城市生态系统：怀特海有机宇宙论中的神奇复杂生命之城

城市生态系统在结构上可分为三个亚系统，即自然生态亚系统、经济生态亚系统和社会生态亚系统，它们交织在一起，相辅相成，形成了一个复杂的综合体。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、人工设施和自然环境等，以生物与环境的协同共生及环境对城市活动的支持、容纳、缓冲及净化为特征。经济生态亚系统以资源为核心，由工业、农业、建筑、交通、贸易、金融、信息、科教等子系统组成，以物资从分散向集中高密度运转、能量从低质向高质高强度集聚、信息从低序向高序连续积累为特征。社会生态亚系统以人口为中心，包括基本人口、服务人口、抚养人口、流动人口等。该系统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标，为经济系统提供劳力和智力。以高密度的人口和高强度的生活消费为特征。[29]

我们的住宅组成了街道，街道组成了城市，城市是有灵魂的个体，它感觉，它受苦，它赞美。建筑艺术能够多么融洽地存在于街道和整个城市中啊！[30]关于“复杂系统”，梅拉妮·米歇尔在《复杂》一书中写道：“复杂系统是由大量组分组成的网络，不存在中央控制，通过简单运作规则产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理，并通过学习和进化产生适应性。”[31]城市就是一个神奇的复杂系统、重要的生态系统。城市是一个复杂系统：有工厂、学校、医院；有供电、供水、提供数字网络；有垃圾处理、污水处理、资源回收等静脉系统，有道路、桥梁、绿化带、公园；人们生活、劳动、消费、休闲在城市里；人们呼吸、饮食、运动、休息在城市里，城市还是一个复杂的生态系统，一刻也不能停止生命服务功能。单个的人看起来是简单的，但数万、数十万、数百万甚至上千万人聚集在一起，却创造出了复杂的、惊人的城市结构。他们建筑出矗立在日月天地间的金字塔、埃菲尔铁塔或摩天大楼；他们修建出条条大路通罗马的纵横古道或地下穿城而过的地铁乃至连接数座城市的跨海大桥如港珠澳大桥；他们发明金融货币符号在全城、全国乃至世界融通资金调配资源；他们发明语言、文字和数字信号把世界联系在一起。

城市生态系统是复杂的、具有适应能力的动态系统。城市演进是个体选择与许多人类主体（如家庭、企业、开发商和政府）以及生物物理因素（如地方性的地形地貌、气候和自然干扰状况）行为之间的无数相互作用的结果。通过土地开发、资源耗用和污染排放，人们既对城市内部和邻近地区的生态系统过程产生了直接性的影响，也对其他地区的生态系统过程产生间接影响。环境力量——例如气候、地形地貌、水文、土地覆盖，以及人类所引起的环境质量变化——同样是城市生态系统重要的驱动力。

城市生态系统展现了产生于人类与生态复杂耦合过程中的独一无二的特征、模式和行为。[32]人们会作出高度依赖生物物理因素的选择。各种土地开发和基础设施建设的决策受生物物理限制因素（如地形、地貌）和环境舒适性（如自然性栖居地）条件的强烈影响。这些主体之间的局部相互作用最终产生了都市圈格局，进而这些格局影响了人类和生物物理过程。城市生态系统是一种混合的、多元均衡的、具有层级特性的系统；是典型的具有“自适应性”的复杂系统；是开放的、非线性的和难以预测的。城市生态系统中的各种主体具有自治和自适应能力，会基于新的信息改变其行动规则。(www.xing528.com)

城市生态系统是生物物理因素和人类因素的相互作用通过反馈回路、非线性动态、自组织机制的演进而形成的动态的复杂系统。在这样一个复杂系统范围内，因素间的相互作用产生了“涌现行为”和“涌现结构”（emergent behaviors and structures）。城市生态系统的自组织性驱使其向有序或紊乱方向发展。稳定的、非混沌的、趋同的现象与非稳定的、混沌的、发散的事例交互作用影响着城市生态系统的演进。临界性促进了达成稳定性和适应性之间最佳平衡的复杂聚合行为的产生。临界性系统最大限度地提升了系统运用其过去信息应对未来情景的能力。

城市生态系统特征的八个要素为：层级性、涌现性、多重平衡、非线性、非连续性、空间异质性、路径依赖性和弹性。城市生态系统可被描述为一个近可分解的和嵌套的空间层级，其层级水平与在不同的空间/时间尺度上运作的结构单元和功能单元相对应；[33]在突生现象中，通过局部性的相互作用，少量的规则或准则可以产生复杂的系统和行为；多重平衡是人类—自然耦合系统的一种涌现特征；在城市生态系统中，当一个非稳定平衡的阈值被突破时，人类与生态系统之间的相互作用就可能导致系统行为的急剧变化；在生态系统中，变化既不是连续和渐进，也不是始终无秩序的；城市生态系统中遍布空间的各种事件的性质并非始终如一，而是分布景观斑块；路径依赖性是指复杂适应性系统的大部分变化会被局部偶发事件（如环境变异和环境突变）所强化，并导致了潜在的替代发展路径；弹性是系统围绕着一套新的结构和过程不进行重组的情况下，吸收冲击力的能力。

总的来说，城市生态系统是从人类与生物物理因素之间的局部相互作用中产生的具有动态的层级结构的斑块镶嵌体；城市生态系统的各种状态可能是由城市化程度和模式所驱动的；城市生态系统中的社会经济与生物物理模式和过程之间的空间相互作用导致了涌现现象（如蔓延）的出现；涌现的景观格局以非线性的方式（如中间干扰假说所描述的）影响了生态和社会经济过程；生态系统功能与人类功能是“移动目标”，具有复杂的和不可预测的未来；因此，需要实行有弹性目标的政策。