高速城市化时代的城市生物多样性保护和规划园林规划 加入时间:2006-4-17 10:24:47 陈 波 汪科继 点击:684 【摘要】随着我国城市化进程的飞速发展，城市生态环境遭到严重污染，城市原有的自然生境支离破碎，对城市的可持续发展造成严重威胁。而城市生物多样性是城市生存与发展的基础，是实现城市生态系统持续性的保证。为此，本文分析了生物多样性对城市生态系统的价值，并运用景观生态学原则与方法，探讨了城市生物多样性保护的景观生态途径，重点介绍了在城市及周围地区设立自然保护区的规划方法。【关键词】生物多样性;景观生态学;保护;规划;可持续发展 BIODIVERSITY CONSERVATION AND PLANNING IN THE TIME OF RAPID URBANIZATIONCHEN Bo1， WANG Keji2( Department of Horticulture， Zhejiang University， Hangzhou 310029; Bureau of agriculture， forestry and water， Jiangbei district， Ningbo 315020)ABSTRACT:With the rapid development of urbanization in China， urban ecological environment has been polluted severely， and natural habitats in cities have been fragmented， which threatens seriously sustainable development of urban Biodiversity in cities is a base of survival and development and a guarantee of sustainability of Therefore， this article analyzes the values of biodiversity for urban ecosystem， furthermore， based on principles and methods of landscape ecology， discusses landscape ecological approaches to urban biodiversity conservation， especially the method for planning nature KEYWORDS:biodiversity;landscape ecology;conservation;planning;sustainable development 1 前言根据联合国“生物多样性公约”(1992)，“生物多样性(biodiversity)是指所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体;这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”生物多样性是人类赖以生存的物质基础，也是城市生存的根本条件，它对维持区域和城市的生态平衡、可持续发展具有十分重要的意义。保存生物多样性可为城市将来的生存、发展和繁荣提供更多、更好的条件，使城市对未来可能发生的环境变化具有更强的应变能力。可见，城市的生物多样性不仅对城市的生产与生活具有重要的意义，更关系到城市生态环境的改善乃至整个城市的可持续发展。积极保护城市的生物多样性，从而通过丰富的生物多样性促进城市的可持续发展就成为一项关系城市未来发展的紧迫任务。 2 快速城市化和大城市群的形成严重威胁生物多样性的根基城市化是人类社会发展的必然趋势。随着我国经济的飞速发展，我国城市化进程正逐步加快。据统计，到2003年底，我国建制市达660个，行政区域土地面积565 104km2，城镇人口52 376万，城市化水平达53%，比2002年年末提高43个百分点，达到了1998年世界发展中国家的平均水平(38%)[1]。城市化过程是一把双刃剑，一方面带来了社会、经济的繁荣和物质文明的巨大提高，为城市居民提供了优越的物质和文化生活条件;另一方面人口密集、工厂林立、交通拥挤等造成严重的环境污染，冲击和破坏了原有的自然生态系统，加剧了自然环境的恶化。因此，城市的生态环境问题日益成为人们关注的焦点。城市生态系统的持续性是城市健康、稳定发展的基本保证，城市发展要求我们不断促进城市生态系统的持续性。更为严峻的是，经济发达区域如长江三角洲城市群和珠江三角洲城市群的快速形成已经从根本上改变了这些区域原有的景观格局和地表结构，从而严重威胁这些区域的生物多样性，而其影响的时间和空间尺度及强度我们尚无法预测。以长江三角洲城市群的高速公路网而言，已使江浙沪区域景观严重破碎化，生物的自由传播和流动受到严重限制;为增加城市建设用地而对乡村和郊野土地的大规模平整(即土地整理)及河道水系整治已经使土地资源异质性大大降低，均匀度大大提高，小生境受到严重破坏，从根本上动摇了生物多样性的基础。 3 生物多样性对城市生态系统的价值城市是一个以人为中心的自然、经济与社会的复合人工生态系统，它具有自身的生物多样性特征，即城市的生物区系组成。城市化的迅猛发展，导致原有的自然生态系统被破坏，城市的生物多样性受到了严重的威胁，城市的生存与发展面临着生态环境问题的严峻挑战。地球上每消失一个物种，就永远失去了它所具有的宝贵的遗传信息。人类尚未认识的物种约占全球物种的70%，因此很多目前濒临灭绝的物种很可能正是人类未来食品、药物或工业原料的重要来源。生物多样性为城市提供了生存的基础和发展的保证，生物多样性促进了城市发展的稳定性和可持续性。在城市生态系统中，生物多样性的价值是多种多样且无与伦比的。1 生物多样性是城市生存发展的基础在城市生态系统中，城市的生物多样性(包括遗传、物种、生态系统及景观的多样性)与城市自然生态环境系统的结构与功能(能量转化、物质循环、食物链、净化环境等)直接联系，它与大气圈、水圈、岩石圈一起，构成了城市赖以生存发展的生态环境基础。生物多样性为城市的生存与发展提供了大量的生物资源，如工业原料、建筑材料、食物、药物、新型能源等。目前人们仅仅利用了生物价值的一部分，还有源源不断的野生生物的新价值正等待着人们的不断发现。2 生物多样性可导致城市生态系统的稳定性大量事实证明，生态系统与环境之间保持动态平衡的稳定状态的能力是同生态系统中物种及结构的多样性、复杂性呈正相关的。也就是说，生态系统的结构越多样、复杂，则其抗干扰的能力越强，因而也越易保持其动态平衡的稳定状态。这是因为在结构复杂的生态系统中，当食物链(网)上的某一环节发生异常变化，造成能量、物质流动的障碍时，可以由不同生物种群间的代偿作用给予克服。多样、复杂的生态系统受到干扰之后，总会自发地通过群落演替，恢复原先的稳定状态，重建失去了的生态平衡。城市生态系统是以人为主体的、人工化环境的、人类自我驯化的、开放性的生态系统[2]，人类的严重干扰是城市生态系统最显著的特征。只有具有丰富的生物(特别是高等植物)多样性，形成高度复杂、多样的生物群落，才能保证城市生态系统良好、稳定地运转。3 生物多样性可提高城市的景观异质性飞速发展的城市化促使城市生物不可避免地具有人为活动的烙印。人类在城市建设过程中，一方面破坏或摒弃了许多原有的生物群落，另一方面又引进了许多外来的生物并形成了许多新的生物群落。这最终改变了城市生物的组成、结构、类群、动态、生态等自然特性，并深刻影响了生物群落生态功能的发挥。由于城市生活空间的相对局促，城市生物群落的构建受到城市基础设施(如道路、建筑物等)的限制，使得城市生物结构分化明显，趋于单一化，组成景观的异质性低。而生物多样性可以提高城市景观的异质性。以植物为例，城市绿化运用多种多样的植物不但能塑造丰富多彩的植物景观，美化城市，还可以通过合理的植物设计与组合体现城市的特色与地方风貌。4 生物多样性可保证城市生态系统功能的持续性生物多样性对保证城市生态系统功能的持续性具有重要的价值。绿色植物通过光合作用呼出氧气、吸入二氧化碳，维持了大气成分的相对稳定。土壤中的分解者--真菌、微生物和土壤动物分解了废物和污染物，清除了有机垃圾，是生物圈物质循环中不可缺少的一环。森林和草地具有截留降水，保持水土的作用，从而可以保护河流、降低洪水和干旱对城市生态系统的威胁。植物群落在调节城市小气候、降低城市热岛效应方面也具有明显的作用。此外，城市中的植被还具有净化空气、降低噪音、为城市动物提供栖息地等生态价值。 4 城市生物多样性保护的方法如上所述，城市生态系统的持续性是城市发展的内在要求，而高度的生物多样性对城市生态环境的改善、城市生态系统的持续发展具有明显的促进作用。生物资源重要的特性是加强保护和合理利用，这样它可以再生以致持续利用;若保护与利用不合理，它就可能灭绝。事实上，目前不断丧失的城市生物多样性正是城市飞速发展与生物资源承载力之间的不平衡引起的。由于缺乏对城市生物多样性价值的认识和没有有效保护生物资源，我们正在逐步毁掉城市未来生存和发展的基础。可见，在城市中加强生物多样性的保护工作势在必行。城市生物多样性保护的方法总体上说可分为两种:就地保护和迁地保护，前者包括建立自然保护区、国家公园、森林公园等，后者包括建立植物园、树木园、动物园、水族馆和基因库等。笔者认为，人为地进行迁地保护对生物多样性的保护起到了一定的作用，但一方面受到人力、物力和财力上的一些限制，另一方面将动植物物种与野生的群体和自然环境相隔离，其结果往往是削弱了物种的自然生态习性，在一定程度上降低了物种的遗传多样性，这样并未起到真正保护生物多样性的目的。景观生态学的出现与发展，为生物多样性保护工作带来了新的方法。以景观生态学的原理和方法保护和管理物种栖息地是生物多样性保护最为有效的途径[3]。目前，景观生态学在生物多样性保护中已处于核心地位。1 景观生态学中有关生物多样性的几个重要概念1 景观生态学与景观简言之，景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科[4]。而景观生态学中的景观是指由相互作用的生态系统镶嵌构成，并以类似形式重复出现，具有高度空间异质性的区域[5]。景观生态学对生物多样性保护的指导作用是无可替代的，因为许多物种并非局限在单一的生境中，而是经常在不同的生境之间转移，或生活在两个生境的交界处。对这些物种来说，考虑景观尺度上生境类型的组成和相互影响方式是十分重要的。可见，为了长期保持一个物种的存在，不仅要考虑目标物种本身，还要考虑它所在的生态系统以及有关的生态过程;不仅要重视保护区，更要重视保护区的背景基质[6]。景观生态学恰好为我们提供了考察整个景观基质的原理与方法，从而使我们在城市及区域水平上开展生物多样性保护工作成为可能。2 等级理论与尺度等级理论(hierarchy theory)认为，任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的时间和空间尺度。整个生物圈就是一个多重等级层次系统的有序整体，每一高级层次系统都是由具有自己特征的低级层次系统组成的。生物体由细胞组成，而生物体的聚集组成种群，种群又组成生物群落，生物群落与周围环境一起组成生态系统，生态系统又与景观生态系统一起组成总体人类生态系统。生物多样性保护涉及所有的生物等级层次，而生物等级层次常常具有一定的空间和时间尺度。因此，在进行生物多样性保护时必须明确所考察的尺度。从生态学的角度来说，尺度(scale)是指所研究的生态系统的面积大小(即空间尺度)，或者指所有研究的生态系统动态的时间间隔(即时间尺度)。在城市生态系统中，生物多样性保护的空间尺度包括从生物个体到整个城市生态系统及其周边地区的各种尺度。时间尺度也是必须考虑的重要问题。城市生态系统中的物种多度(abundance)和多样性(diversity)会随着季节的变化而变化。生物多样性随着时间和空间尺度变化而异，离开尺度来讨论生物多样性保护是毫无疑义的。3 生境破碎化与廊道生境破碎化在城市生态系统中随处可见。生境的消失和破碎是城市发展对生物多样性最严重、最直接的威胁。大片茂密的植被，或代之以混凝土地面和楼群，或被人工廊道分割得支离破碎，不可避免地导致大量的物种消失。例如印度尼西亚雅加达1938年记录有199种鸟类，但1975~1979年调查只有l00种[7]。东京城市小片残存森林中的鸟类在1960~1980年之间减少了一半，甚至城市生境中普遍存在的鸟类数量也下降，如树雀、乌鸦、大山雀和家鸽等[8]。德国慕尼黑在过去100年的时间里已经有180多种本地植物种类灭绝[9]。生境的重新连接是解决生境破碎化的主要办法，通过生境廊道可将破碎的生境斑块(patch)连接起来。廊道(corridor)是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。在生物多样性保护方面，生境廊道的作用是为野生动物提供栖息的生境和移动的通道。2 保护城市生物多样性的景观生态途径和规划城市的发展与自然保护是有矛盾的，但也不是不能协调。如果考虑到所在地不同生态系统的特点，在建立和扩大城市时运用景观生态原则进行合理的景观规划设计，为生物多样性的保存和发展创造适当的条件，就有可能达到彼此共存的目标。1 采取多尺度的保护途径局部尺度上的行动与区域尺度上的行动同等重要。城市的生物多样性保护需要从各种尺度上进行，小至一株行道树的保护，大至整个区域景观生物多样性的保护。各种尺度上的保护必须协调进行，以产生最佳的效果。每个市民都应当从自己的身边小事做起，爱护野生生物，关心生物多样性保护，尽可能减少对生物的干扰和伤害。公众积极的参与将对整个城市生物多样性保护起到一定的推动作用。而城市规划师则可以在一个更大的尺度上对生物多样性进行保护，他们通过对城市内居住区、水系、道路、公园、整个城市生态系统甚至城市群或区域的规划，从而实现对生物多样性的保护。2 城市自然化--将自然引入城市许多国家的实践表明，将自然引入城市，即在城市中引入自然群落结构机制或建立相似结构的人工群落是可行的。如英国埃文郡的海港城市布里斯托尔是一座美丽的中世纪古城，坐落在下埃及河与弗罗姆河的汇合处。该市中心的布里斯托尔公园中，一反过去那种整齐的草坪、苍古的大树、缤纷的花坛的布置形式，在大面积的草地旁开辟出一些池塘、沼泽、灌丛和杂草地，池塘中有蝌蚪，沼泽中有水生植物，灌丛和杂草地中开满野花，招来各种昆虫。枯枝也不随便清理，因为它可以维持很多物种的生存繁衍，从菌类一直到啄木鸟。这些城市少有的景观，给公园带来了旷野的风貌。事实证明，将自然引入城市的确是城市生活的一种需要和补充，已经成为城市自然化的群众性活动，并扩展到许多国家。如美国举行了多次城市自然化会议。在瑞士，几乎所有的公园都建有一个由这方面的专家指导的野生生物区。在芬兰也有类似的示范区，如公路边、公园中，甚至墓地都修建了适合野生动植物生长和栖息的区域[10]。日本神奈川县在谷户山公园建立了“水鸟的池”，福井县建立了“中池见湿地”，京都梅小路公园建立了“生命的森”等自然生态观察园，开展野生生物的生息、繁衍和自然环境的观察、调查、研究活动，其目的是为了提高国民的自然环境保护意识，在保护生态环境、生物多样性的同时，满足人们接近自然、回归自然的心理[11]。3 对退化生境的恢复和重建有些城市的原生生态系统早已被破坏殆尽，但是，为了使城市更加符合人类社会发展的要求，应该选择一些有可能恢复原来生态系统的次生生境，进行自然恢复或模拟原来生态系统的组成和结构进行更新组建。欧洲的许多国家实际上已这样做了[12]。荷兰的天然森林大约在200年前就被采伐完，现在看到的繁茂的山毛榉林、欧洲赤松林和云杉、冷杉林等大多是经过科学规划因地制宜地恢复或重建起来的。它们镶嵌在城镇、道路和河岸之间，形成绿地、农牧用地和城镇道路大约各占1/3的格局，对改善和美化人类环境以及保护生物多样性起着极为重要的作用。英国等国家还将野生生物的保护、引进与国土治理结合起来。除了城郊以外，已扩大到工业污染废弃地的恢复和种植。他们在城市的工业弃废场成功地发展起来了各种植物群落和依附于此的野生动物。这预示着可以通过最大限度地利用工业区的潜能，创建新的生境，增加城市景观的自然性，减少工业景观带来的不利影响。4 在城区或周围规划建立自然保护区城区保存的原生生态系统绝对不应破坏，要尽量保护城市自然遗留地和自然植被，各城市应该利用旧城区改造的机会，争取扩大城市的绿地空间，另外还应该建设城市公园，并在工厂空地、学校校园建立绿地和种植植物。城市中的自然生境斑块应该划为保护区，开展有效管理，维护其自然过程，发挥其保护、科研、教育与培训、资源开发和生态旅游等多功能的作用。目前，国外许多城市都建立了自然保护区。例如英国伦敦的海德公园在湖滨建立了禁猎区，摄政公园建立了禁猎的苍鹭栖息地。美国的旧金山、洛杉矶、迈阿密，加拿大的温哥华、蒙特利尔，澳大利亚的悉尼、堪培拉，俄罗斯的莫斯科，波兰的克拉科夫，瑞典的斯德哥尔摩，新加坡，印度尼西亚的雅加达，巴西的巴西利亚，委内瑞拉的加拉加斯等城市都进行了类似的自然保护工作[12]。(1)保护区的规划原则在建立保护区的过程中，规划者最为关心的主要问题有[13]:①保护物种所需要的保护区面积至少应是多少?②建立一个大型的保护区还是多个小型的自然保护区好?③一个濒危物种的多少个个体在保护区中得到保护才可以使它免于灭绝?④保护区最好的形状是什么?⑤如果要建立多个自然保护区，应该相互靠近一些，还是互相远离?它们应该相互隔离还是应该由廊道互相连通?针对上述问题，许多学者作了深入的研究，并得出了自然保护区规划的一般原则(表1)。表1 自然保护区规划的原则 较差 较好 ⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻⑼⑽⑾ 生态系统的部分得到保护小的保护区保护区破碎化保护区较少保护区彼此隔离保护区彼此隔离保护区是同质的生境保护区的形状不规则仅有大的保护区每个保护区各自管理人不准进入 生态系统得到完全保护大的保护区保护区未破碎化保护区较多保护区之间具有通道相连接保护区之间具有“踏脚石”(stepping-stone)多样化的生境(如山、湖泊、森林)被保护保护区接近圆形(边缘效应较少)大小保护区相结合区域内的保护区统一管理具有人能进入的缓冲区 (2)保护区的功能分区1971年，联合国教科文组织在“人和生物圈计划(MAB)”实施过程中，提出了影响深远的生物圈保护区的思想。根据这一思想，一个科学合理的自然保护区应该包括由内至外的3个功能区:①核心区:该区生物群落和生态系统受到绝对的保护，禁止一切人类的干扰活动;但可以有限度地进行以保护核心区质量为目的，或无替代场所的科研活动;②缓冲区:该区围绕核心区，保护与核心区在生物、生态、景观上的一致性，可进行以资源保护为目的科学活动和以恢复原始景观为目的的生态工程，还可以有限度地进行观赏型旅游和资源采集活动;③过渡区:该区位于最外围，区内可进行某些持续开发利用，某些自然资源的开发，并进行一些科研和人类经济活动。这种功能分区方法对各类城市群(区域水平上)的自然保护区规划具有理论指导意义。(3)规划建设生境廊道由于城市化造成城市自然生境的破碎化，由这些破碎的生境斑块形成的保护区远远不能实现对生物多样性的保护。为了减少它们对物种的限制和隔离，增加被保护物种之间及其与野生群体之间的联系与交换十分必要。在实际工作中，建设合理的生境廊道可以解决这个问题。连接城市各绿地、公园或乡村生境的植被廊道(如林荫道、树篱、防护林带)、河流与溪流廊道对维持和提高城市生物多样性是十分重要的，它们将城市中分散的动植物生境与区域景观中野生生物的栖息地联系起来，将不同地方的保护区构成保护区网，这样就可以有效地增强保护物种和野外物种的交换，从而增强整个城市生物群体的生存能力。例如在加拿大的多伦多，城市中的自然溪谷和林荫道已经作为公园之间生物迁移的廊道被保护起来[14]。在美国华盛顿进行的城市规划中，通过溪流廊道将城市中零散分布的动植物园与野外的天然生物群落区直接联系起来，使野生水禽可以进入城市公园区，同时公园内的水生生物也可以进入野外的自然栖息地，从而有效地促进了城市生物多样性的保护[15]。 5 结语目前，我国的城市化已进入高速发展阶段，而且这种快速增长势头将持续较长时期。在这样的背景下，如何做到既追求经济效益，又认真考虑社会需求和生态需求，从而促进城市的可持续发展，值得我们从各方面慎重考虑。对城市生物多样性的保护及持续利用的关注，已成为国际潮流和趋势，它要求我们在进行城市建设、规划及管理时必须以景观生态学原则与方法为指导，切实地开展生物多样性的保护和规划工作，以生物多样性促进城市的可持续发展。
