孙翔:城市生态学的研究方法(第四讲)
- 格式:pdf
- 大小:19.31 MB
- 文档页数:98
高考生物生态学的研究方法高考生物试题中经常会涉及到生态学的研究方法,为了更好地掌握这个知识点,我们需要了解生态学研究的方法和步骤。
本文将介绍生态学研究的基本步骤和常用方法。
生态学研究的基本步骤主要分为问题提出、资料收集、实验设计、观测调查、数据处理和结果分析等步骤。
第一步是问题提出,研究者首先要确定研究的目的,明确要解决的问题,并对问题进行具体的提出。
例如,研究者可能想了解某个生态系统中的物种多样性和丰富度之间的关系。
问题的提出要尽量具体且明确,以便更好地进行后续的研究。
第二步是资料收集,研究者需要在开始实验或观测之前收集相关的文献资料。
这些资料可以包括已有的研究结果、统计数据、地图等,以便为研究提供背景知识和参考依据。
第三步是实验设计,研究者需要根据问题的特点和要求设计符合现实情况的实验方案。
实验设计要具备科学性和可操作性,以确保实验的准确性和可重复性。
第四步是观测调查,研究者需要根据实验方案在所选的研究区域进行观测和调查。
观测和调查可以包括采样、标本收集、数据记录等活动。
观测和调查的过程要尽量规范和系统,以确保获取到准确的数据。
第五步是数据处理,研究者需要针对采集到的数据进行整理和处理。
数据处理可以包括数据的分类、整理、转换、计算等。
数据处理的目的是为了更好地整合和分析数据,以得出有意义的结果。
第六步是结果分析,研究者需要对经过处理的数据进行分析和解读。
结果分析可以采用统计学方法和图表绘制等手段。
通过结果分析,研究者可以对研究问题给出科学的解答,并得出相应的结论。
综上所述,生态学研究的方法包括问题提出、资料收集、实验设计、观测调查、数据处理和结果分析等步骤。
每一步都具有重要的作用,对于研究问题的解答具有重要的意义。
在实际操作中,研究者需要根据具体问题和研究条件灵活运用不同的方法和技巧,以获得可靠和科学的结果。
当然,生态学研究还包括其他更加深入和专业的方法,如生态模拟、生态建模等。
这些方法在高考中可能不会涉及到,但在科研和实际应用中具有重要的作用。
生态学的研究方法
生态学是研究生物和环境之间相互作用关系的一门学科。
为了深入了解这些关系,生态学研究采用了多种不同的方法。
1. 野外实验
野外实验是生态学研究中最常用的方法之一。
这种方法通常涉及到在自然环境中进行实验,研究生物和环境之间的相互作用。
野外实验的优点在于它可以捕捉到真实的生态环境,从而提供更精确的数据。
2. 实验室实验
实验室实验是另一种生态学研究方法。
这种方法通常是在控制环境条件下进行的,研究生物和环境之间的相互作用。
实验室实验的优点在于它可以更好地控制实验条件,从而提供更准确的数据。
3. 观察研究
观察研究是生态学研究中最基本的方法之一。
这种方法通常涉及到观察自然环境中的生物和环境之间的相互作用。
观察研究的优点在于它可以提供大量的数据,从而让研究人员更好地了解生态系统的运作。
4. 模型研究
模型研究是另一种生态学研究方法。
这种方法通常是使用计算机模型来模拟生态系统中生物和环境之间的相互作用。
模型研究的优点在于它可以提供大量的数据,从而让研究人员更好地了解生态系统的运作,同时还可以控制实验条件。
总之,生态学研究方法的选择将取决于研究的问题和研究人员的目标。
了解这些方法的不同优缺点,可以帮助研究人员选择最适合他们的方法,从而更好地理解生态系统的运作。
城市生态学的主要研究内容
一、城市生态学主要研究内容
城市生态学是一门涉及城市环境和管理的科学,将城市环境的生态系统视为一个具有关联及协同的组合,分析和解释城市环境的动态变化进而改善或控制城市环境条件的科学分支。
城市生态学主要是研究城市环境的空间组织、资源分布、人口及活动空间变化对地理空间结构调整的影响,以及城市建设与城市环境质量之间的关系,是一门融生态学、地理学、社会学、经济学等学科整合在一起的跨学科科学。
1、城市空间组织
城市的空间结构是建立在自然景观和人文景观基础上的,是一种多元复杂的地理空间模式,对社会经济发展和环境恢复起着重要作用。
城市生态学在研究这一点时,主要关注城市的空间组织形式、城乡空间格局和联系演变及分析影响城市的生态环境变化的原因等。
2、城市自然资源分布
城市的自然资源分布是城市生态学研究的重要内容。
它不仅关乎城市自然资源的分布格局,还要分析城市的自然环境条件,探讨城市各分区的自然资源开发利用及其对城市可持续发展的影响。
3、人口及活动空间变化
人口及活动空间变化也是城市生态学研究的重要内容,它包括人口的动态变化及其空间分布格局、定居点活动空间及其空间分布格局以及社会活动空间的变化及其影响等。
4、城市地理空间结构调整
城市地理空间结构调整是城市生态学研究的重要内容之一。
它主要涉及城市地理空间结构的调整原因分析、城市地理空间结构调整的有效性评价及其与城市环境体系变化的关系等。
5、城市建设与城市环境质量
城市建设与城市环境质量是城市生态学研究的重要内容。
主要关注城市建设与城市环境质量之间的关系,探讨城市环境质量变化的原因及其影响,以及如何实施城市环境质量改善措施等。
研究城市生态的方法研究城市生态的方法城市生态是指城市地区的环境、生态系统和人类社会之间的关系。
城市人口快速增长和城市化进程不断加快,给城市生态带来了日益增加的压力。
因此,研究城市生态问题具有重要的理论和实践意义。
本文将介绍一些常见的研究城市生态的方法。
一、定量研究方法定量研究方法是基于统计学原理对城市生态进行测量和分析的一种研究方法。
这种方法通常使用采样调查、问卷调查和实验等方式进行数据收集,并采用数学和统计学方法对数据进行分析。
定量研究方法对于城市生态指标、城市生态评价和城市生态规划等方面都有着广泛的应用。
例如,在城市生态评价中可以根据空气质量、水资源、生态环境、噪声污染等指标,对城市生态进行评估和分析。
二、定性研究方法定性研究方法是通过采访、观察、文献研究等方式对城市生态进行描述和分析的一种研究方法。
这种方法注重研究对象的主观描述和符号交流,强调对细节的关注和理解。
定性研究方法在城市人文生态学和城市社会学等领域有着广泛的应用。
例如,在城市文化生态研究中,可以通过采访城市居民和对城市文化活动进行观察,来了解城市文化的特征和发展趋势。
三、模型建立方法模型建立方法是指基于系统动力学、计算机模拟和地理信息系统等技术手段,对城市生态系统的各种因素、过程和影响进行模拟和预测的方法。
这种方法可以帮助我们预测城市发展趋势、优化城市规划和管理等方面。
例如,可以建立城市能源消耗模型,通过模拟不同的节能措施,制定出最优的节能政策。
综上所述,研究城市生态问题需要采用多种方法进行探究和分析。
定量研究方法和定性研究方法都有其适用范围,在具体研究中需要根据实际情况进行选择。
模型建立方法则是利用科技手段对城市生态问题进行模拟和预测的一种有效手段,也可以与其他方法相结合,以更好地研究城市生态问题。
希望未来更多的研究者能够关注城市生态问题,为城市的可持续发展贡献力量。
《生态学研究方法》教学大纲开课学期:秋季先修课程:普通生态学、植物地理学授课对象:环境科学专业本科2或3年级学生课程目标:本课程通过对生态学研究的方法论、发展历史和不同研究层次的方法手段等的系统介绍,并辅以相应的操作实习,旨在使学生对生态学研究的方法手段有一个全面的了解,建立起提出、分析和解决问题的思维框架和实际操作能力。
学时:51学时。
其中授课45学时,实验学时6学时。
合计3个学分。
教材:自编讲义参考书:(1)Ecological Methodology.Krebs J. Charles, 1998(2)Scientific methods for ecological research. E. David Ford. Cambridge University Press. 2000.(3)生态学的理论与方法。
R. McIntosh著,徐嵩龄译,1992年;(4)生态学调查方法手册。
(英国)W.J. Sutherland等著,张金屯译,1999年;(5)植被数量生态学方法。
张金屯,1995年;(6)普通生态学-原理、方法和应用。
郑师章,吴千红,王海波等编著,1994年;(7)普通生态学实验手册。
G.W. Cox著,蒋有绪译,1979年。
(8)陆地生物群落调查观测与分析。
董鸣主编,中国标准出版社,1996年。
(9)森林生态系统定位观测提纲及数据库建设。
《中国森林生态系统结构与功能规律研究》项目组编著,1993。
(10)植物生态学实验。
内蒙古大学生物系编著,高等教育出版社,1986年(11)植被生态学的目的与方法。
Ellenberg,Muller- Daumbois(12)景观生态学-格局、过程、尺度与等级。
邬建国,高等教育出版社,2000年(13)植物种群学。
王伯荪,李鸣光,彭少麟著,广东高等教育出版社,1995年(14)当代生态学博论。
刘建国主编,中国科学技术出版社,1992年(15)试验设计的技术与方法。
《城市生态学》课程笔记第一章绪论一、城市生态学的概念1. 定义:城市生态学是研究城市生态系统结构、功能、过程及其与人类活动相互关系的科学。
它关注城市环境中生物与非生物因素之间的相互作用,以及这些相互作用如何影响城市生态系统的健康和可持续性。
2. 研究对象:城市生态系统,这是一个由自然、社会和经济要素组成的复杂系统。
具体包括:- 生物成分:植物(如城市绿地、公园)、动物(如宠物、野生动物)、微生物(如土壤和水体中的微生物)。
- 非生物成分:水(如河流、湖泊、地下水)、土壤(如城市土壤特性和污染)、气候(如城市热岛效应)、建筑物(如住宅、商业建筑)。
3. 研究内容:城市生态学的研究内容广泛,主要包括以下几个方面:- 城市生态系统的组成与结构:研究城市生态系统的构成要素及其空间分布和相互关系。
- 城市生态系统的功能:探讨城市生态系统的能量流动、物质循环和信息传递等生态过程。
- 城市生态因子的作用:分析城市环境中的生态因子如何影响生物和非生物成分。
- 城市生态环境问题:研究城市生态环境问题的成因、影响及其解决方案。
- 城市生态规划与管理:提出基于生态学原理的城市规划和管理策略。
二、城市生态学的发展简史1. 萌芽阶段(19世纪末至20世纪初):- 背景:工业革命导致城市化进程加快,城市环境问题日益突出。
- 代表性事件:关注城市卫生条件、绿化和公共健康问题。
2. 形成阶段(20世纪20年代至50年代):- 标志:芝加哥学派的社会生态学研究,特别是帕克和伯吉斯的同心圆模型。
- 成果:城市生态学作为一门独立学科逐渐形成。
3. 发展阶段(20世纪60年代至80年代):- 特点:研究内容不断丰富,如城市生态系统的能量分析、物质循环和生态平衡。
- 重要著作:如麦克哈格的《设计结合自然》提出了生态规划的理念。
4. 深化阶段(20世纪90年代至今):- 趋势:与其他学科如环境科学、社会学、经济学等交叉融合。
- 焦点:城市可持续发展和生态修复。
生态学研究方法生态学是研究生物与环境之间相互作用的科学,而生态学研究方法则是指在生态学研究中所采用的一系列科学手段和技术。
生态学研究方法的选择对于研究结果的准确性和可靠性具有至关重要的作用。
本文将介绍一些常见的生态学研究方法,希望能够为生态学研究工作者提供一些参考和帮助。
首先,生态学研究方法中最常见的一种就是野外调查。
野外调查是指研究人员亲自走访野外地区,对生物种群、群落结构、环境因子等进行实地观察和采样。
野外调查通常需要携带一定的野外生存装备,比如野外服装、野外生存工具等。
在野外调查中,研究人员需要注意保护自己的安全,同时也要尊重当地的生态环境和野生动植物,做到不留痕迹、不扰动野生动植物的生活。
其次,实验研究也是生态学研究方法中的重要手段。
实验研究可以在实验室中进行,也可以在野外进行控制实验。
实验研究可以排除一些干扰因素,从而更加准确地验证生态学假说。
在进行实验研究时,研究人员需要设计合理的实验方案,严格控制实验条件,确保实验结果的可靠性。
同时,实验研究也需要一定的实验设备和技术支持,比如实验室仪器、数据采集设备等。
另外,模型模拟也是生态学研究方法中的一种重要手段。
生态学模型可以对生态系统的动态变化进行模拟和预测,帮助研究人员更好地理解生态系统的运行规律。
模型模拟需要建立合理的数学模型,利用计算机进行模拟计算,并对模拟结果进行验证和修正。
模型模拟需要研究人员具备一定的数学建模和计算机编程能力,同时也需要对所研究的生态系统有深入的理解和认识。
最后,数据分析是生态学研究方法中不可或缺的一环。
研究人员需要对采集到的数据进行统计分析和解读,从而得出科学的结论。
数据分析需要运用统计学方法,比如方差分析、回归分析等,对数据进行科学的处理和分析。
同时,数据可视化也是数据分析的重要手段,通过绘制图表和制作统计图,可以直观地展示数据的分布规律和变化趋势。
综上所述,生态学研究方法包括野外调查、实验研究、模型模拟和数据分析等多种手段。
城市生态学复习提纲
一、城市生态学的基本概念
1.城市生态学的定义与特征
2.城市生态系统的概念与结构
3.城市化对生态系统的影响
二、城市生态学的主要内容
1.城市土地利用与覆盖
-城市土地利用形态与结构
-城市空间格局与规划
-城市绿地系统
2.城市生物多样性
-城市生物多样性的概念与评估方法
-城市生物多样性保护与恢复
-城市生态景观设计与建设
3.城市气候与气候变化
-城市气候特征与影响因素
-城市气候变化的影响及调控
-城市气候适应策略与技术手段
4.城市水环境与水资源
-城市水循环与水资源利用
-城市水污染控制与治理
-城市水资源管理与可持续利用
5.城市环境污染与废物管理
-城市环境污染形成机制与治理
-城市废物产生与管理
-城市环境风险评估与应对对策
三、城市生态学的研究方法
1.实地调查与样地分析
2.遥感与GIS技术在城市生态学研究中的应用
3.模型与模拟方法
4.空间统计与定量分析
5.案例研究与综合评价方法
四、城市生态学研究的意义与应用
1.促进城市可持续发展
2.支持城市规划与设计
3.保障城市居民生活质量
4.为城市政策制定提供科学依据
五、城市生态学面临的挑战与展望
1.城市化进程对生态系统的压力
2.生态红线与生态保护优先
3.生态文明建设与城市转型
通过复习以上提纲,可以系统化地了解城市生态学的基本概念、主要内容、研究方法以及其在城市可持续发展中的意义与应用。
同时,也需要理解城市生态学面临的挑战与展望,以便对未来的城市生态学发展有一定的思考和预见。
城市生态学的主要研究内容
一、城市生态学的主要研究内容
城市生态学作为一门新的学科,在几十年的发展中,它的研究内容也发生了很大的变化。
主要的研究内容有:
1、城市生物圈研究:研究城市自然环境构成的动植物群落分布、关系以及变化规律,探讨城市绿色空间的结构和功能,以及城市三维生态空间结构的影响因素。
2、城市生态系统服务研究:从整体生态系统服务角度出发,研究城市自然资源的状况和功能变化,探讨城市生态补偿、城市生态改造、城市生态建设等方面的研究。
3、城市环境质量研究:研究城市空气、水、声环境,以及人地关系,探讨城市环境质量影响因素及调控措施。
4、城市可持续发展研究:研究城市可持续发展模式,探讨环境、经济和社会的相互协调发展,以及实施可持续发展的政策、制度等。
二、城市生态学的研究方法
1、实地调查法:城市生态学研究在实践中,主要采用实地调查的方式,即对城市自然环境进行观察和考察,收集相关的实物资料,进行分析、处理、总结等工作。
2、建模模拟法:利用微机技术,建立城市生态系统的计算模型,将影响城市自然环境的因素以及城市生态调控措施模拟出来,以便对于城市自然环境的有效保护做出科学的决策。
3、理论分析法:利用理论研究,梳理出城市生态系统的规律,
构建城市自然环境变化的理论模型,以便对城市自然环境的变化趋势和其驱动机制进行科学的预测。
生态学研究方法知识点概括以及生态学研究方法1.研究设计:生态学研究通常需要有明确的研究目的和问题,研究设计是为了解决这些问题而制定的实验和观察计划。
研究设计包括确定研究区域、样本大小和频率、实验组和对照组的设置等因素。
2.野外调查和标记:野外调查是生态学研究中常用的方法之一,通过观察和记录物种和环境特征来收集数据。
标记方法可以用来追踪动物个体或物种的运动、生命周期和行为。
3.样本和数据收集:样本和数据收集是生态学研究中至关重要的一步。
可以通过样本采集、环境参数测量、实验观测等方法来收集数据。
常用的技术包括诱捕和诱集、标本采集、环境监测和遥感等。
4.数据分析:数据分析是生态学研究中的关键步骤之一,可以使用统计学和数学模型来分析和解释数据。
常用的分析方法包括描述统计、方差分析、回归分析、聚类分析、生物多样性指数计算等。
5.生态模型:生态模型是一种在生态系统内部或与外部环境之间建立关系的数学描述。
生态模型可以用来预测生态系统的动态变化、模拟实验结果、解释观测数据等。
常用的生态模型包括物种分布模型、食物网模型、气候变化模型等。
6.GIS和遥感:GIS(地理信息系统)和遥感技术在生态学研究中起着重要作用。
GIS可以用来处理和分析地理空间数据,而遥感技术可以通过遥感图像获取地表物质和环境参数的信息,以支持生态学研究。
7.元分析:元分析是一种将多个研究结果进行综合分析和解释的方法。
元分析可以用来检测和分析研究之间的异质性、提取更准确的效应值、评估研究质量等。
8.实验室研究:生态学研究不仅可以在野外进行观测和实验,也可以在实验室进行模拟和控制实验。
实验室研究可以通过控制环境条件来分析和解释生态学过程。
总结起来,生态学研究方法包括研究设计、野外调查和标记、样本和数据收集、数据分析、生态模型、GIS和遥感、元分析以及实验室研究等。
这些方法和技术相互支持和补充,可以提供有力的科学依据和工具,用于解决生态学中的各种问题和挑战。
城市生态学浅析姓名:学号:城市是人类的重要居住环境,良好的城市生态环境是人类生存繁衍和社会经济发展的基础,是社会文明发达的标志,是实现城市可持续发展的必要条件。
城市的生态环境质量直接影响着城市的可持续发展、经济的可持续发展和社会进步及现代化建设。
因此,研究城市生态环境问题,寻求解决城市生态危机的对策,探讨城市环境污染的有效治理措施,协调经济发展与城市环境之间的矛盾,实现城市环境的可持续发展,已成为城市生态学中十分关注和亟待解决的一项重要课题。
一、城市生态学的定义城市生态学是以生态学的概念理论和方法,研究城市的结构功能和动态调控的一门学科,既是重要的生态学分支学科,又是城市科学的重要分支学科。
它以整体的观点,把城市看成一个生态系统,除了研究其形态结构以外,更多地把注意力放在全面阐明城市的组分之间的关系及其组分之间的能量流动物质代谢信息流通和人的活动所形成的格局和过程城市生态学采用系统思维方式,并试图用整体综合有机体等观点去研究和解决城市生态环境问题。
随着现代化建设极大地加速城市化进程,人类必须树立社会经济发展与生态环境建设协调互进的意识,要以城市生态学理论作为指导,将它切实体现在城市规划和城市建设中,合理调控人与环境的关系,为城市居民创造清洁、优美、舒适、安全的生态环境,从而真正实现城市生态系统动态平衡的目的。
二、城市生态学的发展虽然城市生态学的思想自城市问题一出现就有了,但真正地运用生态学的原理和方法对城市环境问题进行深入研究,还是20世纪以来的事情。
20 世纪初,英国生物学家P.盖迪斯从一般生态学进入人类生态学的研究,他在1904年所写的《城市开发》和《进化中的城市中》, 把生态学的原理和方法应用于城市研究,将卫生、环境、住宅、市政工程、城镇规划等结合起来研究, 开创了城市与人类生态学的新纪元。
18世纪初由于工业的发展、人口的激增,使城市环境不断恶化产生了一系列城市环境问题。
Park认为城市人类在竞争与合作中组成的各类群体相当于动植物群落,例如竞争、共生、演替、优势度、隔离等也可以应用于城市人类社会。
基于生态系统医学的城市生态系统健康诊治研究
秦海旭;孙翔
【期刊名称】《环境污染与防治》
【年(卷),期】2012(034)012
【摘要】城市生态系统健康诊治包括评价、诊断和治疗(调控),是融入生态系统医学和人体健康观点的新方法.建立类似于人体系统的健康评价指标体系,运用熵值赋权法和多专家打分赋权法确定指标权重,通过城市生态系统健康评价模型计算健康隶属度值并进行健康状态分级.连云港研究案例表明:连云港生态系统中的城市循环系统以及城市生殖系统仍然处于病态,应对其进行针对性的治疗;城市防御系统虽然有所好转,但仍然不容乐观;城市消化系统现在问题逐步凸现,应该给予足够的重视并做好防御准备.根据诊断结果并结合统计指标的原始数据与评价标准的对比分析,找到城市生态系统健康问题的症结,给出相应的健康诊治建议.
【总页数】5页(P101-104,109)
【作者】秦海旭;孙翔
【作者单位】南京市环境保护科学研究院,江苏南京210013;污染控制与资源化研究国家重点实验室,南京大学环境学院,江苏南京210093
【正文语种】中文
【相关文献】
1.基于城市生态系统健康评价的规划响应策略研究 [J], 闫水玉;朱茜;刘涛;邓玉婷
2.基于云模型的城市创新生态系统健康性评价研究\r——以安徽省地级市为例 [J], 史竹生
3.基于模糊数学模型的城市生态系统健康评价模型研究 [J], 刘静瑞; 潘东阳
4.基于信息熵方法的城市生态系统健康评价研究 [J], 易琪媛;张延飞;丁木华
5.基于信息熵方法的城市生态系统健康评价研究 [J], 易琪媛;张延飞;丁木华
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
生态学的研究方法生态学是研究生物与环境之间相互作用关系的科学,其研究方法主要包括实地观察、实验研究、数学建模和遥感技术等。
以下将对这些研究方法进行详细介绍。
首先,实地观察是生态学研究的基础。
通过对生物群落和生物多样性进行实地观察,可以获得大量的实验数据和样本。
实地观察研究方法主要包括样方调查、标识和标本采集、生物群落调查、种群数量调查等。
研究人员会进入实地进行观察,记录生物物种的数量、分布、生境偏好等信息,以及他们与环境之间的相互作用。
实地观察的优点是可以直接获取真实数据,但其局限性在于受到野外环境条件的限制,结果可能受到样本数量和面积的限制。
其次,实验研究是生态学中常用的研究方法之一、通过构建人工实验场地,在受控条件下观察和控制生物与环境之间的相互作用,以验证科学假设和研究生态系统的功能和稳定性。
实验研究可以通过对不同处理组进行比较,揭示生态系统中影响生物多样性、稳定性和功能的因素。
实验研究可以采用各种方法操作实验组群落和控制组群落,如增强或减少特定资源的供应、改变物种的丰富度和群落的结构等。
实验研究的优点是可以更好地控制变量,验证与确定原因和结果之间的因果关系,但其局限性在于受到实验操控的限制和环境尺度的限制。
第三,数学建模是生态学研究中的重要方法。
数学建模通过建立生态系统的数学方程,模拟和分析生物与环境之间的相互作用过程。
数学模型可以用于解析生态系统中各个组成部分的相互作用,预测物种的分布范围和物种丰度的变化趋势等。
数学建模可以通过简单的方程来描述种群的增长和竞争,也可以使用更复杂的模型来模拟生态系统整体的动态过程。
数学建模的优点是可以用于长期和大尺度的预测和预测,但其局限性在于模型的构建需要基于大量的观测数据和参数估计。
最后,遥感技术在生态学研究中也发挥着重要的作用。
遥感技术可以通过获取和解析卫星和无人机传感器获取的数据,来分析和监测地表覆盖、生物多样性、植被状况和环境污染等。
遥感技术通过获取大范围和连续的观测数据,可以提供空间和时间上的信息,帮助生态学家研究生态系统的组成和功能。
城市生态学的研究方法2010.11.08讲课大纲城市生态系统评价城市生态系统的空间分析方法生态系统服务价值的计算方法生态适宜度分析方法生态承载力和生态足迹系统动力学在城市生态学中的应用城市景观生态学的研究方法城市发展与生态保护的协调与优化方法What’s ecological footprint?More precisely, we quantify, nation by,g y pnation, the biologically productive and mutually exclusive areas necessary to continuously provide for people s resource continuously provide for people’s resource supplies and then absorption of their wastes using prevailingwastes, using prevailingtechnology.(Wackernagel and Rees, 1996).生态足迹概念用来计算在一定的人口和经济规模条件下,维持资源消费和废弃物吸收所必需的生物生产面积,是人口数和人均物质消费的一个函数,生态足迹是每种消费商品的生个函数生态足迹是每种消费商品的生物生产面积的总和。
物生产面积的总和所谓生产性土地(eeologically productive area)是指地球上能够提供生态服务的各种土地类型,根据生产力大小的差异,地球表面的生态生产性土地呵分为6大类:可耕地差异地球表面的生态生产性土地呵分为大类可耕地、革地、森林地、化石能源地、建筑用地、海洋(水域)。
其中化石能源地是用于吸收因化石能源消费而产生的温室气体,这是对环境纳污能力计算的基本方面,其计算是通过森林地面积计算来实现的。
Evidently, the area of the footprint dependson the population size,material living th l ti i t i l li istandards used technology and ecological standards, used technology and ecological productivity.生态赤字生态盈余生态足迹和生态承载力:计算方法生态足迹(/)i i i EF N ef N aa N c p =×==∑∑式中,i为消费商品的类别,Pi 为第i种商品式中,i为消费商品的类别,Pi 为第i种商品的世界平均生产力,c i为第i种商品的人均消费量,aai为i种商品折算的人均生物生产土地面积,N 为人口数量,ef为人均生态足迹,EF为总的生态足迹.生态足迹和生态承载力:计算方法ec = ∑ a j × rj × y j式中,ec为人均生态承载力,ai为实际人均占 有的 i类生物生产 类生物生产土地面积, 地面积 ri为均衡因子 为均衡因子,Yi 为产量因子.产量因子 用于评价区域的某类生态生产性土地的平均生产力与其世界平 产量因子:用于评价区域的某类生态生产性土地的平均生产力与其世界平 均生产力的比值来计算。
均衡因子:.由于 均衡因子: 由于6类生物生产面积的生态生产力不同,要将这些具有不同 类生物生产面积的生态生产力不同 要将这些具有不同 生态生产力的生物生产面积转化为具有相同生态生产力的面积,进而计算 生态足迹和生态承载力,需要对计算得到的各类生物生产面积乘以 一个均衡因子 个均衡因子(equalence factor) ‘,转化为统 ,转化为统一的、可比较的生物生产面积。
的、可比较的生物生产面积。
生态承载力孙翔:城市生态学的研究方法11/95生态足迹和生态承载力:计算方法 计算生态足迹用地类型 化石能源用地 建筑用地 耕地 草地 林地 水体 均衡因子 1.1 2.8 28 2.8 0.5 1.1 2.8孙翔:城市生态学的研究方法12/95生态足迹和生态承载力:计算方法生 物 资 源 消 耗农产品 水产品 水果产量动物产品 林产品 木材孙翔:城市生态学的研究方法13/95生态足迹和生态承载力:计算方法分类项目 农产 品 粮食 豆类 薯类 油料 棉花 麻类 烟叶 蔬菜 全球平均产量 (kg/hm2) 2744 1856 12607 1856 1000 1500 1548 18000 对应生态生产 土地类型 耕地 耕地 耕地 耕 耕地 耕地 耕地 耕地 耕地孙翔:城市生态学的研究方法14/95生态足迹和生态承载力:计算方法分类项目 动物产 品 猪肉 牛肉 羊肉 奶类 绵羊毛 山羊毛 禽蛋 全球平均产 对应生态生 量(kg/hm2) 产土地类型 74 草地 33 草地 33 草地 502 草地 15 草地 15 草地 400 草地孙翔:城市生态学的研究方法15/95生态足迹和生态承载力:计算方法分类项目 林产品产量 油桐籽 核桃 板栗 花椒 木耳 全球平均产 对应的生态生 量(kg/hm2) 产土地类型 1600 林地 3000 3000 945 3000 林地 林地 林地 林地孙翔:城市生态学的研究方法16/95生态足迹和生态承载力:计算方法分类项目 水果产量 梨 葡萄 红枣 柿子 柑橘 桃子 水果产品孙翔:城市生态学的研究方法全球平均产量 对应的生态生 (kg/hm2) 产土地类型 3500 林地 3500 3500 3500 3500 3500 29 林地 林地 林地 林地 林地 水域17/95生态足迹和生态承载力:计算方法能 源 消 耗原煤焦炭原油 液化石油 气 电力汽油煤油热力孙翔:城市生态学的研究方法18/95生态足迹和生态承载力:计算方法全球平均足 折算系数 对应的生态生 (GJ/t) 产土地类型 迹 (GJ/hm2 ( / ∙a) ) 55 20.934 化石燃料用地 煤炭 55 28.74 焦炭 化石燃料用地 93 41.868 化石燃料用地 原油 93 43 124 化石燃料用地 43.124 汽油 93 42.705 化石燃料用地 柴油 71 50 2 50.2 燃料油 化石燃料用地 71 50.2 液化石油气 化石燃料用地 1000 11 84 11.84 电力 建筑用地孙翔:城市生态学的研究方法能源种类19/95生态足迹和生态承载力:计算方法需要提供的其他生态服务功能 食物生产、原材料加工等 废气处理 污染物消纳 废水处理 固废处理 对应生态生产土 地类型 主要指建筑用地 主要指林地 主要指水面湿地固体废弃物填满 地面积 生态保护地,一 基因资源 授粉 栖息地 生物防治 般认为至少有 12% 基因资源、授粉、栖息地、生物防治、 气候调节、干扰调节、土壤保持等。
的 生 物 多 样 性 保 留地孙翔:城市生态学的研究方法20/95污染足迹案例1:全国计算案例1:全国计算案例1:全国计算案例1:全国计算案例1:全国计算3-7 0 1 2-6-5-4-3-1 -2孙翔:城市生态学的研究方法案例1: 全国计算生态足迹和生态承载力:计算方法生态赤字31/95上 海 北 京 天 津 江 苏 山 东 浙 江 河 北 广 东 河 南 宁 夏 湖 南 辽 宁 湖 北 安 徽 福 建 四 川 江 西 广 西 重 庆 山 西 吉 林 新 疆 海 南 贵 州 陕 西 青 海 云 南 甘 肃 黑 龙 江 内 蒙 古 西 藏 全 国生态足迹和生态承载力:计算方法案例2: 全球的情况 球 情孙翔:城市生态学的研究方法32/95生态足迹和生态承载力:计算方法案例2: 全球的情况孙翔:城市生态学的研究方法33/95讲课大纲城市生态系统评价 城市生态系统的空间分析方法 生态系统服务价值的计算方法 生态适宜度分析方法 生态承载力和生态足迹 系统动力学在城市生态学中的应用 城市景观生态学的研究方法 城市发展与生态保护的协调与优化方法孙翔:城市生态学的研究方法34/95系统动力学的理论 系统动力学的由来系统动力学system y dynamics y (SD) ( )出现于1956年, 创始人为美国麻省理工学院(MIT)的福瑞斯特 (J.W.Forrester)教授。
系统动力学是福瑞斯 特教授于1958年为分析生产管理及库存管理等 企业问题而提出的系统仿真方法,最初叫工业 动态学。
孙翔:城市生态学的研究方法35/95系统动力学的方法• 确定系统仿真目标 • 系统结构分析和因果关系分析 • 建立系统动力学模型 • 输入相关参数 • 系统仿真模拟与修正步骤1步骤2步骤3步骤4步骤5孙翔:城市生态学的研究方法36/95系统动力学的方法1包括明确系统仿真 目的、确定系统所 要解决的问题和划 定系统边界。
2包括描述系统有关 因素,解释各因素 之间的内在关系, 画出因果关系图3系统动力学模型主 要包括系统流图和 结构方程式两个部 分。
确定系统仿真目标系统结构分析和 因果关系分析建立系统动力学模型孙翔:城市生态学的研究方法37/95系统动力学的方法4应对模型中的所有 常数 表函数及状 常数、表函数及状 态变量方程的初始 值赋值。
5把所确定的各种参 数的原始数据及政 策变量值带入结构 方程式,进行仿真 运算 得出各变量 运算,得出各变量 的值及相关变化表, 并对结果进行相关 修正。
系统仿真模拟与修正输入相关参数孙翔:城市生态学的研究方法38/95系统动力学的方法因果反馈分析+占用海 域、湿地 水动力 条件改变 海岸工程建设+人口增长 工业投资+湿地植被破坏 生境破坏+减少纳潮量生活废水 排海+自净能力下降+水土流失工业废 水排海+生物多样 性减少+++-水质下降 富营养化港湾淤积+生态修复 海域使用控制 -+赤潮发生污染控制 -+ +++港湾湿地生态系统39/95孙翔:城市生态学的研究方法系统动力学的方法状态变 量 速率变 量 辅助变 量 常量 动力学 方程 系统流 图海岸工程生 态效应权重海岸工程对水 动力影响因子港湾湿地总面积排污用海对水 动力影响因子排污用海生 态效应权重海岸工程 增加面积海岸工程海岸工程生态影响陆源排污生态影响排污用海排污用海 增加面积海岸工程 面积增加率 围海填海生 态效应权重海岸工程对水 质影响因子海岸工程对生物 生境影响因子总累计生态效应围海填海对水动 力影响因子排污用海 排污对生物 排污对水质 面积增加率 生境影响因子 影响因子 海产养殖对水 海产养殖生 动力影响因子 态效应权重围海填海 增加面积围海填海围海填海生态影响海水养殖生态影响海水养殖 海产养殖减 少面积围海填海 面积增加率围海填海对水质 影响因子围海填海对生物 生境影响因子海产养殖对水质 影响因子海产养殖对生物 生境的影响因子海产养殖 面积减少率孙翔:城市生态学的研究方法40/95系统动力学的方法模型的求解与实现:美国Ventana公司推出了在Windows 操作平台下运行的系统动力学专用软件包Vensim软件, 且其版本在不断升级,目前该软件的最新版本为Vensim5。