複合生態系統

複合生態系統

人類社會是一類以人的行為為主導、自然環境為依託、資源流動為命脈、社會體制為經絡的人工生態系統。20世紀80年代初,馬世駿等中國生態學家在總結了整體、協調、循環、自生為核心的生態控制論原理的基礎上,提出了社會-經濟-自然複合生態系統的理論,指出可持續發展問題的實質是以人為主體的生命與其棲息勞作環境、物質生產環境及社會文化環境間的協調發展,它們在一起構成社會-經濟-自然複合生態系統。

簡介

複合生態系統(social-eco-nomic-naturalcomplexecosystem)亦稱社會-經濟-自然複合生態系統,是由人類社會、經濟活動和自然條件共同組合而成的生態功能統一體。在社會—經濟—自然複合生態系統中,人類是主體,環境部分包括人的棲息勞作環境(包括地理環境生物環境、構築設施環境)、區域生態環境(包括原材料供給的源、產品和廢棄物消納的匯及緩衝調節的庫)及社會文化環境(包括體制、組織、文化、技術等),它們與人類的生存和發展休戚相關,具有生產、生活、供給、接納、控制和緩衝功能,構成錯綜複雜的生態關係。

概念提出

20世紀以來,人類的城市化速度在日漸加快。據1997年聯合國人居中心預測,到2030年全世界將有60%以上的人口居住於城市,2050年世界城市化水平達61%。因此,城市作為人類的聚集地已成為人類歷史發展的必然。但即使如此,人類的衣、食、住、行和從前一樣離不開自然界,城市也必須依賴於為其提供物質與能量、並可接納其“代謝”廢物的生態系統才能存在。歐洲波羅的海沿岸地區的29個大型城市的研究表明,任何城市生態支撐系統的面積至少為此城市面積的500~1000倍。但在城市化速度加快的同時,城市環境問題日益突出,自然環境受到嚴重破壞。社會、經濟發展自然生態保護的矛盾使城市的發展面臨嚴峻考驗。
1984年馬世駿等提出了“社會—經濟—自然複合生態系統”的概念。城市是社會—經濟—自然複合生態系統的具體體現。顯然,城市中的自然生態系統構成了城市的框架,是公眾健康和城市環境改善的基礎。城市生態系統對於城市內區域性環境問題(大氣污染、噪聲等)的就地解決十分有效。因此,城市生態系統功能的研究就顯得更加重要。一般來說,城市生態系統是由公園、河流、森林、農田、果園苗圃、行道樹、廣場、屋頂花園和立體綠化等要素構成的,是自然要素和人工要素共同組成的網路結構。本文重點從自然生態系統的角度分析了城市生態系統及其服務功能的類型與內涵,並探討了其在評價和維持城市環境和可持續發展、城市總體規劃及土地利用中的重要性。

組合要素

複合生態系統的結構,是指系統內各組成要素之間有機聯繫和相互作用方式及諸要素在該系統內的秩序。它包括複合生態系統的組成要素、諸要素之間的相互聯結方式、以及諸要素組合的時空結構。
我國著名生態學家馬世駿先生則把複合生態系統各分系統的結構耦合關係描述為:自然子系統由土(土壤、土地和景觀)、金(礦物質和營養物)、火(能和光、大氣和氣候)、水(水資源和水環境)、木(植物、動物和微生物)等五行相生相剋的基本關係所組成,為生物地球化學循環過程和以太陽能為基礎的能量轉換過程所主導。經濟子系統由生產者、流通者、消費者、還原者和調控者等五類功能實體間相輔相成的基本關係耦合而成,由商品流和價值流所主導。社會子系統由社會的知識網、體制網和文化網等三類功能網路間錯綜複雜的系統關係所組成,由體制網和信息流所主導。三個子系統間通過生態流、生態場在一定的時空尺度上耦合,形成一定的生態格局和生態秩序。
複合生態系統內部各要素之間、各部分之間的相互作用是通過物流、能流、價值流和信息流的形式實現的。
1、物質循環(物流)
物流可分為以下三類:
(1)生態系統中的物質循環。它是通過生產者→消費者→分解者→環境→生產者的序列過程進行的。
(2)經濟系統中的物質循環。它是通過生產→分配→交換→消費的過程在社會各部門之間循環流動。
(3)自然物流與經濟物流的相互轉化。它實質上是在社會、技術子系統的作用下,環境子系統與經濟子系統之間的內在聯繫和相互促進的關係。
2、能量流動(能流)它有兩個顯著的特點,其一是流動的單向性和非循環性,並且隨著熱量的釋放而參與物質循環,其二是能量的遞減性,即隨著能量的傳遞和轉移,能量是逐漸消耗、逐級減少的,並且遵循熱力學定律,同樣,能流分為自然能流和經濟能流,並且經濟能流是由自然能流轉化而來的。
3、價值流:它是人類通過有目的的勞動過程,把自然物(能)流變換為經濟物(能)流,價值沿著生產鏈不斷形成和轉移,最後通過市場買賣,使價值得以實現和價值得以增殖,並且價值的逐級遞增和能量的逐級遞減發生在同一生產過程之中,二者融為一體。
4、信息流:是指在社會—生態—經濟系統中,以物質和能量為載體,通過物流和能流而實現信息的獲取、存儲、加工、傳遞和轉化的過程,信息傳遞不僅是社會—生態—經濟系統的重要特徵,而且是管理社會—生態—經濟系統的關鍵。社會—生態—經濟系統中,從環境角度看,其中的任何子系統或部分都是物質、能量、信息流的統一體,而從經濟角度看,則是以物流、能流和信息流為基礎的,人類經濟系統的價值流動過程。

組合方式

複合生態系統各構成要素是通過一定的聯結組合方式形成鏈狀組合和網狀結構,從而複合成為一個統一的系統。這個“一定的聯結組合方式”就是通過生態系統的食物鏈經濟系統投入產出鏈社會系統需求消費鏈結合而成的。這是由於人類長期的控制作用和勞動影響,原來自然生態系統中天然形成的食物鏈已經基本改變,變成人工安排的食物鏈結構同經濟系統中轉移物質、能量的投入產出鏈和社會系統中轉移物質、能量需求消費鏈結成的有機整體。所以“食物鏈——投入產出鏈——需求消費鏈”就是連結經濟-社會-自然複合生態系統的三個子系統,從而進行生態與環境的再生產、經濟再生產和人口再生產活動的基本方式,也是經濟-社會-自然複合生態能夠轉移物質、能量、信息和價值的最基本的渠道或方式。
以土壤岩石圈的礦物能源為基礎的複合生態系統為例。這一系統鏈條的資源起點是土壤岩石圈中的各種礦物能源。它們都是古代億萬年間自然生態系統的食物鏈上的各級生物參與生物地球化學大循環的產物,現在經過經濟系統第二產業的各種人類勞動加以採掘和加工,生產出能源、工農業生產資料,最終需求消費鏈中各種消費品,促進人類消費水平提高和人口再生產的運行。此外,經濟-社會-自然複合系統的組成要素的組合還存在著空間和時間的特點。

基本功能

我國著名生態學家馬世駿和王如松先生把複合生態系統的功能用八面體來表示,其六個頂點分別表示系統的生產加工、生活消費、資源供給、環境接納、人工控制和自然緩衝功能,它們相生相剋,構成了錯綜複雜的人類生態關係,包括人與自然之間的促進、抑制、適應、改造關係;人對資源的開發利用、儲存、揚棄關係以及人類生產、生活活動中的競爭、共生、隸屬、互補關係。
其中:複合生態系統的生產功能不僅包括物質和精神產品的生產,還包括人的生產,不僅包括成品的生產,還包括廢物的生產;複合生態系統的消費功能不僅包括商品的消費、基礎設施的占用,還包括了資源與環境的消費、時間與空間的耗費、信息以及人的心靈和感情的耗費。在人類生產和生活活動後面,還有一隻看不見的手即生態服務功能在起作用,包括資源的持續供給能力,環境的持續容納能力,自然的持續緩衝能力及人類的自組織自調節活力。正是由於這種服務功能,經濟得以持續、社會得以安定、自然得以平衡。

主要特點

與自然生態系統相比,複合生態系統存在如下特點:
1.複合生態系統的發展方向是反自然的,即與自然生態系統的演進方向相反。表現在三個方面:⑴自然生態系統的演進方向是成熟化,即系統的淨產量趨近於零,生物能流趨於徹底耗散,物質循環趨近於完全;而複合生態系統的發展方向是年輕化,複合生態系統的淨產量趨于越來越高,生物能流在系統內的耗散不充分,物質循環不完全。⑵自然生態系統的演進方向是多樣化,成熟階段也就是系統物種多樣化程度最高的階段,如此來確保系統能量流動和物質循環的完整性;而複合生態系統在人們的計畫和控制下不斷向簡單化方向發展,養、種植單一且生物量龐大的動植物種群以保證更高的淨產量,使大量的物種絕滅了,形成極少數物種占優勢的、環境單調的生態系統。⑶由於前兩個原因,自然生態系統的演進方向是穩定性不斷增強,而複合生態系統卻朝著不穩定性增強的方向發展。

符合生態系統符合生態系統

2.複合生態系統運行的維持需要不斷增強的人工能流的投入,不同於自然生態系統的運行完全是由生物能流推動的。複合生態系統是一個能量物質流通量很大、貯藏與轉換時間較短、流動速度很快的系統。該系統自身消耗的能量大大超過其自身捕獲、轉化的太陽輻射能,而靠消耗岩石圈中儲存的太陽能及其它非初級生產的能量來維持。由於生產者的缺乏,大量能量和物質需要它系統提供,使人控複合生態系統永遠離不開自然生態系統而獨立存在,依賴性很強。
3.複合生態系統具有不斷發展的開放性,而自然生態系統具有相對的封閉性。與自然生態系統自身蓄積的生物量相比,該系統與外界進行能量與物質交換甚小;複合生態系統的開放性最初也不強,起碼在人類社會發展之初是這樣,後來,隨著人口增長,經濟活動規模擴大,商品經濟和市場經濟的發展,系統的開放性越來越明顯,到今天已經達到前所未有的程度。複合生態系統的高產出和高消耗的性質,加劇了物質循環的不平衡性,這種不平衡不能由系統內自行補償,人工能量和物資的投入是必須的,為此,不同層次的複合系統之間尋求開放互補,以維持系統的運行。

發展模式

複合生態系統的可持續發展不僅包括經濟子系統的可持續發展,還含有自然和社會兩子系統的可持續發展,因為社會(尤其是城市)是一個社會—經濟—自然複合生態系統,三個子系統之間相互作用、相互影響,三者之間的序位應該是自然→經濟→社會遞高關係。金字塔結構反映了可持續發展過程中,三個子系統之間的尺度依賴關係,生態足跡證明了這種結構的存在,即一定的社會和經濟發展需要大量的自然資源為基礎。構成這種序位的原因在於:自然資源和經濟開發構成了社會可持續發展的物質基礎,而自然子系統又為經濟活動提供了物質條件和活動場所。所以要取得社會子系統的可持續發展就要在以經濟建設為中心的同時,保護好自然資源和生態環境,因為三個子系統“三位一體”的結構決定了社會子系統的持續發展不可能脫離複合生態系統的持續發展。以往社會綜合發展實驗區的發展以提高人的生活質量和處理人際關係為目標,而置自然子系統承載力於不顧,僅僅強調經濟和社會發展,無視生命承載系統所遭受的破壞,長此以往,三個子系統間的良性生態關係(比如循環、再生等)會失衡,最終使社會和經濟發展失去物質依託,顯然不利於和諧社會和小康社會的建設,因此單純追求經濟和社會發展的發展模式是不可持續,必須走向發展複合生態系統的可持續發展模式。

生態產業

產業的生態調節實質是對複合生態系統中物質循環、能量轉化等構成的“代謝網”的修復、改善或重建,是對生態系統中物質代謝和能量傳遞規律性認識的必然結果,也是我國生態工程的一個顯著特點。傳統產業的投入核算不包括環境成本即產品對生態資產的耗損,由此,物質代謝在經濟子系統(虛線框)形成了的線性生命周期(見圖2),與其它子系統脫鉤,直接後果是過度開發和環境污染。
而生態產業注意到了自然生命生態系統中本無廢物的事實,遵循“整體、協調、循環、共生”的生態調控原則,在複合生態系統中模擬自然生命系統為物質流和能量流疏導或新建類似食物鏈網的“代謝網”,在該代謝網中不存在或少量存在傳統意義上的廢棄品,該網路的建立有賴於橫向耦合、縱向閉合和區域整合的生態產業的設計和孵化。實現產業生態化轉型和大力發展生態產業是實現我國中小城鎮可持續發展的最佳途徑,因為生態產業維護和實現了複合生態系統中三個子系統之間的“整體、協調、循環、共生”的良性生態關係,避免物質和能量在空間、時間尺度上出現的暫時耗竭和滯留,而傳統產業面向產品,僅重視產品在經濟子系統中的利潤實現,忽視了自然子系統的源和匯的承載力和社會子系統代謝對自然子系統的反作用,勢必會導致複合生態系統畸形發展,從內部解體,而生態產業協調了三個子系統之間的相互作用,使複合生態系統在某一發展階段處於相對平衡狀態,得已持續發展。

概念外延——城市和農村生態系統

唯物論進化論的觀點看,城市生態系統是自然界進化的產物,第一次人類勞動大分工(農業和牧業的出現)後,產生了固定的居民點即農村生態系統,隨著第二次人類勞動大分工的出現(商業、手工業從農業中的分離),手工業業系統是進化的城市生態系統逐漸形成發展,由此可見,城市生態系統是一個最為高級的生態系統,也是人類物種對大自然這個棲息地不斷適應和改造的最高級形式。馬世駿和王如松認為城市生態系統是一類以人類技術和社會行為為主導,生態代謝過程為經絡,受自然生命系統所供養的人工生態系統,是一個“社會—經濟—自然複合生態系統”,第一次揭露了城市的真實面貌和本質。我認為按照複合生態系統理論,農村生態系統也可以歸為複合生態系統,原因在於:
隨著科學技術的發展,越來越多的人類行為滲透到農業、林業、牧業和漁業的生產和管理中,尤其是空間技術和轉基因技術的發展和成熟,使人類行為具備了“宏達天宇,細緻入微”的本領,極大地拓展了人類在農村生態系統中的主導功能和控制作用;生態代謝巨觀上表現為生物地化循環,中觀上表現為食物鏈和食物網,微觀上表現為生物代謝,它以同化作用為經,以異化作用為絡,這三個層次上的代謝在農業生態系統中同樣存在,比如土壤中的N、P和K等元素參與地化循環,農藥在食物鏈中的富集,克生激素的合成和分泌等;農業、林業、牧業和漁業作為農村生態系統的基本組織形式,最基本的依託是土地(包括水面),土地自身的物理、化學和生物特性對於農村生態系統的生產力有決定作用,自然生命系統的供養功能體現在自然生命系統既是農村生態系統的源生態系統,又是它的匯生態系統;在農村生態系統中,存在著農業、農民和農村即所謂的“三農”問題,從複合生態系統理論看,“三農”實質上分別對應著複合生態系統中的三個子系統,即農村→自然、農業→經濟、農民→社會,可見,三農現象不只是經濟或社會領域內的問題,“三農”之間形成了“社會—經濟—自然”的複合生態關係,相互作用,協同發展。

城市複合生態系統

城市符合生態系統模型

社會—經濟—自然三系統的城市複合生態系統的模型,雖然在理論上存在其合理性,但卻無法滿足城市研究和城市規劃套用的實際要求。通過對運用生態學原理和引進系統論的方法,以及對生態系統的研究與回顧,我們結合城市研究和城市規劃的特點和現實,嘗試建立了一個簡明、清晰而又綜合了自然、社會和經濟要素的城市複合生態系統的理論模型,試圖以此為橋樑來填補前述學科之間的鴻溝,並重新認識城市複合生態系統和生態城市的本質。我們將城市複合生態系統分解為8個便於理解和套用的子系統。

複合生態系統複合生態系統

這其中,自然環境系統(NaturalEnvironmentSystem)是城市乃至一切生命體賴以生存的自然空間和物質資源載體;建成環境系統(BuiltEnvironmentSystem)是實現城市功能運轉的人工空間和物質載體;運轉保障系統(OperationSupportSystem)則支撐著城市最基本的三個功能系統(FunctionalSystem),即生活系統(LivingSystem)、生產系統(ProductionSystem)和服務系統(ServiceSystem);同時作為開放系統,輸入系統(InletSystem)和輸出系統(OutletSystem)則像兩個“閥門”一樣,從城市複合生態系統的兩端對以上所有子系統產生重大的影響。這些子系統並不是簡單的包含或者排它的關係,而是既有區別又有聯繫的一種複雜關係,一旦其中一個子系統發生變化,其他的子系統都會隨之發生相應的變化(表1)。
城市複合生態系統子系統

名稱
系統對象系統特徵
城市自然環境系統城市自然空間和物質環境,包括水文、
地質、地理、氣候、氣象、土地資源、
礦藏、植被、動物及其棲息地、天然能
源、水資源、海洋、河流、湖泊、溝渠、
山體、空氣、原材料以及自然景觀等。
此系統是生命體賴以生存的
基底環境,許多組分容易遭
到破壞,許多資源不可再生。
城市建成環境系統城市的人造空間、物質環境和設施,各
類建築物、構築物、道路街巷、機場、
碼頭、港口、人文景觀等,也包括耕地、
人工林地、人造山體、人工湖泊和公園
綠地等。城市建成環境與自然環境相疊
加,是城市活動的容器和載體,承載著
城市的資本、信息、人口、勞動力,以
及其他物質和非物質產品。
在自然環境系統遭到破壞時,
對建成環境系統中的某些部分
(例如耕地、人工林、人造山
體和人工湖泊和公園綠地等)
的改善,可以起到一定的補償
效果。
城市運轉保障系統交通和航運網路、供水網路、排水網路、
供電網路、信息發布及傳遞網路、供熱
網路、燃氣網路、排污網路、垃圾收集
網路、燃油供應網路、安全網路(消防、
治安、防洪、防空、防疫、防恐等)。
城市運轉保障系統與建成環境的交集構
成了機場、碼頭、水廠、電廠、變電站、
熱力廠、煉油廠、燃氣廠、污水廠、垃
圾處理廠(場)以及其他城市基礎設施
和安全設施。
此系統是支持城市功能運轉
的系統,決定了城市的效率。
這一系統包含了城市發展的
生命線工程。
城市生活系統居住、社區、文化、藝術、人際網路、
消費模式、民風民俗、歷史遺存、傳統
風貌等。
城市生活系統與建成環境系
統以及運轉保障系統的交集
構成了人居建成環境、居住
建築、街區街道和配套服務
設施等物質空間。
城市生產系統產業鏈、產業結構和分工:工業、加工
業、手工業、倉儲業、建築業、傳統及
特色產業、高新技術產業、農林牧副漁、
原材料和能源利用、生產性消費。
城市生產系統與建成環境的
交集構成了產業布局、產業
園區、工廠、工地、倉庫、
產業建築和配套設施等物質
空間。
城市服務系統政府、政策、體制、制度、法律、法規、
規劃、設計、社團、金融、保險、中介、
房地產、物流、貿易、高等教育、成人
教育、醫療衛生保健、民政、社保、傳
媒(廣播、電視、網際網路、報紙、雜誌)、
文化創意等。
城市服務系統與建成環境系
統的交集構成了服務建成環
境、設施和建築等物質空間。
城市的服務系統的服務對象
不僅包括生活和生產系統,
也包括其他各個系統,包括
服務系統自身。
城市輸入和輸出系統包括了區域政治經濟和人口影響力、資
源(包括水資源)、能源(包括太陽能、
風能等低碳、可再生清潔能源)、空氣、
動植物、土壤、原材料、建築材料、資
本、信息、人口、勞動力、遊客以及其
他物質和非物質產品。
其水平和能力取決於包括城
市自身在內的區域政治、經濟、
人口和自然狀況及其空間結構、
構造和網路,還取決於區域交
通運輸(水陸空)和貿易網路、
區域通信網路。
需要強調的是,輸入和輸出系統意味著一個龐大的區域流的概念,包括物質流、能量流、信息流、生態流等等。輸入系統既包含城市本身及其所在區域乃至其他區域通過某種方式良性輸入到城市內部的“營養”和“能量”,還包含一些不良的輸入,比如酸雨、污染等;所有這些要素在流經城市時必然在城市中被吸收、過濾、使用、改變、重組後經輸出系統輸出到其他城市和地區,或反饋給城市自身,使其獲得增長、發展和變化;
符合生態系統符合生態系統

城市的輸出系統除了可以良性地輸出“營養”和“能量”,也會不良地輸出“排泄物”——城市的廢棄物和有毒、有害物質,這些“排泄物”如果無法在本地得到妥善解決,將不可避免地向外擴散,成為影響其他城市的不良輸入。因此,城市複合生態系統與其外部的複合生態系統的關係,也就是區域協調的重要性在生態城市規劃中顯得尤為重要。
以上所提到的城市複合生態系統中的各子系統並非是完全並列的,而是有相互交叉和重疊的部分。這就要求不能以割裂的方式對某一項子系統進行孤立的分析。當一個子系統與另一個子系統發生疊加時,就意味著其屬性發生了複雜的變化(如剖面圖所示發生顏色的改變),在規劃中也就需要用更多的參數對其進行綜合的分析論證。實際上,城市規劃的大部分專項規劃均涉及多個子系統的疊加,這也就要求規划過程必須具有整體性和綜合性。

中國城市快速發展的複合生態系統分析

目前中國許多城市的飛速發展,首先得益於城市輸入系統中的資本輸入在全球化的背景下大幅度增加,從而加速了城市各系統的運轉速度,也使城市獲得了追求輸出系統中增加良性輸出的機會(如追求更多的GDP增長或其他物質和非物質產品)。這種良性輸出的增長在反饋給城市的各功能系統後,有助於它們的發育和成長,而在向其他城市和地區輸出後,又可以交換到更多的其他良性輸入。這就是城市不斷追求經濟成長的動力所在。
然而,這無疑也大大增加了輸入系統的負擔,使得輸入系統中對資源和能源的需求超過了該系統自身以及自然環境系統的承載力;同時,許多城市在這個過程中忽視甚至放任了由各功能系統產生並通過輸出系統釋放的大量不良輸出,以致這些不良輸出重新進入輸入系統並轉化為城市本身和區域的不良輸入,進而超越了城市和區域自然環境系統的自淨力,導致環境污染、生態惡化,並殃及其他各系統的運轉,出現了類似生態鏈斷裂的後果,城市因此面臨著不可持續的危險境地。
在各種輸入和輸出量大幅度增加的同時,城市的各功能系統和原本效率就不高的運轉保障系統也只能超負荷運轉,從而需要更多的良性輸入(如勞動力、資本、原材料以及其他物質非物質產品)和擴大自身規模來維持正常的功能運轉,這也是出現包括大量農村人口不斷湧入城市並加速城市化過程以及區域物流和交通壓力增大、城市安全問題凸顯等問題的一大原因。

北京:共軛生態規劃與管理的系統研究北京:共軛生態規劃與管理的系統研究

以上這一切也加大了現有建成環境系統的負擔。在依靠不斷增加土地供應來緩解系統負擔的政策配合下,建成環境系統在水平方向不斷擴張和膨脹,因而導致對自然環境系統尤其是土地資源的大幅度侵占,造成了無序的城市蔓延和粗暴的舊城改造,導致了自然環境系統中土地資源的快速消耗並在城市建成環境系統中產生了巨大的建築拆遷量,進而又引起了生活系統的連鎖反應,如傳統城市肌理、歷史文化環境和社區網路的破壞,並因此導致了社會矛盾的加劇及影響到社會的安定和團結。
從以上分析可以看到,在現有的土地供應政策下,隨著輸入系統中資本輸入的增大,八個系統中有七個都將隨之擴張,當資本輸入增大和系統能力低下的反差較大時,這種隨之而來的擴張往往是劇烈而粗暴的。而這七個系統的劇烈擴張反過來又對資本輸入提出了更高的要求,這種循環式的擴張一旦開始加速,在資本供應充足和缺乏外力(如政策)干預的情況下,便很難自動減速和停止。而自然環境系統中的大部分可利用資源是有限和難以再生的,再加上它還要承受輸出系統中越來越多不良輸出的破壞,因而這個系統便在其他七個系統的循環式擴張過程中不斷被蠶食而成為唯一出現萎縮和衰減的系統。
因此,在自然環境系統中可利用資源得以大量增加或者各功能系統對來自自然環境系統中的輸入流的依賴程度仍然沒有根本性的減少之前,以及在不良輸出的技術性節制能力還沒有大幅度提高之前,城市必須對輸入、輸出系統這兩個“閥門”加以政策性節制。限制由於資本流入而造成的過分的能源資源訴求和過度的不良輸出,以此限制並引導資本轉向節能減排和循環經濟。在輸入系統這一端要節制使用不可再生資源、短缺資源和化石燃料,在輸出系統這一端要節制追求以GDP為代表的物質和非物質產品等良性輸出,並控制污染和破壞自然環境系統以及其他系統的不良輸出。這是當今中國城市實現可持續發展並進而追求生態城市目標的關鍵所在。
其次,在控制好城市輸入系統和輸出系統的同時,要提高生產、生活、服務系統和運轉保障系統的效率,尤其是資源和能源的使用效率以及循環利用水平(如推進技術創新來實現建築節能和循環經濟等),以有限的資源和能源消耗來豐富生活系統、加強生產系統和改善服務系統,並最大限度地減少輸出系統中的不良輸出。

生態系統服務功能

1、生態系統服務功能的概念與內涵
自20世紀70年代以來,生態系統服務功能開始成為一個科學術語,並且成為生態學與生態經濟學研究的一個分支。Springer-Verlag首次使用生態系統服務功能的“Service”一詞,並列出了自然生態系統對人類的“環境服務”功能,包括害蟲控制、昆蟲傳粉、漁業、土壤形成、水土保持、氣候調節、洪水控制、物質循環與大氣組成等方面。稍後,在1981年,著名生態學家Ehrilship與Holdren論述了生態系統在土壤肥力與基因庫維持中的作用,並系統地討論了生物多樣性的喪失將會怎樣影響生態服務功能,以及能否用先進的科學技術來替代自然生態系統的服務功能等問題。生態系統服務功能一詞很快地為生態學家所接受。1997年Daily將生態系統服務功能定義為:生態系統與生態過程所形成及所維持的人類賴以生存的自然環境條件與效用。並認為它不僅為人類提供了食品、醫藥及其他生產生活資料,還創造與維持了地球生命支持系統,形成了人類生存所必需的環境條件。
2、生態系統服務功能的類型劃分
1997年RobertCostanza等在《自然》雜誌上發表了“全球生態系統服務功能價值和自然資本”,在世界範圍內引起巨大反響。Costanza等將全球生態系統類型劃分為海洋、森林、草原、濕地、水面、荒漠、農田、城市等16個大類26個小類;生態系統服務功能劃分為氣候調節、水調控、水土流失控制、物質循環、污染淨化、文化娛樂價值等17種功能。以上17種服務功能類型基本上可以劃分為兩大方面:即生產和生活方面生態系統是指一定範圍內的生物體和它們周圍的非生物環境相互作用、共同組成的具有特定功能的綜合體。而城市是在人類不斷改造自然、適應自然的過程中形成的人工—自然複合生態系統。實際上,與真正的自然生態系統相比,城市生態系統具有發展快、能量及水等資源利用效率低、區域性強、人為因素多等特徵,因此並非發展成熟的自然生態系統。著名生態學家Odum在1971年就曾提出“城市可以看作是生物圈的寄生蟲”。

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