1、城乡生态与环境规划 Urban-rural ecological and environmental planning李景奇 LJQLA 15926322319华中科技大学建筑与城市规划学院2014-2016/09,主要内容,0 绪论城市生态学与城市规划1 城市生态环境与可持续发展规划 2 生态学概论3 城市生态系统主体人口论4 城市化进程及其生态环境问题5 城市生态与环境研究的基础理论6 城市生态学及基本原理7 城市生态系统结构论8 生态城市、低碳城市与城市生态规划9 城市生态规划论10城市生态系统与景观生态规划,第六章 城市生态学及基本原理（景观生态学、环境伦理学及基本原理）Chapter
2、6 Urban Ecology and Its Primary theory,第一节 城市生态学的概念及其产生背景（一）城市生态学：城市是以人为中心，以一定环境条件为背景，以经济为基础的社会、经济、自然综合体。城市生态学研究城市居民与环境之间相互依赖、相互作用的一门科学。城市是一个自然、经济与社会复合的人工生态系统。正因为它具有一个复杂的多层次结构，可以从不同角度研究城市居民与环境相互关系和影响。城市生态学把城市视为一个以人为中心的人工生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的动因，组合和分布规律，结构和功能关系，调节和控制原理；在应用上旨在运用生态学原理规划、建设和管理城市，提高资源利用率，改
3、善系统关系增强城市活力。,（二）城市生态学产生与发展,1、城市生态学产生的原因：今日的生态学是自然科学和社会科学的桥梁。生态学不仅在自然科学方面得到应用，同时也广泛地应用于社会科学，如“人类生态学（Human Ecology）”, “人口生态学（Human Population Ecology）”、社会生态学、经济生态学等。（1）城市规划理论发展需要生态学思想的介入；（2）解决城市问题需要生态学思想（城市集聚性稀缺性）；,2、城市生态学的发展阶段,（1） 萌芽阶段（20世纪之前）：中国古代朴素的生态学思想（风水与理想景观）：A、中国古代的生态学思想（人口思想、人与土地）；B、人与自然关系；C、
4、在城市选址、城市布局、村落住宅；外国古代生态学思想：2000多年前古希腊地理学家、哲学家研究涉及到朴素的生态学思想。直到100多年前（1869），德国生物学家海克尔（Ernst Haeckel）首先提出生态学的概念。达尔文Charls Darwin（18091882）1839了发表的物种起源震惊了整个世界，对西方国家自然观产生了巨大的影响。主要观点：自然关系网与自然选择论; 自然空间体系; 自我完善的竞争机制; 物竞天择、适者生存、优胜劣汰; 分支进化。,（2）初级阶段,以Park为代表的美国芝加哥学派的兴起（19201930年）20世纪初整个欧洲和美国都已经实现了工业化，1920年城市人口的
5、比重已占32，城市化进入加速发展时期。Park的理论经过Burgess（1925）；Cressey（1938）等人的补充完善，终于形成了一套城市与人类生态学研究思想体系。社区是城市人类活动与特定环境相结合的产物。社区的生态分类城市地域的景观结构。城市生态学的分化与低潮阶段（19401950）芝加哥学派本身不足，分化出三个分支：芝加哥；Harvey Zrbauh ；Shaw研究领域。,（3）城市生态学的复苏与蓬勃发展阶段（1960现在）,以联合国教科文组织的“人与生物圈计划”（MAB）提出从生态学的角度来研究城市项目为发端。指出城市是一个以人类活动为中心的人类生态系统。1977年在维也纳召开的M
6、AB会议上正式确认“用综合生态方法研究城市形态及其他人类居住地”。并出版城市生态学1987年在北京召开了城市环境与城市生态研究及其在规划中的应用国际学术研讨会，15个国家90多名代表出席了会议。德国法兰克福将城市与郊区看作是一个生态系统；意大利历史名城罗马开展了17个城市生态项目以及研究；澳大利亚对我国香港城市生态进行研究；日本自1970年以来分四个阶段对城市生态学大量综合研究。我国北京天津上海对城市生态系统进行了较为深入的研究。,第二节 城市生态学的学科基础与研究内容,一、城市生态学的学科基础（一）生态学：（二）城市学：日本人矶村英以1975年在城市学中提出。城市学是以城市为研究对象，成不同
7、角度、不同层次、观察、剖析、人识、改造城市的各种学科的总称。是一个学科群。（三）人类生态学：人类生态下是研究人与环境之间的相互关系及其规律的科学。研究当代人口、资源、环境与发展的关系，研究人类生态系统中各要素之间能量、物质和信息的交换关系。其研究方法是把人口、资源、环境视为一个巨大生态系统进行综合研究。,二、城市生态学的研究内容,1、研究城市生态系统的主体人口；2、研究城市物质代谢功能和城市环境质量变化之间的关系；3、研究城市发展及其制约因素，阐明城市发展与城市环境问题的相互关系；4、研究城市生态系统与环境质量之间的关系；5、研究城市环境质量与居民健康的相互关系；6、研究城市生态系统中生物体的
8、构成与变化，以及环境污染对生物体的影响；7、研究区域范围内，城市生态系统与其他生态系统（如农田生态系统、河流、海洋生态系统等）的相互关系；8、研究社会环境对城市居民及其活动的影响。9、研究合理的城市环境质量标准及指标。10、研究城市生态规划、环境规划的内容、理论、方法。,第三节 城市生态学的基本原理,一、生态学的一般规律（一）相互依存与相互制约规律；（二）物质相互转化与再生规律；（三）物质输入输出的动态平衡规律；（四）相互适应与补偿的协同进化规律；（五）环境资源的有限规律；,1）相互依存与相互制约的互生规律,相互依存与相互制约规律，反映了生物间的协调关系，是构成生物群落的基础。生物间的这种协调
9、关系，主要分两类：(1)普遍的依存与制约 普遍的依存与制约亦称“物物相关”规律。(2)通过“食物”而相互联系与制约的协调关系 亦称“相生相克”规律。,2）物质循环转化与再生规律,生态系统中，植物、动物、微生物和非生物成分，借助能量的不停流动，一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质，另一方面又随时分解为简单的物质，即所谓“再生”，这些简单的物质重新被植物所吸收，由此形成不停顿的物质循环。,3）物质输入输出的动态平衡规律,物质输入输出的平衡规律，又称协调稳定规律。当一个自然生态系统不受人类活动干扰时，生物与环境之间的输入与输出，是相互对立的关系，对生物体进行输入时，环境必然进行输出，反之亦然。
10、,4）相互适应与补偿的协同进化规律,生物与环境之间，存在着作用与反作用的过程。或者说，生物给环境以影响，反过来环境也会影响生物。植物从环境吸收水和营养元素与环境的特点，如土壤的性质、可溶性营养元素的量以及环境可以提供的水量等紧密相关。同时生物以其排泄物和尸体的方式把相当数量的水和营养素归还给环境，最后获得协同进化的结果。,5）环境资源的有效极限规律,任何生态系统中作为生物赖以生存的各种环境资源，在质量、数量、空间、时间等等方面，都有其一定的限度，不能无限制地供给，因而其生物生产力通常都有一个大致的上限。也正因为如此，每一个生态系统对任何外来干扰都有一定的忍耐极限。当外来干扰超过此极限时，生态系
11、统就会被损伤、破坏，以致瓦解。,二、城市生态学基本原理,城市生态位原理生态位：指物种在群落中在时间、空间和营养关系方面所占的地位。城市生态位是一个城市给人们生存和活动所提供的生态位。,美国科学家小米勒生态学三定律：,生态学第一定律（多效应原理）：我们的任何行动都不是孤立的，对自然界的任何侵犯都具有无数的效 应，其中许多是不可预料的。这一定律是G哈定(GHardin)提出的，可称为多效应原理。生态学第二定律（相互联系原理）：每一事物无不与其他事物相互联系和相互交融。此定律又称相互联系原理。生态学第三定律（勿干扰原理）：我们所生产的任何物质均不应对地球上自然的生物地球化学循环有任何干扰。此定律可称
12、为勿干扰原理。,生态学的基本原则：,整体优化；循环再生；区域分异；高效原则；协调原则；功能原理。,城市生态系统十大控制论原理（王如松，2001）,（1）胜汰原理:系统的资源承载力、环境容纳总量在一定时空内是恒定的，但其分布是不均匀的。差异导致竞争，竞争促进发展。优胜劣汰是城市生态系统中自然组分及人类可持续发展的普遍规律。 （2）拓适原理:任一城市，其工商业或部门的发展都有其特定的资源生态位。成功的发展必须善于拓展资源生态位和调整需求生态位，以改造和适应环境。只开拓不适应，缺乏发展的稳度和柔度；只适应不开拓，缺乏发展的速度和力度。,（3）生克原理:任一系统都有某种利导因子主导其发展，都有某种限制
13、因子抑制其发展；资源的稀缺性导致系统内的竞争和共生机制。这种相生相克作用是提高资源利用效率、增强系统自生活力、实现可持续发展的必要条件，缺乏其中任何一种机制的系统都是没有生命力的系统。,（4）反馈原理:城市复合生态系统的发展受两种反馈机制所控制，一是作用和反作用、彼此促进、相互放大的正反馈，导致系统的无止境增长或衰退；另一种是作用和反作用、彼此抑制、相互抵消的负反馈，它使系统维持在稳态或亚稳态附近。正反馈导致发展，负反馈维持稳定。系统发展的初期一般正反馈占优势，晚期负反馈占优势。可持续发展的系统中正负反馈机制相互平衡。,（5）乘补原理:当系统的整体功能失调时，系统中某些组分会乘机膨胀成为主导组
14、分，使系统歧变；而有些组分则能自动补偿或代替系统的原有功能，使整体功能趋于稳定。系统调控中要特别注意这种相乘相补作用。要稳定一个系统时，使补胜于乘，要改变一个系统时，使乘强于补。,（6）瓶颈原理:复合生态系统的发展初期需要开拓与发展环境，速度较慢；继而最适应环境，呈指数式上升；最后受环境容量或瓶颈的限制，速度放慢，越接近某个阈值水平，其速度越慢，系统呈S型增长。但人能改造环境，扩展瓶颈，系统又会出现新的S型增长，并出现新的限制因子或瓶颈。复合生态系统正是在这种不断逼近和扩展瓶颈的过程中波浪式前进，实现可持续发展的。,（7）循环原理:系统中一切产品最终都要变成废物，系统中任一“废物”必然是对生物
15、圈中某一生态过程有用的“原料”或缓冲剂；人类一切行为最终都要反馈到作用者本身。物资的循环再生和信息的反馈调节是复合生态系统可持续发展的根本动因。,（8）多样性和主导性原理:系统必须有优势种和拳头产品为主导，才会有发展的实力；必须有多元化的结构和多样化的产品为基础，才能分散风险，增强稳定性。主导性和多样性的合理匹配，是实现城市生态系统可持续发展的前提。,（9）生态发展原理:发展是一种渐近的、有序的系统发育和功能完善过程。系统演替的目标在于功能的完善，而非结构或组分的增长；系统生产的目的在于对社会的服务功效，而非产品的数量或质量。,（10）机巧原理:系统发展的风险和机会是均衡的，大的机会往往伴随高
16、的风险。强的生命系统要善于抓住一切适宜的机会，利用一切可以利用甚至对抗性、危害性的力量为系统服务，变害为利；善于利用中庸思想和“半好”对策避开风险、减缓危机、化险为夷。,第四节 环境伦理学发展历程,“环境伦理”就是对人类和自然环境之间的道德关系，给予系统性和全面性的定义与解释。它包含了“人类中心主义”(anthropocentrism)、“生命中心伦理”(biocentric ethics)和“生态中心伦理”(ecocentric ethics)。,4.1 “人类中心主义” 人类中心主义的起源，可以追溯到两千多年前，希腊哲学家普罗达哥拉斯(Protagoras) (约485B.C.420B.C
17、.)提出的“人是尺度”的理论，认为“人是万物的尺度”。 (1)人是自然的主人和所有人。 (2)人类是一切价值的来源，大自然对人类只是工具性价值。 (3)人类具有优越特性，故超越自然万物。 (4)人类与其它生物无伦理关系。 人类中心主义的教义是将人与自然分离，认为人之外的生物，它们的存在只是为了满足人类的需求，大自然对人类只有工具性和实用性的价值(White，1967)。 所以，人类超越自然并任意利用自然的信念是造成当今环境污染与环境恶化的重要根源。,4.2 生命中心伦理: 1). Benthem 的“动物会感到痛苦” 边沁(Benthem)认为只要有感受苦和乐的能力，就应该纳入道德的考量范围之
18、内。他认为问题并不是在于它们会不会推理或谈论？而是牠们会不会受苦？只要是引起最大痛苦的行为就是最不合伦理的行为。 2). Peter Singer 的“动物解放” 辛格(Singer)于1978 年发表的“动物解放”(animal liberation)一文，认为动物能感受痛苦和愉快，所以人类应该给予它们道德的考量以及给予牠们生存的权利。并利用“感知”(sentience)一词来表示受苦和享乐的能力(Singer，1976，1979)。3). Tom Regan 的“动物权” 黎根(Regan)的“动物权”(animal rights)是基于“天赋价值”(inherent value)所提出的
19、，他认为个体本身就有价值，而且独立于其它个体对他的需求和使用。表示所有具有天赋价值的个体，都值得相同的尊敬(Regan，1980，1983)。,4). Albert Schweitzer 的“尊重生命” 史怀哲(Schweitzer)的尊重生命伦理中倡导：鼓励和维持生命是善良的好事；毁坏和阻挠生命是丑恶的坏事。他认为所有的生命，包括昆虫和植物都应该备受人类的敬畏和尊重，这就是尊重生命的原理(Schweitzer，1923)。 5). Paul Taylor 的“尊敬自然” 泰勒(Taylor)的学说认为，所有生物都具有自身的善和天赋价值(inherent worth)，值得具有道德能力的道德者
20、尊重。而生命中心的自然观就是人类与其它生物都是地球生命社区的成员，是人类与其它生物构成互相依赖的系统，人类并不优于其它所有的生物(Taylor，1981，1986)。,4.3 生态中心伦: 理基于自然世界具有内在价值的哲学为前提，主要的主张是整体主义的伦理，也就是对整体生态系给予伦理的考虑，包括生物、非生物、生态系和生态系过程。主要特性包括：(1)重视生态系整体价值。(2)只有在生态系整体中，才能决定个体的角色和地位。(3)整体生态系的平衡和稳定比个体的生命生存还重要。生态中心伦理包含了“大地伦理”(The Land Ethic)和“深层生态学”(deepecology)。,1）. Leopo
21、ld 的“大地伦理” 李奥波(Leopold)所发表的大地伦理，认为生命社区的范围应该扩大，涵盖土壤、水、植物和动物，整个来说就是大地。大地伦理主张一个真实的环境伦理，也就是自然世界本身就有内在的价值，而人类对自然世界有伦理道德的责任。“凡是保存生命社区的完整、稳定和美丽的事都是对的，否则都是错的。”(Leopold，1949)。综合上述，大地伦理的信念主要是要传达人类只是生命社区的普通成员，应该改变人类是优越物种的想法，如此才能给予整个生态系尊重。 大地伦理学又称环境伦理学、生态伦理学、绿色哲学、自然哲学、生态哲学，是一门从哲学、社会学、生态学等学科来研究人类与自然生态环境关系，探讨有效保护
22、自然资源、使人与自然和谐发展的综合学科。,大地伦理是指与人类中心主义相对立的一种新伦理观，其基本要点是，人类只是整个自然界中的一个物种，是地球生命系统中的一个成员，它和其它物种其它 生命没有本质的区别，彼此之间应该平等相处。由此出发，人类对自然的征服，对其它物种的摧残使用，就没有了伦理上的正当性，或者竟可以说是不道德的。所 以，如果人类还想在这个星球上生存下去，就必须改变对自然的态度，学会和其它生命和平的平等的相处，学会尊重其它形式的生命。,第五节 景观生态学原理,重要概念斑块、廊道、基质；尺度、过程、格局；同质性、异质性、多样性；秩序、等级、规模；,5.1 景观（landscape),“景观
23、”的三种理解：视觉美学 在欧洲，“景观”一词最早来源于圣经中，用来描述耶路撒冷城美丽的景画。与“风景”同意。例“黄山”、“泰山”、“苏州园林”。地理学 景观作为地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的综合体，类似于生物群落。 景观生态学 空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。,A.桂林山水景观B.美国亚利桑那洲大峡谷景观C.美国威斯康星大学Curtis草地景观D.内蒙古草原景观E.北美的Sonoran荒漠景观F.亚洲温带荒漠景观一角,人类与自然共同作用影响下的不同景观,5.2 景观的定义和特征,5.2.1 定义 景观：是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
24、成的异质性土地地域。（1986，Forman & Godron) 例：“秦岭” 景观生态学：研究相关景观系统的相互作用、空间组织和相互关系的一门学科，即研究由相互作用的生态系统组成的异质地表的结构、功能和动态。,其他定义：1 Troll(1983) 德国 景观是控制某一地区不同空间单元的自然与生物的关系。2 Zonneveld 荷兰 景观是地球表面空间的一部分，是由岩石、水、空气、植物、动物以及人类活动所形成的系统的复合体，并通过其外貌构成一个可识别的实体。3 Vink 荷兰 景观是连同其所有现象（地形、土壤、植被、人为影响）的陆地表面；是具有特有的地形、土壤、植被的陆地表面的一个区域；是相互
25、有关的几片土地的天然配置。,5.2.2 特征 1 生态系统的聚合。 2 各生态系统之间的物质能量流动和相互影响。 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。,5.3 景观要素 定义：景观是由不同生态系统组成的镶嵌体，其组成单元称之为景观要素。 按自然条件或立地条件划分的景观单元景观成分。 按人类活动的影响划分的景观单元景观要素。 景观和景观要素是相对的，景观强调异质，景观要素强调匀质。 景观现象具有尺度效应。,5.4 景观生态学研究内容和基本原理,5.4.1 研究基本内容 1）.景观结构 不同景观要素之间的空间关系。 2）.景观功能 各种景观要素之间的相互作用，不同生态
26、系统之间的能量流、物质流和物种流(例到物活动等）。 3）.景观变化 景观的结构和功能上随时间的变化。 4）.景观管理 通过分析景观特征，提出景观利用管理最优化方案。,景观生态学研究的主要内容： 景观格局与过程关系(pattern-process relationship)；等级结构与尺度变化(hierarchical structrue and scaling)；景观破碎化和边缘效应(fragmentation and edge effects)；景观积累效应(cumulatice effects)；保护生物学、生物多样性中的应用(conservation biology and biodiv
27、ersity)；景观基质与景观连接性(matrix and landsape connectivity)；,文化、经济、社会、政治等学科的参与(evolvement to fcultural,economic，social,and politics s ciences)；景观或生态系统经营(Landscape Ecosystem management)；景观数量方法(quantitative metods)。与其它学科相比，景观生态学明确强调了空间异质性(spatial heterogeneity)、等级结构(hierarchical structure)和尺度(scale)在研究生态学格局与
28、过程中的重要性，其核心是生态系统的时空异质性(spatial and temporal heterogeneity)。,景观生态学研究的主要对象、内容及基本理论,5.4.2 理论基础,1.整体论 2.系统论,1 景观结构和功能原理2 生物多样性原理3 物种流动原理4 营养再分配原理5 能量流动原理6 景观变化原理7 景观稳定性原理,5.4.3 景观生态学的研究展望,1） 学科主要研究领域的进展 经济观念与生态学研究的融合 人地和谐的未来景观研究 在景观结构和空间格局方面 在景观生态过程研究方面 在景观格局与过程的关系研究上 在景观变化分析方面2） 新出现的学科领域与生长点 公路和公路网的生态效应 景观毒理 (landscape toxicology)研究 湿地景观生态研究 大城市的景观生态过程,3 重点研究方法和新技术现状及动向 景观生态动态模型 景观指数(Landscape indicators)研究： 区域尺度上多因子风险评价的相对估计法 流域动态模型 遥感与地理信息系统应用4 景观生态的应用进展 农业与土地利用 自然资源管理 景观规划与设计 城市景观规划,
