可持续景观生态设计中生态流的作用

徐征杰,薛 莲

(1.同济大学建筑与城市规划学院,上海200092;2.上海华都建筑规划设计有限公司,上海200092)

1 引言

景观从生态意义上而言是一系列生态系统或不同土地利用方式的镶嵌体,在镶嵌体内部存在着一系列的生态过程。景观生态系统就是这些生态过程的综合体。从内容上分有生物过程、非生物过程和人文过程。生物过程如某一地段内植被的生长,有机物的分解和养分的循环利用过程,水的生物自净过程,生物群落的演替,物种之间的过程,物种的空间运动等;非生物过程如风、水和土及其他物质的流动、能流和信息等;人文过程则是生态景观中最复杂的过程,它是原生态系统和人类社会发生关系的结果,包括人的空间运动,人类的生产和生活过程及与之相关的物流、能流和价值流。从空间上分,景观中的这些过程可分为垂直过程和水平过程。垂直过程发生在某一景观单元或生态系统的内部;而水平过程发生在不同的景观单元或生态系统之间。

本文所要阐述的生态流(Ecological Flow)即指生态景观过程中(包括生物过程、非生物过程和人文过程)物质、能量和有机体的流动,它是联系景观生态系统间各子系统组成要素的纽带,是联系景观生态系统与系统外环境间各要素的纽带,也是联系景观生态系统与人类社会的纽带。从纽带的分类上我们可以看出生态流在一个完整的景观系统中至少存在着3种以上的作用关系,包括景观生态系统内部的生态流关系、景观生态系统与外界环境系统之间的生态流关系、景观生态系统与人类社会之间的生态流关系。

可持续性发展是当今社会关注的一个焦点,何谓可持续性?从生态哲学的角度出发,它是指既能够满足当代人的需求,而又不对后代人满足需求的能力构成危害,这里主要包含了2个方面的内容：满足需求和限制危害。将可持续的概念应用于景观生态设计中,即要求景观中的生态设计既要满足当前景观自身、人类自身和地球环境3者的需求,也要满足3者未来发展的需求。因此,这种可持续性景观设计具有目的性、预见性和实用性3种特征。

2 生态流在景观生态体系中的作用

2.1 景观生态系统内部的生态流关系

水和生物是构成景观生态系统内部生态流的主要2种要素。水流和生物流的运动形式很多也比较复杂。水流包括了地下潜流、地表径流、河流、溪流、瀑布等自然形式及一些人工创造的水流形式,并且在很大程度上包含了生物流的运动。以最典型的河流为例,它在整个流域景观上呈狭长网络状,其能量、有机物质主要来源于相邻陆地生态系统产生的枯枝落叶和动物残肢以及地表水、地下水输入过程中所携带的各种养分。如果把生态流划分为联系流和连续流2种分类的话,那么河流所营造的生态流流域是一个完整的连续流过程,它强调河流生态系统的结构、功能与流域的统一性,不仅指地理空间上的连续,更重要的是河流生态系统中水流和生物流的连续。作为一个完整的河流生态流,上游水流的生态过程直接影响下游水流生态过程的结构和功能。因此,在可持续性生态设计时,不仅要将水流和生物流作为重点考虑对象,而且需要突出把握上游水流的生态因素,特别是对于以水景为主的景观体系来说,能否把握好该区域中水源地的生态设计,将决定整个景观生态体系乃至整个设计成果可持续性发展的成败。

景观生态流中生物流除了与水流的相互作用外,更多的是其自身体系中各种生物种类的相互运动与作用,通常所说的生物廊道即是生物流的典型载体。生物廊道最显著的作用是提供生物流所需要的通道空间,同时对生物流起到推进与保护的作用。对于生物群体而言,廊道还具有隔离带与栖息地等多种功能。最常见的廊道如绿色廊道、大尺度的动物迁徙通道等。廊道中的生物流主要体现在各种生物凭借廊道的通达性和安全性从廊道一端迁徙到另一端,或者是植物的种子由动物或自然风所携带在廊道中转移,使廊道内的植物群落得到发展。生物廊道必须体现其在空间上、功能上及物质流动上的连续性,体现其选址布局的安全性和隐蔽性等特点。在理论上,廊道数量越多,宽度越大就好越好,但事实上,为了避免廊道的模糊性和生物流的不确定性,生物廊道还需与生物的生境斑块及整体生态布局相结合进行规划设计。生态流中生物流的重要性在不同尺度和性质的景观体系中是不一样的,在森林公园、自然保护区及风景名胜区中生物流在整个生态流中占有举足轻重的作用;相反,在城市林荫道或城市街头绿地中,生物流的重要性并不十分突出。

2.2 景观生态系统与外界环境和人类社会之间的生态流关系

景观生态系统与外界环境系统之间的生态流关系、景观生态系统与人类社会之间的生态流关系,也恰恰是城市中的可持续景观生态设计最能体现生态流的这2个层面的重要性。其中,景观生态系统与外界环境系统之间的可持续生态流关系是基础和前提,景观生态系统与人类社会之间的可持续性生态流关系是目的和要求。

城市作为大型的人工生态系统,城市中的自然条件,从下垫面性质到区域小气候,从动植物区系到整体环境外貌,都受到人为活动的影响和干扰。在城市生态系统中有作为生产者的植物,有作为消费者的人和动物,有作为分解者的微生物,还有作为生物生存条件存在着的大气、阳光、土壤、风等要素,各个系统所构成的整体呈现生态化结构,强调4个方面的协调统一。人是社会的主体,也是自然界的主体,我们强调人与自然、人与人、人工自然与天然自然之间的和谐统一。其中,人工自然与天然自然的和谐统一即体现在景观生态系统与外界环境系统之间的可持续发展关系上。由人所创造的景观生态系统受整个外界环境条件的制约与影响,两者间的生态流的作用和延续主要依靠环境中物质、能量和信息的给予,但同时,景观生态系统也反作用于外界自然环境,如城市小气候的生成原理。城市中,景观生态体系通过生态流作用吸收外界环境的阳光、大气、水份、地热和宇宙射线等能量,以达到完善自身和发展自身的目的,突出表现有树木的光合作用,水体的蒸发与蓄养,绿地的吸热与放热,有机物的分解与循环利用等;也通过生态流作用吸收人类社会的人工能：如燃料、电能以及各种化学能。进入景观生态体系的能量一部分以热能或化学能的形式积累起来。另一部分能量在流动过程中虽然以热的形式耗散了,但却以质的形式被记录了下来。生态流的作用就是将自然环境、人类社会、景观自身体系3者之间的物质、能量及信息的作用达到平衡与和谐。

以水在3者之间的循环流动为例：大气环境的水分子通过降水的形式转移到景观生态体系中,或被体系中的动植物吸收,以供它们生长,形成良好的城市生态外观;或通过地表水流汇集,形成景观中的水体;或重新蒸发,回到自然环境中;或通过地表渗透,补给城市地下水,其中水体又可通过自身系统的生物流和有机物分解机制进行降解和净化,最终成为生活或工业用水被人类社会所利用,而人类社会排放的废水和污水或则蒸发,或则回到人工生态体系进行自净化处理,或则用以浇灌养殖。以上只是水在生态流作用的一部分作用方式,在现实生态流运行机制中,更多的要素与原理作用于其中。这一系列的复杂过程体现了生态流在区域景观生态中的重要地位。

3 结语

生态流既是一个历史过程,又是一个现实过程,是具有两种过程时空复合特征的动态发展体系。从生态流的概念可以进一步引申到其涵盖的如格局、过程、节奏、流域、容量等阈限特征。正确地对待和处理各种生态流及其阈限的类型、强度、方向、方式、变化等反映系统的行为特征和规律、识别系统动态的变化,弄清这些流的动力学与生态学机制,就能根据生态控制原理系统地设计、规划和调控各生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构,保证生态流的畅通,提高该景观生态体系所创造的生态效益的质量和数量。以此优化生态环境系统的结构与功能,协调人与自然的关系,使人居环境朝着理想的方向发展。

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