城市规划相关知识精讲班第34讲讲义.docx
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城市规划相关知识精讲班第34讲讲义
城市规划相关知识精讲班第34讲课件讲义(环球职业教育在线)
城市规划相关知识精讲班第34讲讲义
生态系统的基本功能(下)
3.物质循环
生态系统中的物质主要指生物维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。
包括近
30种化学元素,其中主要的是碳、氢、氧、氮和磷五种,它们构成全部原生质的97%以上。
这些营养物质存在于大气、水域及土壤中。
物质通过食物链各营养级传递和转化,完成生态系统的物质流动。
生态系统中各种营养物质经过分解者分解成可被生产者利用的形式归还环境中被重复
利用,从而周而复始地循环,这个过程叫物质循环(materialcycle)。
(1)生态系统物质循环具有三个层次:
1)生物个体层次的物质循环。
在这个层次上生物个体吸收营养物质建造自身,经过
代谢活动(生物从外界取得生存必需的物质,并使这些物质变成生物体本身的物质,同
时把体内产生的废物排出体外。
这种新物质代替旧物质的过程叫做新陈代谢,简称代谢)又把物质排出体外,经过分解者的作用归还于环境。
2)生态系统层次(生态系统内)的物质循环。
在初级生产者的代谢基础上,通过各
级消费者和分解者把营养物质归还环境之中,又称为生物小循环或营养物质循环。
这一循环是在一个具体范围内进行的(某一生态系统内)
,物质循环流速快、周期短。
生物所需要的营养物质的循环是在生态系统的四个基本成分之间进行的,其中生产
者、分解者、水分和大气起着尤为重要的作用。
另外,生态系统还可从降雨、空气流通过
程中获取少量营养物质,生产者使无机物转变为有机物,分解者则把复杂有机物分解为生
产者可重新利用的简单元机物。
水和空气起介质作用,固体物只有溶于水中才能被生产者
吸收利用。
一些气态物和水分则需借助空气由气孔等处进入生物体。
生态系统中营养物质再循环主要有以下几条途径:
①物质由动物排泄返回环境(动物生存期间所排出的物质要比死亡之后经微生物分解后排的物质数量多好几倍)。
②物质通过微生物分解有机物碎屑返回环境。
③通过在植物根系中的真菌,直接从植物残体中吸收营养物质而重新返回到植物体。
④风化和侵蚀过程加上水循环携带营养元素进入生态系统。
⑤动、植物尸体或粪便不须任何微生物分解也能释放营养元素。
⑥人类利用化石燃料生产化肥,用海水制淡水及对金属的利用。
以上六条途径中,前五条是在自然状态下进行的,而第六条则是在人为状态下进行
的,且其作用在加强,对生物圈的影响也越来越大。
衍生物圈层次的物质循环(生物地球化学循环)。
这一层次的物质循环是营养物质
在各生态系统之间的输入与输出,以及它们在大气圈、水圈和土壤圈之间的交换。
"生物地球化学循环"又称"生物地质化学循环"。
(2)生态系统物质循环的类型。
在生物地球化学循环层次上,根据物质参与循环时的形式,可将循环分为气相循环、液相循环和固相循环三种。
4.生态系统能量流动与物质循环的关系
(1)生态系统中生命成分的生存和繁衍,既需能量,也须从环境中得到生命活动所需的营养物质。
(2)物质是能量的载体,能量是物质运动的动力。
没有物质,能量就会自由散失,不可能沿着食物链传递。
衍生态系统的能量流和物质流紧密结合,共同运行,维持着生态系统的生长发育和进化演替,对生态系统而言,两者缺一不可。
5.传递信息
一般将生态系统的信息传递分为物理信息、化学信息、营养信息与行为信息。
信息流
与物质流、能量流相比有其自身的特点:
物质流是循环的,能量流是单向的,不可逆的;
而信息流却是有来有往的、双向运行的,即既有从输入到输出的信息传递,又有从输出到输入的信息反馈。
人类社会的信息化给人类生活方式带来了巨大改变,信息可以代替一部分物质和能量,从而给城市结构和形态带来新的冲击和机会。
生态平衡、生态系统服务
(七)生态平衡
生态平衡的广义理解指某个主体与其环境的综合协调。
生态平衡的狭义理解指生态系统的平衡,简称生态平衡。
生态平衡是一定的动植物群落和生态系统在发展过程中,各种对立因素(相互排斥的生物种和非生物条件)通过相互制约、转化、补偿、交换等作用,达到一个相对稳定
的平衡阶段。
我国生态学家曾经给生态平衡下了一个定义"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)恢复到原初始状态。
当外来干扰超越生态系统自我
调节能力,而不能恢复到原初始状态谓之生态失调,或生态平衡的破坏。
生态平衡是动态
的。
维护生态平衡不只是保持其原始状态。
生态系统在人为有益的影响下,可以建立新的平衡,达到更合理的结构,更高效的功能和更好的生态效益。
"
生态系统对外界干扰具有调节能力才使之保持了相对的稳定,但是这种调节能力不是
元限的。
生态平衡失调就是外干扰大于生态系统自身调节能力的结果和标志。
不使生态系
统丧失调节能力或未超过其恢复力的干扰及破坏作用的强度称之为"生态平衡阂值"。
阔
值的大小与生态系统的类型有关,另外还与外干扰因素的性质、方式及作用持续时间等因
素密切相关。
生态平衡阂值的确定是自然生态系统资源开发利用的重要参量,也是人工生态系统规划与管理的理论依据之一。
(八)生态系统服务
1.什么是生态系统服务?
地球生态系统给人类社会、经济和文化生活提供了许许多多必不可少的物质资源和良
好的生存条件。
这些由自然系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所生产的物
质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能称为生态系统服务(ecosystemservice)。
生态系统服务既指生命支持功能(如净化、循环、再生等),也包括生态系统功能和
生态系统提供的产品。
生态系统的服务功能是构建生物有机体生理功能的过程,也是维持
为人类提供各种产品和服务的基础。
生态系统功能的多样性对于持续地提供产品的生产和服务是至关重要的。
2.自然生态系统服务性能的四条基本原则
(1)生态系统服务性能是客观的存在。
在人类出现之前,自然系统就存在。
在人类出现之后,自然生态系统服务性能就与人类的利益相联系。
(2)系统服务性能与生态过程密不可分地结合在一起,它们都是自然生态系统的属性。
(3)自然作为进化的整体,是生产服务性功能的源泉。
(4)自然生态系统是多种性能的转换。
自然生态系统在进化的过程中,产生了越来
越丰富的内在功能。
个体、种群的功能是与它在生物群落共同体相联系的。
生态系统服务具有十分重要的意义,人类的生存依赖于生态系统服务。
离开了生态系
统这种生命支持系统的服务,人类的生存就会受到威胁,全球经济的运行将会停滞。
城市生态学的定义和研究内容
三、城市生态学定义
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。
城市生态学可分为城市自然生态学、城市经济生态学和城市社会生态学三个分支。
城市自然生态学着重研究城市人类活动对所在地域自然生态系统的积极和消极影响以及城市生物和地理环境对城市居民的作用。
城市经济生态学的研究重点是城市代谢过程和物流能流的转化、利用效率等。
城市社会生态学着重研究城市人工环境对人的生理和心理的影响、效用及人在建设城市、改造自然过程中所遇到的城市问题,如人口、交通问题等。
四、城市生态学的研究内容
1.研究城市生态系统
包括:
①研究城市生态系统的主体一一城市人口与城市环境的相互关系;②研究城市
生态学要素或环境要素的特点;③研究城市物质代谢与能量流动过程与城市环境质量的相
互关系;④研究城市除人以外的生命有机体(包括动物、植物和微生物)的状况,及其
与人类的相互关系;⑤从区域角度研究城市生态系统与其他生态系统(如农田、河流、
森林和海洋)的相互关系;⑥从全球的角度研究城市化对整个地球生命支持系统的影响。
2.研究城市居民生存的环境质量
包括:
①衡量城市人类生存环境质量的生态学指标;②改善城市居民生存环境质量的途径以及城市及其居民的生态责任。
3.将生态学的知识应用于城市研究、城市规划建设与管理包括:
①按照生态学原理开展城市综合研究,探讨城市环境问题的生态学本质;②按
照生态学的要求编制城市规划、建设与管理的有关规范、文件;③开展生态规划研究与实践。
城市生态系统
第二节城市生态系统
一、城市生态系统的基本概念
(一)城市生态系统的定义
特定地域内的人口、资源、环境(包括生物的和物理的、社会的和经济的、政治的
和文化的)通过各种相生相克的关系建立起来的人类聚居地或社会、经济、自然复合体。
(二)城市生态系统的构成
1.城市生态系统的基本结构
城市生态系统具有等级特征,它可以分成若干个相互联系和制约的子系统,每一个一
级子系统又可以分为若干个次一级系统;这样续分下去,最终每个次级系统可以分为若干不同的组分(
component)。
各个亚系统还可以进一步续分为不同的子系统,彼此互为环
境。
城市生态学主要研究不同层次内各个子系统之间或者组分间相互作用的复杂关系。
一
般将城市生态系统分为社会、经济、自然三个一级子系统(亚系统)。
社会生态亚系统以人口为中心,包括基本人口、服务人社会口、抚养人口、流动人口等以满足城市居民的就业、居住、交〈
通、供应、文娱、医疗、教育及生活环境等需求为目的,为经济系统提供劳力和智力。
它以高密度的人口和高强度的生活消费为特征。
经济自然
经济生态亚系统以资源(包括能源、物资、信息等)为核心,由工业、农业、建筑、交通、贸易、金融、信息、科教等的基本结构
系统所组成。
它以物资从分散向集中的高密度运转,能量从低质向高质的高强度聚集,信息从低序向高序的连续积累为特征。
自然生态亚系统以生物结构和物理结构为主线,包括植物、动物、微生物、人工设施
(房屋、道路、管线等)和自然地理环境(土地、水域、大气、气候景观等)。
它以生物与环境的共存、城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。
自然生态亚系统是基础,经济生态亚系统是命脉,社会生态亚系统是主导。
它们之间相互作用,导致了城市复合体的矛盾运动。
2.城市生态系统的构成
城市生态系统是由城市人类及其生存环境两大部分组成的统一体。
其中城市人类是由
不同的人口结构、劳力结构和智力结构的城市居民所组成的;而城市人类生存环境是由自
然环境(大气、水、土壤等)、生物环境(除人类外的动物、植物、微生物)和经济、社
会文化环境以及技术物质环境(建筑物、道路、公共设施等)组成的。
二、城市生态系统的特点
1.城市是以人为主体的生态系统
城市中人口密集,供自然界生物生存的绿地面积很小,绿色植物和动物在城市生态系统中仅仅作为环境的一部分。
2.城市是具有人工化环境的生态系统
人工化环境改变了城市的下垫面特征,形成"城市热岛",并使城市的小气候发生改
变:
城市中的自然,如山体、河流、湖泊和沼泽等也都受到人类建设活动的严重影响,形态和功能都发生了巨大变化。
3.城市是流量大、容量大、密度高、运转快的开放系统城市是一个需要输入大量粮食、水、燃料、原料,同时输出大量的产品和废物的开放
系统,其物质和能量的"输入一一转化一一输出"运转效率很高。
4.城市是依赖性很强,独创性很差的生态系统
生态系统所具有的自然调节和保持平衡功能在城市生态系统中显得很弱。
城市需要不断的人为干预来维持系统的平衡。
5.对城市生态系统的研究必须与人文社会科学相结合
由于城市生态系统是以人为主体的人工生态系统,包括人的社会活动、经济活动在内
的"城市系统"才是人们真正需要广加研究的对象。
社会学、经济学的观点、方法必然同时被生态学家所利用来解释城市复杂的结构、功能和过程。
三、城市生态系统的功能
1.城市生态系统基本功能
城市生态系统的功能即是城市生态系统在满足城市居民的生产、生活、游葱、交通活
动中所发挥的作用。
城市生态系统的结构及其特征决定了城市生态系统的基本功能,和自
然生态系统类似,城市生态系统也具有生产功能、能量流动功能、物质循环功能和信息传
递等功能。
由于城市生产包括经济生产和生物生产,经济生产囊括了城市的主要社会过程,因此城市生态系统的基本功能要比自然生态系统复杂得多。
一般将城市生态系统的基本功能概括为三个,分别为生产,为社会提供
物资和信息产品;二是生活(消费)功能,城市具有利用域内外环境所提供的自然资源及其他资源,生产出各类"产品"
(包括各类物质性及精神性产品),既为市民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境的能力;三是还原(调节)功能,城市具备的消除和缓冲
自身发展带来的不良影响能力以及在自然界发生不良变化时能尽快恢复原状,既保证城市
自然资源的永续利用和社会、经济、环境的协调发展的能力。
也有的认为城市生态系统的
基本功能还应包括区域主导,即城市是区域经济集聚增长的结果,同时又引导着区域经济的发展和环境质量的好坏。
城市生态系统的基本功能通过能量流和物质循环来实现。
2.城市生态系统的能量流动
城市生态系统中原生能源一般皆需从城市外调人,其运输量十分惊人。
城市生态系统能量流动具有以下特征:
(1)在能量使用上,能量来源不仅仅局限于生物能源,还包括大量的非生物能源。
能量流动和交换同时存在于生物与生物、生物与人类、生物和人类与非生物(如人类所制造的各种机械设备等)
,以及非生物与非生物之间。
随着城市的发展,它的能量、物资供应地区越来越大,从城市所在的邻近地区到整个国家,直至世界各地。
(2)在传递方式上,城市生态系统的能量流动方式要比自然生态系统多。
自然生态
系统主要通过食物网传递能量,而城市生态系统通过农业部门、采掘部门、能源生产部门、运输部门等传递能量。
(3)在能量流运行机制上,自然生产系统能量流动是自发的,而城市生态系统能量
流动以人工为主,如一次能源转换成二次能源、有用能源等皆依靠人工。
(4)在能量生产和消费活动过程中,除造成热污染外,还有一部分物质伴随着以
“三废”形式排入环境,使城市环境遭受污染。
如我国每燃烧1t煤排放二氧化硫4.9kg,
烟尘1.45kg,氧化物3.6-9.2岭,一氧化碳0.2-22.7kg。
(5)能量流动在流动中不断有损耗,不能构成循环,具有明显的单向性。
(6)除部分能量是由辐射传输外(热损耗),其余的能量都是由各类物质携带。
3.城市生态系统的物质循环
城市生态系统中物质循环是指各项资源、产品、货物、人口、资金等在城市各个区域、各个系统、各个部分之间以及城市与外部之间的反复作用过程。
城市生态系统物质循环具有以下特征:
(1)城市生态系统所需物质对外界有依赖性
绝大多数城市都缺乏维持城市的各种物质,皆需从城市外部输入城市生产、生活活动所需的各类物质,离开了外部输入的物质,城市将立即陷入困境。
(2)城市生态系统物质既有输入又有输出
城市生态系统在输入大量物质以满足城市生产和生活需求的同时,也输出大量的物质,包括产品及各类"废弃物"。
(3)生产性物质远远大于生活性物质
这是由于城市的最基本的特点是经济集聚(生产集聚),城市首先是一个生产集聚的区域所决定的。
(4)城市生态系统的物质流缺乏循环
城市生态系统中分解者的作用微乎其微(因城市生态系统是高度人工化的生态系统)
,数量也很少,再加上物质循环中产生的废物数量巨大,故城市生态系统中废物难以
分解、还原,物质被反复利用,周而复始地循环(利用)的比例相当小。
(5)物质循环在人为干预状态下进行
与自然生态系统的物质循环主要在自然状态下进行不同,城市生态系统的物质循环皆
在人为状态下进行。
人们为了增加产品种类、提高生产效率、满足物质享受,使得城市生态系统的物质循环受到了很大影响。
(6)物质循环过程中产生大量废物
由于科学技术的限制以及人们认识的局限,城市生态系统物质利用的不彻底性导致了
物质循环的不彻底,物质循环的不彻底又导致了物质循环过程中产生大量废物。
例题:
1在自然界里,一般一个种总是以(B)形式存在。
A个体
B种群
C群落
D生境
2.下面说法正确的是(ACD)。
(多选)
A种群是物种存在的基本单位
B功能相同的群落,其物种组成也是相同的
C群落具有一定的组成和营养结构
D生态系统的边界有的是比较明确的,有的则是模糊的
3生态学的研究内容包括以下(ABC)部分。
(多选)
A生物生存环境
B种群特征
C生态因子及其作用
D个体特征
4.生物的生存环境包含以下(C)方面。
A生物的物质环境、生物的能量环境
B物质环境、生物环境
C物理环境、生物环境
D生物环境、生物圈
环境影响评价
第三节环境影响评价
一、环境影晌评价的基本概念与目的
环境影响评价又称"环境影响分析"。
是在一项人类活动未开始之前对它将来在各个
不同时期所可能产生的环境影响(环境质量变化)进行的预测与评估。
由美国首先提出,
并在1969年《国家环境政策法》中定为一项制度。
中国1979年颁布的《中华人民共和
国环境保护法(试行)~规定,在进行新建、改建和扩建工程时,必须提出对环境影响的报告书。
环境影响评价的目的,从宏观上说是:
对建设项目从环境影响角度进行可行性研究,
提出控制其对环境的污染,减少其对环境的有害的影响的最佳实施方案。
保证建设项目技
产运营后既能达到环境保护的各项要求,也为安全、稳定的生产打好基础。
是为建设项目的全面规划、合理布局、防治污染和其他公害提供科学依据。
从较具体的角度看,建设项目的环境影响评价要服务于三个目的:
一是明确开发建设
者的环境责任;二是对建设项目的环保工程设计提出具体要求和提供科学依据;三是为环
保行政管理部门实行对建设项目的环境管理提供科学依据和具有约束力的文件。
这些评价目的或功能都集中地反映和体现在环保措施中。
二、建设项目对环境的影晌
环境影响评价的主要技术内容,包括分析该项目环境影响的来源,调查该项目所在地
区的环境状况,定量、半定量或定性地预测该项目在施工过程、投产运行及服务期满后等
阶段对环境的影响,最后在前述工作的基础上对实施与执行此项目做出全面评价和结论,
并提出减少或预防环境影响的措施,有时还对建设项目的方案选择提出建议。
建设项目对环境的影响,从一般意义上而言,应该包括有利影响和不利影响两个方
面。
但在环境影响评价中一般主要指后者,表现在生产过程中排放的污染物对环境造成的
污染。
在环境影响评价中,通常把建设项目对环境的影响分成原发性影响和继发性影响。
原发性影响是指建设项目开发的直接环境后果,继发性影响则是指其间接的或诱发性的环
境影响。
建设项目对环境的影响与如下因素有关:
①建设项目的生产规模;②建设项目的性质(轻、重工业;采掘、加工;新兴、传统)
;③建设项目的技术水平及生产工艺;④建设项目所在地区的自然环境条件及环境容量等。
环境影响评价工作涉及面很广,为了合理地进行评价,必须对环境影响评价进行分类。
环境影响评价的类型很多,可根据实际需要,根据不同原则进行划分。
按照评价对象的属性
不同,可分为矿山开发的到尊竟影响评价、工业建设项目的环境影响评价、交通运输建设项目
的环境影响评价、旅游风景区及国家公园建设的环境影响评价、大型建筑群的环境影响评
价、农业开发建设项目的环境影响评价、大型水利工程及港口设施的环境影响评价等。
按照评价对象的规模可分为大、中型及小型工程的环境影响评价。
按照评价对象的范
围可分为建设项目的环境影响评价及区域经济开发的环境影响评价。
国外在环境影响评价
中将之划分成国家水平的、社区水平的及家庭水平的环境影响评价。
按照评价的侧重方面及评价特点,可分为综合性的环境影响评价、社会影响评价、生
态影响评价、污染影响评价、环境风险评价、视觉影响评价等。
近年,我国提出区域开发的环境影响评价,是指对区域经济发展的环境影响进行预
测,筛选其主要环境问题,提出相应的环境保护对策,研究区域的环境容量及其承载能
力,并从污染物总量控制及环境的生态变化等方面,提出区域经济发展的合理规模及其结构的建议。
开发建设项目对景观、生态系统和生物多样性的影响也日益受到人们的重视。
三、预防或减少建设项目对环境影响的措施
(一)明确建设项目对环境影响的特征
在对建设项目的性质、规模和所在地区的自然环境、社会环境进行一般性调查分析的
基础上,找出其主要环境影响因素,对这些主要影响因素进行比较深入的分析研究,以作
出评价结论。
如火电厂主要是二氧化硫和煤灰对环境的影响;造纸厂主要是废水对环境的影响;矿山开发主要是对水环境和自然生态的影响等。
从一般意义而言,建设项目对环境的影响有如下几种情况:
1.对环境有不利影响,但可以采取措施补救;
2.对环境有不利影响,虽可采取人工控制措施,但投资大,或需长期努力才可见效果;
3.对环境有不利影响,并且是不能恢复的;
4.对环境的影响,目前尚不大清楚或不能下结论的。
(二)加强建设项目多方案论证
系统工程学认为:
只有多方案论证才能找到最优。
埃及阿斯旺水坝建成后,之所以存
在各种问题,一个重要原因是在规划中仅提出一个方案,没有选择余地与优化基础。
建设
项目的环境影响评价应考虑和包括对替代方案和零方案的评估,这是预防或减少建设项目对环境影响的重要措施之一。
(三)重视建设项目的技术问题
建设项目采取不同的技术路线和技术工艺,将极大地制约建设项目对环境的影响程
度。
在无严格的环境影响评价时,建设项目的技术选择的余地较大;反之,较严格的环境
影响评价将较大程度地决定建设项目的技术选择。
因此,要预防或减少建设项目对环境的影响,其重要方面之一即是重视建设项目的技术问题。
(四)重视环境预测评价
建设项目的预测评价是环境影响评价的核心。
建设项目,特别是一些大型项目,往往
带有长期性和永久性的特点。
一旦建成,就很难改变。
因此,环境影响评价不能只着眼于
眼前,更重要的是要着眼于长远。
不仅仅重视建设项目短时间的影响,更要重视建设项目
对环境的累积和长远影响。
只有对建设项目的长期环境影响有恰当的预测评价,才可能有正确的环境决策。
(五)避免环境影响评价的滞后性
一般决策者往往在环境影响评估之前先进行技术和财政能力方面的研究,而不把环境
影响评估作为整个计划设计的一部分来加以考虑,只是在计划定案以后,再作环境影响评
估分析。
由此造成了环境影响评估在决策时的滞后性,极大地影响着最佳方案的选择。
因
此,要预防或减少建设项目对环境的影响,应强调将建设项目的技术一财政一环境影响评价同步进行。
(六)加强建设项目环境保护措施的科学性和可行性
建设项目环境保护措施的科学性是指所提措施应满足环境功能保护的客观需求;可行
性则是指在现有技术和经济水平上可能实施的保护措施和所能达到的保护水平。
环
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