格栅与格宾的区别(滨水生态的保护和修复——工程水利向生态水利转型的理论与实践)

Posted 2023-05-29

篇首语：少年意气强不羁，虎胁插翼白日飞。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了格栅与格宾的区别(滨水生态的保护和修复——工程水利向生态水利转型的理论与实践)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

格栅与格宾的区别(滨水生态的保护和修复——工程水利向生态水利转型的理论与实践)

自进入21世纪以来，“人与自然和谐”就成为人类发展的主题，可二十多年过去，当我们回头看，人类整体的生存环境似乎并未得到根本的改善，环境问题却愈演愈烈。

尽管，“尊重自然、保护环境”已成为当今人类的共识，但人的认知是一个不断完善的过程，在这过程中，“误入歧途、绕走弯路”也许是无法回避总要付出的代价。这就像普鲁塔克说的：人天天都学到一点东西，而往往所学到的是发现昨日学到的是错的。其实，当前大量的水利建设，很大程度就是在纠正过去“裁弯取直”、“工程渠化”等“工程水利”思维所造成的错误。

人要避免走更多的弯路，就必须要时常抽身跳出即时的琐碎事件，用更大的格局和跨专业的视野去思考一下，在我们平日工作中看似并不迫切的“生存、资源和环境”的问题。

生态修复，现已成为当今建设领域无论是何种专业都不可绕开的话题。但凡是重要的市政工程、水利建设抑或城市景观，通常影响决策的最关键因素，最终都会落脚于生态的问题。

其实，生态最关键的指标是生物多样性，而生物多样性又取决于栖息地的多样性。在人类大规模干预自然之前，大自然充满着不为人知的复杂性，特别是在水陆交错的江河、湖泊以及洪水频繁侵扰的河漫滩。

所谓生态修复：就是要把已经退化的生态系统修复到与原有系统功能和结构一致或接近一致的状态。由于水陆交错的敏感地带，通常都起到生态发生器的关键作用，所以，生态修复的关键是滨水环境，而要修复滨水生态环境，我们就首先要了解滨水环境在大规模人工干预之前的自然形态。

河流廊道

在我们的常识里，水是无色、无味，可以任由人摆布的非生命物质。可随着人们对自然认知的不断提高却发现，水并非是没有形状的东西，河流、湖泊以及河漫滩是不能任由人摆布的。水必须要保持相应的形态和结构才能行使其功能，否则它们就会发脾气，最终会以人预想不到的方式惩罚人类。

水的完整性是水和与水相关的诸多复杂因素共同呈现的。河流廊道，是指河流与两岸水陆交错区的植被带，以及洪水频繁侵扰的洪泛区所组成的带状空间。广义上河流廊道包括河流与河流连接的湖泊、水库、池塘、湿地、河叉、蓄渍洪区以及河口地带。

水与大河文明

河流廊道的主体当然是水，水是生命之源！要理解水的生命源泉意义，我们从四大文明都发源于著名江河就可见一斑：古巴比伦美索不达米亚文明发源于两河流域；古埃及文明发源于尼罗河；古印度文明发源于恒河；华夏文明发源于黄河。这些被统称为大河文明。

上善若水

在中国传统思想里，水被誉为是最高境界的善，如老子所言：“上善若水。水善利万物而不争，处众人之所恶，故几于道。……”，老子说的这个“道”，其实就是天地万物的运行规律。这里说的水，当然主要是指能够孕育人类文明的内陆淡水。

有资料显示，全球陆地水域面积只占全球水域面积的0.008%，但其所容纳的物种数却占了所有已知物种的12%。

作为栖息地，河流廊道为众多的生物提供了永久性水源；因较高的初级生产力和生物量具有生命源泉的意义；是关键小气候的发生条件；是物种有效的季节迁徙通道；具有边缘效应最大化的特点；植物斑块之间具备较高的连通性。河流不仅是人类生产和生活用水的主要来源，而且在渔业、航运、灌溉、发电、旅游和降解污染等方面都为人类作出了巨大贡献。

人类文明对待水的态度

水对人类文明如此重要，可伴随工业革命人类改造自然能力的空前提高，人类文明对水的态度随着科技的进步却变得越来越不文明。至少在整个20世纪时间内，人类都在错误地肢解和曲解水的含义和价值，在科学和技术的名义下，毁掉了水的真实性和完整性，并残忍的谋杀了水的生命性。

水真的是无色、无味、无形的吗

如果说水是无色的，那怎么会有“绿水青山”之说？在我们的记忆或现实中，湍急的河流或风急浪高的水面，水分明就是白花花的！“风翻白浪花千片,雁点青天字一行”和“一道残阳铺水中，半江瑟瑟半江红”等诗句里描述的水可是绘声绘色的啊！天然的农夫山泉尝着就是有点甜；从风水林里流淌出的水，因携带了松油和芳草的气味，闻着就是有点香！

可当人一旦接受了现代知识教育后，一切关于水的美好记忆与浪漫理解，就都会被替代于老师强制性灌输的水的“科学定义”：在常温下，水是无色、无味、无形的透明液体。

随着知识进一步升级，完整的具有生命意义的水，被“科学”肢解成更为抽象的两个H和一个O组成的化学分子式H₂O。于是人们对水的认知，就简化到只能做“有利”或“有害”的判断。

“科学”对水的认识，最终换来了一幕幕生命之水被屠杀的场景

1，在防止血吸虫的运动中，人们大规模铲除了河道、水塘沿岸的杂草，大量喷洒各类杀虫剂，在杀灭血吸虫的寄生体钉螺的同时，也让所有水中生命一同遭殃。

2，河流被裁弯取直，蜿蜒的河道被渠化，茂盛的灌木丛所环护的坑塘被掩埋，栖息地逐步减少或消失。

3，大量人工水利设施的兴建，取代了原来沿地形自流于田间地头、被丰茂水草所掩映的自然水系，沿用了千百年的水塘、河流失去了其应有功能，河道成为排水沟，湖塘变成了方便且廉价的垃圾场。

于是，我们所见的水就呈现出更容易让人感知得到的颜色和气味：橙色乃至黑色、抑或危险的蓝色，且臭气熏天。

简单制造出的复杂

在整个人类文明进程中，其实人类在很长时间内是能与自然和谐相处的，如持续了几千年的农业文明。在农耕时代，限于人的认知局限，面对神秘莫测的自然，人对自然是能够保持相应的敬畏的。可随着科学与技术的进步，人的主体力量空前高涨，人不再畏惧自然，当然也不必再有敬畏之心。可是，经过了战天斗地、尽力挣脱自然束缚的无数尝试后，当人回头看却发现，自然对人的束缚是越来越强。

大自然现已变得：空气浑浊、水体污染、资源枯竭、食品危险、极端气候灾害频出……

近半个多世纪以来，由于森林砍伐造成的水土流失、围湖造田导致水域面积缩减、江河阻隔造成的鱼类资源破坏、工业废水排放造成的江河污染、渔业养殖造成的水体富营养化等，都不同程度破坏了淡水的自然生物多样性格局，而生物多样性的下降又导致了淡水生态系统的破坏，致使可更新资源的利用率明显下降。

人口、资源、环境已成为当今世界面临的最重大的全球问题，生物多样性的保护已是涉及资源可持续利用和环境保护的重大课题。

虽然，现代科学对人类认识自然、解放生产力、提高人类福祉等方面的贡献功不可没。但过度的“科学”思维、分而治之的算法却常常让人忽略系统思维的重要。现代科技在迅速解决某项问题的同时，往往又会派生出更多、更为棘手的问题。

例如城市的交通系统，仅就交通本身通常是解决不了交通问题的。科技哲学家凯文凯利曾说：在交通饱和的城市，快速通道建得越多，城市整体交通反而会越拥堵。同理，仅就水本身也解决不了水的问题。因此，以更大尺度、更大格局研究环境问题的学问——景观生态学就应运而生。

斑块—廊道—基底

近年来，在一些重要项目的认证、研讨和交流中，我们常见到“斑块、廊道、基底”这样的词汇。在信息爆炸的当今社会，各种信息和知识就像“高压水龙头”让我们应接不暇，我们每天都面临着不断被大量碎片信息充斥、知识日渐混沌和无序的危险。而且，越是高频出现的词汇，就越是容易让人漠视致使其空心化，比如我们常挂在嘴边的“生态”、“景观”和“生态修复”等词汇。

景观的概念与生态修复的层级

生态学把生态修复分为三个层级，由低到高依次为：

1，物种引进，

2，群落构建，

3，景观营造。

如果仅从字面看，感觉在生态修复方面，景观专业似乎处在比生态专业更高的层次。这让我们这些从事园林景观的人，好像有种“天将降大任于斯人也”的感觉。其实，生态学的“景观”与我们通常理解的风景和一般意义的地貌特征并不是同一概念。

生态学把生物圈划分为11个层级，依次为生物圈、生物群系、景观、生态系统、群落、种群、个体、组织、细胞、基因和分子。

景观与景观格局

景观是在生态系统之上的更大尺度。景观生态学把景观理解为若干生态系统或土地利用模式组成的镶嵌体，斑块—廊道—基底其实是景观生态学在一定尺度内关于景观格局的空间描述。

景观格局是空间结构特征，包括景观组成的多样性和空间配置，是生态修复的重要工具。景观生态学认为景观的结构单元无外乎是，斑块、廊道、基底这三种类型。

斑块，是指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内部均质性的空间单元。具体是，植物群落、湖泊、草原、农田或居民点等；

廊道，是景观中与相邻环境不同的线性或带状结构，常见的是，农田间的防风林带、河流、道路、峡谷以及输电线路等；

基底，是景观中分布最广、连续性最大的背景结构，如森林、草原、农田和城市基底等。

斑块—廊道—基底模式是基于岛屿生物地理学和群落斑块动态研究之上形成和发展起来的。它为具体而形象地描述景观结构、功能和动态提供了一种“空间语言”。而且这一模式还有利于我们考虑景观结构与功能之间的相互关系，便于比较它们在时间上的变化。

跨学科、多目的、多角度的思考

在“工程水利”向“生态水利”转型的过程中，景观专业介入水利项目的现象越来越常见。于是，某些常年高举生态大旗的景观机构，在“生态水利”建设中似乎有了大显身手的机会，他们在努力寻找一条景观主导水利建设的生态途径，极力反对“工程水利”唯技术论的思维，讥讽传统水利建设是被“技术殖民”的结果，认为“科学”已无法解决当今环境的问题。可是，在生态学者眼里，景观学倡导的“生态”太过于感性，所倡导的生态措施基本只停留在无法量化的概念阶段。

虽然，协调生命与环境关系的理念，在中国传统文化里早已根深蒂固。不过，与发源于西方的现代生态学相比，“天人合一”这种生态理念似乎总只停留在感性或哲学的层面。由于中西文化的本质差别，西方学者更习惯理性思维，生态学本质还是一门科学，科学诠释事物规律最终都会用抽象的数学方式来表达。

岛屿生物地理学的数学表达式：

S = CA Z。

S代表物种丰富度，A代表岛屿面积，C为与生物地理区域有关的拟合参数，Z为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。

岛屿生物地理学，是定量阐述岛屿上物种的丰富度与面积的关系的学说，其理论首次从动态方面阐述了物种丰富与面积及隔离程度的关系，认为岛屿上物种的丰富度取决于新物种的迁入和原来占据岛屿的物种的灭绝。

该理论最初用来解释决定岛屿物种丰富程度的因素，后来也被用来研究戈壁湖泊、沙漠绿洲、孤立雨林甚至人类社会包围下的小块自然栖息地的物种数量状况，这方面的理论多用于分析非生态系统包围下的生态系统。

生态原理的反恐实践

关于岛屿生物地理学的运用有一个有趣的报道：在2009年发表的一篇论文中，加利福尼亚大学洛杉矶分校两个地理学家和他们的学生预测：本拉登有80.9%的可能性隐藏在巴基斯坦阿伯塔巴德，他们正确预言了本拉登没有藏身山洞，而是躲在城市中。

地理学家和一帮本科学生，利用卫星数据和已知的最后行踪报告预测了本拉登的去向。他们根据岛屿生物地理学理论创建了一个概率模型。该理论的基本原理是，如果想要生存下来，需要前往一个低灭绝速度的地区——以本拉登为例，也就是规模较大的城镇，那里能提供医疗服务。

如此复杂的人类社会，也能依据数学模型来精准控制。这样看来，基于数学演算为基础的生态学，比基于抽象理念为基础的景观学，生态修复的效率似乎明显更胜一筹。

但是，站在更大的格局看，局部的高效并不一定能保证整体的效率。以美国以暴制暴的反恐战争为例，虽精准猎杀了本拉登、祛除了美国的心腹大患，但全球范围的恐怖活动却越反越恐。尽管美国依靠强大的科技与军事实力能够完成一个个漂亮的反恐战役，但要获得反恐战争的最终胜利却是美国注定也完成不了的任务。

在“美国911事件”过去20年后，人们至今仍在质疑，为何强大的美国中央情报局（CIA），对“911”如此繁复的策划却茫然无知？有专家分析道：要精准预测“911”这样的恐怖袭击，其实是CIA力所不及的事情。因为CIA的人才选拔机制阻碍了人才的多样性。

斯科特•佩奇在《多样性红利》得出这样的结论：一个人是否聪明不是由智商决定的，而取决于认知工具的多样性。这结论说明，视角越广、越多，找到全局高峰的机会越大。这也解释了为什么生态学是跨学科、多角度、多目的协调环境问题的学问。所以，景观生态学特别强调景观的格局、过程、尺度和等级。不过，针对不同生态现象还必须对应相应的空间尺度。

广义景观

的相对尺度和等级特征

不同物种对空间异质性的感官尺度

广义景观是根据所研究的具体物种或生态现象来定义的。如下图所示，不同物种对空间异质性的感观尺度是不同的，因此，研究蝴蝶种群的景观往往要比研究鹰类种群的景观小得多。

空间异质性即包括物理和生物的，也包括社会经济和人文方面的空间格局。所以，修复河流生态除了要用跨学科的多样性视野之外，还应该用超越河流本身的空间尺度，协调物理和生物的以及人类活动之间的关系。

河流的生态系统服务

在滨水生态系统中，河流湖泊和湿地是滨水生物的主要生境，水是最重要的生境要素，滨水生态系统中的动、植物与生境的长期交互作用，形成了特定的结构和功能。自然河流是河流生态修复的理想状态。河流的水文、地貌及物理化学过程，是生命支持系统的关键要素，其生态系统服务功能是人类生存与文明的基础。

河流廊道的结构

河流廊道结构是由宽度、组成、形状、连续性以及与周围斑块或基底的相互关系组成。河流廊道的结构属性主要包括如下几项：

1，连通性，沿河流纵向连续、洪水漫溢的侧向连通以及向下渗透的垂向联系。连通性为营养物质和能量的输移、动物运动以及植物种子的传播提供了良好条件。

2，宽度，包括廊道平面宽度、宽度变化、狭窄条带数量、不同生物栖息地等。廊道宽度影响环境梯度、种群成分、边缘效应以及相邻系统干扰的响应等。

3，栖息地，包括边缘栖息地和内陆栖息地。边缘栖息地是不同生态系统之间的交错地带，具有变化和不确定性；内陆栖息地则相对稳定和安全，其系统也较为持久。边缘栖息地处在内陆栖息地外围，对外界干扰起到过滤作用。

据研究表明，滨水生物的多样性与栖息地异质性正相关，在河流廊道尺度上，不同类型栖息地的空间异质性为种群动态、种间关系、群落演替以及干扰传播等多种生态过程提供了基础。

河流廊道的功能

河流廊道的功能归纳起来有如下几点：栖息地、通道、屏障和过滤、源和汇。

1，栖息地，是动植物赖以生长、生活、觅食、繁殖以及生命循环的场所，为生物或生物群落提供了生存和繁衍所必需的要素，如空间、食物、水以及避难所。

2，通道，河流廊道是输送多种类型能量的通道。河流水体的重力能是可供人们开发利用的水能资源，重力能也是土地侵蚀、塑造河床和物质输送的驱动力。河流廊道内的水生和陆生生物、其残枝败叶和肢体残骸，在河流廊道中加快了物质与能量的转化过程。河流廊道是物种迁徙的通道，也是泥沙传输的通道。

3，过滤与屏障，过滤是有选择的允许能量、物质和生物渗透或穿过的功能；屏障则是阻止能量、物质和生物渗透或穿过的功能。河流廊道通常兼具过滤与屏障的双重作用。

4，源与汇，所谓“源”是指为周围环境提供能量、物质和生物的功能；“汇”则是吸收周围环境的能量、物质和生物的功能。对于河流廊道而言，地表水与地下水相互补给是典型的源和汇关系，如下图。

在洪水期间，涨水时洪水向河漫滩两侧侵溢，大量营养物质随着进入河漫滩，鱼类和其他生物进入河漫滩觅食、产卵和避难，这时河道具有“源”的功能，周围河漫滩发挥“汇”的作用。随着洪水消退，河漫滩大量的残枝败叶等腐殖质随退水进入河道，鱼类等生物也回归主槽，这时的河道有具有“汇”的功能，而周围的河漫滩则具有“源”的功能。

滨水生境

生境，是特定物种生活必需条件的空间单位，由生物和非生物因子综合形成。生态因子包括光照、温度、水分、空气、无机盐类等非生物因子和食物、天敌等生物因子。

生境与环境、生态位的差别

要搞清生境与环境的差别，我们可用一盆室内生长的植物来作形象比喻：室内空间就是植物所处的环境；而花钵以及必要的人工干预就是植物的生境。

生境一词也不同于生态位，但两概念容易混淆，生态位更强调物种在群落内的功能作用。美国生态学家奥德姆将生境比作生物的“住址”，而将生态位比作生物的“职业”。生境是指物种能够生存的环境范围，侧重于生物分布；而生态位则指物种在群落中的作用，侧重于生物功能。

滨水生境包括河道内生境、滨河带生境、河漫滩生境以及季节性洪水湿地等。河流生态性其地貌特征的景观格局，主要表现为河流、河漫滩、湖泊、水塘与湿地之间保持了良好的联通性，为营养物质输移和物种运动提供物理保障。具有高连接度的河流—河漫滩系统是一个有机物高效利用的系统。洪水期间，水位频繁涨落把河流与河漫滩动态连接起来，促进水生物种与陆生物种间的能量转换和物质循环，完善食物网结构，促进生物总量的提高，可让物种多样性达到较高水平。

河道生境

河流形态的多样性决定了沿河栖息地的有效性、数量和复杂性。滨水生物的多样性，取决于适宜栖息地的多样性。河流地貌多样性特征表现为：河流纵坡的多样变化、平面形态的蜿蜒曲折，以及单股与分汊河道的网状形态。

在纵坡较陡的河流，多为岩石、卵石和砾石河床，常形成较为稳定的跌水——池塘序列，这种结构不仅能消解水能，也能提高生境的多样性。

河流的蜿蜒性形成了沿河的浅滩——深潭序列。浅滩的流速相对较高，许多鱼类需要一定的流速和在河床沉积物上产卵，所以，浅滩就成为适宜的产卵场。而且，浅滩丰富的水下无脊椎动物也为幼鱼提供了食物条件。深潭则为鱼类提供了遮盖物、营养物和活动空间，当风暴、干旱等灾难发生时，深潭为鱼类提供了避难所。另外，许多洄游鱼类在溯源洄游时，要快速穿过浅滩急流区，然后在深潭区域休整。河床底质颗粒的级配丰富的河床比粒径单一的河流具有更多潜在的多样性生境。

湿地

狭义湿地概念：水位经常在地表以上或接近地表，土壤为浸润饱和状态并生长有植物的土地。

湿地的功能：涵养水分、截留泥沙、削减洪峰、净化水体、改善水质和补给地下水等。湿地是众多野生动物的栖息地，许多禽类都在此筑巢、觅食和栖息，特别是大型河口湿地处于水陆交错带，具有很高的生境异质性，成为许多候鸟迁徙的重要驿站。

生境破碎化

生物多样性的基础是生境的多样性。生境破碎化是对生境的破坏，是生物多样性最主要的威胁，表现为生境丧失和生境分割两个方面，既包括生境被彻底的破坏，也包括原本连成一片的大面积生境被分割成小片的生境碎片，对生物多样性有着很大的负面效应。

生境破碎化特点：

1，总生境面积降低；

2，剩余地区重新分布为非连续的碎片。

前者直接影响生物种群的大小和灭绝率；后者主要影响生物种群的扩散和迁移。

生境破碎化对物种影响最普遍的结果是，生境异质性损失。单个碎片缺少原来未受破坏生境的异质性，例如，某个生态系统中有湖塘和小山丘，破碎化的生境就可能缺少这些景观要素，当某个物种需要几种生境类型时，生境破碎化使得物种不能迁移而最终消失。

一路“象”北的启示

2020年底，云南15头亚洲象开始一路“象”北的迁徙之旅，此举引发了网络上的“全民围观”。大象举家北迁倾情演绎了一部最出色的国家宣传片，西方不管是有名还是没有名的媒体，都竞相追看中国大象的剧情。这群大象的“明星效应”不仅输出了“成吨的可爱”，它们还出人意料地“踩碎”了外媒此前在报道中国时惯用的一些“阴间滤镜”。

网友发现，这次外媒在关于象群的报道中，视频和图片的背景色调都很正常，没有了以往的阴暗设计，在介绍我国的护象团队、政府的应急处理以及云南风貌等方面，口气都显得异常的温和与友好。有网友称：这应该是西方媒体多年来对中国最温柔的一次。

人们对这次象群迁移的原因分析可谓是众说纷纭，有些说法甚至看上去互相对立，有人认为大象迁移是栖息地被破坏了；有人却认为是当地环境恢复得太好，树林茂盛反而影响大象通常吃的低矮灌木的生长，才导致大象被迫外迁。无论是何种角度的分析，导致大象举家迁移，并在人类社会引起如此大的轰动效应，这一定是大象的栖息地出现了问题。

虽然从整体看，西双版纳的森林总量似乎在增加，但增加的大多是橡胶林，大量砍伐热带雨林、甚至是季风常绿阔叶林来种植香蕉树。橡胶林虽也算森林，但物种组成单一形成了“森林沙漠”。原始森林的草坪、溪谷以及灌木丛这些森林之间的沟谷地带，才是大象喜欢的地方，而这些地方往往也是优先开发的地方。

不是种树、复绿就等于是生态建设，生态修复的关键，是要营造完整连贯的栖息地。比如连贯的森林，这不仅是大象需要的，也是人需要的。它像一个缓冲带，可以让大象在大面积的栖息地里移动，也可以防止大象在觅食的时候尽量减少与人的接触。

随着人类种群的不断扩张，人地矛盾日益尖锐也许是必然的趋势。无论大象多么呆萌可爱，也无论是因云南大象这次倾情演出唤起人类多大的爱心，但作为没有天敌的大象的栖息环境，因人类活动在不断恶化却是不争的事实。

我们从上图可以看到，美国本土的原始森林由于人类的活动，从1620年到1990年间锐减的情形。可以想象，大象种群想要在当今环境扩散和迁移是多么困难的事情！所以，保护野生动物仅从动物本身的角度是难以实现的，必须要用更大格局和尺度去思考人与自然和谐相处的问题。

动物的迁移扩散是有普遍的规律的，当栖息地质量下降，生产力降低，栖息地出现了剧烈变化，动物就会出现行为异常的举动。这些都是自然界的普遍规律，除了划定动物保护区，人类在兴建大型工程建设时，还必须考虑为动物迁徙留有可自由迁移的通道。而西双版纳出现剧烈动荡的动物，还有白颊长臂猿、印支虎、绿孔雀，而这一次，是大象为我们敲起警钟！

自然重塑

太阳的光照和能量、大气与水的循环、土壤与地质的构造以及动植物的营养级联等所构成的整体，被称作是自然生态系统，这其中有无数的小系统，这些小系统集聚和层叠形成更大的系统将地球包裹起来，这就是生物圈。人类的呼吸、饮食及活动都依赖这个系统，自然生态遭受了破坏，必将影响人类的生存和可持续发展。

随着人类改造自然能力的不断提升，人类活动让自然生态系统已遭受到不同程度的损坏，而系统中某个小小的损伤，往往会造成自然系统的连锁反应。通常，一份建设是无法抵消一份破坏的，破坏的力量永远要大于建设的力量。

此外，密封在地下的化石能源，本是远古时期的植物和生物恩赐给人类的有限遗产，当我们开采含有碳的石油和天然气时，便会将地下的碳释放到大气中，导致空气中各种成分的构成比例失调，因此加速地球环境的危险变化。要避免环境恶化造成的全球性危险，“自然重塑”便成为当今人类必须应对的课题。

稀树草原的恢复

布朗与艾森哈特合著的《边缘竞争》是针对计算机行业的发展给企业和管理界带来的新问题，提出全新战略管理理论的书籍。本书吸收了环境复杂理论和进化理论等前沿思想，虽20多年过去，但该理论针对高速变化和不可预测性仍有很大的启示作用。书中特别介绍了一个关于建设大草原的案例：

在美国芝加哥郊外有一片退化的空地，那个地方最初的景观是一片稀树草原，如何用人工干预的方法把这个地方恢复成之前的生态景观呢？

还原论方法的步骤如下：

1，划定相应的范围。

2，查找资料，尽可能找到当时关于稀树草原的原始信息，获得完整的草原生态系统和动植物的组成清单。

3，收集所有相关物种的样本，如植物的种子、适当比例的雌雄动物等。

4，清理土地，播下各种植物的种子，并种植一定比例的大树。

5，把各种动物投放在这个土地上。

6，静静观察，耐心等待，期望这个周密的布置能让理想中的稀树草原重新出现在这片土地上。

但是，《边缘竞争》的作者却明确告诉我们，用这种方法是造不出预想的大草原的，稀树草原完全不是用这种自上而下的设计控制形成的。人的认知无法穷尽形成这片草原的所有要素，因此预料之外的现象无法避免。我们看到这片草原的可能只是草坪、树木和动物。但在其中起关键作用也许是某种鸟类，可能只有这种鸟才能将某一种植物的种子带到这个地方。至于这鸟是什么时候来，什么条件下才能把种子带到这个地方，这是人无法事先预知的。

所谓“野火烧不尽，春风吹又生”，生态学家们发现，野火是在生态修复中被完全忽视或排除的要素。而这种具有破坏性的因素，可能恰恰能通过燃烧使这里的土壤、气候及生态发生某种变化，最终才呈现出一片稀树草原的景象。

要重塑自然，人工干预当然必不可少，但人工干预在这过程中的角色、力度怎样，这就像我们品尝一道美味佳肴一样，虽感觉到可口，但这里面到底如何搭配食材和调料，吃饭的人是无法穷尽其中奥妙的。而且，这些要素出现的顺序，食材和作料的分量与火候的把控，这是一门艺术，而不是一种科学。

做菜与自然重塑相比，显然要简单得多。要形成一种生态，就像有一双看不见的手，能把多种要素融合，使各要素之间又形成多层级的新要素，极其复杂，充满了偶然性，令人眼花缭乱，最终形成一片浑然天成的自然景象。

大自然的作品与人类的作品的不同：

1，生态是生长出来的，随着时间推移逐步演化，具有变异的特征，不是在某个时间点上的一次性组装而成。

2，初始状态很重要，若始发因素不对，后面即使要素齐备，也不会呈现为一个理想的生态系统。

3，各要素要以恰当的顺序加入，演化需要相应的过程。

4，一些暂时出现的关键因素并不一定是系统最终的组成部分。总会有某种偶然因素像能点石成金的上帝之手将生态激活。

自然重塑不只是把饵料投喂给生物那样简单

日本一个研究团队，在某个残破的填埋用地做了一个重塑自然的实验，取名“自然学习实验中心”，主要的目的是要重塑一种环境条件，使得多种生物能够在这种条件下生活并世代繁衍。

这个设计，尊重了自然的过程和不确定性，设计不是建立在最终的解决方法上，而是提出问题、播撒种子、构建策略，提出潜在发展的可能。

荒野保护与再野化

再野化，是近年来兴起的一种生态保护与修复的新方法。是旨在通过减少人类干扰，提升特定区域的荒野程度，增强生态系统的弹性和维持生物多样性，使生态系统能达到自我维持的状态。与传统生态修复理念不同，再野化更强调生态系统的复杂性、自主性、动态性和不可预知性，是一种过程导向的、强调自然占主导的演化算法。

人类自结束在荒野流荡的生活，就一直在做着“去野化”的努力。随着人类活动和人工设施的不断扩张，景观的荒野程度日渐下降，野生生物逐步灭绝或濒危。在这样的“去野化”过程中，无论是从生态系统的保护，还是从环境伦理学的要求考虑，再野化的产生都具有必然性，面对日益严重的生态危机，保护仅存的荒野对于自然保护而言是远远不够的。

当前，生态修复大多还奉行的是还原论思维，主要是通过矿山治理、土地复育、水环境改造等工程项目，来实现某单一目标的环境改善，存在着将整体问题局部化、复杂问题简单化的局限性。生态系统的保护与修复的对象，是社会—经济—自然复合的生态系统，所以，在生态的保护与修复中，必须系统考虑城市、乡村、荒野的关系，协调人居环境与自然保护地的矛盾。

再野化的理念及实践，促进了人类对自然观念的战略转变：

1，从还原论思维向整体性思维的转变。

2，工程思维向生态思维的转变。

3，项目尺度向景观尺度的转变。

4，短期利益向长期利益的转变。

5，单维度、单一目标向跨学科、多元目标的转变。

自然重塑的方法论

在人类对自然态度的反思和认知不断升级的基础上，自然重塑，是基于生态原理，建立一个有厚度的，由集聚的斑块组团和层叠的廊道网络构成的不断变化，有生命的场域。具体到操作层面，就是要用内在的复杂去构建外在的简单。

因人类的缺席

现今切尔诺贝利

已变成动物的天堂

30多年前，切尔诺贝利核电站的事故让这片区域成为“无人区”。今天的切尔诺贝利依旧鲜有人类光顾，但大量动物在忍受了最初的辐射后，逐渐繁衍生息，成为这里的主人。

1986年4月26日，在发生一系列严重事故后，切尔诺贝利核电站的核心最终损毁并引发爆炸，31名设施内的工人瞬间尸骨无存。这次事故使大量放射性污染物扩散到周边地区，周围村庄的村民只能逃离。许多野生动物在放射性污染物的直接辐射下死亡，400多公顷的树林在灾难后变成了罕见的红色，几个月内纷纷死亡。此外，辐射最严重的人类居住区也被铲平、掩埋。广大的辐射区内，如从今天的乌克兰北部延伸到白俄罗斯南部，设置了围栏和检查站，这个地区随之变成了“无人区”，在核泄漏事件后的28年内几乎没有任何人类的活动。

“无人区”也并非是个不毛之地。实际上，无人区由两种区域交替拼接而成：辐射强度高的“热区”和辐射强度很低的“净区”。随着时间流逝，大量的危险放射性同位素的强度逐渐衰减，或者被雨水慢慢冲刷出该区域外。因此，在“无人区”内经常可以看到鸟类、啮齿类、驼鹿、猞猁、狼、野猪等动物的活动痕迹。

时间回到1986年，因为前苏联的乳制品场和松树种植基地对动物栖息地造成了严重破坏，当时很少有动物可在切尔诺贝利附近地区生存。据切尔诺贝利中心的研究人员说：“这个地区已被人类影响了好几个世纪，这里的生态环境早已被灌溉、人造林、耕地、工业和垃圾所破坏。核事故后，研究人员从2000年左右开始在“无人区”拍摄野生动物。动物们重新占领了这片土地，研究人员经常可以看到野生动物们的踪迹，如猞猁和狼。因为狼是食物链顶端的动物，因此它们的出现被认为是整个生态系统健康的象征。

有些科学家认为，人类活动的缺失将会意外地对野生动物产生有利影响。德克萨斯理工大学的教授罗伯特·贝克说：“辐射本身对野生动物并没有什么好处，但可以这么说，尽管人类损失惨重，世界上最严重的核电站事故并没有对野生动物造成毁灭性影响。”

修复技术

从切尔诺贝利核泄漏事件看，生态恢复最好的方法，似乎就是要尽量去除人类的活动。可地球实在没有太多像切尔诺贝利那样的地方，能完全排除人类干扰让自然自己去疗伤。尽管当今地球上的诸多烂摊子，都是因人类的活动造成，但是，人类的最终命运和结局，还是得由人类自己来掌控，就是凯文凯利所说的：人类的未来，是人与技术的共同进化。

凯文凯利在《失控》里谈到“另一种合成生态系统”，他说：我们不妨开发一门关于合成生态的科学，反正我们已经在不经意间创造了合成生态。人类早期打猎、放牧、放火烧荒以及对草药的选择和收集，已在荒野打造出了一种人工生态，确切地说，就是依靠人类的技能大大改变了生态。

河道内栖息地修复与加强

所谓河道内栖息地加强结构，主要是利用木材、块石、适宜的植物以及其他生态工程材料相结合在河道内构建的特殊结构。通过调节水流与河床或岸坡的相互作用，在河道内形成多样性地貌和水流条件，例如水的深度、湍流和均匀流、深潭和浅滩等，从而提高鱼类和其他水生生物生境的质量，促使生物多样性的提高。

砾石与砾石群

传统水利工程从防洪、航运等目的出发，往往要清除河道内障碍，比如突出的砾石。可是河道障碍物的清除及河床平坦化，会导致栖息地多样性和复杂性的降低甚至丧失。

在河道内设置单块砾石或砾石群有助于创建具有多样性特征的水深、底质和流速条件。砾石是很好的掩蔽物，还有助于形成相对大的水深、气泡、湍流以及流速梯度。这种流速梯度条件对于鲑鱼十分有益，它们能够在不消耗更多的能力下，在激流中保持相对位置。

除了鱼类之外，砾石群形成的生境也为其他生物提供了庇护和繁殖的功能。例如砾石的下游面流速较低，河流中的石娥、飞蝼蛄、石蝇等都喜欢吸附在此处。

砾石一般应用于微观生境的修复和加强，比较适合于顺直、稳定、坡降介于在0.5%～4%的河道，在河床是砾石的宽浅式河道效果最佳。设计中可参考类似河段的资料确定砾石直径、间距、砾石与河岸距离以及砾石的排列模式和方向。

具有护坡和掩蔽作用的圆木

圆木具有多种生境加强的功能，不仅可用于构建护坡、掩蔽体、挑流坝等结构，而且还可以向水中补充有机碎屑。在某些情况下，可采用带树根的圆木控制水流，不仅可保护岸坡抵御水流冲刷，还能为鱼类和其他水生生物营造生境，为水生昆虫提供食物来源。

一般树根盘要求正对上游水流流向，施工方法有两种：一是插入法，把树干端部削尖后插入坡脚土体；另一方法是开挖法，做法如下图。

叠木支撑

叠木支撑是由圆木按照纵横交错的方式铰接而形成的层状框架结构，框架内充填土壤和块石，并扦插活的植物枝条。这种结构可布置在河岸冲刷侵蚀严重的区域，通过岸坡侵蚀防护及后期发育形成的植被，有助于提高河岸栖息地质量。经过一定时间，圆木结构可能会腐烂，但那时这种结构内活的植物枝条发育形成的根系将继续发挥岸坡的防护功能。

叠木支撑结构可与鱼类掩蔽体结合设置，如下图B-B断面图，叠木支撑结构应设置在枯水位以下区域，形成圆木结构框架空腔，这种空腔可以作为鱼类的掩蔽体。其形状和尺寸可按照目标鱼种的生活习性灵活设计。

与上述掩蔽区结构相似，可以在岸坡防护结构内嵌入木框架和厚木板组成的箱式结构，形成鱼巢，如下图。

堰坝

堰坝是利用圆木或石块建造的横跨河道的构筑物，其功能是调节水流、阻挡砾石漂移。在上游形成静水区，下游形成深潭，能塑造多样性地貌与水域环境，也是一种主要的栖息地加强结构。

堰坝的主要作用：

1，上游的静水区和下游的深潭周边区域有利于有机质的沉淀，为无脊椎动物提供营养。

2，因水位相应提高，增加了河岸的遮蔽性。

3，跌水深潭有助于鱼类等生物滞留，在洪涝和枯水期为它们提供了避难所。

4，因河道中心区有强烈的下曳力和上涌力，可产生激流和缓流的过渡区，有助于形成摄食通道，深潭的平流层是适宜的产卵地。

这种微型堰坝，其高度一般不超过30CM，不影响鱼类洄游。根据不同地形和地质条件，堰坝可设置不同类型。上图为W形堆石堰坝的构造示意，顶面使用较大尺寸的块石，满足抗冲稳定要求，下游面较大石块的间距保持在20CM左右，以便形成低流速的鱼道。堰坝的最低部分应设置在河槽的中心，块石要延伸到河槽顶部，保护岸坡。

在沙质河床不宜采用砾石材料，可用大型圆木作堰顶材料，如上图。堰顶高度不超过30CM为宜，以便于鱼类通过。可用木桩或钢桩等材料固定。如果应用圆木堰坝控制河床侵蚀，应在圆木的上游面铺设土工布作为反滤材料。

岸坡防护技术

岸坡是河流廊道的基本组成部分，典型河岸由坡脚区、岸坡、河漫滩、过渡区和高地区组成。

生态型挡土墙

挡土墙的生态做法目前有格宾石笼、石笼垫、块石挡土墙和土工格室挡土墙等。一般适用于岸坡较陡的河段，如下图。

实施的时候，要进行挡土墙及岸坡土体的抗滑稳定、墙体抗倾覆稳定以及加筋土工布或格栅的抗拉拔稳定验算。挡土墙后一般设土工布反滤层，以确保植物发育前墙后土体的稳定性。

植物纤维垫

植物纤维通常采用椰壳、黄麻、木棉、芦苇、稻草等天然植物纤维制成种植带，也可以用土工格栅进行加筋，可与植物结合应用于河道防护工程，如下图。

这类防护结构下层为混有草种的腐殖土，植物纤维垫用锚固桩固定，并覆盖一层薄的表土，在表土层播撒种子，并穿过纤维垫扦插活枝条。由于植物纤维腐烂后能促进腐殖质的形成，可增加土壤肥力。草籽发芽生长后穿出纤维垫，活枝条也会在合适的时候繁殖生长，最终形成植物覆盖层，不仅能抗击冲刷，还能形成多样性的栖息地环境。

铰接混凝土块护岸

铰接混凝土块护岸是一种连锁型高强度预制混凝土块铺面系统，由一组标准预制混凝土块用镀锌钢缆或聚酯缆绳连接、或通过混凝土块相互咬合连接构成，如下图。

这类结构整体性强、施工效率高和防护效果突出。这种结构不仅使护坡具有多孔性和透水性，而且还允许植物生长发育，改善了岸坡栖息地条件。这种技术适用于流速较高和风浪掏刷侵蚀严重、坡面相对平整的河道岸坡。

植物梢料

利用植物的活枝条或梢料，做成梢料排、梢料层、梢料捆等，可用于河道岸坡作侵蚀防护，如下图。

这是一种古老的岸坡防护生态技术，在我国有悠久历史。在梢料生长发育到一定程度后，这种结构不仅可促使河水泥沙淤积，有效减少河岸侵蚀，为河岸提供了一个直接保护层，而且还能较快形成植物覆盖层，恢复河岸植被和河边生境，形成较为自然的景观。

土工织物扁袋

土工织物扁袋是把天然材料或合成材料织物，在工程现场展平后，上面填土，然后把土工织物向坡内反卷，包裹填土，如下图。

土工织物扁袋在岸坡上呈阶梯状排列，土体包含草种、碎石、腐殖土等材料。在上下层扁袋之间放置活枝条。这种技术适用于岸坡较陡且坡度不均匀区域的侵蚀防护，与常规灌木植被防护技术相比，能抵御相对大的流速。土工扁袋具有较高的韧性，可适应坡面的局部变形。

木框挡土墙

木框挡土墙是由未处理的圆木相互交错形成的箱式结构，在其中充填碎石和土壤，并扦插活枝条，构成重力式挡土墙，如下图。

这种结构主要应用于陡峭岸坡的防护，可减缓水流冲刷，促进泥沙淤积，快速形成植被覆盖层，营造自然型景观，为野生动物提供了栖息地环境。枝条发育后的根系具有土体加固的功能。

结语

生态退化是自然因素和人为活动干扰的共同结果，区域地质地貌，气候和水文等异常变化是生态系统不稳定性和退化的自然成因，人为因素往往叠加在自然因子之上，对生态退化起着加速和主导的作用。

生态修复就是重塑生物与生物之间和生物与环境之间环环相扣的关系，关键是重塑健康的水环境。健康的水环境，不是营造局部区域的草长莺飞景象，所谓“绿水青山，就是金山银山”这说明，要保护和重塑良好生态，必须要以更大的格局来应对环境问题。

所谓的生态效率，通常是由生物多样性决定的，而生物多样性又是由栖息地的多样性决定，栖息地多样性是由水的运行的多样与复杂性造就的。所以，在从事任何与水有关的人工建设时，必须首先尊重水的运行规律，为水和与水相关的生物留出必要的空间。

随着人口增加和消费增强，问题是当今环境已没有太多的空间预留来尊重自然，因此，在有限的空间如何增强生态效率，如栖息地加强结构的营造，就是当今人类必须要面对的问题。生态修复，除了在更大格局和尺度中保护自然，如在大规模建设时优先划定出不可作为的区域外，还必须依赖于实用技术突破。要模拟和还原自然的结构，构建能让“生产—消费—还原”形成闭环的人工合成生态系统。

END