城市生态位基本原理

二、城市生态位基本原理

目前生态位理论已经被推广应用于资源划分、土地评价、城市生态学、人类生态学等领域，并已取得很好的成效。把生态位的概念引入人类社会的城市，我们可以从中发现城市新的生存状态和发展规律，从而得出同类城市发展的思路。

(一)城市生态位

生态位理论引入伊始，在城市生态研究中的应用对象显得过于微观。如果从宏观角度，将城市系统作为一个特殊的生命体来考虑，置于城市群背景下，那么可以扩充“城市生态位”定义:在城市群的背景下，城市生命体从其城市群所在区域中所能获得的各种自然资源、生产资本、人力资源和社会资源等各种资源的综合，包括各种资本或资源的类型、数量及其在空间上和时间上的分布;反映了城市生命体在城市群中的性质、功能、地位、作用以及发展规模和速度的定位;代表了城市生命体在其所在城市群中的多维生态空间位置，包含了城市之间的社会经济与生态关系的综合，比如城市之间的相互竞争、相互妥协等，它是城市生命体生态位构建作用的结果。因此城市生态位又可以分解为:资源生态位、环境生态位、经济生态位、社会生态位等多个向量。

城市群中，城市生态位重叠是导致城市竞争的主因，城市生态位的分异又体现了城市群发展过程中城市之间的协调问题，城市生态位的两极分化，可能意味着城市发展的极端不平衡^[16]。因此，城市生态位理论的基本思想有三点:首先，研究城市生命体在其城市群或经济圈中的位置、功能和作用;其次，客观上反映城市群大系统结构中的秩序和安排;其三，城市生态位的构建是城市生命体与其环境之间相互作用的过程和结果，体现了城市生命体对其自身生态位的主动作用以及客观环境的动态变化。

(二)城市生态位态势理论

城市生态位是一个综合的、系统性的概念。生态学态势理论认为从个体到生物圈，无论是自然还是社会中的生物单元都具有“态”和“势”两方面的属性，“态”是生物单元的状态，是过去生长发育以及与环境相互作用的结果(包括能量、生物量、个体数量、资源占有量、适应能力、智能水平、经济发展水平、科技发展水平等);“势”是生物单元对环境的现实影响力或支配力，主要包括效率、影响力和资源增长等发展因子。特定生态系统中生物单元的生态位体现了该生物单元的相对地位和作用。

城市生态位是对区域复合生态系统中各生态单元的功能、资源的相对优势程度的概括度量，实质上是对城市所处环境(外部环境和内部环境)的一种广义需求，而这种需求可以转化为城市对环境中的可利用资源的需求。因此城市在特定时间的生态位(Un)可用函数表示为:

Un=f(s，r)

其中s表示城市的“态”，r表示城市的“势”，“态”又包括自然资源、社会资源(资本资源、人力资源、技术资源等)、区位资源等城市生态因子;“势”包括物质交换率、生产率、资源增长率等生态因子。上述变量决定了城市在整个生态系统中的生态位。通常采用主成分分析法，运用SPSS13．0软件，计算出相关城市的生态位在各个因子上的得分及城市生态位的综合评价得分，从而对城市生态位进行综合评价(具体指标见下表)。

续表:

资料来源:《中国城市统计年鉴》2008、2009

(三)城市生态位的特征

1．城市生态位的多维性

作为一个综合自然与社会于一体的多元共生的生态系统，城市生态位也体现出其固有的多维特征，可以从自然、社会、经济等多维度进行分解;同时对于这些指标，还能够进行进一步的细化，比如社会维度可以从城市文化、地域特质、人力资源、制度资源、知识资源等方面进行考察。这种多维性与城市的复杂属性密切相关，体现了人类活动的决定性作用和多样性需求。

2．城市生态位重叠与分化

生态位的重叠是指两个物种在同一资源位上的相遇频率，也就是两个物种(生态元)共同占用同一资源而出现的情况。生态位分化是指由于竞争，个体各自从其部分潜在的生存和发展区退出，从而消除生态位重叠，实现稳定的共存。

城市之间发生竞争，其实质是城市的生态位发生重叠。城市之间生态位重叠是多维的，由于资源的稀缺性，城市生态位的重叠往往导致城市之间的竞争，当重叠达到一定程度，必然会导致城市生态位的分离，如果两个城市能共存于同一个生存环境，那么它们一定是生态位发生分化的结果，即它们的实际生态位之间存在着分化现象。如果没有这种分化，或者其生存环境使这种分化不可能，那么，一个城市的未分化生态因子将被另一个城市消灭或排除。城市要获得生存与发展，就应尽量避免与其他城市在某些资源利用上的重复性。

在我国城市大发展过程中，由于体制方面的缺憾，同时存在着大量的生态位重叠现象。当然，有些城市大量移植典型城市的发展模式，造成城市生态位的高度重叠，导致系统结构和功能的实质性破缺，也是生态位重叠的成因所在。就我国城市的现状来看，大部分城市失去了比较发展优势和特色，严重制约了区域或行业的发展与进步。发展生态位的差异化，推进城市的差异化发展，是充分体现和发挥城市最大比较优势、形成城市互补和整体功能升级的必要条件。

3．城市生态位的扩充与压缩

人类生态位的扩充是指人类社会的发展状态和对环境的影响或支配能力(即态和势)相对于生物圈中其他生物种类的态和势的提高。

城市生态位“态”和“势”的增加称之为生态位的扩充。动植物个体生态位的扩充来源于体能的增加、占据的物理空间的增大和适应能力的增强，城市生态位的扩充主要源于技术和智能水平的不断提高。

一般而言，城市生命体的生态位处于不断重构的过程中，生态位扩展总是伴随着城市化水平的逐步提高。在资源竞争过程中，优胜城市易于获得更多的自然资源或者社会经济资源，从而占据更大的发展空间，进而在后续的资源竞争过程中拥有更多的竞争策略选项，其发展战略也具有更大的自由度，生态位得到扩展。然而在资源竞争过程中处于劣势的城市，其生态位可能遭到其他城市的蚕食，甚至在竞争中被淘汰而释放出所占有的资源空间，其生态位空间则可能被进一步压缩，也将进一步恶化城市在未来资源竞争中的劣势地位，导致城市生命体的发展受到更多约束^[17]。

城市生态位扩充主要是经济活动引起的，经济活动引起了不同生态位之间的信息、能量置换。主要表现在:城市生态系统具有良好资源条件，城市中各种组织在中心区高度集中。一段时间后，区域各种功能向周围地区溢出，由于信息、交通等的改善，区域人口与产业扩散不断加剧，形成一些多样化的生长点，从而实现城市生态位的扩充。

(四)城市生态位的评价指标体系

城市发展对国家而言既是一个社会现象，也是一个经济现象。城市原本具有更为丰富的功能，但是各种功能的发挥关键因素还是在人，人是决定城市发展的最后的决定因素。一个城市是否具有可预期的发展愿景，重要的是其社会功能是否健康、健全、稳定。从这个意义上说，城市首先必须满足“宜居”的需求，然后才谈得上经济发展、文化发展、形象提升，等等。这也是为什么人们对生态城市提出了更高要求的根本原因。城市生态位指标体系也是以此为核心的。

从城市生态位的概念出发，将城市所能提供给城市居民的生存条件和生存质量，用一系列主导因子的集合来度量，包括人均土地、人均园林绿地、大气综合指数、河流综合评价指数、人均寿命、婴儿死亡率、每万人所拥有的医疗条件(如床位、医生数)等与城市生态环境质量密切相关的系列指标。由于城市的生态环境深受人类活动的影响和重塑，因此，评价体系中总是包括有表示环境污染程度的环境背景指标。

(五)城市生态位宽度及分异的测度

对应于生物单元的生态位可分为态和势，与生态位一样，城市生态位也应该包含两个重要方面:一是城市的态(能量、资源的占有量，人口、经济发展水平，科技发展水平等)，是城市过去社会经济发展以及与环境相互作用积累的结果;二是城市的现实影响力或支配力，即城市的势(能量交换率、生产率、人口增长率、经济增长率等)。

根据生态位原理，城市生态位的值越大，其城市生态位宽度就越大，这表明该城市在区域城市体系中所发挥的作用越大，对周围地区的资源占有量越大，城市竞争力越强;反之，城市生态位的值越小，城市生态位宽度就越小，城市在城市体系中发挥的作用越小，城市竞争力以及城市对周围地区的影响度也越小，城市生态位亟待扩充。

1．城市生态位宽度

城市生态位表达了城市在城市群(经济圈)中所处的抽象“位置”，亦即在特定的研究区域内，与周围城市相互作用而形成的相对独立的地位和作用。以城市资源生态位为例:城市资源生态位宽度越大，则表明城市系统能够获取更多的外部资源来支撑其城市化发展过程，在与其他城市发生竞争时，能够从更高程度上利用周围环境和资源，具有较大的竞争优势，并且对本区域的影响也越大。

通过对城市所获得的自然资源、社会资源和经济资源的多样性、数量变化的测度，以及城市间资源流动的核算，能够反映城市资源生态位的发展态势以及分析城市间资源生态位的消长。城市资源生态位宽度取决于其所能够获取的资源的态(自然资源、人力资源等的总量);而城市未来的资源生态位宽度则取决于资源的势(各种资源存量的变化速率)和时间的推移。态和势的有机结合充分反映了城市生态位的大小，也即是城市生态位宽度，可以如下公式表示:

Ni=Si+AiPi∑nj=Sj+AjPj

其中i，j=1，2，…，n。Ni是城市i的生态位宽度，Si为城市i的态，Pi为城市i的势，Sj为城市j的态，Pj为城市j的势，Ai和Aj为量纲转换系数。将Sj+AjPj称为绝对生态位。

2．城市生态位分异指数

城市生态位宽度代表了城市在其城市群中的相对位置，为了便于比较城市群中城市生态位宽度之间的差异，构建生态位分异指数，从而了解城市群中城市生态位的结构变化。

其计算公式如下:

C=∑ni=［(Ni/N)－1］2/n

式中，Ni表示第i个城市的生态位宽度，N表示生态位宽度的平均值，n表示城市个数。

盖如上所述，构成了城市生态位综合评价指标体系，并运用该指标体系，采用主成分分析的方法，借助于SPSS软件，对有关城市的生态位情况进行评估，对于城市生态位的构建和生态城市的可持续发展提供有价值的理论依据。