城市景观生态原则的应用探讨——以荷兰Alterra研究所研究实践为例

赵荣隆，贺 靖，马立辉

1 引言

城市有一定的大小、结构，内部具有异质性，这些将它从其他景观中区分出来。城市景观要素的格局和相互关系与其他周围地区有显著的不同。此外，城市景观自身具有基本的模式和程序，于是在一个自给自足的生态系统的条件下，城市生态系统的生态、物理和社会经济成分会相互影响。

荷兰Alterra是瓦赫宁根大学的一个研究机构，同时还是荷兰的研究中心（WUR），主要从事城市生态方面的研究。他们通过实践学习吸收经验，涉猎了有关城市生态环境和空间规划概念的研究。这种城市生态的具体研究思路被称为“城市景观生态”，对于像荷兰这样人口过剩的国家来说尤其有用。

2 城市景观生态学导论

在过去的50年中，科学研究的主题是都市化的空间模式和生态过程间的关系（主要集中在群落生境制上），不过与城市生态相关的所有问题在过去的5年里开始扩大并逐步流行起来。目前研究表明，空间因素和随即而来的景观生态途径，已经在保持生物多样性中成为重要的角色。景观生态学是生态学的一个重要分支，发展至今研究者们已经开始重视栖息地的生态格局，栖息地之间的障碍和差距也已经作为分析影响当地生物多样性的现存和灭亡重要的解释性因素。

在城市生态学内运用空间途径可以看成是城市生态学和景观生态学的概念、方法、想法的结合，同时这个结合开辟出一个新的研究领域——城市景观生态学。在这个研究领域中主要有三个值得注意的目标。

（1）作为生态学的独立学科，评价城市生态系统及其网络结构的重要性；

（2）确定城市景观和城市绿地网络如何对保护生物多样性做出贡献；

（3）确定城市景观和城市绿地网络在引导人类认识生物多样性中作出的贡献。

2.1 评价城市生态系统及其网络结构的重要性

一般来说，城市生态系统的高动态特性可以加强人类和野生动物之间的互动。城市中的植物或者动物都需要在生存的城市空间中找到一个生态位，它通常被人类主导，同时人类活动带来的景观破碎化、干扰、污染和其他问题相对其他生态系统要丰富和激烈得多。在全世界范围内，已经有野生物种成功地在城市生态系统中存活，这为其他物种如何适应未来城市环境提供了一些参考。

以往，人们往往站在满足人类生活需要的角度对城市进行建设和改造，所以城市景观是以人类作为主要服务对象的产物，在创造城市景观的时候很少考虑到城市环境中其他“居民”的生活感受。图1从城市动物的视角审视城市环境，通过不同的途径使我们看到了它的不同之处。行人、交通等人类活动带来的高频率干扰对城市中的动植物生存产生着巨大的影响。高楼大厦等建筑物的崛起，隔断了生物的生存空间，减少了地面动植物交流扩散的机会，同时也增大了动物们觅食的压力。另外人类建筑占据了大量的林地空间，给鸟类的生存繁殖也带来巨大的压力。人工喂养也相应地改变着鸟类的生活方式。

图1 从野生动物的视角看待城市景观

2.2 城市景观和城市绿地网络对保护生物多样性的贡献

城市生态系统的价值在欧洲已经得到了很好的理解和赞同。城市不仅仅为特定的城市物种提供栖息地，它也提供给那些普通物种。这些物种逐渐适应城市环境，数量逐渐增加，城市物种多样性水平也逐渐增加。但是城市物种多样性再高，城市生态环境的破碎化和栖息地隔离仍然存在，在一些城市物种之间形成扩散和基因交流的一个障碍，对它们的长期生存构成威胁。由此可见城市内部和周边绿色地区的空间格局及其连接，在帮助保持现有城市物种中发挥着重要的作用。

2.3 城市景观和城市绿地网络引导人类认识生物多样性作出的贡献

现有的城市绿化环境的结构和组成对促进人类认识生物多样性正作出显著的贡献。城市环境科学的研究只能在自然和社会科学的结合下进行。将人类对城市绿地的认识同保护城市物种多样性联系起来，改善人类和野生动物生活质量的契机也将出现。

3 城市景观生态学的研究问题

结合在荷兰遇到的实际问题和研究经验，Alterra的研究者们对科学领域的城市景观生态提出以下主要研究问题。

（1）对当地物种种群数量动态来说什么是重要的影响因素（例如野生动物的出生率和死亡率）？

（2）郊区绿化结构对长期在城市中生存的物种（集合种群层面）的影响是什么？

（3）人类对于郊区生物多样性（与社会相关联）的看法如何？

Alterra研究所在对荷兰进行城市生态学研究时发现，荷兰城镇千年来的发展历史显示了这些问题间的相关性。这些问题对于研究其他城市生态，以及在实践中学习、研究的人来说都是很重要的。

4 Alterra在荷兰的城市景观生态的研究

Alterra研究景观生态学已经有了很长的历史。景观中心关于破碎景观中现存动植物的开拓性研究超过了20年。在过去的几年中，为了“平衡城乡中人和动物的需求”这个新概念，景观生态学者们和其他学科的研究员们（景观建筑、规划、社会管理和城市规划等）已经开始作为一个团队一起工作。这个研究城乡关系的团队，主要侧重于研究连接（拆分）城市环境下满足社会需要的生态原则。在基础研究和应用研究项目的综合交替中，这个团队发展出研究荷兰城市景观生态学的独特方法。

Alterra工作团队从最初研究乡村地区到现在的城市环境，成功地开发应用了两种模式。这两种模式被称为LARCH和SmallSteps，被景观中心用来研究破碎景观中的个体和群体。LARCH是一个专业的空间系统，在栖息地的地图和种群数量动态规则的基础上为一个种群计算种群格局和动态。这些计算可以形成评估生态网络可持续性的基础。这个系统可以确定栖息地斑块的容量及其斑块间的间距，并且还能判断主要斑块可能存在的潜在持续性。这个模式尤其适合各种不同规划场景下生态潜力的比较，也能将不同的场景添加到这个模型中。LARCH在地理信息系统（GIS）中运行，将数据库中的地图材料联系起来作为规范和指导方针。过去的几年中，LARCH已经被运用在一些城市景观生态的研究项目中。

两种专业系统都是在GIS的环境下使用，所以很大程度上取决于栖息地位置、建筑、道路等的数字信息。荷兰搜集的地图资料中所包含的覆盖面积和详细程度对于这个应用来说，通常是不足的。最近开始采用遥感技术，数字航空照片等方式获得较为可靠的栖息地地图，是现阶段能获得足够地图材料的有效途径。LARCH和Smallsteps这些电脑模型的应用，加上卫星和航空照片获得最新、最详细的地图资料，人们已经可以开始解读城市生态，并深入了解它复杂的模式和发展进程。

5 学科间的联系

城市景观依靠人们设计、建造和使用，如果结合城市景观的概念来看待城市生态，那么城市生态系统就能得到更加深入的理解。人类的活动影响着植物的生命，所以人不仅仅是城市景观设计师和使用者，还明确希望和需要自然和绿色空间。大自然在一些特定的情况下是具有吸引力的（比如花园里的蝴蝶），相对的，某些情况下的自然是被人厌弃的（比如花园里的苍蝇）。城市中居民的具体需求在公共绿色空间里可以得到最好的表达，这些空间一般都需要引人入胜的景观，但是要考虑其适用度，比如人口密集的城市森林在夜晚是不安全的，所以通常也是不被人所需要的。总之，许多相互竞争的社会因素影响着城市绿地空间的设计、布局和管理。因此，城市生态研究需要多种学科的联系和综合，还要包括其他学科的专家们，例如景观建筑师和规划师、研究院等。下面描述了在大量的研究项目中采用这种多学科的方法获得成功的案例。

5.1 通过建模的方法来说明城郊地区如何能增加动物物种种群数量

探讨了目标城市的城郊地区能够在何种程度上反映城市内绿色生境质量的下降和尺寸的减少，从而提高市区的动物种群数量。这个项目的研究目的在于，能够更好地理解三个方面的内容。

（1）城市和城郊地区动物种群间的相互作用；

（2）在这个关系中城市绿地结构的作用；

（3）城郊区域对城市动物种群数量能产生何种程度的影响。

通过把蝴蝶作为模型物种，通过个别动物行为建立仿真模型的具体案例来研究说明城郊支持的构想。研究结果显示出模型物种的迁移和市区无障碍间的关系。城郊种群对城市内种群数量产生的影响在不同的区域环境下是不同的。据计算，在此案例中，一般的传播者、郊区单个个体能够将市区蝴蝶的数量提高7%～36%（图2），而对于优秀的传播者来说，能够提高19%～56%。结果还表明，现有的城市绿地结构，连接良好的斑块比孤立的斑块更容易得到郊区物种的访问。

最后得到的结论是，城市周边自然区域如果面积足够大，对现有的市区物种具有潜在的积极影响。另外，加强市区和城市周边斑块间的联系有利于城郊物种向市区迁移。城区和城郊不同斑块之间的连接，促进物种间的迁移，适度的迁移有助于完成物种交流。一些生态学家组成了小范围但是成功率很高的相关研究组织，并且在世界城市景观中慢慢变成一种流行。

图2 郊区的蝴蝶向城市里迁移，从而增加城市蝴蝶种群密度

5.2 工业活动和野生动物保护的结合

这是于2001年进行的一个早期的研究项目，描述了为了更好地开展商业活动，如何将保护生物多样性纳入到区域规划和管理中的成功案例。迄今为止，专家们已经对这个主题进行了更为深入的长期研究，重点集中在研究商业公园中生物多样性的价值。

在包括荷兰的许多国家，区域的划分往往是为了特定的用途，而且通常不将它们用作其他的用途。“工业”这个词就很少被联系到一个类似“自然”的功能。然而，工业区其实是有可能存在各种潜在的自然价值的，事实上是有许多工业和自然能够共存的例子。鹿特丹是世界上最大的港口，超过35km长。Alterra运用LARCH专业系统研究分析了在各种设计和管理的情况下，废弃地和廊道边缘的自然价值。结果显示，如果保持不受干扰，将荒地用来改造成鸟类栖息的灌木篱墙特别地好。这种“缺乏管理”意味着植被的演替将创造一个产生自然灌木植被的机会，这种自然灌木对鸟类具有良好的承载能力。另外研究还发现，廊道边缘在为蝴蝶穿越海港时作为一个生态廊道起着重要的作用。如果现今对绿地空间的设计和管理更加明确地跟随自然，工业区的自然价值也就能被证实是很重要的。

5.3 发展多功能的野生动物通道

在这个项目中，Alterra研究介绍了关于建立多功能野生动物通道必须满足的先决条件。野生动物通道是用丛林植被代替沥青，充当“自然”廊道，克服了一些地面居住的动物在迁徙时公路的阻碍影响。在荷兰，现有的野生动物通道目前都位于或是靠近自然公园，使诸如鹿、野猪、灌、狐狸等野生动物用一个简单的方式成功地从公园的一个地方迁移到另外一个地方。

多功能野生动物通道是一个扩展的概念，所包含的不仅仅是生态功能。这使它更具价值（比如其他功能可以与它的总成本相抵消），同时还能在更多城市化地区内增加其相关性和适用性。这个概念旨在搭建一个穿越高速公路的复合性通道，它可以充当野生动物栖息地（生态廊道）。其设计的挑战之处是要使所有功能能够并存而不相互受到影响。从生态角度看，创造一个各种动物都能良好生存发展的环境是很重要的，将干扰因素（例如光、声、人类活动）保持在最低限度。这个概念被称为“公共通道（officeduct）”，目前正在制定更加详细的阐述。

图3中的场景一描述了当前的情况，场景二更多的显示出了工业方面的使用，场景三表现了自然发展实施的可能性。LARCH分析显示，场景二将减少蝴蝶种群间的联系，尤其是在东部，而场景三将增加鹿特丹西部的连接度。

图3 在三种空间条件下通道不同的连接功能

5.4 新房屋发展条例加强对欧洲地区指示鸟类的保护

最近，欧盟立法为了加强动植物的保护，对例如修建新的居住、工业区等相关的发展行为有了更加严格的要求。这些新的法律通常被认为是阻碍和限制发展的，然而，如果在前期就考虑到现存的自然价值，那么很多问题在施工期间就可以得到解决，而且在某些情况下，自然还能通过这种方式获利。一个位于奈梅亨市被叫做“De Waalsprong”的房屋开发案毗邻了荷兰河地区的欧洲指示鸟类聚居地。该建筑本身的自然价值是有限的，但是这个新地区的设计和布局使其站在一个整体的角度考虑其生态功能，增加了邻近指示鸟类区域的自然价值。包括水体系统（湖泊和溪流等）在内的广泛生态区域已经开始被纳入新的房屋设计范畴。因此，鸟类和其他与河流系统相关的动植物将会有一个全新、舒适的栖息地。这样，整个区域的生态环境将受益于城市的发展。

6 研究问题的讨论

到目前为止，城市景观生态学在科学领域很大程度上都仍未开发，这也是主要的研究问题，仍待在未来的

研究中寻求令人满意的答案。荷兰作为世界上人口密集的国家之一，同时Alterra作为传统景观生态学研究机构，它已经做好充分的准备进行城市景观生态的研究。以上所述的研究项目表明，Alterra已经开始对一些城市生态系统过程和基本模式的探索，尤其是关于城市动物种群空间方面的问题。这些都在一定程度上解决了研究城市景观生态面临的主要研究问题。

6.1 城市当地野生动物种群动态主要受到什么因素（出生率和死亡率）的影响

研究的几个项目都表明了区域管理对当地城市野生动物物种丰富度有影响。众所周知，城市绿地管理是动物和植物适应城市环境的一个重要因素。但是，现有大多数的研究都集中在公共绿地（如城市公园）上，Al－terra对商业区的生态研究，以及多功能野生动物通道的研究，表明该体系结构还有助于保护濒危物种，而城市发展过程中的建筑设计和其他人造构建中往往忽略了城市生态。

为了发展城市，一些研究项目还表明，城市和农村生境的有机结合，对动物栖息地可能实现更有效的利用。模拟研究（见4.1部分）以城市中的蝴蝶为例说明，将城市和农村的绿地规划结合起来能够增加种群数量。如果一个物种所需生境的重要部分正在从城市环境中消失时，郊区细致的设计和管理能够克服这个缺口。这样做，生殖循环可以完成，对当地的种群动态有积极的影响。

6.2 城市绿地结构对城市中长期生存的物种的影响

城市绿地系统在城市物种种群动态中的作用是整个Alterra的研究项目中一个重要的研究主题。该项目调查的不仅仅是传统城市生态结构的作用，还有廊道边缘、房屋周边环境、商业公园和大型城市公园对动物种群间交流的支持。这些研究结构表明城市生态廊道这个概念和传统带状区域相比具有更加深远的意义。往往主要道路的边缘，就被描述为一个“生态走廊”，管理自然的城市绿地。大多数的动物都能够利用位于公共城市绿地外的替代廊道，它们通常没有主导功能，有时甚至不被看成城市规划师规划的生态结构的一部分。这些先锋动物表明，如果建筑师、规划师、开发商和景观设计师都愿意在他们的设计中考虑到城市生态，那么提出基于生态目的的多功能土地利用的概念是可能成功的。

6.3 人们对城市生物多样性的看法

Alterra探讨了城市景观生态学领域，并将这种新的知识直接运用到实际中，为城市规划者和开发商提供理论和建议。这些发展计划，说明了要如何保护生物多样性，促进了人类对城市生态的认识。随着人类对自然逐渐深入的认识，城市生物能得到更好的保护，与人和谐地相处。

7 Alterra长远的研究方向

2004年，Alterra开始了一个新的、长期的、广泛的研究项目，将在城市生态研究中获得的知识和经验运用到新的多功能土地使用的概念中，这一概念特别适合应用在像荷兰这样的城市化国家。这个研究的重点是发掘商业和办公园区的潜在生态作用，把工业和零散的地方在区域生态网络中成为城市边缘栖息地。

一些研究表明，商业公园的设计和使用可能有助于保护生物多样性，但是荷兰的城市规划者和开发商还没有采用多功能的概念，将保护生物多样性融入商业公园的设计和管理中。迄今为止，因为利益相关者还没有意识到这种方式的互惠互利，为保护生物多样性的土地开发的机会很大程度上受到了忽略。科学研究的现状还没有提供出有关这种多功能土地利用在生态和社会经济方面足够的细节，Alterra的这个项目就旨在解决这个缺点。首先，提高发展多功能商业公园的设计和管理的机会；其次，寻求发展一个可以同时探索社会经济和生态环境影响的评估框架；最后，分析多功能商业公园的潜力，促进生物多样性，构成地方和区域生态网络。为了实现这些目标，已经进行了一系列的研究。

目前正在进行的其中一项研究，通过分析和比较在荷兰城市和商业公园聚集的鸟类，量化商业公园的土地利用和城市鸟类的丰富度，从而确定当地现有的具有栖息地价值的商业公园。该研究重点是如何最大化地利用商业公园的潜力，使鸟类栖息地环境得到改进。那些栖息地沿海的鸟类就是一个例子，它们有效地利用了沿着荷兰海岸（比如阿姆斯特丹、鹿特丹市、海牙与荷兰格罗宁根）商业公园的砾石屋顶。现在鸟类很多传统居住地都遭到人类活动的破坏，沙丘也被狐狸入侵。沿海居住的鸟类需要寻找到一些安全可靠的筑巢地点，它们的种群数量也因为缺少适当的筑巢地点而被限制。这就表明，修建更多的砾石屋顶就可以扩大濒临灭绝的沿海鸟类种群。有关市区鸟类数据的调查将设法确定和量化在商业区成功保留这些物种的关键因素。

在后续的研究中确定的关键因素将应用到开发具有新概念的商务园区中。这些设计和管理，可以优化商业园区栖息地的价值，也能用于未来生态网络分析的发展（凭借LARCH专业系统），从而确定商业园区对区域生态网络的潜在贡献。

这两个研究结果随后将用于研究分析一些不同的商业区，其设计和管理将纳入保护生物多样性。

8 Alterra的研究原则

大量的基本原则已经在上述项目中起到指导作用，并切实地得到运用。

（1）多功能途径替代单一功能的重要性；

（2）将不同的功能组合起来可能创造出不一样的新局面；

（3）特定条件下，对自然地利用应该考虑到生态条件，而不仅仅是土地规划、功能或是当前的使用。

尽管Alterra当前的研究项目作为概念或者计划也许可以被标记为成功，但同时也表明，仍然有许多关于城乡生态的研究有待开展，城市生态的研究者们在如何更进一步洞察城市景观生态格局和过程中也面临着更多的挑战。

9 结语

Alterra基于城市生态学理论，将新的生态概念融入到实际的城市景观、结构等规划中，旨在发展出一条人类和其他生物能够和谐共存的途径。Alterra的研究成果对中国现代城市的发展方向有着同样重要的意义。在未来的城市发展中，应该站在一个整体的高度，用长远的眼光处理城市的发展，将生态条件融入城市规划中。中国人口密度大，城市空间压力大，提高土地利用的复合性、发展多功能土地利用途径是中国城市发展的必然道路。另外，中国作为传统的农业大国，农村所占比例大，注重城市和农村环境的区别和联系，形成城乡一体化是城市规划中需要重点考虑的问题之一。

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