城市景觀生態原則的應用探討——以荷蘭Alterra研究所研究實踐為例

趙榮隆，賀 靖，馬立輝

1 引言

城市有一定的大小、結構，內部具有異質性，這些將它從其他景觀中區分出來。城市景觀要素的格局和相互關系與其他周圍地區有顯著的不同。此外，城市景觀自身具有基本的模式和程序，于是在一個自給自足的生態系統的條件下，城市生態系統的生態、物理和社會經濟成分會相互影響。

荷蘭Alterra是瓦赫寧根大學的一個研究機構，同時還是荷蘭的研究中心（WUR），主要從事城市生態方面的研究。他們通過實踐學習吸收經驗，涉獵了有關城市生態環境和空間規劃概念的研究。這種城市生態的具體研究思路被稱為“城市景觀生態”，對于像荷蘭這樣人口過剩的國家來說尤其有用。

2 城市景觀生態學導論

在過去的50年中，科學研究的主題是都市化的空間模式和生態過程間的關系（主要集中在群落生境制上），不過與城市生態相關的所有問題在過去的5年里開始擴大并逐步流行起來。目前研究表明，空間因素和隨即而來的景觀生態途徑，已經在保持生物多樣性中成為重要的角色。景觀生態學是生態學的一個重要分支，發展至今研究者們已經開始重視棲息地的生態格局，棲息地之間的障礙和差距也已經作為分析影響當地生物多樣性的現存和滅亡重要的解釋性因素。

在城市生態學內運用空間途徑可以看成是城市生態學和景觀生態學的概念、方法、想法的結合，同時這個結合開辟出一個新的研究領域——城市景觀生態學。在這個研究領域中主要有三個值得注意的目標。

（1）作為生態學的獨立學科，評價城市生態系統及其網絡結構的重要性；

（2）確定城市景觀和城市綠地網絡如何對保護生物多樣性做出貢獻；

（3）確定城市景觀和城市綠地網絡在引導人類認識生物多樣性中作出的貢獻。

2.1 評價城市生態系統及其網絡結構的重要性

一般來說，城市生態系統的高動態特性可以加強人類和野生動物之間的互動。城市中的植物或者動物都需要在生存的城市空間中找到一個生態位，它通常被人類主導，同時人類活動帶來的景觀破碎化、干擾、污染和其他問題相對其他生態系統要豐富和激烈得多。在全世界范圍內，已經有野生物種成功地在城市生態系統中存活，這為其他物種如何適應未來城市環境提供了一些參考。

以往，人們往往站在滿足人類生活需要的角度對城市進行建設和改造，所以城市景觀是以人類作為主要服務對象的產物，在創造城市景觀的時候很少考慮到城市環境中其他“居民”的生活感受。圖1從城市動物的視角審視城市環境，通過不同的途徑使我們看到了它的不同之處。行人、交通等人類活動帶來的高頻率干擾對城市中的動植物生存產生著巨大的影響。高樓大廈等建筑物的崛起，隔斷了生物的生存空間，減少了地面動植物交流擴散的機會，同時也增大了動物們覓食的壓力。另外人類建筑占據了大量的林地空間，給鳥類的生存繁殖也帶來巨大的壓力。人工喂養也相應地改變著鳥類的生活方式。

圖1 從野生動物的視角看待城市景觀

2.2 城市景觀和城市綠地網絡對保護生物多樣性的貢獻

城市生態系統的價值在歐洲已經得到了很好的理解和贊同。城市不僅僅為特定的城市物種提供棲息地，它也提供給那些普通物種。這些物種逐漸適應城市環境，數量逐漸增加，城市物種多樣性水平也逐漸增加。但是城市物種多樣性再高，城市生態環境的破碎化和棲息地隔離仍然存在，在一些城市物種之間形成擴散和基因交流的一個障礙，對它們的長期生存構成威脅。由此可見城市內部和周邊綠色地區的空間格局及其連接，在幫助保持現有城市物種中發揮著重要的作用。

2.3 城市景觀和城市綠地網絡引導人類認識生物多樣性作出的貢獻

現有的城市綠化環境的結構和組成對促進人類認識生物多樣性正作出顯著的貢獻。城市環境科學的研究只能在自然和社會科學的結合下進行。將人類對城市綠地的認識同保護城市物種多樣性聯系起來，改善人類和野生動物生活質量的契機也將出現。

3 城市景觀生態學的研究問題

結合在荷蘭遇到的實際問題和研究經驗，Alterra的研究者們對科學領域的城市景觀生態提出以下主要研究問題。

（1）對當地物種種群數量動態來說什么是重要的影響因素（例如野生動物的出生率和死亡率）？

（2）郊區綠化結構對長期在城市中生存的物種（集合種群層面）的影響是什么？

（3）人類對于郊區生物多樣性（與社會相關聯）的看法如何？

Alterra研究所在對荷蘭進行城市生態學研究時發現，荷蘭城鎮千年來的發展歷史顯示了這些問題間的相關性。這些問題對于研究其他城市生態，以及在實踐中學習、研究的人來說都是很重要的。

4 Alterra在荷蘭的城市景觀生態的研究

Alterra研究景觀生態學已經有了很長的歷史。景觀中心關于破碎景觀中現存動植物的開拓性研究超過了20年。在過去的幾年中，為了“平衡城鄉中人和動物的需求”這個新概念，景觀生態學者們和其他學科的研究員們（景觀建筑、規劃、社會管理和城市規劃等）已經開始作為一個團隊一起工作。這個研究城鄉關系的團隊，主要側重于研究連接（拆分）城市環境下滿足社會需要的生態原則。在基礎研究和應用研究項目的綜合交替中，這個團隊發展出研究荷蘭城市景觀生態學的獨特方法。

Alterra工作團隊從最初研究鄉村地區到現在的城市環境，成功地開發應用了兩種模式。這兩種模式被稱為LARCH和SmallSteps，被景觀中心用來研究破碎景觀中的個體和群體。LARCH是一個專業的空間系統，在棲息地的地圖和種群數量動態規則的基礎上為一個種群計算種群格局和動態。這些計算可以形成評估生態網絡可持續性的基礎。這個系統可以確定棲息地斑塊的容量及其斑塊間的間距，并且還能判斷主要斑塊可能存在的潛在持續性。這個模式尤其適合各種不同規劃場景下生態潛力的比較，也能將不同的場景添加到這個模型中。LARCH在地理信息系統（GIS）中運行，將數據庫中的地圖材料聯系起來作為規范和指導方針。過去的幾年中，LARCH已經被運用在一些城市景觀生態的研究項目中。

兩種專業系統都是在GIS的環境下使用，所以很大程度上取決于棲息地位置、建筑、道路等的數字信息。荷蘭搜集的地圖資料中所包含的覆蓋面積和詳細程度對于這個應用來說，通常是不足的。最近開始采用遙感技術，數字航空照片等方式獲得較為可靠的棲息地地圖，是現階段能獲得足夠地圖材料的有效途徑。LARCH和Smallsteps這些電腦模型的應用，加上衛星和航空照片獲得最新、最詳細的地圖資料，人們已經可以開始解讀城市生態，并深入了解它復雜的模式和發展進程。

5 學科間的聯系

城市景觀依靠人們設計、建造和使用，如果結合城市景觀的概念來看待城市生態，那么城市生態系統就能得到更加深入的理解。人類的活動影響著植物的生命，所以人不僅僅是城市景觀設計師和使用者，還明確希望和需要自然和綠色空間。大自然在一些特定的情況下是具有吸引力的（比如花園里的蝴蝶），相對的，某些情況下的自然是被人厭棄的（比如花園里的蒼蠅）。城市中居民的具體需求在公共綠色空間里可以得到最好的表達，這些空間一般都需要引人入勝的景觀，但是要考慮其適用度，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。總之，許多相互競爭的社會因素影響著城市綠地空間的設計、布局和管理。因此，城市生態研究需要多種學科的聯系和綜合，還要包括其他學科的專家們，例如景觀建筑師和規劃師、研究院等。下面描述了在大量的研究項目中采用這種多學科的方法獲得成功的案例。

5.1 通過建模的方法來說明城郊地區如何能增加動物物種種群數量

探討了目標城市的城郊地區能夠在何種程度上反映城市內綠色生境質量的下降和尺寸的減少，從而提高市區的動物種群數量。這個項目的研究目的在于，能夠更好地理解三個方面的內容。

（1）城市和城郊地區動物種群間的相互作用；

（2）在這個關系中城市綠地結構的作用；

（3）城郊區域對城市動物種群數量能產生何種程度的影響。

通過把蝴蝶作為模型物種，通過個別動物行為建立仿真模型的具體案例來研究說明城郊支持的構想。研究結果顯示出模型物種的遷移和市區無障礙間的關系。城郊種群對城市內種群數量產生的影響在不同的區域環境下是不同的。據計算，在此案例中，一般的傳播者、郊區單個個體能夠將市區蝴蝶的數量提高7%～36%（圖2），而對于優秀的傳播者來說，能夠提高19%～56%。結果還表明，現有的城市綠地結構，連接良好的斑塊比孤立的斑塊更容易得到郊區物種的訪問。

最后得到的結論是，城市周邊自然區域如果面積足夠大，對現有的市區物種具有潛在的積極影響。另外，加強市區和城市周邊斑塊間的聯系有利于城郊物種向市區遷移。城區和城郊不同斑塊之間的連接，促進物種間的遷移，適度的遷移有助于完成物種交流。一些生態學家組成了小范圍但是成功率很高的相關研究組織，并且在世界城市景觀中慢慢變成一種流行。

圖2 郊區的蝴蝶向城市里遷移，從而增加城市蝴蝶種群密度

5.2 工業活動和野生動物保護的結合

這是于2001年進行的一個早期的研究項目，描述了為了更好地開展商業活動，如何將保護生物多樣性納入到區域規劃和管理中的成功案例。迄今為止，專家們已經對這個主題進行了更為深入的長期研究，重點集中在研究商業公園中生物多樣性的價值。

在包括荷蘭的許多國家，區域的劃分往往是為了特定的用途，而且通常不將它們用作其他的用途。“工業”這個詞就很少被聯系到一個類似“自然”的功能。然而，工業區其實是有可能存在各種潛在的自然價值的，事實上是有許多工業和自然能夠共存的例子。鹿特丹是世界上最大的港口，超過35km長。Alterra運用LARCH專業系統研究分析了在各種設計和管理的情況下，廢棄地和廊道邊緣的自然價值。結果顯示，如果保持不受干擾，將荒地用來改造成鳥類棲息的灌木籬墻特別地好。這種“缺乏管理”意味著植被的演替將創造一個產生自然灌木植被的機會，這種自然灌木對鳥類具有良好的承載能力。另外研究還發現，廊道邊緣在為蝴蝶穿越海港時作為一個生態廊道起著重要的作用。如果現今對綠地空間的設計和管理更加明確地跟隨自然，工業區的自然價值也就能被證實是很重要的。

5.3 發展多功能的野生動物通道

在這個項目中，Alterra研究介紹了關于建立多功能野生動物通道必須滿足的先決條件。野生動物通道是用叢林植被代替瀝青，充當“自然”廊道，克服了一些地面居住的動物在遷徙時公路的阻礙影響。在荷蘭，現有的野生動物通道目前都位于或是靠近自然公園，使諸如鹿、野豬、灌、狐貍等野生動物用一個簡單的方式成功地從公園的一個地方遷移到另外一個地方。

多功能野生動物通道是一個擴展的概念，所包含的不僅僅是生態功能。這使它更具價值（比如其他功能可以與它的總成本相抵消），同時還能在更多城市化地區內增加其相關性和適用性。這個概念旨在搭建一個穿越高速公路的復合性通道，它可以充當野生動物棲息地（生態廊道）。其設計的挑戰之處是要使所有功能能夠并存而不相互受到影響。從生態角度看，創造一個各種動物都能良好生存發展的環境是很重要的，將干擾因素（例如光、聲、人類活動）保持在最低限度。這個概念被稱為“公共通道（officeduct）”，目前正在制定更加詳細的闡述。

圖3中的場景一描述了當前的情況，場景二更多的顯示出了工業方面的使用，場景三表現了自然發展實施的可能性。LARCH分析顯示，場景二將減少蝴蝶種群間的聯系，尤其是在東部，而場景三將增加鹿特丹西部的連接度。

圖3 在三種空間條件下通道不同的連接功能

5.4 新房屋發展條例加強對歐洲地區指示鳥類的保護

最近，歐盟立法為了加強動植物的保護，對例如修建新的居住、工業區等相關的發展行為有了更加嚴格的要求。這些新的法律通常被認為是阻礙和限制發展的，然而，如果在前期就考慮到現存的自然價值，那么很多問題在施工期間就可以得到解決，而且在某些情況下，自然還能通過這種方式獲利。一個位于奈梅亨市被叫做“De Waalsprong”的房屋開發案毗鄰了荷蘭河地區的歐洲指示鳥類聚居地。該建筑本身的自然價值是有限的，但是這個新地區的設計和布局使其站在一個整體的角度考慮其生態功能，增加了鄰近指示鳥類區域的自然價值。包括水體系統（湖泊和溪流等）在內的廣泛生態區域已經開始被納入新的房屋設計范疇。因此，鳥類和其他與河流系統相關的動植物將會有一個全新、舒適的棲息地。這樣，整個區域的生態環境將受益于城市的發展。

6 研究問題的討論

到目前為止，城市景觀生態學在科學領域很大程度上都仍未開發，這也是主要的研究問題，仍待在未來的

研究中尋求令人滿意的答案。荷蘭作為世界上人口密集的國家之一，同時Alterra作為傳統景觀生態學研究機構，它已經做好充分的準備進行城市景觀生態的研究。以上所述的研究項目表明，Alterra已經開始對一些城市生態系統過程和基本模式的探索，尤其是關于城市動物種群空間方面的問題。這些都在一定程度上解決了研究城市景觀生態面臨的主要研究問題。

6.1 城市當地野生動物種群動態主要受到什么因素（出生率和死亡率）的影響

研究的幾個項目都表明了區域管理對當地城市野生動物物種豐富度有影響。眾所周知，城市綠地管理是動物和植物適應城市環境的一個重要因素。但是，現有大多數的研究都集中在公共綠地（如城市公園）上，Al－terra對商業區的生態研究，以及多功能野生動物通道的研究，表明該體系結構還有助于保護瀕危物種，而城市發展過程中的建筑設計和其他人造構建中往往忽略了城市生態。

為了發展城市，一些研究項目還表明，城市和農村生境的有機結合，對動物棲息地可能實現更有效的利用。模擬研究（見4.1部分）以城市中的蝴蝶為例說明，將城市和農村的綠地規劃結合起來能夠增加種群數量。如果一個物種所需生境的重要部分正在從城市環境中消失時，郊區細致的設計和管理能夠克服這個缺口。這樣做，生殖循環可以完成，對當地的種群動態有積極的影響。

6.2 城市綠地結構對城市中長期生存的物種的影響

城市綠地系統在城市物種種群動態中的作用是整個Alterra的研究項目中一個重要的研究主題。該項目調查的不僅僅是傳統城市生態結構的作用，還有廊道邊緣、房屋周邊環境、商業公園和大型城市公園對動物種群間交流的支持。這些研究結構表明城市生態廊道這個概念和傳統帶狀區域相比具有更加深遠的意義。往往主要道路的邊緣，就被描述為一個“生態走廊”，管理自然的城市綠地。大多數的動物都能夠利用位于公共城市綠地外的替代廊道，它們通常沒有主導功能，有時甚至不被看成城市規劃師規劃的生態結構的一部分。這些先鋒動物表明，如果建筑師、規劃師、開發商和景觀設計師都愿意在他們的設計中考慮到城市生態，那么提出基于生態目的的多功能土地利用的概念是可能成功的。

6.3 人們對城市生物多樣性的看法

Alterra探討了城市景觀生態學領域，并將這種新的知識直接運用到實際中，為城市規劃者和開發商提供理論和建議。這些發展計劃，說明了要如何保護生物多樣性，促進了人類對城市生態的認識。隨著人類對自然逐漸深入的認識，城市生物能得到更好的保護，與人和諧地相處。

7 Alterra長遠的研究方向

2004年，Alterra開始了一個新的、長期的、廣泛的研究項目，將在城市生態研究中獲得的知識和經驗運用到新的多功能土地使用的概念中，這一概念特別適合應用在像荷蘭這樣的城市化國家。這個研究的重點是發掘商業和辦公園區的潛在生態作用，把工業和零散的地方在區域生態網絡中成為城市邊緣棲息地。

一些研究表明，商業公園的設計和使用可能有助于保護生物多樣性，但是荷蘭的城市規劃者和開發商還沒有采用多功能的概念，將保護生物多樣性融入商業公園的設計和管理中。迄今為止，因為利益相關者還沒有意識到這種方式的互惠互利，為保護生物多樣性的土地開發的機會很大程度上受到了忽略。科學研究的現狀還沒有提供出有關這種多功能土地利用在生態和社會經濟方面足夠的細節，Alterra的這個項目就旨在解決這個缺點。首先，提高發展多功能商業公園的設計和管理的機會；其次，尋求發展一個可以同時探索社會經濟和生態環境影響的評估框架；最后，分析多功能商業公園的潛力，促進生物多樣性，構成地方和區域生態網絡。為了實現這些目標，已經進行了一系列的研究。

目前正在進行的其中一項研究，通過分析和比較在荷蘭城市和商業公園聚集的鳥類，量化商業公園的土地利用和城市鳥類的豐富度，從而確定當地現有的具有棲息地價值的商業公園。該研究重點是如何最大化地利用商業公園的潛力，使鳥類棲息地環境得到改進。那些棲息地沿海的鳥類就是一個例子，它們有效地利用了沿著荷蘭海岸（比如阿姆斯特丹、鹿特丹市、海牙與荷蘭格羅寧根）商業公園的礫石屋頂。現在鳥類很多傳統居住地都遭到人類活動的破壞，沙丘也被狐貍入侵。沿海居住的鳥類需要尋找到一些安全可靠的筑巢地點，它們的種群數量也因為缺少適當的筑巢地點而被限制。這就表明，修建更多的礫石屋頂就可以擴大瀕臨滅絕的沿海鳥類種群。有關市區鳥類數據的調查將設法確定和量化在商業區成功保留這些物種的關鍵因素。

在后續的研究中確定的關鍵因素將應用到開發具有新概念的商務園區中。這些設計和管理，可以優化商業園區棲息地的價值，也能用于未來生態網絡分析的發展（憑借LARCH專業系統），從而確定商業園區對區域生態網絡的潛在貢獻。

這兩個研究結果隨后將用于研究分析一些不同的商業區，其設計和管理將納入保護生物多樣性。

8 Alterra的研究原則

大量的基本原則已經在上述項目中起到指導作用，并切實地得到運用。

（1）多功能途徑替代單一功能的重要性；

（2）將不同的功能組合起來可能創造出不一樣的新局面；

（3）特定條件下，對自然地利用應該考慮到生態條件，而不僅僅是土地規劃、功能或是當前的使用。

盡管Alterra當前的研究項目作為概念或者計劃也許可以被標記為成功，但同時也表明，仍然有許多關于城鄉生態的研究有待開展，城市生態的研究者們在如何更進一步洞察城市景觀生態格局和過程中也面臨著更多的挑戰。

9 結語

Alterra基于城市生態學理論，將新的生態概念融入到實際的城市景觀、結構等規劃中，旨在發展出一條人類和其他生物能夠和諧共存的途徑。Alterra的研究成果對中國現代城市的發展方向有著同樣重要的意義。在未來的城市發展中，應該站在一個整體的高度，用長遠的眼光處理城市的發展，將生態條件融入城市規劃中。中國人口密度大，城市空間壓力大，提高土地利用的復合性、發展多功能土地利用途徑是中國城市發展的必然道路。另外，中國作為傳統的農業大國，農村所占比例大，注重城市和農村環境的區別和聯系，形成城鄉一體化是城市規劃中需要重點考慮的問題之一。

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