景观生态学的超种群原理在大学校园规划中的应用

1、吴正旺Wu Zhengwang作 者邮 编电子信箱收稿日期清华大学建筑学院副教授100084 wuzhengwang 2008 07 18中图分类号 TU985.1文献标识码 A文章编号 1003-739X(200901-0133-03摘 要 大学校园规划建设对城市生态具有重要的影响。该文运用景观生态学的超种群理论,从一个新的视角重新审视大学校园规划建设,认为该理论对校园绿地、建筑群、交通系统和水体等校园规划和建设都具有一定的现实意义。关键词 景观生态学 超种群 大学校园 应用Abstract Campus construction has important impact on urban

2、ecology. By using the metapopulation theory of landscape ecology, this article observes campus planning and construction from a new viewpoint, and considers that this theory has realistic significance for campus construction including green space, building group, traf c system, and water.Key Words L

3、andscape Ecology, Metapopulation, Campus, Application城乡规划园林建筑及绿化·综述性论述·城市设计·Urban and Rural PlanningLandscape Architecture and Virescence·福建省教育厅科研基金(编号:JB06055;福州大学科技发展基金(编号:2006-XQ-16资助项目景观生态学的超种群原理在大学校园规划中的应用Application of Metapopulation Theory of Landscape Ecologyin Campus Pla

4、nning景观生态学(Landscape Ecology是对于不同尺度上景观空间变化的研究,包括对景观异质性、生物、地理以及社会原因的分析1。超种群(metapopulation是景观生态学的基本理论之一,超种群也称为“种群之群”、“异质种群”或“组合种群”,是20世纪6070年代由美国生态学家理查德·莱文思(Richard Levins提出,并定义为“由经常局部性灭绝,但又重新定居而再生的种群所组成的种群”。按照岛屿生态学理论,单一斑块种群的生存与灭绝受种群迁入和迁出的影响,而当若干小斑块之间有廊道相通时,这些小斑块内将发生图1 上海大学总平面133第27卷1/ 2009 HUAZ

5、HONG ARCHITECTURE华中建筑134华中建筑 HUAZHONG ARCHITECTURE 1/ 2009 第27卷物种基因变异,并形成具有一定规模的超种群,这样就可以使得某些物种在大斑块遭到破坏的时候仍然得以幸存,从而可能恢复生态系统2。超种群理论有以下几个要点:超种群由一组空间相隔,互相之间有联系的局部种群组成;一个超种群要长期生存,其各局部种群之间的迁入率必须大于各自的灭绝率;超种群规模越大,种群能够生存的时间就越长;超种群的稳定性由局部种群之间的迁移率来维持,局部种群之间迁移率越高,超种群的动态稳定性就越高;组成超种群的局部种群的栖息地环境对超种群的生存有重要影响,不同的栖息

6、地环境会产生不同的种群变异,这些种群通过其个体迁移导致超种群遗传多样性增加,从而提高超种群的生存能力;局部种群栖息地之间的距离、动物的扩散能力对超种群的维持有重要作用;由一个大种群和许多小的卫星种群所组成的超种群,如果卫星种群的数量足够大而且相互之间有一定的扩散率,那么对物种的保护十分有利。这些基本规律有助于我们进行大学校园规划建设时更加有目的性地保护环境,创造有利于维持生物多样性,适宜于人类与自然长期共生的可持续设计。1 超种群原理与校园绿地整体格局传统的大学校园绿地规划主要考虑的是绿地的面积、树木的选择和对建筑采光的影响,这种绿地可以称之为“绿化”,其主要目的是美化与装饰,绿地之间是相对孤

7、立的关系,绿地常常仅作为孤立的个体发挥生态效益。从景观生态学的超种群理论观点出发,绿地之间的整体格局、相对位置、连通程度、尺度大小等等具有同等重要的意义。绿地形成系统,建筑布局要兼顾绿地的生态需要。从整体格局说,绿地应当包括一个较大的斑块作为物种栖息地,周围围绕许多小斑块作为补充,这些斑块之间用廊道适当地连接,同时这些斑块尺度大小还直接影响到斑块中物种的栖息与繁衍。以往进行大学校园绿地规划的时候往往从建筑群布局和大学校园功能分区入手,建筑围绕流线布置,绿地是衬托和辅助建筑的手段。而从景观生态学的观点出发在进行大学校园规划的时候,应当结合建筑群布局和功能分区优先进行大学校园绿地系统整体格局的规划

8、,以保证大学校园绿地各斑块之间具有较高的连通性,有利于形成超种群,有利于物种生存。生态系统被孤立将对生物物种和整个图2 复旦大学某建筑墙面绿化图4 华东师范大学湖面图3 华东师范大学总平面图(资料来源:华东师范大学后勤集团生态环境构成严重的威胁,增强孤立的植被斑块之间的连通性,可以大大提高生态系统保护生物多样性的能力。按超种群原理,在进行大学校园规划时,如果把校园绿地斑块通过廊道连接,将有利于增加校园生态的稳定性,维持校园生物多样性和异质性。同时,根据超种群理论,在进行大学校园绿地整体格局规划时,可在一个或者若干个大的绿地周围规划数目较多的卫星绿地,通过廊道相连,以利于物种的保护。这种新的绿地

9、模式的实施难度主要在于保证各个绿地斑块之间的联通和绿地的相对完整。就校园用地规划而言,在经历园林校园(低密度行政景观校园(高密度低层高密度和高层高密度校园发展到今日的小集中大分散等低密度校园,校园用地中绿地用地的面积逐渐受到重视。但由于机动交通增加迅速,不少校园规划设置了宽阔的道路和大体量的建筑群,很容易割裂各个绿地斑块之间的联系。增加斑块之间的连通性可以通过减少廊道断点、一定的弯曲度和多层次的连接度来实现。2 超种群原理与校园建筑群规划设计我国大学校园多数用地紧张,土地负荷重,根据景观生态学超种群理论进行大学校园建筑群规划设计,目的之一是通过在一定程度上约束人的活动范围和强度,来减少大学校园

10、中对环境的不良影响。采用相对集中的布局,留出相对完整与有机的绿地或水面等自然景观区域。与分散布局比较,采用相对集中的建筑群布局能够保证绿地斑块的完整和连接,降低绿地斑块破碎程度,而斑块破碎化是景观生物多样性丧失的主要原因之一。如上海大学新校区的规划(图1将主要建筑群集中布局在东、北部,在校区西南部留出较为完整的绿地和水面,二者之间的干扰得以减少,分区相对明确。经过实地调查发现,在绿地以及水面边界的人的活动较少,节奏放慢,虽然是人工建造的绿地和水面,但是仍然能够保留一定的生物量,改善局部小气候。减少建筑对地面的使用。根据超种群理论,超种群规模越大,种群能够生存的时间就越长。在城市中,建筑和混凝土

11、道路等不透水地面的大量增加是造成城市地下水位下降,城市土壤肥力降低等由此带来一系列城市问题的主要原因之一。通过底层连通、架空、悬挑和各层连廊联系等方法减少道路、课间休息场所、日常必须性活动占用的地面面积,并能够减少建筑底层所占用的土地面积,降低城市土地生态负荷。有效利用建筑形成的空间和形体。根据超种群理论,组成超种群的局部种群的栖息地环境对超种群的生存有重要影响,不同的栖息地环境会产生不同的种群变异,通过种群个体迁移导致超种群遗传多样性增加,从而提高超种群的生存能力。通过采用一定的措施如墙面和屋顶绿化(图2、庭院种植、太阳能利用、将建筑屋顶相连等,能够为局部种群提供多种多样的栖息地。3 超种群

12、原理与校园交通规划迁移率是超种群理论的重要概念之一,超种群的稳定性由局部种群之间的迁移率来维持,局部种群之间迁移率越高,超种群的动态稳定性就越高,对于绿地斑块,减少大学校园交通的干扰能够有效地提高绿地斑块之间的迁移率,提高超种群的稳定性。减少机动交通对绿地斑块连通性的影响的方法首先是人车分区、分流:人车分区体现在总体平面布置上是将机动交通和步行交通分成内外环形等相对独立的区块设置,将机动交通与非机动交通相对分开,鼓励使用步行和自行车,减少相互干扰。如美国某大学的总平面采用风车型,6个学院围绕中心大绿地斑块布置,又如美国加利福尼亚大学欧文分校,该校园中心是一个地势起伏、草木繁茂的直径为126.7

13、 m的公园,其面积为1.26 hm2。这些大学校园内环都是步行区域,机动车则在外环,相对独立,干扰较少。4 超种群原理与校园水系统规划传统的大学校园水系统规划一般包括给水、排水、景观艺术(湖面、河流等方面,其使用功能和美学功能是主导水系统规划的主要因素,解决的是水“进得去、出得来”以及在某些特定景点形成水景的问题,是“用水+看水”。超种群理论强调各个种群的相对独立性,同时也强调作为超种群组成的各个次种群之间的连通性,这种连通性主要通过种群之间的迁移率(迁入和迁出来实现,对于物种来说,其迁移途径主要包括土壤、水体、动物携带和空气传播三种途径。基于超种群理论的大学校园水系统规划正是以水体作为物种传

14、播的廊道来增加超种群的稳定性。如浙江大学新校区规划提出“大学园林”的理念,将水体作为联系校园中大大小小形态各异的园林的纽带。水作为斑块的连通廊道之关键在于水体应当具备一定的水量、良好的连接度和适宜生物生长的水质。如华东师范大学校园内部两条带型水体布置在校园中心,顺应地域主导风向将校园南北贯通,经过实地调查发现,水体周边生物量相对其他区域较高(图34。 注 释(1 转引自:邬建国. 景观生态学概念与理论. 生态学杂志,第19卷,第一期,P4252。(2 傅伯杰、陈利顶、马克明等. 景观生态学原理及应用.北京:科学出版社,2001.7, P249。(3 廊道的曲度、连接度、断点等是描述廊道功能和形态的基本因素,校园廊道的设计对大学校园道路、绿地、交通系统将会带来不同的思路和结果,如道路设计时可以进行绿地的宽度效应结合绿地设计,应用骑楼做法将道路两侧绿化集中,将人行道布置在骑楼下,以提高道路作为景观廊道的连接度,提高道路绿化的生物多样性和景观稳定性等。(4 屋面是城市绿化的潜力所在,上海建成区建筑屋面面积达到几亿平方米,目前上海正在研究立法强制推行屋面绿化的可能性。(5 该数据来源于:许凌、汪原,后工业时代的大学城,新建筑,4/2002,第68-70页。(6