城市生态系统：结构、营养、作用

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：各个子系统之间通过一定的形态结构和营养结构相互联系，组成城市生态系统。在城市生态系统中，人既是生产者又是消费者。人类在城市生态系统中既是调节者，也是被调节者。城市生态系统是高度依赖性的生态系统。

生态系统是指一定地域范围内的生物有机体（包括植物、动物和微生物等）及其周围的无生命环境（包括空气、水、土壤等）所组成的统一体。城市具有生态系统的一般特征，既包括生物有机体（动物、植物、微生物和人类等），又包括围绕着它们的空气、水、土壤等无机环境；同时城市也具有一般生态系统的物质循环、能量流动和信息传递等功能。因此说，城市是一种生态系统，一种陆生生态系统。

1.城市生态系统结构

城市生态系统的结构是指城市生态系统内各组成成分的数量、质量及其空间格局。它包括城市人口、无机的物理环境（大气、水文、土壤、城市建筑和交通等）和有机的生物环境（植物、动物和微生物等）。

城市生态系统是“由人类社会、经济和自然三个子系统等构成的复合生态系统，是在原来的自然生态系统的基础上，增加了社会和经济两个系统所组成的复合生态系统”（王如松，1988）（图4－1）［98］。各子系统又分为不同层次的次级子系统。各个子系统之间通过一定的形态结构和营养结构相互联系，组成城市生态系统。

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图4－1　城市复合生态系统结构功能示意图

城市社会生态系统包括城市居民社会、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（各种团体与组织）之间以及集体与集体之间的各种关系。

城市经济生态系统以资源、物质和能量的流动为核心，包括各个经济产业部门，体现为生产、分配、流通和消费的各个环节。

城市自然生态系统，即人们生存的基本物质环境，包括太阳、空气、淡水、林草、土壤、生物、气候、矿藏及自然景观等。

2.城市生态系统功能

城市生态系统功能即系统内部以及系统与外界间能够进行物质（包括人）、能量和信息等交换的能力，表现为物质流、能流和信息流。

（1）物质流

城市生态系统的物质流是指城市系统内、外部进行的各种物质和人员的流动。具体可分为以下四类［120］：

人口流：是一种特殊的物质流，就是指人口在不同时间、空间状态上的变化。时间变化是指人口数量的增长（包括自然增长和机械增长），空间状态的变化是指人口在城市内部与外部的交通流动。

劳力流：是特殊的人口流，是指劳动力在不同时间、空间状态上的变化。时间变化是指由于就业、退休等导致劳动力数量的变动，空间变化是指劳动力在不同地区就业部门的分布情况。

智力流：是特殊的劳力流，指智力资源在不同时、空的分布情况。前者是指城市智力（即人才）结构的时间变化过程，后者是指智力在不同空间的变动。

货物流：是指除人以外的物质流动，其流动过程非常复杂，不仅仅包括输入和输出等简单的位移过程，还包括经生产（形态、功能变化）、消耗、累积和排放废弃物等的生产和消费过程。(www.chuimin.cn)

（2）能流

能流就是指城市生态系统中能量的输入和输出过程。其中，输入又可以分为两部分，即自然能部分（太阳能、风能、水力、地热能等）和附加的辅助能（如化石燃料和食品等）。进入城市的这些能量一部分以热能或化学能的形式累积，另一部分则以热、声、光、电以及化学能的形式输出城市系统外。

城市生态系统的能量流动与自然生态系统一样，遵循以下规律：①遵守热力学第一和第二定律，在流动的过程中具有单向性，即不断有损耗，不能构成循环；②除部分热损耗是由辐射传输外，其余的能量都是由物质携带的，能流的特点体现在物质流中。但是能量每流过一个能级时，并不都服从所谓的“10%定律”^[6]。

（3）信息流

城市的输出物中，除了物质产品和废弃物外，还包括精神产品，这就要靠信息流动完成。城市非常重要的一个作用就是把输入的分散的、无序的信息，输出为经过加工的、集中的、有序的信息。尤其是对于政治中心、文化中心、科学中心和商业中心城市来说，更为重要。

信息流也是附着于物质流中的，报纸、广告、电台和收音机、电视台和电视机、书刊杂志、电话、信件等都是信息的物质载体。此外，人的各种社会活动，如集会、交谈、讲课、表演等，也在交流信息。可以说，信息流量的多少反映了城市的发展水平和现代化程度。

3.城市生态系统特征

城市生态系统是在人类的长期发展过程中被人为改变了结构组成和物质循环以及部分能量转化的以人占主体地位的人工生态系统。与自然生态系统（森林、草原等）或半自然生态系统（农田等）相比，城市生态系统具有独特的特征（图4－2），主要表现在以下几方面：

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图4－2　城市生态系统与其他生态系统的比较［80］

（1）城市生态系统是人类占主导地位的生态系统。城市生态系统是人类在改造自然的基础上，通过其劳动和智慧创造出来的，人工控制对该系统的产生和发展起着决定性的作用。在城市生态系统中，人既是生产者又是消费者。生产者表现在：城市的绝大多数设施都是人创造的，城市生态系统的结构、规模和性质由人们根据自己的需求和意愿而建造；同时，人类具有自身再生产的繁衍能力，其生命活动也是生态系统中能流、物质流、信息流的组成部分之一。人类处在城市生态系统中营养倒金字塔的顶端，消耗了城市生态系统中绝大多数的物质和能量，是该系统的主要消费者。人类在城市生态系统中既是调节者，也是被调节者。作为城市生态系统的主宰者，人类根据自己的需要建造了城市的现状，同时也决定和引导着城市未来的发展方向；城市又通过整个生态系统的效应反馈于人类，影响和制约着城市和人类的进一步发展。

（2）城市生态系统是高度依赖性的生态系统。在城市生态系统中，作为生产者的植物不仅数量少，而且其作用也发生了改变，由向生态系统提供能量和食物变为美化景观、消除污染和净化空气等。植物的生产量远远不能满足当地消费者粮食的需要，必须从外部的生态系统大量输入。同时，城市生态系统中消费者占据主导优势，消费者生物量远远超过第一性初级生产者（植物）的生物量，而消费者又以人类占主导优势。生物量结构呈倒金字塔形（图4－3），仅靠生态系统内部自我提供的能量远远不够，需要大量从城市生态系统外部输入。因此，城市生态系统需要大规模的运输以提供所必需的能量和物质，对生态系统外部环境具有极大的依赖性。

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图4－3　城市生态系统与生态金字塔比较［80］

（3）城市生态系统是高度脆弱性的生态系统。城市生态系统和自然生态系统相比，物质循环基本上是单向的、线性的，而不是可循环的、环状的，在线性流动中有大量的资源浪费，资源利用效率低。城市生态系统中微生物稀少，导致系统内分解功能不完全，大量的物质能源常以废物形式输出，造成严重的环境污染。同时，城市生态系统的自我调节和维持能力很弱，当受到系统外界的干扰时，只有依靠人为的外力干预来抗衡。而且这种干预能力极其有限，当人类外力干预方式不科学时，极有可能造成更大的生态破坏。

（4）城市生态系统是受社会、经济等多种因素制约影响的生态系统。人作为城市生态系统的核心，既有作为生物学上的人的特征，又有作为社会学上的人和经济学上的人的特征。因此，人的许多活动服从于生物学规律，而人的活动和行为准则又是由社会生产力和生产关系以及与之相联系的上层建筑所决定的。

城市生态系统：结构、营养、作用

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