景觀生態(tài)規(guī)劃模式強調(diào)水平生態(tài)過程與景觀格局的相互關(guān)系,使生態(tài)規(guī)劃在傳統(tǒng)千層餅?zāi)J交A(chǔ)上又大大前進了一步?!鞍邏K-廊道-基質(zhì)”模式是這一新的景觀規(guī)劃途徑的一個基本分析、評價和改變的語言。強調(diào)由斑塊、廊道和基質(zhì)構(gòu)成的景觀是一個動態(tài)的鑲嵌體,通過對這一鑲嵌體各組成部分的形狀、大小、數(shù)目及空間關(guān)系的改變來諧調(diào)各種過程,包括各種生態(tài)過程和人類活動過程,以實現(xiàn)景觀的可持續(xù)性。
景觀生態(tài)規(guī)劃(landscape ecological planning)模式是繼I. McHarg的“自然設(shè)計”(Design With Nature,1969, 1981)之后,又一次使城鄉(xiāng)規(guī)劃方法論在生態(tài)規(guī)劃方向上發(fā)生了質(zhì)的飛躍。自然設(shè)計模式摒棄了追求人工的秩序(orderliness)和功能分區(qū)(zoning)的傳統(tǒng)規(guī)劃模式強調(diào)各項土地利用的生態(tài)適應(yīng)性(suitability和fitness)和體現(xiàn)自然資源的固有價值;而景觀生態(tài)規(guī)劃模式則強調(diào)景觀空間格局(pattern)對過程(process)的控制和影響,并試圖通過格局的改變來維持景觀功能流的健康與安全,它猶其強調(diào)景觀格局與水平運動和流(movement and flow)的關(guān)系(Forman and Godron,1986; Risser, 1987; Turner,1989; Forman,1995a)。
下面將從思想與發(fā)展,基本原理和規(guī)劃的總體模式各個方面介紹景觀生態(tài)模式其在城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃中的應(yīng)用。
1景觀生態(tài)思想及發(fā)展首先,景觀(landscape)一詞在這里必須同視覺美學(xué)意義上的風(fēng)景,和作為一般描述性的地形地物概念區(qū)別開來(Naveh and Lieberman,1983; Forman and Godron, 1986; 俞, 1987)。景觀生態(tài)學(xué)中的景觀概念,比風(fēng)景和地貌意義上的景觀概念有更深而廣的內(nèi)函和外延,并有其特殊的意義,他是指多個生態(tài)系統(tǒng)或土地利用方式的鑲嵌體(mosaic),空間尺度大體在幾平方公里至幾百平方公里的范圍(Forman and Godron,1986; Forman 1995b)。
“景觀生態(tài)”一詞最早是由Troll于1939年提出的(見Naveh and Lieberman, 1983; Shreiber, 1990)。當(dāng)時航片開始普及,使科學(xué)家們能有效地在景觀尺度上進行生物群落與自然地理背景相互關(guān)系的分析。但直到80年代之后,景觀生態(tài)學(xué)才真正在把土地鑲嵌體(land mosaic)作為對象的研究中逐步總結(jié)出自己獨特的一般性規(guī)律,使景觀生態(tài)學(xué)成為一門有別于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)和地理學(xué)的科學(xué)。他以研究水平過程與景觀結(jié)構(gòu)(格局)的關(guān)系和變化為特色。這些過程包括物種和人的空間運動,物質(zhì)(水、土、營養(yǎng))和能量的流動,干擾過程(如火災(zāi)、蟲害)的空間擴散等。
景觀格局是景觀元素的空間布局,這些元素一般是指相對均相的生態(tài)系統(tǒng)和水體,森林斑塊,農(nóng)田斑塊,建成區(qū)等。而無論景觀的格局或是過程,都隨時間的推移而變化,所以,景觀生態(tài)學(xué)是研究景觀格局和景觀過程及其變化的科學(xué)。
2“斑塊-廊道-基質(zhì)”模式斑塊(patch)、廊道(corridor)和基質(zhì)(matrix)是景觀生態(tài)學(xué)用來解釋景觀結(jié)構(gòu)的基本模式,普遍適用于各類景觀,包括荒漠、森林、農(nóng)業(yè),草原、郊區(qū)和建成區(qū)景觀(Forman and Godron,1995a),景觀中任意一點或是落在某一斑塊內(nèi),或是落在廊道內(nèi),或是在作為背景的基質(zhì)內(nèi)。這一模式為比較和判別景觀結(jié)構(gòu),分析結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系和改變景觀提供了一種通俗、簡明和可操作的語言。這種語言和景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃師及決策者所運用的語言尤其有共通之處,因而景觀生態(tài)學(xué)的理論與觀察結(jié)果很快可以在規(guī)劃中被應(yīng)用,這也是為什么景觀生態(tài)規(guī)劃能迅速在規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)獲得共鳴的原因之一,特別在一直領(lǐng)導(dǎo)世界景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計新潮流的哈佛大學(xué)異軍突起。美國景觀生態(tài)學(xué)奠基人Richard F T. Forman與國際權(quán)威景觀規(guī)劃師Carl Steinitz緊密配合,并得到地理信息系統(tǒng)教授Stephen Ervin的強有力技術(shù)持支,從而在哈佛開創(chuàng)了又一代規(guī)劃新學(xué)派(Wenche et al, 1996)。目前,哈佛大學(xué)設(shè)計研究生院的高級研究中心(包括設(shè)計學(xué)博士計劃)中已專門設(shè)有景觀規(guī)劃與生態(tài)這一方向,使景觀生態(tài)學(xué)真正與規(guī)劃設(shè)計溶為一體。
運用這一基本語言,景觀生態(tài)學(xué)探討地球表面的景觀是怎樣由斑塊、廊道和基質(zhì)所構(gòu)成的,如何來定量、定性地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數(shù)目和空間關(guān)系,以及這些空間屬性對景觀中的運動和生態(tài)流有什么影響。如方形斑塊和園形斑塊分別對物種多樣性和物種構(gòu)成有什么不同影響,大斑塊和小斑塊各有什么生態(tài)學(xué)利弊。彎曲的直線的,連續(xù)的或是間斷的廊道對物種運動和物質(zhì)流動有什么不同影響。不同的基質(zhì)紋理(細密或粗散)對動物的運動和干擾的空間擴散有什么影響等等?;乩@著這一系列問題的觀察和分析,景觀生態(tài)學(xué)得出了一些關(guān)于景觀結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的一般性原理,為景觀規(guī)劃和改變提供了依據(jù)。
3景觀生態(tài)學(xué)的一般原理盡管景觀生態(tài)學(xué)的基本原理在很大程度上是通過對生物運動的觀察得出的,但它們具有關(guān)于運動和流動等景觀格局關(guān)系的一般性意義,也適用于各種類型的景觀。
3.1 關(guān)于斑塊的基本原理3.1.1 斑塊尺度原理一般來說,只有大型的自然植被斑塊才有可能涵養(yǎng)水源,聯(lián)接河流水系和維持林中物種(interior species)的安全和健康,庇護大型動物并使之保持一定的種群數(shù)量,并允許自然干擾(如火災(zāi))的交替發(fā)生(Pickett and Thompson, 1978.)。總起來說,大型斑塊可以比小型斑塊承載更多的物種,特別是一些特有物種只有可能在大型斑塊的核心區(qū)存在。對某一物種而言,大斑塊更有能力持續(xù)和保存基因的多樣性。
相對而言,小型斑塊則不利于林內(nèi)種的生存、不利于物種多樣性的保護,不能維持大型動物的延續(xù)。但小斑塊可能成為某些物種逃避天敵的庇難所,因為小斑塊的資源有限,不足以吸引某些大型捕食動物,從而使某些小型物種幸免于難。同時,小斑塊占地小,可以出現(xiàn)在農(nóng)田或建成區(qū)景觀中,具有跳板(stepping stone)的作用。
3.1.2 斑塊數(shù)目原理減少一個自然斑塊,就意味著抹去一個棲息地,從而減少景觀和物種的多樣性和某一物種的種群數(shù)量。增加一個自然斑塊,則意味著增加一個可替代的庇難所,增加一份保險(Opdam, P., 1991.)。一般而言,兩個大型的自然斑塊是保護某一物種所必須的最低斑塊數(shù)目,4~5個同類型斑塊則對維護物種的長期健康與安全較為理想。
3.1.3 斑塊形狀原理一個能滿足多種生態(tài)功能需要的斑塊的理想形狀應(yīng)該包含一個較大的核心區(qū)和一些有導(dǎo)流作用及能與外界發(fā)生相互作用的邊緣觸須和觸角。圓整形的斑塊可以限度地減少邊緣圈的面積,而限度地提高核心區(qū)的面積比,使外界的干擾達到盡可能的小,有利于林內(nèi)物種的生存。但圓整的斑塊不利于同外界的交流。
3.1.4 斑塊的位置原理一個孤立的斑塊內(nèi)物種消亡的可能性遠比一個與大陸(種源)相鄰或相連的斑塊大的多。與種源相鄰的斑塊當(dāng)其中的物種滅絕之后,更有可能被來自相鄰斑塊同種個體所占領(lǐng),從而使物種整體上得以延續(xù)。
選擇某一斑塊作為保護對象時,一方面要考察斑塊本身的屬性,包括物種豐富性和稀有性;同時也要考察其在整體景觀格局中的位置和作用。戰(zhàn)略點的概念(strategic point)就是針對斑塊在景觀中的位置和作用提出來的(Yu, 1995a~c, 1996a )。他認(rèn)為,景觀中有某些關(guān)鍵性的位置,對它們的占領(lǐng)和改變,可以對控制生態(tài)過程產(chǎn)生異常重要的作用。
景觀生態(tài)規(guī)劃(landscape ecological planning)模式是繼I. McHarg的“自然設(shè)計”(Design With Nature,1969, 1981)之后,又一次使城鄉(xiāng)規(guī)劃方法論在生態(tài)規(guī)劃方向上發(fā)生了質(zhì)的飛躍。自然設(shè)計模式摒棄了追求人工的秩序(orderliness)和功能分區(qū)(zoning)的傳統(tǒng)規(guī)劃模式強調(diào)各項土地利用的生態(tài)適應(yīng)性(suitability和fitness)和體現(xiàn)自然資源的固有價值;而景觀生態(tài)規(guī)劃模式則強調(diào)景觀空間格局(pattern)對過程(process)的控制和影響,并試圖通過格局的改變來維持景觀功能流的健康與安全,它猶其強調(diào)景觀格局與水平運動和流(movement and flow)的關(guān)系(Forman and Godron,1986; Risser, 1987; Turner,1989; Forman,1995a)。
下面將從思想與發(fā)展,基本原理和規(guī)劃的總體模式各個方面介紹景觀生態(tài)模式其在城鄉(xiāng)與區(qū)域規(guī)劃中的應(yīng)用。
1景觀生態(tài)思想及發(fā)展首先,景觀(landscape)一詞在這里必須同視覺美學(xué)意義上的風(fēng)景,和作為一般描述性的地形地物概念區(qū)別開來(Naveh and Lieberman,1983; Forman and Godron, 1986; 俞, 1987)。景觀生態(tài)學(xué)中的景觀概念,比風(fēng)景和地貌意義上的景觀概念有更深而廣的內(nèi)函和外延,并有其特殊的意義,他是指多個生態(tài)系統(tǒng)或土地利用方式的鑲嵌體(mosaic),空間尺度大體在幾平方公里至幾百平方公里的范圍(Forman and Godron,1986; Forman 1995b)。
“景觀生態(tài)”一詞最早是由Troll于1939年提出的(見Naveh and Lieberman, 1983; Shreiber, 1990)。當(dāng)時航片開始普及,使科學(xué)家們能有效地在景觀尺度上進行生物群落與自然地理背景相互關(guān)系的分析。但直到80年代之后,景觀生態(tài)學(xué)才真正在把土地鑲嵌體(land mosaic)作為對象的研究中逐步總結(jié)出自己獨特的一般性規(guī)律,使景觀生態(tài)學(xué)成為一門有別于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)和地理學(xué)的科學(xué)。他以研究水平過程與景觀結(jié)構(gòu)(格局)的關(guān)系和變化為特色。這些過程包括物種和人的空間運動,物質(zhì)(水、土、營養(yǎng))和能量的流動,干擾過程(如火災(zāi)、蟲害)的空間擴散等。
景觀格局是景觀元素的空間布局,這些元素一般是指相對均相的生態(tài)系統(tǒng)和水體,森林斑塊,農(nóng)田斑塊,建成區(qū)等。而無論景觀的格局或是過程,都隨時間的推移而變化,所以,景觀生態(tài)學(xué)是研究景觀格局和景觀過程及其變化的科學(xué)。
2“斑塊-廊道-基質(zhì)”模式斑塊(patch)、廊道(corridor)和基質(zhì)(matrix)是景觀生態(tài)學(xué)用來解釋景觀結(jié)構(gòu)的基本模式,普遍適用于各類景觀,包括荒漠、森林、農(nóng)業(yè),草原、郊區(qū)和建成區(qū)景觀(Forman and Godron,1995a),景觀中任意一點或是落在某一斑塊內(nèi),或是落在廊道內(nèi),或是在作為背景的基質(zhì)內(nèi)。這一模式為比較和判別景觀結(jié)構(gòu),分析結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系和改變景觀提供了一種通俗、簡明和可操作的語言。這種語言和景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃師及決策者所運用的語言尤其有共通之處,因而景觀生態(tài)學(xué)的理論與觀察結(jié)果很快可以在規(guī)劃中被應(yīng)用,這也是為什么景觀生態(tài)規(guī)劃能迅速在規(guī)劃設(shè)計領(lǐng)域內(nèi)獲得共鳴的原因之一,特別在一直領(lǐng)導(dǎo)世界景觀與城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計新潮流的哈佛大學(xué)異軍突起。美國景觀生態(tài)學(xué)奠基人Richard F T. Forman與國際權(quán)威景觀規(guī)劃師Carl Steinitz緊密配合,并得到地理信息系統(tǒng)教授Stephen Ervin的強有力技術(shù)持支,從而在哈佛開創(chuàng)了又一代規(guī)劃新學(xué)派(Wenche et al, 1996)。目前,哈佛大學(xué)設(shè)計研究生院的高級研究中心(包括設(shè)計學(xué)博士計劃)中已專門設(shè)有景觀規(guī)劃與生態(tài)這一方向,使景觀生態(tài)學(xué)真正與規(guī)劃設(shè)計溶為一體。
運用這一基本語言,景觀生態(tài)學(xué)探討地球表面的景觀是怎樣由斑塊、廊道和基質(zhì)所構(gòu)成的,如何來定量、定性地描述這些基本景觀元素的形狀、大小、數(shù)目和空間關(guān)系,以及這些空間屬性對景觀中的運動和生態(tài)流有什么影響。如方形斑塊和園形斑塊分別對物種多樣性和物種構(gòu)成有什么不同影響,大斑塊和小斑塊各有什么生態(tài)學(xué)利弊。彎曲的直線的,連續(xù)的或是間斷的廊道對物種運動和物質(zhì)流動有什么不同影響。不同的基質(zhì)紋理(細密或粗散)對動物的運動和干擾的空間擴散有什么影響等等?;乩@著這一系列問題的觀察和分析,景觀生態(tài)學(xué)得出了一些關(guān)于景觀結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的一般性原理,為景觀規(guī)劃和改變提供了依據(jù)。
3景觀生態(tài)學(xué)的一般原理盡管景觀生態(tài)學(xué)的基本原理在很大程度上是通過對生物運動的觀察得出的,但它們具有關(guān)于運動和流動等景觀格局關(guān)系的一般性意義,也適用于各種類型的景觀。
3.1 關(guān)于斑塊的基本原理3.1.1 斑塊尺度原理一般來說,只有大型的自然植被斑塊才有可能涵養(yǎng)水源,聯(lián)接河流水系和維持林中物種(interior species)的安全和健康,庇護大型動物并使之保持一定的種群數(shù)量,并允許自然干擾(如火災(zāi))的交替發(fā)生(Pickett and Thompson, 1978.)。總起來說,大型斑塊可以比小型斑塊承載更多的物種,特別是一些特有物種只有可能在大型斑塊的核心區(qū)存在。對某一物種而言,大斑塊更有能力持續(xù)和保存基因的多樣性。
相對而言,小型斑塊則不利于林內(nèi)種的生存、不利于物種多樣性的保護,不能維持大型動物的延續(xù)。但小斑塊可能成為某些物種逃避天敵的庇難所,因為小斑塊的資源有限,不足以吸引某些大型捕食動物,從而使某些小型物種幸免于難。同時,小斑塊占地小,可以出現(xiàn)在農(nóng)田或建成區(qū)景觀中,具有跳板(stepping stone)的作用。
3.1.2 斑塊數(shù)目原理減少一個自然斑塊,就意味著抹去一個棲息地,從而減少景觀和物種的多樣性和某一物種的種群數(shù)量。增加一個自然斑塊,則意味著增加一個可替代的庇難所,增加一份保險(Opdam, P., 1991.)。一般而言,兩個大型的自然斑塊是保護某一物種所必須的最低斑塊數(shù)目,4~5個同類型斑塊則對維護物種的長期健康與安全較為理想。
3.1.3 斑塊形狀原理一個能滿足多種生態(tài)功能需要的斑塊的理想形狀應(yīng)該包含一個較大的核心區(qū)和一些有導(dǎo)流作用及能與外界發(fā)生相互作用的邊緣觸須和觸角。圓整形的斑塊可以限度地減少邊緣圈的面積,而限度地提高核心區(qū)的面積比,使外界的干擾達到盡可能的小,有利于林內(nèi)物種的生存。但圓整的斑塊不利于同外界的交流。
3.1.4 斑塊的位置原理一個孤立的斑塊內(nèi)物種消亡的可能性遠比一個與大陸(種源)相鄰或相連的斑塊大的多。與種源相鄰的斑塊當(dāng)其中的物種滅絕之后,更有可能被來自相鄰斑塊同種個體所占領(lǐng),從而使物種整體上得以延續(xù)。
選擇某一斑塊作為保護對象時,一方面要考察斑塊本身的屬性,包括物種豐富性和稀有性;同時也要考察其在整體景觀格局中的位置和作用。戰(zhàn)略點的概念(strategic point)就是針對斑塊在景觀中的位置和作用提出來的(Yu, 1995a~c, 1996a )。他認(rèn)為,景觀中有某些關(guān)鍵性的位置,對它們的占領(lǐng)和改變,可以對控制生態(tài)過程產(chǎn)生異常重要的作用。