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生态设计原理

 

景观及城市生态设计的几条基本原理:

      原理之一:地方性

      也就是说,设计应根植于所在的地方。对于任何一个设计问题,设计师首先应该考虑的问题是我们在什么地方?自然允许我们做什么?自然又能帮助我们做什么?我们常常惊叹桃花源般的中国乡村布局及美不胜收的民居,实际上它们多半不是设计师创造的,而是居者在与场所的长期体验中,在对自然深刻了解的基础上与自然过程相和谐的当地人的创造性设计。这一原理可从以下几个方面来理解:

  (1)尊重传统文化和乡土知识 这是当地人的经验,当地人依赖于其生活的环境获得日常生活的一切需要,包括水、食物、庇护、能源、药物以及精神寄托。其生活空间中的一草一木,一水一石都是有含意的,是被赋予神灵的。他们关于环境的知识和理解是场所经验的有机衍生和积淀。所以,一个适宜于场所的生态设计,必须首先应考虑当地人的或是传统文化给予设计的启示,是一个关于天地-人-神关系的设计。例如,在云南的哀牢山中,世代居住在这里的哈尼族人选择在海拔1500~2000m左右的山坡居住,这里冬无严寒夏无酷暑,最适宜于居住;村寨之上是神圣的龙山,丛林覆盖,云雾缭绕,村寨之下是层层梯田。丛林中涵养的水源细水长流,供寨民日常生活所用,水流穿过村寨又携带粪便,自流灌溉梯田。山林里丰富多样的动植物,都有奇特的医药功能。所以山林是整个居落生态系统的生命之源,因而被视为神圣。哈尼梯田文化之美,也正因为她是一种基于场所经验的生态设计之美。皖南的村落,如宏村,也可见同样的生态设计经验。

  (2)适应场所自然过程 现代人的需要可能与历史上该场所中的人的需要不尽相同。因此,为场所而设计决不意味着模仿和拘泥于传统的形式。生态设计告诉我们,新的设计形式仍然应以场所的自然过程为依据,依据场所中的阳光、地形、水、风、土壤、植被及能量等。设计的过程就是将这些带有场所特征的自然因素结合在设计之中,从而维护场所的健康。

  (3)当地材料 植物和建材的使用,是设计生态化的一个重要方面。乡土物种不但最适宜于在当地生长,管理和维护成本最低,还因为物种的消失已成为当代最主要的环境问题。所以保护和利用地方性物种也是时代对景观设计师的伦理要求。

  原理之二:保护与节约自然资本

  地球上的自然资源分为可再生资源(如水、森林、动物等)和不可再生资源(如石油、煤等)。要实现人类生存环境的可持续,必须对不可再生资源加以保护和节约使用。即使是可再生资源,其再生能力也是有限的,因此对它们的使用也需要采用保本取息的方式而不是杀鸡取卵的方式。因此,对于自然生态系统的物流和能流,生态设计强调的解决之道有四条:

  第一,保护 保护不可再生资源,作为自然遗产,不在万不得已,不予以使用。在东西方文化中,都有保护资源的优秀传统值得借鉴,它们往往以宗教戒律和图腾的形式来实现特殊资源的保护。在大规模的城市发展过程中,特殊自然景观元素或生态系统的保护尤显重要,如城区和城郊湿地的保护,自然水系和山林的保护。

  第二,减量(Reduce) 尽可能减少包括能源、土地、水、生物资源的使用,提高使用效率。设计中如果合理地利用自然的过程如光、风、水等,则可以大大减少能源的使用。新技术的采用往往可以数以倍计地减少能源和资源的消耗。即使基于已有的技术,有学者认为人类可以用比现在少一倍的能源和资源消耗而获得比现在高一倍的生活水平,即所谓的四倍数。相似的观点认为,在全世界范围,只有将资源消耗量减少到50%,而发达国家减少到10%,地球的可持续目标才有可能实现。城市绿化中即使是物种和植物配置方式的不同,如林地取代草坪,地方性树种取代外来园艺品种,也可大大节约能源和资源的耗费,包括减少灌溉用水、少用或不用化肥和除草剂,并能自身繁衍。不考虑维护问题的城市绿化,无论其有多么美丽动人,也只能是一项非生态的工程。

  第三,再利用(Reuse) 利用废弃的土地、原有材料,包括植被、土壤、砖石等服务于新的功能,可以大大节约资源和能源的耗费。如,在城市更新过程中,关闭和废弃的工厂可以在生态恢复后成为市民的休闲地,在城市景观设计中这已成为一个不小的潮流。广东省中山市一个始建于20世纪50~60年代的粤东造船厂,不是被彻底拆掉和推平用于地产开发,而是利用现有榕树、厂房和机器,设计成一个开放的市民休闲场所。在这里,古树讲述了这块场地的历史,厂房和机器深刻了城市的记忆。

  第四,再生(Recycle) 在自然系统中,物质和能量流动是一个由“源-消费中心-汇”构成的、头尾相接的闭合环循环流,因此,大自然没有废物。而在现代城市生态系统中,这一流是单向不闭合的。因此在人们消费和生产的同时,产生了垃圾和废物,造成了对水、大气和土壤的污染。

  土地资源是不可再生的,但土地的利用方式和属性是可以循环再生的。从原野、田园、高密度城市到花园郊区、边缘城市和高科技园区,随着城市景观的演替,大地上的每一寸土地的属性都在发生着深刻的变化。昔日高密度中心城区的大面积铺装可能或迟或早会重新变为森林或高产的农田,已经填去的水系会被重新恢复。

  工业的生态设计要求工业生产流程的闭合性,一个闭合的生产流程线可以实现两个生态目标,一是它将废物变成资源,取代对原始自然材料的需求;二是避免将废物转化为污染物。

  基于这一概念的再生设计理论用“源-消费中心-汇”循环系统取代目前的线性流,形成一个再生系统,使前一流程中的汇,变成下一流程中的源。实现再生系统,在设计上有以下12大战略:(1)让自然做功;(2)向自然学习、以自然为背景;(3)整合而非孤立;(4)需求多功能的满意或较优而非单一功能的最大或最小;(5)适当的以适用为目的的技术追求,而非过分追求高科技;(6)用信息取代物质和能量消耗;(7)提供多条解决途径;(8)寻求用共同途径解决多个不同问题,而非就事论事;(9)把管理储存(包括资源、能源和废弃物)作为关键因素来对待;(10)创造环境之形来引导功能流;(11)创造环境之形来标识过程;(12)可持续性优先。

  正如没有一个通常意义上的可实施的设计不考虑经济预算一样,没有一个可实施的生态设计可以不考虑生态代价,包括资源的消耗,污染的产生以及栖息地的丧失。

  生态算账方式主要有:
  (1)生命周期分析方法 城市户外中的一件户外设施可能是以东北长白山的红松为材,长途运到广东某地加工成品后,又运至北京置于场地之中,破旧后变成垃圾,进入处理场。这整个过程中都蕴含着物质、水、能量和土地的消耗。也就是说,这一设施的生态费用都应该作为设计时的考虑因素。一张简单的园林坐椅,实际上关联着河流的水质、森林的状态以及山体的水土流失程度。通过对产品整个生命周期对环境影响的考察,我们可以评价设计和使用的产品的生态性。我们需要理解产品生产过程,以决定它们对物质和能量是节约的,或是浪费的;是有毒的,或是无害的。生态设计要求我们对所有使用的东西进行探究,生产它们意味着牺牲什么?它们的创造会给人、动物及自然带来什么危害?
  (2)能流和物流跟踪 通过对维护我们的居住和工作环境所必须的能流和物流,包括自来水、污水流、电流、食物流、垃圾处理及旧物如玻璃的再利用等流程,我们就会对维持我们生活的系统更加敏感和关注。

  原理之三:让自然做功

  自然生态系统生生不息,不知疲倦,为维持人类生存和满足其需要提供各种条件和过程,这就是所谓的生态系统的服务[5]。这些服务包括:
  (1)空气和水的净化;(2)减缓洪灾和旱灾的危害;(3)废弃物的降解和脱毒;(4)土壤的和土壤肥力的创造和再生;(5)作物和自然植被的授粉传媒;(6)大部分潜在农业虫害的控制;(7)种子的扩散和养分的输送;(8)生物多样性的维持,从中人类获取农业、医药和工业的关键元素;(9)保护人类不受紫外线的伤害;(10)局部调节气候;(11)缓和极端气温和风及海浪;(12)维护文化的多样性;(13)提供美感和智慧启迪,以提升人文精神。

  所以自然提供给人类的服务是全方位的。让自然做功这一设计原理强调人与自然过程的共生和合作关系,通过与生命所遵循的过程和格局的合作,我们可以显著减少设计的生态影响。

  这一原理着重体现在以下几个方面:

  第一、自然界没有废物 每一个健康生态系统,都有一个完善的食物链和营养级,秋天的枯枝落叶是春天新生命生长的营养。公园中清除枯枝落叶实际上是切断了自然界的一个闭合循环系统。在城市绿地的维护管理中,变废物为营养,如返还枝叶、返还地表水补充地下水等就是最直接的生态设计应用。

  第二、自然的自组织和能动性 自然是具有自组织或自我设计能力的,热力学第二定律告诉我们,一个系统当向外界开放,吸收能量、物质和信息时,就会不断进化,从低级走向高级。进化论的倡导者赫胥黎就曾描述过,一个花园当无人照料时,便会有当地的杂草侵入,最终将人工栽培的园艺花卉淘汰。盖亚(Gaia)理论告诉我们,整个地球都是在一种自然的、自我的设计中生存和延续的。一池水塘,如果不是人工将其用水泥护衬或以化学物质维护,便会在其水中或水边生长出各种水藻、杂草和昆虫,并最终演化为一个物种丰富的水生生物群落。自然系统的丰富性和复杂性远远超出人为的设计能力。与其如此,我们不如开启自然的自组织或自我设计过程。自然的自设计能力,导致了一个新的领域的出现,即生态工程(ecological engineering),传统工程是用新的结构和过程来取代自然,而生态工程则是用自然的结构和过程来设计的。

  自然系统的这种自我设计能力在水污染治理、废弃地的恢复(包括矿山、采石坑、采伐迹地等)以及城市中地方性生物群落的建立等方面都有广泛的应用前景。如设计师迈克尔·范·瓦肯伯格设计的通用公司总部项目中,设计师拟自然播撒草原种子,创造适宜于当地景观基质和气候条件的人工地被群落,每年草枯叶黄之际,引火燃烧,次年再萌新绿。整个过程,包括火的运用,都借助了自然的生态过程和自然系统的自组织能力。在废弃矿山的恢复中,除了常规的用植被来进行生态系统的恢复外,还可以利用地貌过程来开启自然恢复过程。

  自然是具有能动性的,几千年的治水经验和教训告诉我们对待洪水这样的自然力,应因势利导而不是绝对的控制,古人李冰父子的都江堰水利工程设计的成功之处,也在于充分认识自然的能动性,用竹笼、马槎、卵石与神为约,造就了川西平原的丰饶。大自然的自我愈合能力和自净能力,维持了大地上的山青水秀。湿地对污水的净化能力目前已广泛应用于污水处理系统之中。生态设计意味着充分利用自然系统的能动作用。

  第三、边缘效应 在两个或多个不同的生态系统或景观元素的边缘带,有更活跃的能流和物流,具有丰富的物种和更高的生产力。如海陆之交的盐沼是地球上产量最高植物群落之一。森林边缘、农田边缘、水体边缘以及村庄、建筑物的边缘,在自然状态下往往是生物群落最丰富、生态效益最高的地段。边缘带能为人类提供最多的生态服务,如城郊地的林缘景观既有农业上的功能,又具自然保护和休闲功能,这种效应是设计和管理的基础。然而,在常规的设计中,我们往往会忽视生态边缘效应的存在,很少把这种边缘效应结合在设计之中。在城市或绿地水系的设计中,我们常常看到的是水陆过渡带上生硬的水泥护衬,本来应该是多种植物和生物栖息的边缘带,只有曝晒的水泥或石块铺装;又如在公园里丛林的边缘,自然的生态效应会产生一个丰富多样的林缘带,而人们通常看到的是修剪整齐的草坪;又如,建筑物的基础四周,是一个非常好的潜在生态边缘带,而通常我们所看到的则是硬质铺装和单一的人工地被。除此之外,人类的建设活动往往不珍惜边缘带的存在,生硬的红线把本来地块之间柔和的边缘带无情地毁坏。

  所以与自然合作的生态设计就需充分利用生态系统之间的边缘效应,来创造丰富的景观。

  第四、生物多样性 自然系统是宽宏大量的,它包容了丰富多样的生物。生物多样性至少包括三个层次的含意,即:生物遗传基因的多样性;生物物种的多样性和生态系统的多样性。多样性维持了生态系统的健康和高效,因此是生态系统服务功能的基础。与自然相合作的设计就应尊重和维护其多样性,“生态设计的最深层的含意就是为生物多样性而设计”。为生物多样性而设计,不但是人类自我生存所必须的,也是现代设计者应具备的职业道德和伦理规范。而保护生物多样性的根本是保持和维护乡土生物与生境的多样性。对这一问题,生态设计应在三个层面上进行,即:保持有效数量的乡土动植物种群;保护各种类型及多种演替阶段的生态系统;尊重各种生态过程及自然的干扰,包括自然火灾过程、旱雨季的交替规律以及洪水的季节性泛滥。关于如何通过景观格局的设计来保持生物多样性,是景观生态规划的一个最重要的方面。自然保护区、风景区、城市绿地是世界上生物多样性保护的最后堡垒。曾一度被观赏花木和栽培园艺品种和唯美价值标准主导的城市园林绿地,应将生物多样性保护作为最重要的设计指标。每天都有物种从地球上消失的今天,乡土杂草比异国奇卉具有更为重要的生态价值;五星瓢虫和七星瓢虫是同样值得人们珍爱的,勤于除草施肥、城市绿地管理者的形象不应是打药杀虫的小农。通过生态设计,一个可持续的、具有丰富物种和生境的园林绿地系统,才是未来城市设计者所要追求的。

  原理之四:显露自然

  现代城市居民离自然越来越远,自然元素和自然过程日趋隐形,远山的天际线、脚下的地平线和水平线,都快成为抽象的名词了。儿童只知水从铁管里流出,又从水槽或抽水马桶里消失,不知从何处来又流往何处;忙碌的上班族不知何时月圆月缺、潮起潮落;在全空调的办公室中工作的人们,就连呼吸一下带有自然温度和湿度的空气都是一件难得的事,更不用说他对脚下的土地的土壤类型、植被类型和植物种类有所了解。大自然的高山流水、飞禽猛兽、沼泽丛林都只是电视银屏上的画面和遥远的自然保护区景观。

  如同自然过程在传统设计中从大众眼中消失一样,城市生活的支持系统也往往被遮隐。污水处理厂、垃圾填埋场、发电厂及变电站都被作为丑陋的对象而有意识地加以掩藏。自然景观及过程以及城市生活支持系统结构与过程的消隐,使人们无从关心环境的现状和未来,也就谈不上对于环境生态的关心而节制日常的行为。因此,要让人人参与设计、关怀环境,必须重新显露自然过程,让城市居民重新感到雨后溪流的暴涨、地表径流汇于池塘;通过枝叶的摇动,感到自然风的存在;从花开花落,看到四季的变化;从自然的叶枯叶荣,看到自然的腐烂和降解过程。用萨尔的话说,景观是一种显露生态的语言。

  所有这些,都在促使一种我们回到古老艺术:视觉生态——一种景观美学,它反映了人对土地系统的完全依赖,重新唤起人与自然过程的天然的情感联系,在生态-文化与设计之间架起桥梁。人与生物之间的共生称为“生物恋”,人与土地和空间之间的依恋关系被称为“土地恋”。它提醒我们人类是被设计出来适应和生活在自然之中的。生态设计回应了人们对土地和土地上的生物之依恋关系,并通过将自然元素及自然过程显露和引导人们体验自然,来唤醒人们对自然的关怀。这是一种审美生态,审美生态主张设计具有以下几方面的特征:
  (1)能帮助我们看见和关注人类在大地上留下的痕迹;
  (2)能让复杂的自然过程可见并可以理解;
  (3)把被隐藏看不见的系统和过程显露出来;
  (4)能强调人与自然尚未被认识的联系。

  显露自然作为生态设计的一个重要原理和生态美学原理,在现代景观的设计中越来越得到重视,生态显露设计(eco-revelatory design)“即显露和解释生态现象、过程和关系的景观设计”。强调景观设计师不单设计景观的形式和功能,他们可以给自然现象加上着重号,突显其特征引导人们的视野和运动,设计人们的体验。在这里,雨水不再被当作洪水和疾病传播的罪魁,也不再是城乡河流湖泊的累赘和急于被排泄的废物。雨水的导流、收集和再利用的过程,通过城市雨水生态设计可以成为城市的一种独特景观。在这里,设计挖地三尺,把脚下土层和基岩变化作为景观设计的对象,以唤起大城市居民对摩天楼与水泥铺装下的自然的意识。在自然景观中的水和火不再被当作灾害,而是一种维持景观和生物多样性所必需的生态过程。

  除了上述基本原理外,生态设计还强调人人都是设计师,人人参与设计过程。生态设计是人与自然的合作,也是人与人合作的过程。传统设计强调设计师的个人创造,认为设计是一个纯粹的、高雅的艺术过程。而生态设计则强调人人皆为设计师。因为每个人都在不断地对其生活和未来作决策,而这些都将直接影响自己及其他人共同的未来。从每天上班出行的交通方式到选择家具、装修材料、水的使用、食物的选购、垃圾的处理甚至于包装袋的使用,都是一个生态设计的问题。因为它们都对整个社区和环境的健康有着深刻的影响,每个人的决策选择都应成为生态设计的内容。所以,从本质上讲,生态设计包含在每个人的一切日常行为之中。对专业设计人员来说,这意味着自己的设计必须走向大众,走向社会,溶大众的知识于设计之中。同时,使自己的生态设计理念和目标为大众所接受,从而成为人人的设计和人人的行为。

  结语

  与传统设计相比,生态设计在对待许多设计问题上有其特点。但是,生态设计应该作为传统设计途径的进化和延续,而非突变和割裂。缺乏文化含义和美感的唯生态设计是不能被社会所接受的,因而最终会被遗忘和被淹没,设计的价值也就无从体现。生态的设计应该、也必须是美的。

 
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