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城市景觀及城市景觀生態(tài)研究的重點(diǎn)論文
內(nèi)容摘要城市化是人類社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的必然產(chǎn)物,是一個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。城市化過(guò)程在推動(dòng)人類文明高速發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富迅速增長(zhǎng)的同時(shí),也毫無(wú)疑問(wèn)地,給人類帶來(lái)了一系列迫切需要解決的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境問(wèn)題,并已經(jīng)成為人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中,面臨的主要問(wèn)題之一。城市景觀生態(tài)研究,作為宏觀領(lǐng)域生態(tài)學(xué)……
1 引言
城市化是人類社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì),也是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的必然產(chǎn)物,是一個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。城市化過(guò)程在推動(dòng)人類文明高速發(fā)展,促進(jìn)社會(huì)物質(zhì)財(cái)富和精神財(cái)富迅速增長(zhǎng)的同時(shí),也毫無(wú)疑問(wèn)地,給人類帶來(lái)了一系列迫切需要解決的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境問(wèn)題,并已經(jīng)成為人類生存和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程中,面臨的主要問(wèn)題之一。城市景觀生態(tài)研究,作為宏觀領(lǐng)域生態(tài)學(xué)研究的重要分支,可以為解決城市景觀生態(tài)建設(shè)中面臨的諸多問(wèn)題,提供理論和技術(shù)支持。它應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的原理和方法,對(duì)人類活動(dòng)中心的城市景觀進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究,為人類全面地認(rèn)識(shí)和把握城市景觀中各種生態(tài)學(xué)過(guò)程和機(jī)制,盡快解決當(dāng)代城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一些理論和實(shí)踐問(wèn)題,提供了新的思路和技術(shù)途徑。
對(duì)于當(dāng)前城市發(fā)展和建設(shè)中面臨的問(wèn)題,許多研究人員、城市規(guī)劃設(shè)計(jì)人員和城市管理人員,從不同角度開(kāi)展了大量研究和探索。所有研究都進(jìn)一步說(shuō)明,城市發(fā)展中許多生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,都與不合理的城市景觀生態(tài)格局有關(guān)。筆者在認(rèn)識(shí)城市景觀及其特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,介紹城市景觀生態(tài)研究的主要方面,就城市景觀的結(jié)構(gòu)、功能和景觀異質(zhì)性,及其維護(hù)等問(wèn)題進(jìn)行初步探討,以期提請(qǐng)更多的人士,應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)原理和方法,發(fā)揮景觀生態(tài)學(xué)的優(yōu)勢(shì),為解決城市生態(tài)建設(shè)中面臨的問(wèn)題,進(jìn)行更加深入的研究。
2 城市景觀系統(tǒng)
2.1 城市景觀
城市是城市居民與其周圍環(huán)境互作用形成的,是人類在改造和適應(yīng)然環(huán)境的過(guò)程中,建立起來(lái)的人工生態(tài)系統(tǒng),也是自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)。城市占有一定的地理空間范圍,具有獨(dú)特的生物、非生物和社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素。這些要素通過(guò)物質(zhì)和能量代謝、生物地球化學(xué)循環(huán),以及物質(zhì)供應(yīng)和廢物處理等過(guò)程,相互聯(lián)系在一起,形成具有一定組成、結(jié)構(gòu)、空間格局和動(dòng)態(tài)變化特征的統(tǒng)一體。不同城市之間既有共性,又有各自的特點(diǎn),典型地和重復(fù)地出現(xiàn)在一定區(qū)域范圍內(nèi),這就是城市景觀。在區(qū)域尺度上,城市景觀的鑲嵌性和分布格局,具有一定的重復(fù)性和規(guī)律性。對(duì)于一個(gè)城市來(lái)說(shuō),城市內(nèi)部不同規(guī)模和屬性的景觀要素,作為斑塊、廊道和本底三類結(jié)構(gòu)成分,典型地和重復(fù)地鑲嵌在一起,形成一定的景觀格局。
2.2 城市景觀的特點(diǎn)
2.2.1 城市景觀的人類主導(dǎo)性
人類活動(dòng)強(qiáng)烈影響著城市景觀的自然條件、水文狀況、氣象特點(diǎn)、地表結(jié)構(gòu)、動(dòng)植物區(qū)系等。城市景觀的特點(diǎn),在很大程度上反映了當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r和歷史文化特點(diǎn),也是人類對(duì)理想生活環(huán)境夢(mèng)想的現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)。在城市景觀中,主要的結(jié)構(gòu)成分和景觀的整體格局,都是人造的或人為地配置或調(diào)整過(guò)的;多種主要生態(tài)過(guò)程,也是在人為控制或影響下進(jìn)行的;城市景觀的功能需要人類的維護(hù)。這些都決定了城市景觀的人類主導(dǎo)性。
2.2.2 城市景觀的生態(tài)脆弱性
城市景觀的生態(tài)過(guò)程,主要靠人為輸入或輸出不同性質(zhì)的能量和物質(zhì),來(lái)協(xié)調(diào)和維持。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,以及政治、文化等因素的變動(dòng),城市景觀變化極快,特別是城市景觀邊際帶的變化尤為明顯。由于城市景觀系統(tǒng)對(duì)人類調(diào)控的高度依賴性,城市的自然生態(tài)過(guò)程被大大簡(jiǎn)化和割裂,城市功能的連續(xù)性和完整性都很脆弱,一旦人類活動(dòng)失失調(diào),就很容易導(dǎo)致城市功能,特別是城市生態(tài)衰退,城市的總體可持續(xù)性和宜人性下降。
2.2.3 城市景觀的破碎性
城市內(nèi)四通八達(dá)的交通網(wǎng)絡(luò),貫穿整個(gè)景觀,將城市切割成許多大小不等的斑塊,與大面積連續(xù)分布的農(nóng)田和自然植被景觀形成鮮明的對(duì)照。由于城市景觀功能的多樣性和城市景觀人為活動(dòng)的復(fù)雜性,城市景觀要素斑塊之間及其與城市外部之間的,與人類活動(dòng)相關(guān)的能量和物質(zhì)流通速率很高,而城市景觀中的“自然”生態(tài)過(guò)程受阻,提高城市景觀生態(tài)連通性,就成為維持城市景觀生態(tài)過(guò)程和環(huán)境功能的基礎(chǔ)。
3 城市景觀結(jié)構(gòu)成分
城市景觀組成要素按其空間結(jié)構(gòu)特征,也可分為斑塊、廊道和本底3類景觀結(jié)構(gòu)成分。
3.1 斑塊
城市景觀中的斑塊,是指具有不同功能和屬性的、相對(duì)同質(zhì)的地段或空間實(shí)體。對(duì)城市景觀的生態(tài)學(xué)屬性,有重要影響的景觀要素斑塊,主要包括城市公園、城市綠地、小片林地等。
3.2 廊道
城市廊道是城市景觀中線狀或帶狀的景觀要素,其中又以交通線路構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)為主。河流、溝渠、林帶等廊道,對(duì)城市景觀的生態(tài)學(xué)屬性具有顯著影響。城市景觀中的這些廊道,常常是城市景觀中物質(zhì)、能量、信息和生物多樣性集中或匯集的地方,對(duì)維護(hù)城市景觀功能具有特殊的作用。
3.3 本底
城市景觀的主體是各類建成區(qū),各種不同功能、性質(zhì)和形狀的建筑物,使城市景觀明顯地區(qū)別于其他景觀。城市的道路網(wǎng)把這些建筑物聯(lián)系在一起,使城市街區(qū)既具有很高的連通度,又具有較高的優(yōu)勢(shì)度。因此,一般可以把街道和街區(qū)看做城市景觀的本底。
4 城市景觀中的功能流
城市景觀各要素之間,通過(guò)各種“流”相互聯(lián)系、相互影響,維持著城市生態(tài)系統(tǒng)的功能。從不同的角度可以分為不同類型的流,主要包括:物質(zhì)流、能量流、物種流、人口流和信息流等。研究城市的各種功能和過(guò)程及其調(diào)控手段,就是要研究這些流的流向、路徑和速率,研究它們與景觀格局的關(guān)系,以及如何通過(guò)調(diào)整景觀格局進(jìn)而優(yōu)化城市功能。
4.1 城市景觀中的物質(zhì)流
城市是物質(zhì)和能量的消費(fèi)中心,又是重要工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)中心,城市景觀中的物質(zhì)流和能量流,相對(duì)于其他景觀來(lái)說(shuō),流通量大,流動(dòng)速率高。城市景觀中近自然生態(tài)系統(tǒng)主要出現(xiàn)在城市園林、公用綠地和水域,人為經(jīng)營(yíng)管理強(qiáng)度高,物質(zhì)和能量的人為投入量大,同時(shí)受大氣、水體和土壤污染的威脅也大。城市景觀中的食物流是維持城市正常功能的基本物流之一,城市人口的食物大部分來(lái)自城市以外,而城市生活垃圾和糞便等,又絕大部分輸出到城市以外,對(duì)城市郊區(qū)或其他景觀的依賴性極大。除食物之外,為滿足城市人口穿衣、住宿、衛(wèi)生和娛樂(lè)等方面的生活需要,形成了城市景觀中另一類生活用品流,其中又以人工合成的物質(zhì)為主,多屬于難降解物質(zhì)。城市景觀還具有生產(chǎn)功能,城市生產(chǎn)過(guò)程需要從外部輸入原材料、能源和設(shè)備等,并向城市景觀和外部輸出產(chǎn)品和生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物。如何實(shí)現(xiàn)城市生產(chǎn)生活物資的有效供應(yīng)、廢品的循環(huán)利用或合理處理,避免對(duì)城市景觀和相鄰景觀造成污染是城市景觀生態(tài)研究的重要內(nèi)容。
4.2 城市景觀中的能量流
城市景觀的能流也是以物質(zhì)流為載體的,而物質(zhì)流動(dòng)也必然伴隨著能量流動(dòng),但城市景觀的能流中電力和燃料占有更重要的地位,需要一個(gè)良好的能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和分配系統(tǒng),以支持城市的發(fā)展。
4.3 城市景觀中的物種流
城市景觀中的物種流是保證城市生態(tài)可持續(xù)性的基礎(chǔ)。由于城市的人類主導(dǎo)’陛,城市景觀中的生物多樣性保護(hù)受到越來(lái)越多的重視。城市景觀中的大型公園、保留的自然綠地、某些生產(chǎn)綠地能起到物種“源”的作用。而多數(shù)城市的“源”在城市外圍的其他景觀中,所以,近年來(lái)將城市周圍綠地建設(shè)也納入城市建設(shè)規(guī)劃中,并通過(guò)河流及其河岸綠化帶、道路綠化帶,保留綠地廊道,連續(xù)的小型綠地斑塊等,將城市景觀中的生物生境斑塊連接起來(lái),建設(shè)物種運(yùn)動(dòng)的通道,以保護(hù)城市生物多樣性,保持城市的自然風(fēng)貌。
4.4 城市景觀中的人口流
城市景觀中的人口流動(dòng)十分頻繁,而且與相鄰景觀間人口的輸入輸出流量也很大,需要發(fā)達(dá)的交通運(yùn)輸體系作支撐。保證城市景觀中人口流動(dòng)的暢通,既要研究人口流動(dòng)的時(shí)間變化和波動(dòng)特點(diǎn),更要研究人口流動(dòng)的空間特點(diǎn)和“源”-“匯”關(guān)系,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析和連通度分析方法,通過(guò)增加有效結(jié)點(diǎn)和連線,提高景觀連通度。
4.5 城市景觀中的信息流
如果把以電臺(tái)、電視臺(tái)、報(bào)刊等新聞媒介和電話、傳真等通訊設(shè)備為載體,傳播的各類信息作為城市信息流,景觀生態(tài)學(xué)很少涉及,對(duì)保證城市信息流的暢通貢獻(xiàn)不大。
5 城市景觀的異質(zhì)性及其維持
5.1 城市景觀異質(zhì)性
景觀異質(zhì)性是指一個(gè)景觀中對(duì)一個(gè)種,或更高級(jí)生物組織的存在起決定性作用的資源,在空間或時(shí)間上的變異程度。景觀層次上的空間異質(zhì)性,通常表現(xiàn)為空間組分異質(zhì)性、空間構(gòu)型異質(zhì)性和空間相關(guān)異質(zhì)性?臻g組分異質(zhì)性,是指組成景觀的各類生態(tài)系統(tǒng)的類型、數(shù)量及其面積比例關(guān)系?臻g構(gòu)型異質(zhì)性是指景觀中各類生態(tài)系統(tǒng)的空間分布、斑塊大小和形狀、景觀對(duì)比度和連接度等。空間相關(guān)異質(zhì)性則是各生態(tài)系統(tǒng)在景觀中的空間關(guān)聯(lián)程度、整體或參數(shù)的關(guān)聯(lián)程度、空間分布梯度和趨勢(shì)等。景觀異質(zhì)性除了受環(huán)境資源的自然地理異質(zhì)分布格局的控制外,其主要來(lái)源還包括自然干擾、人類活動(dòng)及植被的內(nèi)源演替或種群的動(dòng)態(tài)變化。
城市景觀的異質(zhì)性,首先表現(xiàn)為城市公園、綠地、水面、建筑物、街道等性質(zhì)各異、功能不同的景觀要素斑塊的多樣性,及其空間配置格局上。屬于自然或半自然的城市公園和綠地,具有更多生態(tài)學(xué)和美學(xué)功能的景觀要素,自然的、人工開(kāi)挖或整修過(guò)的水體,也是城市景觀中的“自然”組分,起著制造氧氣、凈化空氣、供人娛樂(lè)、美化城市的作用。這類景觀要素斑塊的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)城市景觀整體的功能、質(zhì)量和生態(tài)承載力有很大的影響,增加各種大小、形狀和內(nèi)在結(jié)構(gòu)的自然斑塊,調(diào)整和優(yōu)化它們的空間分布格局,將會(huì)極大地改善城市景觀的生態(tài)功能。
城市景觀中的各種建筑或建成區(qū)斑塊,強(qiáng)烈地改變了城市下墊面的屬性,使城市熱力學(xué)性質(zhì)和水文狀況,相應(yīng)地發(fā)生顯著變化,阻斷或割裂了多種生態(tài)學(xué)過(guò)程,并給相鄰斑塊輸入廢棄物和環(huán)境毒素。在城市景觀中的不同功能區(qū),由于其建筑物類型和地面覆蓋物的性質(zhì)和面積比例有很大差異,使得城市景觀的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)也有明顯差別。如城市工業(yè)區(qū),特別是重化工區(qū),常常是現(xiàn)實(shí)或潛在的惡性污染源。目前的許多城市商業(yè)區(qū)的污染物排放量也很大,但其性質(zhì)和擴(kuò)散方式與工業(yè)區(qū)的污染物有很大差別。如何有效地就地處理污染物,阻止污染的擴(kuò)散,是城市景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)關(guān)注的重要問(wèn)題。
人類需要在多種景觀中滿足其生存和發(fā)展的需要。如,經(jīng)常在商業(yè)區(qū)、政府機(jī)關(guān)辦公區(qū)、工業(yè)區(qū)等地工作的人們,需要貼近自然的感覺(jué),在近自然的景觀中得到休憩。這不僅需要人工建筑明顯的公園,更需要森林公園、植物園,甚至自然的山野林地。因此,通過(guò)利用和提高景觀的異質(zhì)性,滿足人類自身發(fā)展的需要,對(duì)于保障城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
5.2 城市景觀異質(zhì)性的維護(hù)
5.2.1 保護(hù)城市景觀中的生態(tài)敏感斑塊和特色文化斑塊
維持城市景觀異質(zhì)性,首先要保護(hù)城市景觀中易受人類活動(dòng)影響的敏感生態(tài)系統(tǒng)或景觀要素。城市景觀中的生態(tài)敏感斑塊,包括城市河流水系、瀕河地帶、城郊山地或丘陵、自然和人工植被、野生動(dòng)物棲息地等。這些生態(tài)敏感區(qū)對(duì)維護(hù)城市景觀的生態(tài)功能、保持城市景觀的地域自然屬性具有特殊的作用,要遵循景觀生態(tài)學(xué)原理,從保持生態(tài)學(xué)過(guò)程的連續(xù)性和完整性出發(fā),從調(diào)整和改善斑塊的形狀、大小、連通性和整體空間配置等方面入手,保護(hù)城市景觀中的生態(tài)敏感區(qū),以及具有特殊或重要?dú)v史文化價(jià)值的文物古跡、風(fēng)景名勝等文化敏感區(qū)。
5.2.2 增加城市景觀中的生態(tài)環(huán)境功能斑塊
完善的景觀結(jié)構(gòu),是實(shí)現(xiàn)景觀功能的基礎(chǔ)。城市景觀是一個(gè)高度人工化的景觀,改善城市景觀結(jié)構(gòu),應(yīng)該在增加綠地廊道及斑塊的基礎(chǔ)上,提高城市景觀的多樣性,在城市景觀設(shè)計(jì)與建設(shè)中應(yīng)更多地追求多元化和多樣性,盡一切可能引進(jìn)和保護(hù)自然和半自然斑塊或廊道,特別是林地斑塊、水體斑塊、濕地斑塊和其他具有復(fù)雜群落結(jié)構(gòu)的自然和半自然植被斑塊。
5.2.3 調(diào)整和優(yōu)化城市用地空間結(jié)構(gòu)
要適當(dāng)控制城市規(guī)模,通過(guò)調(diào)整城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu),提高城市土地使用效率,避免單純外延式發(fā)展,建立起土地利用效率和環(huán)境綜合效應(yīng)都最佳的城市土地集約利用模式。在規(guī)劃中要特別注意增加第三產(chǎn)業(yè)用地,增加道路廣場(chǎng)用地,保持現(xiàn)有居民用地水平和較高的城市綠地指標(biāo),適當(dāng)壓縮工業(yè)用地。應(yīng)根據(jù)城市的自然條件,城市的結(jié)構(gòu)和功能宋安排城市綠地空間,注意劃分建筑用地與開(kāi)闊空間,保護(hù)風(fēng)景資源,增加林業(yè)綠地、環(huán)保綠地、水源綠地、游憩綠地與農(nóng)業(yè)綠地等城市非建設(shè)用地,確保發(fā)揮其生態(tài)效益,提高城市人居環(huán)境質(zhì)量。
6 結(jié)語(yǔ)
(1)城市是一個(gè)景觀生態(tài)系統(tǒng),城市景觀具有人類主導(dǎo)性、生態(tài)脆弱性和景觀破碎性3個(gè)主要特點(diǎn),對(duì)城市發(fā)展和建設(shè)規(guī)劃中遇到的問(wèn)題,可以作為景觀生態(tài)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)整體綜合研究。
(2)城市景觀的所有景觀要素都可以從空間結(jié)構(gòu)特征上歸結(jié)為斑塊、廊道和本底等結(jié)構(gòu)成分,城市景觀的整體結(jié)構(gòu)或格局,就是這些不同屬性的斑塊和廊道,在不同性質(zhì)的景觀本底中的分布模式。而城市景觀功能主要體現(xiàn)在包括物質(zhì)、能量、物種、人口、信息等主要功能流的特點(diǎn)上。因此,可以從景觀整體、景觀結(jié)構(gòu)成分和景觀格局對(duì)各種功能流的影響,來(lái)確定景觀結(jié)構(gòu)的合理性。結(jié)合景觀要素的屬性,針對(duì)斑塊和廊道的空間特征,及其在景觀整體中的空間配置,探討它們對(duì)景觀整體生態(tài)過(guò)程的控制和影響機(jī)制,可以為城市景觀生態(tài)規(guī)劃提供重要的理論依據(jù)。
(3)異質(zhì)性是景觀的基本屬性,城市景觀異質(zhì)性是維持城市景觀生態(tài)功能的基礎(chǔ)。維護(hù)和提高城市景觀異質(zhì)性是城市景觀生態(tài)研究的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題,也是城市建設(shè)規(guī)劃和管理的核心問(wèn)題之一。保護(hù)城市景觀中的生態(tài)敏感斑塊和特色文化斑塊,增加城市景觀中的生態(tài)環(huán)境功能斑塊,調(diào)整和優(yōu)化城市用地空間結(jié)構(gòu),是維護(hù)城市景觀異質(zhì)性的有效途徑。
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