生态位理论与方法在城市研究中的应用

      中图分类号：K928.5　文献标识码：A　文章编号：1003-2363(2004)02-0013-04

      1　生态位理论

      生态位理论是生态学重要的基础理论。Grinnell在1917年首先应用“生态位”(Niche)一词来表示对栖息地再划分的空间单位。Elton认为生态位表示的是物种在生物群落中的地位和角色。1957年G P odum把生态位定义为群落中某种生物所占的物理空间，所发挥的功能作用，及其在各种环境梯度的出现范围。

      1958年，Hutchinson从空间和资源利用等方面考虑，提出了比较现代的生态位概念，认为生态位是每种生物对环境变量（温度、湿度、营养……）的选择范围。因为环境变量是多维的，所以生态位可以看成是多维空间。在这个生态位的外围所限定区域内，任何一点所构成的环境资源状态组合，该物种均可以生存和不断繁殖[1]。

      后来又有不少学者对生态位定义进行了扩展，提出了生态元、潜在生态位、非存在生态位等概念。但综观各种定义，基本上都包含有这样的一个基本思想，即生态位是生物单元在特定生态系统中与环境相互作用的过程中所形成的相对地位与作用。

      建立在生态位概念基础上的生态位理论、方法，基本内容有：生态位态势理论及分析方法、生态势理论、生态位扩充理论、生态位适宜度分析方法、生态位重叠和分离理论。生态位理论和方法不仅能广泛用于自然生态系统，而且对于社会、经济生态系统也具有重要意义。

      2　在城市研究中的应用

      2.1　生态位态势理论及应用

      根据生态位的涵义，从区域范围看，城市生态位可定义为城市在上级区域系统中与区域环境相互作用的过程中所形成的相对地位和作用。因此，对应于生物单元的生态位可分为态和势，城市生态位也应该包含2个方面：(1)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），是城市过去积累的结果。(2)城市的势（能量交换率，生产率，人口增长率，经济增长率等）。二者的结合由生态位宽度，即生态位大小来体现。生态位宽度的计算公式较多，如

      

      生物单元（或系统）的态是势的基础，而势促进态的转化。态的变化一般呈“S”型逻辑斯谛曲线，势的变化则呈“钟”型曲线。这同样适用于城市这个生态系统。图1表示城市生态系统态和势的这种变化规律。

      

      图1　城市生态系统的态势变化规律

      Fig.1　The changing rule of city ecosystem niche

      由图1可知，城市生态位的态(S)是一个量不断积累的过程。且积累的速度由慢到快再变慢。而城市生态位的势即城市生态位态的变化速率开始逐渐变大，达到某一峰值后，呈渐低趋势。根据势的变化将城市发展分为3个阶段[2]（图1）：(1)增长阶段，城市处于青年期，其发展位于“钟”型曲线左侧，社会、经济等指标的增长率的增大趋势十分明显，生态位宽度增大，且有很大的发展潜力，可积极开发。但此阶段城市发展不稳定，波动幅度大，要着眼长远，注意资源时空上的合理分配和生态关系的协调发展，防止生态失衡。(2)稳定阶段，城市逐渐发展成熟，其发展位于“钟”型曲线的顶部，表现为人流、物流、信息流趋向平衡，对社会、经济和自然资源的利用量最大，并且利用率最高，产生的效益最大，生态位宽度也就最大。此时要注意开拓新的生态位，保持城市动态平衡，防止衰落。(3)滞缓阶段，城市处于老年期，其发展位于“钟”型曲线的右侧，城市增长速度放慢，生态效率低下，离心力大，生态位宽度变小。城市表现出衰落、退化，甚至消亡。因此，要立足实际，制定开发对策，改善生态位，使城市恢复活力。

      上述的3个阶段划分界限，我们可以通过计算城市生态位宽度、考察其值的变化情况来获得。在计算过程中，可以用GDP、城镇人口等来表示城市生态位的态，用与之对应的增长率（量）表示城市生态位的势。

      若考察中心城区和郊区县生态位宽度变化，还可以粗略得出城市发展趋势。如罗小龙、甄峰通过对比1995～1997年南京市中心区和郊区GDP、人口生态位变化情况（中心区GDP、人口生态位呈变小趋势，而郊区均增大），得出南京将进入以人口分散化为特征的快速郊区化阶段。

      生态位宽度还可以指示城市的宏观特征。如分别以人口、GNP表示城市生态位的态，多年人口、GNP平均增长量表示城市生态位的势，计算全国各个城市的生态位，根据人口生态位、GNP生态位宽度得出哪些城市是人口大市，哪些是经济大市。变更表示城市生态位的态和相应的势的指标，基本上可以得出样本内各城市的主要特征。

      2.2　生态位适宜度分析及应用