城市生态学语境下的城市生态网络分析——以上海城市生态网络分析为例

张 谱

Studio Re+N建筑设计事务所 上海 201906

1 研究背景

城市生态学是研究城市环境中生物体之间及其生物体与周围环境的关系的科学[1]。属于传统生态学的分支。生态学进入大众视野并受到重视始于1960年的“环境危机”，但传统生态学往往避开人类的建成环境，将研究集中在不受人类因素干扰的自然领域。而城市生态学将研究对象转向了以高密度住宅和商业建筑、铺装路面以及其他与城市有关的因素为主的城市环境[1]，这将对环境保护和人类的可持续发展具有更深远的意义。

虽然城市生态学和传统生态学拥有相同的内核：生物体和环境之间的关系，但由于自然环境和城市环境之间巨大的差异，城市生态学和传统生态学研究的框架不同，其主要内容包含了：1.由不同的空间肌理以马赛克形式组成的都市建成区；2.生物体，建成物，和物理环境之间的相互作用；3.由空间肌理的马赛克之间的能量流动和生物体移动而形成的动态系统[2]。

展开来说，在空间肌理方面，自然和人工形成的肌理有很明显的不同（图1），如果说自然过程塑造的空间肌理体现的是层级丰富、更具有抗性的自然生态系统，那么人类活动在相对单一的逻辑下，快速塑造空间肌理往往无法形成类似的复杂合理的系统，甚至对原有的自然系统造成破坏。城市生态学要研究的即是城市环境中的人造和自然肌理之间的结合关系。在生物体的定义方面，需要说明的是，虽然人类显然也是城市中的生物体之一，但是一旦将人类包含进去，学科就会变得复杂进而向以人类活动为研究重点的其他学科分化，例如社会学，经济学，建筑学等，所以都市生态学将“生物体”的范围限定在除了人类以外的其他生物[2]。最后，所组成的这个生态系统，不仅在城市内部和我们肉眼所见的人造设施系统叠加在一起共同运转，同时也支撑着城市和周围自然环境进行能量和物质交换来保证其运作。这个生态系统的骨架即体现为生态网络。

但是不同的城市在空间肌理上千差万别，其中所包含的生态系统也各不相同。众多学者建立了不同的空间模型和参数系统对其进行空间上的分析，评价，以期形成有效的经验和策略[2]。其中比较主流的三种分析框架为：

图1 自然和人工形成的空间肌理

1. Alberti所提出的四大参数：形式（form），密度（density），异质性（heterogeneity），连接性（connectivity）

2. 城市-乡村梯度模型（Urban-rural gradient ）

3. 斑块-廊道-基底模型(patch-corridor-matrix)

前两者主要用于拆解和分析城市生态系统的特点，以及用于比较不同城市所形成的不同生态系统之间的差异，而采用了二维分析方法的斑块-廊道-基底模型有助于更直观地总结如何形成有效的都市生态系统的经验。本文将在这个模型的框架下进行对上海的城市生态网络案例分析，以期对国内的都市生态学相关研究提供启示。

2 斑块-廊道-基底模型

在斑块-廊道-基底模型中，“斑块”（patch）和“廊道”（corridor）作为在城市景观中普遍存在的两种空间要素被拆解出来，它们和“景观基底”（matrix）一起组成自然和人工双重作用下的城市空间肌理（图2）；而要作为一个有效的生态系统，则需要保证在这两大要素之间能够形成有效的能量和生命体的流动和交换，在各个层级上互相连接形成一个空间系统，并与其所在的景观基底相互作用[2]。作为整体的系统如何运作，往往比独立的栖息地、物种和绿色空间更重要[3]。

图2 斑块，廊道，和基底

城市生态系统是不完整的生态系统，需要从其他生态系统输入大量的物质和能量[4]，并且和周围存在着各个方面的双向交换。比如农产品，自然资源从周围的自然环境向城市中心流动，工业产品，休闲游客，废物废水废气从城市向周围的自然环境流动[2]。在越接近城市中心的地方，自然栖息地被越大程度地侵占和碎片化。在城市空间中保存有效的生态网络和生态系统，不仅能从娱乐、审美、环境健康等方面为人类社会提供价值，为城市动物提供生存的条件，更重要的是，在维持城市和周围自然环境的可持续关系，控制城市的运作成本等方面至关重要。

基于城市生态网络的文献研究，笔者总结了在城市范围形成有效网络的几个基本要素：

1. 具有不同尺度的绿色斑块

城市中的绿色斑块包括：自然状态下的未开发和城市废地，人工维护状态下的绿地，如墓地、公园、高尔夫球场、住宅庭院[5]。虽然斑块的大小对其中物种的生存有决定作用，但是无论大小，这些绿色斑块对于整个城市生态网络都具有价值。较大的可以作为生物群落的栖息地；而较小的可以充当生物体在不同栖息地之间流动的“垫脚石”（stepping stone）[5]。

2. 不同规模的斑块之间的有效连接

距离和周围的基底性质会影响生物体在栖息地之间的流动，生态走廊（corridor）和生态垫脚石（stepping stone）可以增强栖息地之间的连通性[2]，但它们的有效程度有待量化的分析和证明。

3. 城市内生态网络与城市外自然地之间的连接

该连接可以通过“物种雨”的形式为都市区提供生物体[2]，生物体的数量和多样性保证了城市生态系统中的能量流动和整体完整性。

3 上海城市生态网络分析

基于这些城市生态学的基本概念，本文将从空间肌理特点，生态网络中各部分的连通性，市内生态系统和市外自然地之间的联系等方面来分析上海市中心的生态网络。

从图3看出，上海的生态空间肌理呈现以下几个特点：绿色斑块较多，在市内分布较均匀；从城市边缘向城市中心呈现尺度变小的规律；在城市边缘形成一圈较完整的绿带。

图3 上海绿地空间分布图(图片来源：上海市城市规划图（1999-2020）)

对于中心城区，在上海市建设公园的巨大努力下，市中心每两个公园之间的平均距离为1-2km，这为构建有效的生态网络提供了可能。而基于目前推进的河岸空间改造计划，这个空间肌理有进一步优化的潜力。从前被工厂和货运码头占领的河岸正在被陆续改造成城市公园。这些公园虽然单体面积不大，但整体连续性很强，可以和水体一起成为城市中心的大型生态通廊。需要说明的是，虽然地图中缺失了住宅区的植被空间，它们也应该是生态网络中的一部分，但是考虑到市中心的建筑密度，建筑高度和植被的同质化，这些住区绿化对生态连通性的贡献可能是微乎其微的。

如图3所示，越靠近城市边缘，绿色斑块越大，并且有更多的绿色通廊对其进行连接。城市边缘的这部分绿带基本和高速环路同行，平均宽度600m，其中有公园、苗圃、农业旅游、别墅小区，主题公园等[6]。在这个绿带上还穿插了一些楔形斑块，作为连接城市内外的“锚点”(图4)。这些规划的“锚点”本来可以很好地帮助“生物雨”从周围的自然环境落进城区，但是城市扩张已经突破了绿带的束缚，导致这些“锚点”失去了和自然环境的连接，在生态网络中的作用也相应减弱。

图4 上海楔形绿地分布图(来源：上海市生态空间专项规划（2018-2035）)

图5 上海城市公园规划图(图片来源：上海市生态空间专项规划（2018-2035）)

其实，规划部门曾经计划在城市外围再建一个郊区森林带[6]以应对城市建成区的扩张，却没有成功落地。取而代之的方案是在现有绿带和城市扩张边界之间的缓冲区落实20-30个不同类型的郊野公园，从湿地、林地、森林，到农业用地[6]，以此来加强都市区和外围自然栖息地之间的联系（图5）。

4 结论

从上海的案例来看，其中的城市生态网络的格局基本形成，但还面临着城市扩张，网络中连接性不强等问题。这是因为在初期的城市规划中，对城市生态系统的考虑往往让位于经济，效率等其他因素。例如大量的公园和近来的河滨公园的建造更多的是城市的休闲娱乐和审美服务[6]，因此对公园建设更多的强调数量，以匹配人口基数，其间的连通性则多被忽视；而城市边缘的绿带的建设初衷是为了防止城市扩张[6]，对于通过它来连接都市区域内外的绿色网络的潜在作用没有被充分重视。然而，以城市生态学为代表的对城市空间生态性的关注在各大城市的规划中也越来越受到重视。对于上海来说，基于现有的绿地格局和生态化转向，城市生态网络正在越来越完善，在可持续发展中发挥出越来越大的作用。