城市景觀及城市景觀生態(tài)研究的重點
1 引言
城市化是人類社會發(fā)展的必然趨勢，也是經(jīng)濟發(fā)展和科技進步的必然產(chǎn)物，是一個國家實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要標志。城市化過程在推動人類文明高速發(fā)展，促進社會物質(zhì)財富和精神財富迅速增長的同時，也毫無疑問地，給人類帶來了一系列迫切需要解決的生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境問題，并已經(jīng)成為人類生存和社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展進程中，面臨的主要問題之一。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，對人類活動中心的城市景觀進行生態(tài)學(xué)研究，為人類全面地認識和把握城市景觀中各種生態(tài)學(xué)過程和機制，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)計中的一些理論和實踐問題，提供了新的思路和技術(shù)途徑。
對于當(dāng)前城市發(fā)展和建設(shè)中面臨的問題，許多研究人員、城市規(guī)劃設(shè)計人員和城市管理人員，從不同角度開展了大量研究和探索。所有研究都進一步說明，城市發(fā)展中許多生態(tài)環(huán)境問題，都與不合理的城市景觀生態(tài)格局有關(guān)。筆者在認識城市景觀及其特點的基礎(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，及其維護等問題進行初步探討，以期提請更多的人士，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，為解決城市生態(tài)建設(shè)中面臨的問題，進行更加深入的研究。
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)境的過程中，建立起來的人工生態(tài)系統(tǒng)，也是自然－經(jīng)濟－社會復(fù)合系統(tǒng)。城市占有一定的地理空間范圍，具有獨特的生物、非生物和社會經(jīng)濟要素。這些要素通過物質(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，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。對于一個城市來說，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
2．2．1 城市景觀的人類主導(dǎo)性
人類活動強烈影響著城市景觀的自然條件、水文狀況、氣象特點、地表結(jié)構(gòu)、動植物區(qū)系等。城市景觀的特點，在很大程度上反映了當(dāng)?shù)氐纳鐣?jīng)濟發(fā)展狀況和歷史文化特點，也是人類對理想生活環(huán)境夢想的現(xiàn)實表現(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)整過的；多種主要生態(tài)過程，也是在人為控制或影響下進行的；城市景觀的功能需要人類的維護。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)過程，主要靠人為輸入或輸出不同性質(zhì)的能量和物質(zhì)，來協(xié)調(diào)和維持。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，以及政治、文化等因素的變動，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)對人類調(diào)控的高度依賴性，城市的自然生態(tài)過程被大大簡化和割裂，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)四通八達的交通網(wǎng)絡(luò)，貫穿整個景觀，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照。由于城市景觀功能的多樣性和城市景觀人為活動的復(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、相對同質(zhì)的地段或空間實體。對城市景觀的生態(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，對維護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，以及如何通過調(diào)整景觀格局進而優(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，相對于其他景觀來說，流通量大，流動速率高。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)營管理強度高，物質(zhì)和能量的人為投入量大，同時受大氣、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)過程中的廢棄物。如何實現(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)流動也必然伴隨著能量流動，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受到越來越多的重視。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，建設(shè)物種運動的通道，以保護城市生物多樣性，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)達的交通運輸體系作支撐。保證城市景觀中人口流動的暢通，既要研究人口流動的時間變化和波動特點，更要研究人口流動的空間特點和“源”－“匯”關(guān)系，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析和連通度分析方法，通過增加有效結(jié)點和連線，提高景觀連通度。
4．5 城市景觀中的信息流
如果把以電臺、電視臺、報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，對保證城市信息流的暢通貢獻不大。
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)性是指一個景觀中對一個種，或更高級生物組織的存在起決定性作用的資源，在空間或時間上的變異程度。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。空間組分異質(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。空間構(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，其主要來源還包括自然干擾、人類活動及植被的內(nèi)源演替或種群的動態(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、人工開挖或整修過的水體，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、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，阻止污染的擴散，是城市景觀規(guī)劃設(shè)計關(guān)注的重要問題。
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，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
5．2．1 保護城市景觀中的生態(tài)敏感斑塊和特色文化斑塊
維持城市景觀異質(zhì)性，首先要保護城市景觀中易受人類活動影響的敏感生態(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、野生動物棲息地等。這些生態(tài)敏感區(qū)對維護城市景觀的生態(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，保護城市景觀中的生態(tài)敏感區(qū)，以及具有特殊或重要歷史文化價值的文物古跡、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)，是實現(xiàn)景觀功能的基礎(chǔ)。城市景觀是一個高度人工化的景觀，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，盡一切可能引進和保護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，增加道路廣場用地，保持現(xiàn)有居民用地水平和較高的城市綠地指標，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闊空間，保護風(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
(1)城市是一個景觀生態(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個主要特點，對城市發(fā)展和建設(shè)規(guī)劃中遇到的問題，可以作為景觀生態(tài)學(xué)問題進行系統(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上。因此，可以從景觀整體、景觀結(jié)構(gòu)成分和景觀格局對各種功能流的影響，來確定景觀結(jié)構(gòu)的合理性。結(jié)合景觀要素的屬性，針對斑塊和廊道的空間特征，及其在景觀整體中的空間配置，探討它們對景觀整體生態(tài)過程的控制和影響機制，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)。維護和提高城市景觀異質(zhì)性是城市景觀生態(tài)研究的一個焦點問題，也是城市建設(shè)規(guī)劃和管理的核心問題之一。保護城市景觀中的生態(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)，是維護城市景觀異質(zhì)性的有效途徑。
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