城市生态系统的研究方向有哪些

一、城市生态系统

（一）生态学的概念

生态学的概念是由德国博物学家海克尔（E．Haeckel，1834—1919）于1866年在《普通有机体形态学》一书中提出并于1886年创立生态学这门学科。生态学的英文名称Ecology来源于希腊文Oekologie，Oekologie是由词根Oikos和词尾Logos构成，Oikos的含义是“住所”或“栖息地”，而logos意为“研究”或“学科”。生态学是研究生物及其环境之间相互关系的科学，作为生物学的一个组成部分，是以植物和动物群落及其生态系统为对象开展研究的。其中绿色植物是生态系统中唯一的生产者，是它通过光合作用制造出有机物质；各种动物和人都只是生态系统的消费者，只能直接或间接地依靠绿色植物维持生命；而各种生物则是生态系统的分解者，它将有机体的残骸分解为无机物回归到环境中去。食物链把生物与非生物、生产者与消费者以及消费者与消费者连成一个整体，形成物质交换和能量转移的过程，它体现了生态系统内部各种要素的本质联系。

环境科学是20世纪中叶，在环境保护实践和传统科技理论的基础上发展起来的一门综合性科学。从研究环境污染与破坏现象及其防治措施开始，进而发展到研究人与环境的协同演化。它最初直接运用地学、生物学、化学、物理学、公共卫生学和工程技术科学的原理和方法进行研究。通过实践进一步表明，有效的环境保护依赖于对人类活动和社会关系的科学认识与合理调节，由此环境科学的发展也进入了社会科学的领域。

生态学是环境科学的理论基础之一。环境学是以人类为中心，研究人类与环境关系的科学，它以人与环境的矛盾为研究对象。而生态学是以生物为中心，研究生物与环境的关系。因此，环境学也可称为人类社会生态学，生态学也可称为生物生态学。只是前者比后者的范围更加广泛，它不仅涉及自然因素，也在一定程度上涉及经济、技术和社会因素，因为环境学把人类生活与环境的相互影响作为一个整体来研究，从而和社会科学发生密切关系。但生态学对环境学的产生和发展起着基础和极其重要的作用。生态学的基本原理同样可以应用于环境学，并作为环境学的基本理论来研究人类生存、发展与环境的相互关系。

随着环境问题的产生和发展，人类赖以生存的环境日益受到全社会的关注，人们的环境意识正不断地增强。环境恶化、资源短缺、人口膨胀等现实问题，使生态学被认为是可以提供解决这些重大问题的具体方案的科学，各国政府对生态学有了新的认识。早在1972年，联合国人类与环境会议就向人类敲响了警钟，发出了“人类只有一个地球”的呼吁。1987年的联合国第42届大会确认，生态学原理是世界经济持续发展的理论基础。1992年6月，在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会，各国政府就世界范围的可持续发展问题达成了广泛共识。“可持续发展”的概念是从生态学角度提出来的，或者至少是在生态学思想影响下提出来的，是人类求生存的一种发展战略，生态学成了关系人类未来的科学。

（二）城市环境生态学

城市环境生态学是以生态学的理论和方法研究城市人类活动与周围环境之间关系的一门学科，它是环境生态学的分支学科，又是城市科学的一个分支。城市环境生态学以整体的观点，把城市视作一个以人为中心的生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的原因、组合和分布的规律、结构和功能的关系、调节和控制的机理；其应用目的在于运用生态学原理，规划、建设和管理城市，提高资源利用效率，改善系统关系，增强城市活力，使城市生态系统沿着有利于人类利益和可持续的方向发展。在这个系统中，人既是自然的人，具有生物的属性，受自然规律的制约；人又是社会的人，具有社会的属性，以群居的形式在一定的生产条件下干预自然界的物质循环和能量流动，这种干预具有技术行为的因素，受社会规律的约束。城市生态环境研究便是研究这种人工环境和自然环境之间的关系，人工开发活动与区域自然负荷之间的关系的科学。

（三）城市生态系统的概念

城市生态系统是人类生态系统经过漫长的发展时期，在一定阶段产生的，它具有一般生态系统的最基本特征，它既有动物、植物、微生物和人类等生物有机体以及围绕着它们的空气、水、土壤等无机环境，同时也执行着物质循环、能量流动和信息传递等功能，它是一个自然、经济与社会复合的人工生态系统。

城市居民与其周围环境的相互作用所形成的结构和功能关系，称为城市生态。特定的城市区域中，城市居民与城市环境的统一体以及这个统一体中进行的物质能量流动的因素，称为城市生态环境。城市生态系统指的是城市空间范围内的居民与自然环境系统和人造社会环境系统相互作用而形成的统一体，属人工生态系统。城市生态系统是以人为主体的、人工化环境的、人类自我驯化的、开放性的生态系统，这是城市生态系统不同于自然生态系统的本质特征。

在人类生态系统的发展过程中，经历了自然生态系统到农业生态系统的演变，最后才产生城市生态系统。城市生态系统既是自然生态系统发展到一定阶段的产物，又是人类生态系统发展到一定阶段的必然产物。城市生态系统是人类生态系统的主要形式，而且随着城市化进程的不断发展，城市生态系统在人类生态系统中所占的比重越来越高。18世纪工业革命后，人类生态系统的发展进入了新的阶段，农村人口开始向城市逐渐转移，现在，全世界多数工业发达的地区，城市人口的增长超过了农村人口的增长，有些国家的城市人口数量已经超过了农村人口。城市生态系统的发展历史虽然比较短，但它的发展却对人类的发展起着举足轻重的作用。

（四）城市生态学思想的形成与发展

城市建设中的生态学思想源远流长，历史上有记载的系统城市生态思想，应源于中国古代学者，但长期的封建社会，重农抑商，科技发展缓慢使中国没有进一步形成现代生态学理论体系。西方经过工业革命后，大量工业化城市的出现推动生态学在城市建设中的应用，也就是城市生态思想形成初步体系，但真正运用生态学的原理和方法研究城市问题是19世纪末，特别是20世纪以来的事情。

18世纪的工业革命，人口大量向城市集中，城市急剧膨胀，城市区域的自然环境发生了巨大变化，促使人们开始关注其生存的环境。1898年，英国学者霍华德（E．Howard）著述《花园城》一书，反映了当时人们对保护城市自然生态环境的渴望和追求。20世纪初，由于世界性城市化、工业化进程的加快，城市环境进一步恶化，人们开始考虑改善生存环境问题。英国生物学家P．Geddes发表了《城市开发》（1904）、《进化中的城市》（1915）。美国学者帕克（R．E．Park）发表了《城市：环境中人类行为研究的几点建议》（1916）、《城市》（1925），将支配自然界生物群落的某些规律，如竞争、共生、演替、优势度等，应用于城市研究，开创了城市环境研究的生态学新领域。1933年“雅典宪章”规定城市规划的目的是要解决人类居住、工作、交流等活动功能的正常进行，进一步明确城市生态环境有机综合体的思想。1936年帕克运用生命网络、自然平衡等生态学理论研究人与环境的关系，并把其提到“居于地理学思想的核心地位”。1940年代，塞特（Sert）把30年代CIM A会议的文件总结成的《让我们的城市活下去》（Can Our City Survive）一书中，已经警示了环境破坏的后果。芒福德（Lewis Mumford）也是最早认识到城市发展带来人与自然关系失衡的觉醒者之一，他敲响了反对小汽车和城市无序蔓延的警钟。

第二次世界大战以后，城市生态研究和城市生态学迅速发展，许多有影响的城市生态学著作相继问世，如1952年帕克出版《城市和人类生态学》一书，把城市作为一个类似植物群落的有机体，用生物群落的观点来研究城市环境，进一步完善了城市与人类生态学研究的思想体系。1958年，赖特出版了《活着的城市》（The Living City）。1962年美国学者卡逊（R．Carson）在其《寂静的春天》一书中，揭示了城市生态环境遭受破坏的情况，引起了人类对自身传统行为和观念进行系统和深入的反思。1970年代初，欧洲罗马俱乐部发表《增长的极限》（Mead‐ows，1972），深刻阐述了环境的重要性以及资源与人口之间的基本联系。以及《生命的蓝图》（Goldsmith，1974）等，对城市生态的研究起了极大的推动作用，城市生态学进入迅速发展阶段。1972年联合国教科文组织制订“人与生物圈（M AB）”研究计划，把人类聚居地的生态环境研究列为重点项目之一，提出用人类生态学的理论和观点研究城市环境问题，认为城市是一个以人类活动为中心的人类生态系统，以促进人类与其生存环境之间复杂关系的协调。以此计划（M AB）的实施和推广为标志，城市生态学研究在世界范围内兴起，城市生态学进入“现代城市生态学”的发展阶段。1973年日本的中野尊正等编著《城市生态学》一书，系统阐述了城市化对自然环境的影响以及城市绿化、城市环境污染及防治等。1975年国际生态学会主办的《城市生态学》季刊创刊。1977年的“马丘比丘宪章”认为当时城市的生态危机“已经到了空前的具有潜在的灾难性的程度”，因此为城市的发展确立了一些新的生态原则。1977年巴利（L．Berry）的《当代城市生态学》一书，系统阐述了城市生态学的起源和原理。

进入1980年代，城市生态研究更是异军突起。1980年，第二届欧洲生态学术讨论会，以城市生态系统作为会议的中心议题，从理论、方法、实践、应用等方面进行探索。此后，各类城市生态研究工作蓬勃发展，各种关于城市生态的著作、论文、会议等不断涌现，其研究内容涉及社会、经济、文化、自然环境等各个方面，而且许多研究成果已逐步进入实践领域。例如法兰克福、罗马、墨西哥城、多伦多、东京、香港、曼谷、柏林、莫斯科等几十个城市先后从不同角度开展了研究，取得了可喜的成效。“’92世界环境与发展大会”通过的《21世纪议程》等5个重要文件，是实现可持续发展的必由之路，其中人类居住区可持续发展，给城市生态环境研究注入了新的血液，成为1990年代城市生态研究的重要动向。

我国是世界上城市发展历史悠久的国家之一，也是世界上城市最多的国家之一。1960年代我国环境科学尚处于萌芽状态，有关城市生态环境的研究，只限于以解决交通、给排水、绿化为主的城市基础设施的研究和应用。1970年代初，联合国教科文组织拟订“人与生物圈计划”，我国参加了该项研究。1973年第一次全国环境保护会议之后，在城市开展了区域污染调查、评价和防治研究工作。这是我国城市生态环境研究的初始阶段。1978年城市生态环境研究正式列入我国科技长远发展计划，许多学科开始从不同领域研究城市生态环境。“北京城市生态系统研究”、“天津城市生态系统与污染综合防治研究”被列入国家“六五”攻关课题，开始以生态学和系统学的理论和方法对整个城市或城市群的生态环境结构、功能及运转机制和规律进行研究，对城市生态环境进行预测、规划和调控，这对城市发展和环境保护起到了指导作用。1981年中国生态学会在上海举行学术年会，探讨了我国开展城市生态研究的重要性、研究方法和手段。1984年举行了首届全国城市生态学研讨会。此后，在我国召开过多次关于城市生态研究的学术讨论会。80年代以来，我国科学工作者在理论和实践中，提出了不少有开创性的理论和方法。如我国生态学家马世骏提出社会—经济—自然复合生态系统的思想（马世骏等，1984），对城市生态环境研究起了极大的推动作用。王如松（1988）进一步在城市生态学领域发展了这种思想，提出城市生态系统的自然、社会、经济结构与生产、生活还原功能的结构体系，用生态系统优化原理、控制论方法和泛目标规划方法研究城市生态。从自然生态系统到城市复合生态系统的提出，标志着城市生态学理论的新突破，也是生态学发展史上的一次新综合，为城市生态环境研究奠定了理论和方法基础，尤其对解决世界城市化过程中所带来的各种城市生态环境问题具有重要意义（宗跃光，1993）。杨邦杰等（1992）提出城市生态支持系统的理论和方法。宗跃光（1993）提出城市景观网络理论及分析方法。1988年《城市环境与城市生态》季刊创刊，这些工作对我国城市生态环境研究有着重要的意义。

综上所述，国内外城市生态环境研究表现出明显的多元化倾向：有以城市动植物、城市气候、城市水文、城市地貌等为研究主体的城市自然生态环境研究；有以城市产业为研究主体的城市经济生态环境研究；有以人口为研究主体的城市社会生态环境研究；有以城市规划布局为研究主体的城市生态环境规划研究；有以系统科学方法为研究主体的城市生态系统研究。我国城市生态系统研究起步较晚，仅仅是一个开始，有待今后从理论、方法和指标体系上进一步提高和完善。