復合的系統，是一個在時間上、空間上不斷演變發展的動態系統。該系統運行的環境有很長的時滯效應，很多破壞危害巨大，但后果不能立刻顯示出來，如伐林建房對生態環境的破壞。因此政府調控時必須考慮目前雖未出現，但未來可能出現的干擾，并做出相應的反應，它要求控制本身應隨時間而發展。

1.3.3　城市生態系統的結構

城市生態系統可分為社會、經濟和自然三個亞系統，各個亞系統又可分為不同層次的子系統，彼此互為環境。城市生態學要研究的就是這些不同層次內各組分間相生相克的復雜關系。

（1）自然生態亞系統以生物結構及物理結構為主線，以生物與環境的協同共生及環境對城市活動的支持、容納、緩沖和凈化為特征。

（2）社會生態亞系統以人口為中心，它是高密度人口和高強度的生活消費為特征。

（3）經濟亞系統以資源（能源、物資、信息、資金等）為核心，以物資從分散向集中的高密度運轉，能量從低質向高質的高強度聚集，信息從低序向高序的連續累積為特征。

總之，自然子系統是基礎，經濟子系統是命脈，社會子系統是主導。它們相輔相成、相生相克，導致了城市這個復合體進行復雜的矛盾運動。

1.3.4　城市生態系統的基本功能

城市生態系統中的自然系統、人為的社會系統和經濟系統具有滿足城市居民特殊需要的功能。其中，自然環境是城市產生和發展的物質基礎，是人類賴以生存和發展的重要物質要素。社會經濟環境具有生產、生活、服務和娛樂功能。

姜仁良在其博士論文中總結城市生態環境系統具有如下幾個功能：

（1）生產功能。生產功能是指城市生態環境利用城市和外來系統提供的物質和能量來生產產品，包括生物生產和非生物生產。生態系統中的生物，不斷地把物質在環境中的能量吸收，轉化為一種新的物質和能量形式，從而實現物質和能量的積累，保證生命的連續性和生長性，這個過程被稱為生物生產，包括初級生產和次級生產。生態系統的初級生產本質上是一個能量轉化和積累的過程，是綠色植物光合作用的過程。次級生產是指消費者或分解者對初級生產者生產的有機物以及貯存在其中的能量進行再生產和再利用的過程。城市生態系統具有利用城市內外環境所提供的自然資源及其他資源來生產出各類“產品”的能力，為社會提供豐富的物質和信息產品。

（2）生活功能。環境作為人類生態和經濟發展的物質基礎，是一種綜合性資源，它既包括各種自然資源，也包括各種自然資源組成的結構和狀態。良好的城市生態環境作為一種公共產品，是全體城市居民的共同利益需求。生態環境良好的區域，能保證城市水、優質空氣的供給，提高城市居住環境的舒適度，為城市居民提供方便的生活條件和舒適的棲息環境，進一步起到吸引人口、加速城市化的作用。而城市生態環境的惡化會提高城市居民的生活成本，影響居民健康，甚至威脅著他們的生存。伴隨對環境污染危害的了解及生活水平的提高，人們不再滿足于基本的溫飽生活，而對生活質量、身心健康的期望日益增強，對所處城市的要求也更高。

（3）能量流動功能。城市生態系統是一個開放性的系統，與城市以外的周邊環境系統進行著廣泛的人流、物流和能流交換。能量流動指生態系統中能量輸入、傳遞、轉化和喪失的過程。能量流動是生態系統的重要功能，在生態系統中，生物與環境、生物與生物間的密切聯系，可以通過能量流動來實現。城市生態環境系統作用的發揮是靠連續的物質流、能量流等來維持的，任何阻礙能量流動的行為、因素都將影響整個系統的正常運轉和發展。

（4）還原凈化和資源再生功能。環境的價值之一是對生產過程造成的污染的消納、降解和凈化功能。正常情況下，受污染的環境經過環境中自然發生的一系列物理、化學、生物和生化過程，在一定的時間范圍內都能自動恢復到原狀，稱為自然凈化功能。城市生態環境系統不但提供自然物質來源，而且能在一定限度內接納、吸收、轉化人類活動排放到城市環境中的有毒有害物質，達到自然凈化的效果；當超過這一限度時，就打破了城市生態系統的平衡，危害城市的生態環境。消除環境污染既需要自然凈化，更需要人工調節。還原功能主要依靠區域自然生態系統中的還原者和各類人工設施，保證城市自然資源的永續利用和社會、經濟、環境的協調發展。城市的自然凈化功能是脆弱而有限的，多數還原功能要靠人類通過綠地系統規劃與建設、“三廢”防治與控制、工業合理布局和設備更新改造等途徑去創造和調節。