城市生態學語境下的城市生態網絡分析
——以上海城市生態網絡分析為例

張 譜

Studio Re+N建筑設計事務所 上海 201906

1 研究背景

城市生態學是研究城市環境中生物體之間及其生物體與周圍環境的關系的科學[1]。屬于傳統生態學的分支。生態學進入大眾視野并受到重視始于1960年的“環境危機”，但傳統生態學往往避開人類的建成環境，將研究集中在不受人類因素干擾的自然領域。而城市生態學將研究對象轉向了以高密度住宅和商業建筑、鋪裝路面以及其他與城市有關的因素為主的城市環境[1]，這將對環境保護和人類的可持續發展具有更深遠的意義。

雖然城市生態學和傳統生態學擁有相同的內核：生物體和環境之間的關系，但由于自然環境和城市環境之間巨大的差異，城市生態學和傳統生態學研究的框架不同，其主要內容包含了：1.由不同的空間肌理以馬賽克形式組成的都市建成區；2.生物體，建成物，和物理環境之間的相互作用；3.由空間肌理的馬賽克之間的能量流動和生物體移動而形成的動態系統[2]。

展開來說，在空間肌理方面，自然和人工形成的肌理有很明顯的不同（圖1），如果說自然過程塑造的空間肌理體現的是層級豐富、更具有抗性的自然生態系統，那么人類活動在相對單一的邏輯下，快速塑造空間肌理往往無法形成類似的復雜合理的系統，甚至對原有的自然系統造成破壞。城市生態學要研究的即是城市環境中的人造和自然肌理之間的結合關系。在生物體的定義方面，需要說明的是，雖然人類顯然也是城市中的生物體之一，但是一旦將人類包含進去，學科就會變得復雜進而向以人類活動為研究重點的其他學科分化，例如社會學，經濟學，建筑學等，所以都市生態學將“生物體”的范圍限定在除了人類以外的其他生物[2]。最后，所組成的這個生態系統，不僅在城市內部和我們肉眼所見的人造設施系統疊加在一起共同運轉，同時也支撐著城市和周圍自然環境進行能量和物質交換來保證其運作。這個生態系統的骨架即體現為生態網絡。

但是不同的城市在空間肌理上千差萬別，其中所包含的生態系統也各不相同。眾多學者建立了不同的空間模型和參數系統對其進行空間上的分析，評價，以期形成有效的經驗和策略[2]。其中比較主流的三種分析框架為：

圖1 自然和人工形成的空間肌理

1. Alberti所提出的四大參數：形式（form），密度（density），異質性（heterogeneity），連接性（connectivity）

2. 城市-鄉村梯度模型（Urban-rural gradient ）

3. 斑塊-廊道-基底模型(patch-corridor-matrix)

前兩者主要用于拆解和分析城市生態系統的特點，以及用于比較不同城市所形成的不同生態系統之間的差異，而采用了二維分析方法的斑塊-廊道-基底模型有助于更直觀地總結如何形成有效的都市生態系統的經驗。本文將在這個模型的框架下進行對上海的城市生態網絡案例分析，以期對國內的都市生態學相關研究提供啟示。

2 斑塊-廊道-基底模型

在斑塊-廊道-基底模型中，“斑塊”（patch）和“廊道”（corridor）作為在城市景觀中普遍存在的兩種空間要素被拆解出來，它們和“景觀基底”（matrix）一起組成自然和人工雙重作用下的城市空間肌理（圖2）；而要作為一個有效的生態系統，則需要保證在這兩大要素之間能夠形成有效的能量和生命體的流動和交換，在各個層級上互相連接形成一個空間系統，并與其所在的景觀基底相互作用[2]。作為整體的系統如何運作，往往比獨立的棲息地、物種和綠色空間更重要[3]。

圖2 斑塊，廊道，和基底

城市生態系統是不完整的生態系統，需要從其他生態系統輸入大量的物質和能量[4]，并且和周圍存在著各個方面的雙向交換。比如農產品，自然資源從周圍的自然環境向城市中心流動，工業產品，休閑游客，廢物廢水廢氣從城市向周圍的自然環境流動[2]。在越接近城市中心的地方，自然棲息地被越大程度地侵占和碎片化。在城市空間中保存有效的生態網絡和生態系統，不僅能從娛樂、審美、環境健康等方面為人類社會提供價值，為城市動物提供生存的條件，更重要的是，在維持城市和周圍自然環境的可持續關系，控制城市的運作成本等方面至關重要。

基于城市生態網絡的文獻研究，筆者總結了在城市范圍形成有效網絡的幾個基本要素：

1. 具有不同尺度的綠色斑塊

城市中的綠色斑塊包括：自然狀態下的未開發和城市廢地，人工維護狀態下的綠地，如墓地、公園、高爾夫球場、住宅庭院[5]。雖然斑塊的大小對其中物種的生存有決定作用，但是無論大小，這些綠色斑塊對于整個城市生態網絡都具有價值。較大的可以作為生物群落的棲息地；而較小的可以充當生物體在不同棲息地之間流動的“墊腳石”（stepping stone）[5]。

2. 不同規模的斑塊之間的有效連接

距離和周圍的基底性質會影響生物體在棲息地之間的流動，生態走廊（corridor）和生態墊腳石（stepping stone）可以增強棲息地之間的連通性[2]，但它們的有效程度有待量化的分析和證明。

3. 城市內生態網絡與城市外自然地之間的連接

該連接可以通過“物種雨”的形式為都市區提供生物體[2]，生物體的數量和多樣性保證了城市生態系統中的能量流動和整體完整性。

3 上海城市生態網絡分析

基于這些城市生態學的基本概念，本文將從空間肌理特點，生態網絡中各部分的連通性，市內生態系統和市外自然地之間的聯系等方面來分析上海市中心的生態網絡。

從圖3看出，上海的生態空間肌理呈現以下幾個特點：綠色斑塊較多，在市內分布較均勻；從城市邊緣向城市中心呈現尺度變小的規律；在城市邊緣形成一圈較完整的綠帶。

圖3 上海綠地空間分布圖(圖片來源：上海市城市規劃圖（1999-2020）)

對于中心城區，在上海市建設公園的巨大努力下，市中心每兩個公園之間的平均距離為1-2km，這為構建有效的生態網絡提供了可能。而基于目前推進的河岸空間改造計劃，這個空間肌理有進一步優化的潛力。從前被工廠和貨運碼頭占領的河岸正在被陸續改造成城市公園。這些公園雖然單體面積不大，但整體連續性很強，可以和水體一起成為城市中心的大型生態通廊。需要說明的是，雖然地圖中缺失了住宅區的植被空間，它們也應該是生態網絡中的一部分，但是考慮到市中心的建筑密度，建筑高度和植被的同質化，這些住區綠化對生態連通性的貢獻可能是微乎其微的。

如圖3所示，越靠近城市邊緣，綠色斑塊越大，并且有更多的綠色通廊對其進行連接。城市邊緣的這部分綠帶基本和高速環路同行，平均寬度600m，其中有公園、苗圃、農業旅游、別墅小區，主題公園等[6]。在這個綠帶上還穿插了一些楔形斑塊，作為連接城市內外的“錨點”(圖4)。這些規劃的“錨點”本來可以很好地幫助“生物雨”從周圍的自然環境落進城區，但是城市擴張已經突破了綠帶的束縛，導致這些“錨點”失去了和自然環境的連接，在生態網絡中的作用也相應減弱。

圖4 上海楔形綠地分布圖(來源：上海市生態空間專項規劃（2018-2035）)

圖5 上海城市公園規劃圖(圖片來源：上海市生態空間專項規劃（2018-2035）)

其實，規劃部門曾經計劃在城市外圍再建一個郊區森林帶[6]以應對城市建成區的擴張，卻沒有成功落地。取而代之的方案是在現有綠帶和城市擴張邊界之間的緩沖區落實20-30個不同類型的郊野公園，從濕地、林地、森林，到農業用地[6]，以此來加強都市區和外圍自然棲息地之間的聯系（圖5）。

4 結論

從上海的案例來看，其中的城市生態網絡的格局基本形成，但還面臨著城市擴張，網絡中連接性不強等問題。這是因為在初期的城市規劃中，對城市生態系統的考慮往往讓位于經濟，效率等其他因素。例如大量的公園和近來的河濱公園的建造更多的是城市的休閑娛樂和審美服務[6]，因此對公園建設更多的強調數量，以匹配人口基數，其間的連通性則多被忽視；而城市邊緣的綠帶的建設初衷是為了防止城市擴張[6]，對于通過它來連接都市區域內外的綠色網絡的潛在作用沒有被充分重視。然而，以城市生態學為代表的對城市空間生態性的關注在各大城市的規劃中也越來越受到重視。對于上海來說，基于現有的綠地格局和生態化轉向，城市生態網絡正在越來越完善，在可持續發展中發揮出越來越大的作用。