城市生态系统的构成要素与基本功能概述

（一）城市生态系统基本结构及其相互关系

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。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）。

（1）社会生态亚系统以人口为中心，它以高密度的人口和高强度的生活消费为特征。

（2）经济生态亚系统以资源（包括能源、物资、信息等）为核心，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。

（3）自然生态亚系统以生物结构和物理结构为主线，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。

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。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；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）城市生态系统功能

1.城市生态系统基本功能

城市生态系统的基本功能概括为生产、生活（消费）和调节三个方面，此外，城市生态系统对区域环境具有主导作用。

（1）生产功能。主要包括以下几个方面：初级生产、次级生产、流通服务、信息生产。

（2）生活功能。生活（消费）功能指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），为市民提供方便的生活条件和舒适的憩息环境的能力。

城市的生活功能应能满足城市居民以下几方面的需求：基本需求、发展需求、自我实现的需求。

（3）还原功能。还原（调节）功能是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，具体包括以下几个方面：

1）自然净化功能。污染物在进入水体、大气、土壤后，或者在绿色植物的作用下，污染物的浓度有自然降低的现象，成为自然净化功能。

发挥城市还原功能必须注意的问题：①无论是空气、水体、土壤还是绿色植物都有一定的自净能力限制，超过一定限度，就会对城市生态系统带来各种风险；②许多人工合成的有机化合物，如双对氯苯基三氯乙烷（DDT）、工程塑料等持久性有机物，在环境中残留的时间非常长，正给人类和全球环境造成长远的影响。

2）城市还原功能的人工调节。由于城市人工干扰的范围十分大，城市的自然净化功能脆弱而且有限，必须进行人工的调节，一般包括以下途径：①综合治理城市水体、大气和土壤环境污染；②建设城乡一体化的城市绿地与开放空间系统，一般绿地与建筑用地比例为2∶1；③改善城市周围区域的环境质量；④保护乡土植被和乡土生物多样性。

（4）区域主导功能。区域主导功能指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。具体包括：城市的经济主导功能、城市的政治主导功能、城市的社会文化主导功能、环境主导功能。

2.城市生态系统基本功能的实现途径

城市生态系统的基本功能通过能量流和物质循环来实现。

（1）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入。原生能源可以直接成为有用能源，也可以通过次生能源转化过程成为有用能源，完成其在城市中的最终用途。次生能源也可以直接被城市利用。进入城市生态系统的能量最终都以热的形式散失。

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、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。

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，自然生产系统的能量流动是自发的，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，还有一部分物质以“三废”形式排入环境，使城市环境遭受污染。

5）能量利用方式多为一次性，可以通过设计能量多级利用方式提高利用效率。

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。

（2）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。②城市生态系统物质既有输入又有输出。③生产性物质远远大于生活性物质。④城市生态系统的物质流缺乏循环。⑤物质循环在人为干预状态下进行。⑥物质循环过程中产生大量废物。

（3）城市“节能降耗”的生态学机理。理解城市生态系统的能量流动和物质循环特点，以及能量流动和物质循环的耦合关系，通过多级利用能量、循环利用物质，配合节能适用技术，能够有效降低城市生产和生活活动的能量和物质消耗。

（三）城市生态系统的基本特征

城市生态系统的基本特征包括：城市是以人为主体的生态系统；城市是具有人工化环境的生态系统；城市是流量大、容量大、密度高、运转快的开放系统；城市是依赖性很强，独创性很差的生态系统；对城市生态系统的研究必须与人文社会科学相结合。

历年真题

1.下列关于城市生态系统物质循环的表述，哪项是错误的？（　）［2017-76］、［2010-66］

A.输入大于输出　B.输入大于实际需求

C.生物循环大于人类生产循环　D.人类影响大于自然影响

【答案】C

【解析】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；②城市生态系统物质既有输入又有输出；③生产性物质远远大于生活性物质；④城市生态系统的物质流缺乏循环；⑤物质循环在人为干预状态下进行；⑥物质循环过程中产生大量废物。

2.下列关于城市生态系统基本特征的表述，哪项是正确的？（　）［2014-76］

A.绿色植物和动物在城市中占主体地位

B.城市中的山体、河流和沼泽等的形态与功能发生了巨大变化

C.城市生态系统是流量大、容量大、密度高、运转快的封闭系统(www.xing528.com)

D.通过自然调节维持系统的平衡

【答案】B

【解析】城市是以人为主体的生态系统，A选项错误。城市生态系统是流量大、容量大、密度高、运转快的开放系统，C选项错误。生态系统所具有的自然调节而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，D选项错误。城市生态系统与自然生态系统在形态与功能上均发生了变化，城市生态系统形态更多地有人为干预痕迹，功能上也更强调对人的服务，B选项正确。

3.下列关于城市能量流动与环境问题的表述，哪项是错误的？（　）［2014-77］

A.每个能源使用环节都会释放一定的热量进入环境

B.有效能源包括原生能源和次生能源

C.减少化石能源消耗能够减轻整体环境污染

D.减少生物能源的消耗能够减轻整体环境污染

【答案】B

【解析】每个能源使用环节都会有热量进入环境，而原生能源和次生能源可以经过转化或者直接成为有效能源，其三者不是包含关系。

4.下列关于自然净化功能人工调节措施的表述，哪项是错误的？（　）［2013-76］

A.综合治理城市水体、大气和土壤环境污染

B.建设城乡一体化的城市绿地与开放空间系统

C.引进外来植物提高城市生物多样性

D.改善城市周围区域的环境质量

【答案】C

【解析】由于城市人口干扰的范围十分大，城市的自然净化功能脆弱而且有限，必须进行人工的调节。一般包括以下途径：①综合治理城市水体、大气和土壤环境污染；②建设城乡一体化的城市绿地与开放空间系统；③改善城市周围区域的环境质量；④保护乡土植被和乡土生物多样性。

5.下列关于城市生态系统物质循环的表述，准确的是（　）。［2013-98］

A.城市生态系统所需物质对外界有依赖性

B.生活性物质远远多于生产性物质

C.城市生态系统物质既有输入又有输出

D.城市生态系统物质循环不产生废物

E.物质循环在人为干预状态下进行

【答案】ACE

【解析】同［2017-76］解析。

6.下列关于城市生态系统能量的表述，哪项是错误的？（　）［2012-80］

A.来源包括非生物能源

B.能量流动是自发的

C.可以多级利用

D.能量的产生和消费活动会造成环境污染

【答案】B

【解析】在能量流运行机制上，自然生产系统的能量流动是自发的，而城市生态系统的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。

7.对于城市生态系统物质循环的特点，下列哪一项表述有误？（　）［2010-34］

A.城市生态系统所需物质对外界有依赖性

B.城市生态系统的物质既有输入又有输出

C.城市生态系统的物质在自然状态下良好循环

D.生产性物质远远大于生活性物质，城市物质循环过程中产生大量废物

【答案】C

【解析】同［2017-76］解析。

8.就一座城市而言，只有绿地与建筑用地比例达到（　）时才能呈现生态平衡。［2010-67］

A.4∶2　B.2∶1　C.1∶1　D.1∶2

【答案】B

【解析】绿地在城市生态系统中起着重要的作用，规划时要考虑生态平衡，一般绿地与建筑用地的比例为2∶1。