城市生态和可持续发展：研究现状和未来发展方向

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历史文章： 2014 年 3 月 4 日，网刊
关键字： 城市生态 城市可持续性 城市发展模式 生物多样性 生态系统服务 人类福利
摘要
世界各地越来越多的生态与景观系统被城市化所驯化。从工业革命之后，城 市成为了社会经济发展的引擎，但同时也是主要环境问题产生的核心原因。 众多研究表明,我们的城市生态系统和景观处于一个不可持续的发展轨道上。 全球可持续发展主要取决于城市和城市生态学，能够并且需要在向可持续性 发展的过渡阶段起到关键作用。在本文中,我将回顾城市生态学的不同定义和 视角,讨论重大进展和关键问题,并提出一个框架来帮助推动领域前进。经过近 90 年的发展,城市生态学已经演变成一个集生态、地理、规划和社会科学为一 体的，真正跨学科的专业。对于目前离奴内的研究活动最显著的推力是关于 生态系统服务和涉及人类福利的一种新兴的城市可持续发展范式。城市化虽 然在很多方面是复杂的，但我们仍然知道很多关于它的模式过程以及效果。 更具体地说，我们了解很多关于空间与时间上的城市增长模式，潜在的驱动 和机制，以及城市化对于生物多样性的种种影响，生态过程和生态系统服务。 与过去的城市相比，当代的城市设计倾向于更大的物理尺寸和生态足迹，在 人口和城市化土地进程方面获得更快的增长率以及更多不规则的景观
虽然城市化区域面积被建成环境——“无植物生长的，人工建造的元素，例如：建筑物、道路以及运行方式 等”所控制——在地球陆地表面上占据了令人惊讶的小比例（<1%）(Schneider, Friedl,& Potere, 2010)。从小 的地域到全球范围内，城市化所带来的影响是深厚并且普遍的。城市目前占了所有居住用水的 60%，75%的能源消 费以及 80%的木材用于工业用途和 80%的人类所生产的温室气体的排放(Grimm et al.2008;Newman,Beatley,&Boyer,2009)。在过去的 50 年间，全球城市化不仅仅加快了它在城市人口和建筑环境 方面的发展速度，还采取了全新的发展形式。这些改变大大的促进了生态系统，景观领域甚至是生物圈的驯化。 并因此而加速了人类纪时代的到来。
重点
城市生态拥有超过 90 年的 历史，伴随着多种多样的 观点。
在过去的二十年中，城市 生பைடு நூலகம்学已经成为主流的生 态领域。
近些年的研究主要集中在 城市化模式和环境影响 上。
当前的研究是城市可持续 发展最重要的推力。
一个关键的主题是城市生 态系统服务与人类福祉的 关系。
图解的摘要
概念图说明了在城市景观中生物多样性与生态系统过程(或生态系统的 功能),生态系统服务和人类福祉之间的关系。所有的组成部分和它们之间的 关系受到城市化速度和发展模式的深刻影响，其主要原因是由于社会经济过 程。因此,理解和改善城市和地区景观的生态性和可持续性不仅要考虑城市化 是如何影响这些关键组件,还要思考他们的关系是如何变化的。人类福利是城 市可持续性发展项目的主焦点,而城市生态学的研究通常关注于生物多样性, 生态过程以及生态服务系统。不论何种情况下，关键部分和它们联系在空间 （全球景观）和时间（十世纪）之间的连接尺度应该被考虑。
“人来的未来在于城市……一个虚弱的城市将会起到阻碍国家发展的作用，而在经济全球化背景下强大的城 市是一个国家繁荣的关键因素” (Annan, 2002)。如果我们的城市继续沿用工业革命以来生长和扩散的方式，这 无疑会导致人类文明的灾难。从另一方面来说，作为社会经济发展的引擎以及文化转型和技术创新的中心，城市 能够并且会在区域及全球范围内实现可持续发展起到至关重要的作用(Wu, 2008, 2010a)。可持续性是指可持续发 展“既满足现代人的需求又不损害子孙后代的利益” (WCED, 1987)，或“满足人类基本需求的同时保证地球的生 命支持系统” (Kates et al., 2001)。为了在未来实现城市的可持续发展，我们必须了解城市系统是如何运作的 以及城市应该如何工作。显然的，城市生态学是对于城市发展至关重要的理解(Loucks, 1994; Wu, 2008, 2010a)。
2.2 城市生态学等同于人类生态学和社会学
在 1920 年代，芝加哥大学一小群具有影响力的社会学家(社会学芝加哥学派或人类生态学)最早开发了作为人 类生态学一部分的城市生态学。芝加哥学派的关键人物包括 Robert E. Park (1864–1944), Ernest W. Burgess (1886–1966), Roderick D.McKenzie (1885–1940), and Amos H. Hawley (1910–2009). Park,Burgess, & McKenzie (1925)给出了城市生态的定义，即“对于人与他们生活的城市环境之间的关系的研究”——其本质上是 城市的人类生态学。人类生态学被认为是“社会学专业范畴最古老的领域之一” (Wilson, 1984b)，城市生态学 有时可以与人类生态学互换(Berry & Kasarda, 1977; Flanagan, 1993;Hollingshead, 1940)。关于城市生态学 的发展，Wilson (1984b)认为：城市生态学不是一个社会学内明显的专业范畴，而不如说是通过应用人类生态学 的参照标准而得到的关于城市环境推导的知识体系。城市生态学的出现和早期的发展发生在生态学关键点与社会 学的观点相互影响的时期，在这两个领域内的顶尖学者之间常常产生密切的交流(Gross, 2002)。
2.城市生态发展的定义和视角
2.1 什么是城市？
关于“城市”有很多不同的定义，因此，对于城市生态亦是没有一个统一的定义。不同的定义强调了城市系 统的不同方面，每个定义根据使用的情况都有优点和缺点。寻找一个对于城市或城市生态所普遍接受的定义是没 有必要的。然而，为了方便沟通和避免混淆，有必要了解这些术语通常的定义（即最常见使用的含义）。
2.3 作为“生态”科学的城市生态学
对于城市生态学不是最初专注于植物和动物的生物生态学家以及那些一直将城市视为严重受损的生态系统, 而不值得科学研究的学者是不令人感到奇怪的。生态系统学和景观生态学在城市生态学之后出现——在 1935 年和 1939 年分别创造了术语“生态系统”和“景观生态学”。直到几十年前,生物生态学家都倾向于研究“纯自然系统” (Collins et al., 2000; Wu & Loucks, 1995)。当然, 即使在城市生态学的早期也有例外的说法。最值得注意的 是在 1940 年代末和 1950 年代初二次世界大战之后欧洲国家关于城市空间分布和丰富的动植物的许多研究(Sukopp、 1990、2002)。这些早期的研究主要是由植物学家和动物学家开始的,代表了有时被称为“柏林学校”的城市生态 学中生物生态学研究方法(Luck & Wu, 2002; Weiland & Richter,2011; Wu, 2008)。
1. 介绍
世界在上个世纪已经处于加速的城市化中，人类已经成为主要的城市物种，其原因在于超过全球人口的 50% 是居住在城市地区的（Wu, 2008）。这个全球人口的转变具有显而易见的巨大的环境、经济以及社会后果。在全球 范围内，作为人类发展指数（包括三个组成部分：预期寿命，人均国内生产总值以及教育）的人类生活整体水平 已经稳定上升尽管（并非原因）在过去的数十年间生态系统服务的递减趋势得到了广泛的承认(Millennium Ecosystem Assessment, 2005;Raudsepp-Hearne et al., 2010)。多个合理的解释关于“环境主义者悖论”提出： 促进生态系统服务的发展具有优越性，生态系统服务和人类生活水平之间出现了时间滞后以及人类从自然中的分 离取决于技术的创新与社会的发展(Raudsepp-Hearne et al., 2010)。这个看似矛盾的全球规模之间的联系有一 个更好的理解，然而，需要详细审查更多的关于中心区域尺度的详细数据。特别是城市化对于人类生活水平的提 升以及生态系统服务的沦陷的作用应该更为明确的考虑。
Landscape and Urban Planning125(2014)209-221
Research Paper
城市生态和可持续发展：研究现状和未来发展方向
Jianguo Wu a,b,∗
a 生命科学院&全球可持续性研究所，亚利桑那州立大学，亚利桑那州滕比谷，AZ 85287-4501, USA b 人类可持续性环境项目研究中心（CHESS），国家地表进程与生态资源重点实验室（ESPRE），北京 师范大学，北京 100875，中国
Landscape and Urban Planning125(2014)209-221
构成和配置。作为与人类环境系统相互关联的内容，城市是一个空间不均匀 以及具有复杂的适应系统。这样，城市的动态轨迹永远无法完全预测或控制。 但通过基于城市生态知识和可持续性原则的规划和设计活动能够被影响或 引导至更理想的方向。
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而城市地区（即乡镇、城市或大都市）被政府机关以及私人研究者们所定义的内容大多数都基于以下三个因 素中的一个或多个：人口规模、人口密度和非渗透表面或构筑物。一般来说，城市地区都有共同的特点：高人口 密度，丰富的建造结构，大面积的非渗透表面，变异的气候和水文条件，空气污染以及变动的生态系统功能和服 务(Grimm et al., 2008; McIntyre,2011; Pickett et al., 2001)。然而，它既不可行也没有必要将所有关键部 分及城市的特性封装进一个定义内。在大多数情况下，高人口密度和大面积的非渗透表面是两个充分定义城市的 突出因素。基本上所有城市系统的主要生态和环境特性可以与这两个因素直接或间接相关。
在本文中，我将概述城市生态学的主要进展，并讨论其未来的发展方向。回顾历史和向城市生态学这样的新 兴领域的进展是令人怯步的，其原因在于迅速发展的该领域内的许多方面之间存在着模糊的关系。尽管如此，包 括大量的文献在内，在最近的几年间相关研究人员仍做了一些尝试 (Alberti, 2008; Douglas, Goode, Houck, & Wang, 2011; McDonnell,Hahs, & Breuste, 2009; Niemela, 2011; Weiland & Richter, 2011)。 本文既不是一个最近工作的概要也不是一个城市生态学的总结综述。相反的，它概述了从景观学角度出发看待的 城市生态领域的尖端科学，城市地区被看做是人类空间异构——即环境系统，城市景观(Wu,2008)。
在城市生态学的初始阶段，社会学家们应用生态的概念诸如：竞争、侵略、优势和继承进行关于城市中社会 和地理空间组织的研究(Hollingshead, 1940; Park et al., 1925)。对于生态学理论和社会研究思想运用的骤增 不仅仅在美国不受限制的发展，在欧洲，亚洲及非洲都有发现(Adams,1935; Hollingshead, 1940)。根据 Berryand Kasarda (1977)的说法，城市生态学的方法在 1930 年-1949 年间是“美国社会学领域内最具有影响力和权威的教 育”，但在 1950 年代几乎消亡。Hawley’s (1950)的一部经典著作中提出了这样一种尝试，通过努力扩展该方法 的焦点和视角从而使其得到复兴，而其目的在于提出了一个统一的人类生态学理论。关于城市研究的方法， Berryand Kasarda (1977)提出了“当代城市生态”，跨越了几个社会科学领域：城市社会学、城市地理、社会生 态学、人类生态学、城市和区域规划，延续了芝加哥学派的传统并且超越了它。这种方法包含了社会空间层次水 平连续的社区、城市、大都市地区、区域、城市系统以及整个社会体系。相较于传统的人类生态学，这在很大程 度上依赖于“人类组织的基础是竞争”这一概念，同时排除了解释土地利用模式的文化及动机因素，从“互利共 生”的意义上来说，“当代”的城市生态学强调“互相依赖”(Berry& Kasarda, 1977)。今天,城市生态领域的社 会学方法继续存在和发展(Flanagan, 1993)。更广泛的说，在社会科学领域政治体制和制度如何影响城市化的空 间与时间模式越来越成为一个中心研究问题(Gottdiener & Hutchison, 2010; Nassauer &Raskin, 2014; Swaffield, 2013; Wolch, Byrne, & Newell, 2014)。