城市生物多样性保护的3个发展历程

摘要：生物多样性给人类带来了丰富的物质产物和非物质利益，是人类社会可持续发展的重要支撑。尽管人们在生物多样性快速消失的压力下意识到提高生物多样性的重要性，但却鲜有人对城市生物多样性保护的参数化景观设计进行全面探究。

简述城市景观与生物多样性研究的发展历程，以国内外不同类型、不同尺度案例为例，对比其参数化评估与设计模型，分析参数化设计在城市景观中与生物多样性目标有机结合的途径和方式。在此基础上探讨面向生物多样性的城市景观设计途径，并对其发展趋势进行展望，以期为未来城市生物多样性发展提供理论依据和行动指南。

 

生物多样性是人类赖以生存的重要支撑，对城市的生态平衡、可持续发展具有重大意义[1-2]，同时生物多样性也是人居环境生态健康性的重要评价指标[3-4]。然而城市区域在人类剧烈且频繁的活动干扰下，生态系统快速退化、自然生境不断减少且破碎化程度加剧，城市生物多样性面临着急剧下降的现象[5]。在此背景下，城市生物多样性保护研究成为社会关注热点。诸多研究发现人类主导的景观设计可以恢复并保护生物多样性，甚至能提高当地生物多样性[6-7]。

这指明了一种有效的保护方式，即通过合理调控现有景观生态系统及规划设计新的景观格局，可以减少生境的碎片化，并对生物多样性及城市景观产生积极的影响[8]，景观规划设计因此成为解决城市生物多样性问题的有效途径。但由于城市环境的复杂性，生物多样性保护导向下的景观规划设计仍处于不断探索的研究阶段，研究思路及手段亟待新的突破。而目前从国内外城市发展历程与前沿研究来看，参数化设计恰巧提供了一种新的思维方式和技术手段。

 

参数化作为一种媒介，可以在自然、技术与人类之间建立全面的联系，对过程和结果进行把控和可视化[9]。面对城市社会的复杂性与变化性，基于参数化思维的设计更科学地解释了场地与最终设计形态的关系和生成过程，使设计与场所的固有特征、规律及过程相耦合[10-11]。将参数化思维方法应用于城市景观规划设计，对城市生物多样性的保护与提升也具有重要意义。

 

因此，本文首先总结了基于城市生物多样性保护的景观规划设计研究进展，其次通过对比国内外不同类型、不同尺度的研究案例，分析其参数化评估与设计模型的评价指标体系和具体应用的方法，最后对未来城市景观生物多样性研究趋势进行展望，为城市生物多样性保护的景观规划设计提供理论与实践参考。

 

1发展历程

 

1.1启蒙阶段

 

生物多样性(biologicaldiversity/biodiversity)是生物及其组成系统的总体多样性和变异性，包括与此相关的各种生态过程的总和[12]。自20世纪80年代初，生物多样性保护及相关研究便引起国际社会的普遍关注，中国的生物多样性研究也随之在生物物种保护价值、生态学特性、受威胁状况、种质资源等方面逐渐兴起[13]。得益于现代多种学科理论的快速发展，特别是地理科学、景观生态学以及保护生态学的发展，生物多样性的内涵不再局限于传统生物多样性研究的生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性3个方面，而是扩展到地理环境、生物栖息地的差异性与多样性[4]。

同时，随着风景园林学科理论与实践迈向现代科学的快速发展，其关注领域也逐渐由传统的花园营造、空间组织转向区域、国土空间规划设计，从更大的格局思考风景园林在人居环境建设中的作用。特别是在景观生态学的理论指导下，出现了对景观多样性的探讨，包括景观在结构、功能及其时间变化方面的多样性[14]。

 

在此研究过程中，有学者证明了生物量多样性与景观多样性有较密切的联系[15]，加上传统生物多样性保护注重于个别物种的保护而忽视了物种生存环境的构建并不能达到很好的效果，这促进了生物多样性保护途径从以物种为中心的自然保护途径向景观生态规划设计途径的转换[16-17]。与此同时，基于生物多样性保护的景观规划设计相关理论和方法也逐步发展起来。

 

 

随着城市化发展进程，无序扩张的发展模式和自然资源的非可持续利用，生境破碎化以及景观异质性下降，对物种内的遗传变异和物种丰富度产生了负面影响[18]，促使其向生物多样性低的系统的转换，对全球生物多样性产生了重大影响[19-20]。城市面临着生物多样性丧失、自然生境面积减少、生境破碎化、生态系统脆弱等严重生态问题[21]。



为了促进城市发展朝着良性、可持续的方向演进，生物多样性保护不再是简单地将自然收容于有限数量的保护区中[22]、管理特定的绿地或保护和恢复城市内部的某些栖息地[23]，而是考虑城市生态网络的构建，从整体上对城市生物多样性进行规划保护，因此基于城市生物多样性保护的景观规划设计在世界各地逐渐开展(表1)。

 

在这一阶段，国内外学者结合实际提出了一系列城市生物多样性保护的景观规划途径，以城市生物多样性保护为导向的景观规划快速发展。但现有的研究多集中于大尺度的规划和策略方面，且规划层面的方法较为宏观。如何全面落实城市宏观、中观和微观上的多尺度规划设计目标，尤其是利用参数化手段深入挖掘中小尺度的城市生物多样性，仍缺少更有效的设计手段。

 

 

计算机技术的快速发展产生的数字革命也为风景园林学科发展带来了新的机遇。景观参数化设计作为信息技术发展到一定阶段的产物[29]，在风景园林数字化规划设计流程中占据显著位置，是未来最重要的发展方向之一。

 

目前，景观参数化的研究关注点包括景观数字化及模拟技术、风景园林分析评价与参数化设计两大领域[30]。前者的发展带动了生态辅助参数化设计技术，相应的软件平台也在不断地建设中，并构成了较为完善的体系，包括基于气象数据的分析、热环境分析、风环境模拟、水环境模拟、光环境模拟等参数化生态环境分析[31]，其为后者的研究中引入了数字技术，以解决风景园林领域的实际问题。

近年来，国内外对参数化景观的研究关注重点也逐渐由景观数字化及模拟技术转向风景园林分析评价与参数化设计，为深入探索城市生物多样性保护的景观规划设计方法提供重要基础。

 

参数化设计不同于以往强调感性、审美为主导的设计，更注重科学理性分析。概言之，它是一种讲求逻辑性描述关系的思想方法，通过将数学、几何和算法逻辑等与设计问题相关联从而认识事物本质，而不仅是将参数化作为一种技术工具来辅助设计成果的实现[32]。特别是那些基于理解生态过程的参数化模型，对评估生物多样性及指导景观规划设计有重要作用[33]。



在这一阶段，朱利叶斯·法布士(JuliusFabos)发展了定量景观分析模型，威廉姆·玛什(WilliamMarsh)发展了与生物多样性规划密切相关的理论和技术手段[4]，罗德·巴奈特(RodBarnett)利用Netlogo软件模拟复杂系统运动对受飓风干扰后的生物多样性恢复设计提供了有效参考[34]。



同时学界也出现了一些城市中小尺度上生物多样性保护的参数化景观设计方法与案例(表2)，重点关注在实践中如何协调生物多样性保护与其他宏观规划设计目标之间关系。尽管这些研究案例有待不断完善之处，但仍能对未来城市生物多样性规划设计提供宝贵的实践经验和启示。