論城市的生態屬性

■張新宇

城市作為一種高級的人類居住載體，是人類開發自然、利用自然的一項偉大創舉，是人類智慧和力量的結晶。城市的出現，在廣袤的自然生態環境中造就了一種特殊的生態系統類型，即城市生態系統。認識城市的這種生態屬性對于城市建設的科學發展意義重大。只有深入把握城市生態系統的獨特規律及其運行機制，才能使我們更好的認識城市、利用城市，成功地建設現代化生態城市。

生態系統的內涵及其原理

生態系統是生物與其生存環境有機結合構成的整體。自然生態系統的一切變化和運動都是在自然法則，即生態平衡規律無形地左右下進行的。認識這些現象和規律，對我們建設好城市家園極具啟發意義。

（一）什么是生態與生態系統

通過考察生物的進化過程和生存狀態，人類發現，地球上的一切生物都生存在與其生存環境之間的各種聯系和相互作用之中。1869年，德國科學家海克爾率先提出了 “生態學”這一概念，并將之定義為 “研究有機體與其生活環境之間相互關系的科學”。相應地， “生態”就是指生物與其生活環境之間所存在的各種結構上或功能上的相互依賴和相互制約關系。基于生態關系，當一定空間內的生物及其環境構成了一個功能和結構相對穩定的整體時，這個整體就被稱之為生態系統。

一個相對完整的生態系統可以是一片很小的稻田、池塘，也可以是整個廣袤的森林、海洋，但它們在基本結構和基本功能上都是一致的。在結構方面，任何生態系統必然包括生物與非生物環境兩大部類，并分別扮演著生產者、消費者、分解者和無機環境等角色，從而形成了一個相生相克的整體。在功能方面，生態系統是一個處在不斷運轉中的活的體系，生態系統的正常運行主要靠能量流動、物質循環和信息傳遞等功能來維持。

（二）生態平衡的基本原理

生態平衡是指生態系統內部能量流動和物質循環能夠較為穩定的運行并基本維持系統內的生物種類、種群數量、種群分布等結構特征的一種生物及其環境相互適應的狀態。生態平衡的維持受一些客觀規律和原理所制約，它們主要包括：

1．互生原理

互生規律是指自然界中的一切因素都是有關聯的，都是相互依存同時又是相互制約的，這是構成生態系統的基礎。這種相生相克使得生態系統中的一切要素聯結成一個整體，同時其相互制衡性又為其結構平衡創造了條件。

2．能量單向流動原理

在自然界，一定量的太陽能被生態系統吸收后，會沿著食物鏈傳遞。每經過一個營養級，生物的新陳代謝會消耗掉一部分能量，而剩余的能量也只能部分地為下一營養級所吸收，這樣經過幾次傳遞，最初的能量就會全部散失。因此能量的流動是單向的不可循環的。這一規律決定了 （1）生態系統必需源源不斷地從外界獲得能量，才能維持自身的生物規模； （2）物種數量按營養級排列一定會程頂端小、底端大的金字塔形結構； （3）在外界能量一定的情況下，一個生態系統及其內部各物種的生存狀態取決于它們的生態效率。

3．物質循環原理

地球生態系統中的物質元素是以可循環的方式流動的，即生物的成長、繁殖所需的物質元素最初均從自然環境中攝取，同時生物的代謝和死亡又在一定周期內將這些物質元素還原到自然環境中，以供新的生命使用。物質周期循環保證了地球生態系統中的物質元素的自我供給。這一規律意味著，對于生態系統而言，物質循環的周期越短，還原程度越高，越有利于系統的平衡。

4．多樣性原理

生態系統的多樣性包括物種的多樣性、非生物環境的多樣性、生態過程的多樣性等等。多樣性意味著多種選擇性和可替代性。一個生態系統內部多樣性程度越高，它對于外界的干擾和內部自身變化的適應性就越好，自我調適應能力就越強，就越能維持系統的平衡。特別是，物種多樣性還意味著基因的多樣性，從而有利于整個生態系統的進化。

5．環境承載力與環境容量原理

自然生態系統的效率往往是相對穩定的。這就意味著，在特定的空間和時間內，一方面，生態系統的生產能力是有限的，它只能承載與之相適應的生物規模，即環境承載力；另一方面，生態系統的還原能力也是有限的，它只能有效的容納并及時還原一定規模的污染排放，即環境容量。環境承載力和環境容量相互呼應，它們其中任何一個被長期打破，都會瓦解整個系統的正常運行。

6．生態系統的自我恢復原理和生態閾限原理

生態系統對于外部的干擾和內部的不利變化具有自我調控、自我恢復的功能。這種能力來源于生態系統內部的相生相克以及生物對外界與生俱來的適應能力。例如，當生物規模超越了環境承載力時，食物短缺會導致生物加速死亡，而當生物規模減少到低于環境承載力時，生物受外界信息刺激會自動提高繁殖率。生態系統的自我恢復能力是有限的。當環境的不利改變過大或過快，超出它的能力閾限時，生態環境的惡化就會朝著不可逆的方向發展，最終導致生態失衡。

（三）生態平衡原理的啟示

我們研究自然規律的終極目的是遵循自然規律、利用自然規律為人類造福，為人類自由發展創造條件。上述生態規律給我們的最大啟示是，我們應當用系統思維方式來看待我們的生存環境，特別是我們的城市生存環境。

所謂系統思維方式，一是要有整體觀，即把人類及其生存環境視為一個不可分割的有機整體。要從整體的角度來看待人類自身以及其他環境因素各自的功能和作用，把人類發展放到生態系統的整體發展的范疇中去把握，避免片面地以人類為唯一的價值尺度。就城市開發建設而言，發展城市經濟、完善城市社會與建設城市環境、保護城市生態是不可分割的，是一個整體的不同環節。城市建設要有統籌兼顧的整體觀念，要著眼于提高城市的總體功能和總體效率。同時，還要注重局部的發展不能超越整體發展的限制，不能脫離整體的發展條件。

二是要有聯系觀，即認識到自然界中的一切因素，都是相互聯系的，人類也包含在這一聯系網中。一切自然因素的變化，即使謹小慎微到不容察覺的程度，也會潛移默化地影響到人類自身的發展。對于城市建設這種大范圍、大強度改造自然的過程，我們更應該謹慎行事，審慎地注意和考慮各種城市開發行為對環境的影響。同時，要注重城市各領域發展的相關性，特別是要科學地把握經濟發展與生態保護之間的關系，認識到 “破壞資源環境就是破壞生產力，保護資源環境就是保護生產力，改善資源環境就是發展生產力”的辯證關系。用聯系的觀點來看待問題，還要注重事物與外部的聯系。改善城市生態環境，不僅要從內部建設入手，還要從更廣闊的區域范圍著眼，注重城市外部生態環境的改善。

城市的生態屬性

城市是人類獨有的聚居形態，它是人類經濟、政治、文化、社會高度密集的社會載體，具有鮮明的社會屬性；同時，它也是人與環境有機構成的生存載體，又具有明顯的生態屬性。

（一）城市是一個人工生態系統

從生物與其生存環境之間的關系，即生態角度來看，城市本身就是一個生態系統，它是人與城市環境共同構成的有機整體。

人是城市的主體，與人相對，城市中的其他生物和非生物因素都可以被看作是環境因素。城市居民每天都生活在自己所處的城市環境之中，各種環境因素時時刻刻滿足著城市居民的各方面需求。例如，果樹、牲畜豐富了市民的菜籃，綠色植被凈化了城市的空氣，街道、橋梁提供了便捷的交通，住宅建筑締造了舒適的住所，民主、法制保障了個體的自由等等。而另一方面，城市居民也對城市環境面貌起著塑造和維護的作用。同時，圍繞著人的活動，城市中的各種環境因素之間也存在著相互的影響。這也就是說，城市本身也構成了一個生態關系網。正基于此，能量、物質、信息等要素能在整個城市系統中進行轉換和傳遞，城市的其他生態功能也能得以實現，從而使整個城市能夠獲得并維持生機與活力。

由人與環境構成的城市系統成功地養育了一定規模的人口和其他生物，因此，我們把城市歸結為生態系統。但是，城市生態系統與自然生態系統有一個根本不同，即：城市并不是自然的產物，而是人類生產力達到一定階段的人工產物。從內在特征，即運行機制來看，城市中的其他生物，大多數是人為種植或飼養的；城市中的非生物環境也主要是由高樓大廈、柏油路面等人工環境構成的；維持城市運行的能量，除一小部分是靠綠色植物從陽光中直接吸收的以外，絕大部分是人為地從外界輸入并加以轉化利用的；城市中的物質供給也是如此，乃至廢棄物的還原處理和循環利用也離不開污水處理廠、垃圾處理廠等人工設施。可以說，城市的面貌是按照人的意愿刻畫的，城市的新陳代謝是靠人工來運營的。因此，城市是一種人工生態系統，這才是城市最重要的生態屬性。

（二）現代城市生態系統的基本結構和功能機制

受特定歷史條件的影響，古今中外的城市，具有不同的建設模式和環境面貌。但是，在經歷了漫長的相互借鑒的歷史過程之后，現代城市在基本架構上已經高度趨同并日益成熟，從而形成了基本相同的生態結構和功能機制。

1．城市生態系統的基本結構

從功能結構來看，目前通行的觀點認為，城市生態系統是由自然生態系統、經濟生態系統和社會生態系統三個子系統所構成的復合生態系統。將城市社會納入到生態系統的范疇，這是由人的社會本質所決定的。一方面，人與人之間的生態關系最終要轉化為一定的社會關系；另一方面，協調人與環境的關系，首要的是協調人與人的關系。因此，城市社會系統也具有非常重要的生態意義，城市的許多生態功能都需要經過社會系統的協調才能實現，反映在生態結構上，就塑造了城市的復合結構特征。

城市的上述三個子系統分別體現了不同的生態關系，承載著不同的生態功能。自然生態系統以生物和非生物環境之間的關系為主線；經濟生態系統以人類的經濟關系為主線；社會生態系統則以人類的文化、政治、社會生活關系為主線。同時三者又有機地聯系在一起。例如，城市經濟活動必然涉及對自然資源的利用、對城市空間的開發、向自然環境排污等，從而進入了自然生態系統的范疇；而社會生態系統的運行，既要受經濟水平的制約，同時又有為經濟發展提供社會環境條件。

除了功能結構劃分外，我們還能從空間結構的角度將城市劃分為市區和郊區。城市市區一般是城市的地理中心同時又是經濟、政治、文化和社會活動的中心，以人工環境為主；城市郊區處于城市邊緣，主要承擔城市農業生產功能，保留了較多的自然因素。城市市區和郊區具有不同的生態特點，但是它們相互支撐、相互影響，是城市生態系統不可分割的兩個部分。

2．城市生態系統的能量流動

城市的能量流動也要遵循單向流動原理。但是，在能量來源上，城市并不像自然生態系統那樣完全依賴綠色植物的光合作用來為整個系統吸收能量，而是主要通過生產、貿易等經濟活動由人工直接輸入各種能源。在能量流動機制上，城市能源的分配主要是在一定的經濟體制下，由一定的經濟機制來完成的。在能量使用上，城市能源除少部分用于生物體內的新陳代謝外，主要用于支撐城市的工業、建筑、交通、娛樂、日常生活等經濟社會活動。由此可見，城市生態系統的能量流動與城市經濟息息相關，在外部能源供給總量一定的情況下，經濟總量、技術水平、經濟體制、消費方式是影響城市能源供需狀況的最主要的內生因素。

3．城市生態系統的物質循環

城市生態系統的物質循環要依靠外部環境來完成。城市具有人口高度密集，自然空間極度狹小的環境特征，這就決定了城市環境不可能再為物質生產提供多少初級原料，也不能再為物質分解和還原提供多少自然空間。因此，城市每天必須借助人類的運輸能力，從外界輸入大量的物資。同時，為維持物資輸入的經濟鏈條，這些物資中的一部分需要經過生產增值成為產品，再通過貿易或投資等渠道輸出城市。而其他部分則經城市內部的生產、消費、再生產、再消費，成為廢棄物，也要輸送到城市外部，借助外部環境進行凈化和還原處理。由此，城市完成了從物質輸入、到生產、消費，最后還原的循環過程。

當然，城市生態系統的結構和功能不止以上這幾點，還包括信息流動、貨幣流動等機制，但是，上述幾個方面是最具基礎性的，現代城市在發展中所面臨的各種生態環境問題，都可以從中找出對應的根源。對于其他結構性、功能性問題，我們將放到后面的章節進行具體論述。

城市運行機制對城市生態平衡的影響

城市與自然生態系統相比有一些明顯的不同，這些區別對于城市生態平衡的維持既有不利的一面，也有有利的一面。具體而言，主要表現在以下幾個方面：

1．城市生態系統是人類起主導作用的生態系統

人是城市環境的主要締造者，城市的能量輸入、物質生產等功能也主要是由人來完成的。因此，人能夠左右城市的存在狀態和發展方向。實踐中，人類會經常性地通過規劃、開發大幅度地改變城市環境面貌。

2．城市生態系統是開放系統，具有明顯的外部依賴性

城市生態系統不論從能量流動還是物質循環的角度看，都是一個高度依賴外部環境的開放的生態系統，城市的 “生態足跡”要覆蓋到廣闊的區域空間，甚至是國際空間。這種高度的開放性又導致它對其他生態系統產生強烈的干擾。

3．城市中的自然生態調節能力很弱

一方面，城市被高樓大廈、硬化路面所覆蓋，自然空間非常狹小，生物多樣性不足，導致城市環境承載力和環境容量非常有限。另一方面，城市中的生產，特別是工業生產借助人工技術創造出了大量自然界中本不存在的物質形態，它們中的大部分很難被自然分解。同時，城市生產、生活節奏非常快，排出廢棄物的速度遠遠超過大自然還原廢棄物的速度。因此，城市自然生態調節的作用非常微弱，城市生態只能依賴社會系統和人工設施進行平衡。

上述區別意味著，從自然界生態平衡的角度來看，城市作為一個生態系統是有悖于生態的。它是一個有著很大缺陷的，不完全的生態系統，而且還是對外部生態系統具有高度威脅性的生態系統。正是從這一點出發，英國諾丁漢大學學者布蘭達與維爾在其著作 《綠色建筑——為可持續的未來而設計》中評論到： “從本質上，城市是在地球這個行星上所產生的與自然極為不合的產物”。而美國著名學者馬丁·奧本海默也提出，現今的城市是人類所擁有的最脆弱的社會結構。

但是，我們也應看到城市在維持生態平衡方面還具有自然生態系統無法比擬的優勢。一方面，自然生態系統的生態效率難以有很大提高，而人類的科技進步能夠有效地提升城市的能量利用效率、物質循環效率以及污染處理還原效率。借助人工技術我們有能力使城市實現自我發展、清潔發展、持續發展。另一方面，自然界生態平衡的維持是一種自然、自發的過程，在必然性的背后隱藏著偶然性。而借助城市社會系統的運作，人類的一切活動都能夠以有序、自覺的方式開展，這就使得城市生態系統的維護能夠成為一種有意識的自覺的過程。第三，自然界的生態平衡是一種低水平的平衡，無力抵御洪水、地震等大規模的環境變動。而城市基于系統的防護設施和防護機制，能夠有效地抵御這些自然災害。

由此可見，城市并非注定是要被自然界淘汰的，相反，城市能夠實現比自然生態系統更成熟、更穩定以及更具進化能力的更高水平的生態平衡。城市是脆弱還是牢固？是失衡還是永恒？關鍵在于城市采取什么樣的組織、規劃和發展模式，而這一問題的背后，體現的則是人類關于城市建設的價值取向。事實上，人類城市在從古老的防御工事和單純的交易市場，向現代化、國際性的大都會演進的過程中，越來越體現出一種生態化的價值取向。城市中的生態設施、生態功能逐步完善，環保制度、環保法規日益健全。而目前，生態化價值取向在城市建設中的最新進展就是在世界范圍內提出了生態城市的建設理念和實踐構想。這種生態城市正是我們所說的，城市要實現更高水平的生態平衡所應采取的建設模式，它必將成為未來城市發展的主流方向。

參考資料

1.宋永昌等主編.城市生態學.上海：華東師范大學出版社2000年版.

2.[加]威廉·里斯，宋言奇譯.脆弱的城市何以實現可持續發展——基于生態足跡視角的分析.江海學刊.2006年第4期.

3.景星蓉,張健,樊艷妮.生態城市及城市生態系統理論.城市問題.2004年第6期.