3.2　城镇生态建设的学科基础

3.2.1　生态学

“生态学”一词最早是由德国生物学家E.H. Haeckel于1869年提出的。赫克尔在其动物学著作中定义生态学是：研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学，特别是动物与其他生物之间的有益和有害关系。后来，生态学定义中又增加了生态系统的观点，把生态学看作是生物学的主要分支学科之一，成为一门研究生物与其生活环境相互关系的科学。生态学把生物与环境的关系归纳为物质流动及能量交换；20世纪70年代以来则进一步概括为物质流、能量流和信息流。

在城镇生态建设中，常用到的生态学基本原理如下。

（1）生态平衡原理

生态平衡是生态系统在一定时间内结构和功能的相对稳定状态，其物质和能量的输入输出均接近相等，在外来干扰下能通过自我调节（或人为控制）恢复到原初的稳定状态。当外来干扰超越生态系统的自我控制能力而不能恢复到原初状态时即生态失调或生态平衡的破坏。生态平衡是动态的，维护生态平衡不只是保持其原初稳定状态。生态系统可以在人为有益的影响下建立新的平衡，达到更合理的结构、更高效的功能和更好的生态效益。在城镇建设中，应具备全局观念，注意协调农业各部门、农业与工业、农村与城镇等各种关系，维持生态系统的动态平衡，使城镇生态系统形成最大生产力和活跃的生命力。

（2）生态位原理

生态位指一个种群在生态系统中，在时间空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系与作用。生态位既表示生产空间的特性，又包括生活在其中的生物的特性，如能量来源、活动时间、行为以及种间关系等。在城市及城镇等人工生态系统中，生态位不仅是地域空间概念、环境最优概念，而且涉及经济范畴。例如人口迁移总是趋于最适宜的生态位，由此而带来城镇地域的分异、空间的变化、结构的调整，从而达到经济的高效运转和资源的集约利用。因此，在城镇生态建设中，应努力创建生态位势高的生态系统，通过规划城镇的性质、功能、地位、作用及其人口、资源、环境等分布，为人们提供各种经济活动和生活行为的良好环境。

（3）多样性导致稳定性原理

生态系统的结构越多样和复杂，则抗干扰的能力越强，因而也易于保持其动态平衡的稳定状态。这是因为在结构复杂的生态系统中，当食物链（网）上的某一环节发生异常变化，造成能量、物质流动的障碍时，可由不同生物种群间的代偿作用加以克服。城镇生态系统中，各种用地具有的多重属性保证了城镇各类活动的展开，多种城镇功能的复合作用与多种交通方式使城镇更具有吸引力与辐射力，各部门行业和产业结构的多样性和复杂性使得城镇经济维持稳定。

（4）食物链（网）原理

食物链是生态系统中各生物之间以食物营养关系彼此联系起来的序列，由多条食物链彼此相互交错连接成的复杂营养关系为食物网。一个复杂的食物网是使生态系统保持稳定的重要条件，一般认为，食物网越复杂，生态系统抵抗外力干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。在城镇生态建设中，可以应用食物链（网）原理建立生态工艺、生态工厂、生态农业，综合利用各种物质，将“废弃物”重新回收到复杂系统的循环利用过程中，形成各种类型的“生态产业链”，在提高资源利用效率，减少污染物排放的同时，也可以维持城镇生态系统的稳定性。

（5）系统整体功能最优原理

城镇各个子系统功能的发挥影响了系统整体功能的发挥，同时，各子系统功能的状态，也取决于系统整体功能的状态；各子系统具有自身的目标与发展趋势，作为个体存在，它们都有无限制地满足自身发展的需要，而不顾其他个体的潜势存在。城镇各组成部分之间的关系并非总是协调一致的，而是呈现出共生、竞争等多重复杂的关系状态。因此，理顺城镇生态系统结构，改善系统运行状态，要以提高整个系统的整体功能和综合效益为目标，局部功能与效率应当服从于整体功能和效益。

3.2.2　环境科学

环境科学是现代社会经济和科学发展过程中形成的一门综合性学科，它是研究人类社会发展与环境（结构和状态）演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学。从宏观层面研究人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系，揭示社会经济发展和环境保护协调发展的基本规律；从微观层面研究环境中的物质，尤其是人类排放污染物的分子、原子等微小颗粒在环境中和生物有机体内迁移、转化和积蓄的过程及其运动规律，探讨它们对生命的影响及作用机理等。

环境容量和环境承载力原理是城镇生态建设中最常用到的环境科学原理。

环境容量指某区域环境对该区域发展规模及各类活动要素的最大容纳阈值。这些区域环境容量包括自然环境容量（大气环境容量、水环境容量、土地环境容量）、人工环境容量（用地环境容量、工业容量、建筑容量、人口容量、交通容量等），这些容量的总和，即为整体环境容量。区域环境容量的大小取决于区域环境功能的作用与区域的自然条件、社会经济条件和所选取的环境质量标准。环境承载力是指在一定时期、一定的状态或条件下、一定区域范围内，维持区域环境系统结构不发生质的变化、环境功能不遭受破坏的前提下，区域环境系统所能承受的人类各种社会经济活动的能力，或者说是区域环境对人类社会发展的支持能力。因为区域环境承载力的容量大小主要取决于现有自然地理条件下的环境自调节水平，因此具有一定的稳定性，但也会通过经济社会及技术的发展得以改善和提高。

在城镇生态建设中，可通过分析城镇生态系统的环境容量和环境承载力，为城镇总体规划、空间布局、发展方向、发展水平、人口规模和用地规模等规划建设决策提供先决条件，并为供应各种物质资源和消纳废物的空间和基础设施系统设计提供依据。

3.2.3　产业生态学

20世纪80年代物理学家R.Frosch 等模拟生物的新陈代谢过程和生态系统的循环时开展了“工业代谢”研究，N.Gallopoulos等进一步从生态系统的角度提出产业生态系统和产业生态学的概念。1991年美国国家科学院与贝尔实验室共同组织产业生态学论坛，对产业生态学的概念、内容和方法以及应用前景进行全面系统的总结，产业生态学是应用生态学的一个分支，工业生态系统也应遵循自然生态系统的“循环性、多样性、地域性、渐变性”原则，遵循工业系统的规律，建立生态工业，实现可持续发展。

产业生态学认为工业系统既是人类社会系统的一个子系统，也是自然生态系统的一个子系统，认为工业系统中的物质、能源和信息的流动与储存不是孤立、简单的叠加关系，而是可以如同在自然生态系统中那样循环运行，形成复杂的、相互连接的网络系统，类似于自然生态学中稳定的自然生态系统。理想的工业生态系统应能以完全循环的方式运行，实现“零污染”“零排放”。在这种状态下，没有绝对意义上的废料，对某一个部门来说是废料，对另一部门来说却可能是资源。产业生态学从局地、区域和全球三个层次系统研究产品、工艺、产业部门和经济部门中的物质与能量的使用和流动。

产业生态学为研究人类工业社会与自然环境的协调发展提供了一种全新的理论框架，为协调各学科与社会各部门共同解决工业系统与自然生态系统之间的问题提供了具体可供操作的方法，是人类社会活动中协调经济、社会和环境各系统之间关系的最为有效的理论工具。

3.2.4　生态经济学

生态经济学形成于20世纪60年代，是自然科学中的生态学和社会科学中的经济学交叉渗透形成的一门边缘学科，也是一门研究人的经济活动与自然生态之间关系和运动规律性的科学。生态经济学研究的最终目的是为人类提供一种科学的决策依据和方法，即选择什么样的经济发展模式将使人类付出的代价最少，以及如何规划人类的社会行为，谋求在生态平衡、经济合理、技术先进条件下的生态与经济的协调。其理论核心是生态与经济协调发展。因此，生态经济既要受客观经济规律的制约，也要受客观生态平衡自然规律的制约，表现出明显的生态与经济协调的特征。

生态经济学具有明显的整体性、综合性、协调性和持续性特点。

生态经济系统、生态经济平衡和生态经济效益是其最基本的理论范畴：生态经济系统是一切经济活动的载体，也是生态经济学的研究对象，要充分认识人在生态经济系统中地位的两重性；生态经济平衡是检验生态与经济协调发展的信号，是推动实现生态与经济协调发展的动力；生态经济效益是人类发展经济的最终目的，这里的效益是经济效益、生态效益和社会效益的综合。三者互相联系又互相制约，指导人类努力正确经营管理生态经济系统，保持生态经济平衡，取得最好的生态效益和经济效益。

生态经济学的研究内容除了经济发展与环境保护之间的关系外，还有环境污染、生态退化、资源浪费的产生原因和控制方法；环境治理的经济评价；经济活动的环境效应等。另外，它还以人类经济活动为中心，研究生态系统和经济系统相互作用而形成的复合系统及其矛盾运动过程中发生的种种问题，从而揭示生态经济发展和运动的规律，寻求人类经济发展和自然生态发展相互适应、保持平衡的对策和途径。更重要的是，生态经济学的研究结果还应当成为解决环境资源问题、制定正确的发展战略和经济政策的科学依据。总之，生态经济学研究与传统经济学研究的不同之处就在于，前者将生态和经济作为一个不可分割的有机整体，改变了传统经济学的研究思路，促进了社会经济发展新观念的产生。

在城镇生态建设中，生态经济学主要应用于：（a）生态环境资源可持续利用的生态经济评价；（b）经济系统的可持续性判断评价指标体系；（c）揭示大量严重的生态环境问题背后的社会经济关系，为制定协调这种关系的政策提供理论依据；（d）探索切实可行的生态经济系统量化方法。

3.2.5　景观生态学

邬建国博士在《景观生态学——格局、过程、尺度与等级》一书中定义景观有狭义和广义之分，狭义景观指在几十千米到几百千米的范围内，由不同生态系统组成的、具有重复性格局的地理单元，广义景观包括出现在微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。广义景观强调空间异质性，景观的绝对空间尺度随研究对象、方法和目的而变化。

景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科。景观生态学研究的核心是空间格局、生态学过程和尺度之间的相互作用。强调空间异质性的维持与发展，生态系统之间的相互作用，大区域生物种群的保护与管理，环境资源的经营与管理，以及人类对景观及其组分的影响。

景观生态学的研究对象可以概括为结构、功能和动态。景观的结构、功能和动态是耦合的动态过程。在景观生态学的各个组织层次上，景观系统的结构决定景观的功能，反过来结构的形成与发展也受到功能的影响。景观也是一个动态变化的过程，景观的结构和功能在自然的、人为的、生物的和非生物的因素影响下随时间而变化。

景观生态学的研究重点主要集中在以下几个方面：（a）空间异质性或格局的形成和动态过程；（b）格局、过程、尺度之间的相互关系；（c）人类活动与景观结构和功能的关系；（d）景观异质性的维持与管理；（e）景观的演化和干扰。

传统生态学的思想强调生态系统的动态平衡、稳定性、均质性、确定性及可预测性。但实际中时间和空间上的异质性才是生态系统的普遍特征，人类的干扰活动加强了这种异质性。景观生态学强调多尺度空间格局和生态学过程的相互作用以及斑块动态过程，更能合理和有效地解决实际的环境和生态问题。

景观生态学为景观及城乡规划提供了一个新的思维模式——景观生态规划，它是在追求“秩序”和生态适应性的经典规划和生态规划方法论之上的又一次思维转变。

城镇景观生态规划的基本原则是：（a）协调人与自然的关系，保持文化特色的同时，在人工环境中营造多样化和本地化的自然，以增加生态的多样性和视觉的多样性；（b）合理安排城市空间结构，尤其是城市生态用地的斑块和廊道的布局，保持一定的相对集中的敞开生态空间；（c）维持景观生态过程和布局的连续性，为物种提供连续的生存空间；（d）保护生态环境敏感区，对破坏的生境给以生态补偿；（e）生态建设和基础设施建设要相互结合，互相协调。