运用生态学理论指导城市绿化设计： 适应气候变化的策略外文翻译资料

 2022-03-27 19:20:50

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运用生态学理论指导城市绿化设计：

适应气候变化的策略

摘要： 全球气候变化威胁着城市的生态群落的结构和功能，包括公共和私人花园。一种适应策略来适应城市绿地设计的挑战气候变化下的发展。战略提供了一个种绿化设计，重点是增加植物的适应力，而不是把特定的植物跟气候变化的具体预测相匹配。适应战略的开始是对当地适当的植物物种评估质量，功能冗余，应答多样性和结构多样性的生态学标准。然后，在由生态价值和美学目标，加上文化和财务考虑的限制之内开发。整个城市景观规模较小的策略的集体应用具有保护和扩大适应气候变化的自然走廊的潜力，并提供低成本的辅助移民。如何应用适应策略的例子表明，该方法不是特定于放置或缩放，并且不需要大量培训或增加费用。对生物多样性保护，社会影响，研究城市生态系统过程“设计”实验的机会以及现有的气候变化模式预测等方面，讨论了战略的效益和可控挑战。

关键词：气候变化适应，城市花园设计，生物多样性保护，生态环境，转型研究，栖息地连接，生态城市化，城市绿地，适应性设计，景观建筑

前言：气候变化的生态系统层面的后果现在已有很好的记录。 城市内部的可测量效应包括温暖和降水更暖的平均气温和更高的温度，这两者都有助于季节变化（Hamlet et al。2007; IPCC 2007）。 除了城市环境，气候变化已与动植物物候的变化（巴马andYohe 2003;维瑟和两个2005;威尔逊等，2007）以及植物和动物的地理分布有关（艾弗森和1998年普拉萨德;巴马2006 ; Walther et al。2009）。 比较1990年至2006年美国植物寒冷地区的地理位置（图1），实际影响显而易见。 例如，密歇根州东南部的最低冬季最低点已经上升了5.5°C，在15年期间将其强度指数从5b区改为6a。这个意味着，在1990年坚持比俄罗斯南部/北肯塔基州北部更远的植物可以管理密歇根南部的冬天寒冷。除了对个体特征的影响之外，生物体之间对气候变化的不同应对可能会扰乱社区互动网络（如繁殖和授粉），生态系统健康的关键组成部分（Brooker et al。2007; Gilman et al。2010）。

生态系统提供服务的能力从人类需要的角度去除了他们的“健康”（Rapport 1998）。 健康的生态系统功能取决于物种及其非生物环境之间的相互作用，这些环境可能受到气候变化影响的不可预测的影响（Parmesan 2006）。 因此，有人呼吁制定适应战略以缓解生态系统的不确定性（Blanco et al。2009; Pielke 1998）。 在这个意义上的适应是指“个人，团体和制度行为的调整，以减少社会变化的脆弱性，从而减少其影响”（Pielke 1998,159）。

城市规划和设计中的研究人员和专业实践者越来越多地在确定和应用更好地保护城市生态系统服务的方法（Baschak和Brown 1995; Botequilha-Leitacirc;o和Ahern 2002; Colding 2007;uuml;et al。2005; Lovell and Johnston 2009 ; Musacchio 2009;Traacute;talos等人2007; Zhang等人2007）。 花园和管理绿地提供了创造城市生态系统结构，功能和服务的城市栖息地的机会。 种植设计在雨水管理，生物多样性保护和人类健康方面起着重要作用（Horwitz，Lindsay和O#39;Connor 2001）。 从前院到城市公园的任何规模的绿色空间种植设计，支持人类的福祉，重新制造热岛效应，为野生动物提供庇护，并提供植物,动物和有益微生物长期生存所需的空间栖息地（Pickett和Cadenasso 2008）。

在城市环境中，种植设计师和园艺师已经开始认识到，植物选择方案必须进行修改，以适应全球变暖和日益不可预测的天气{Dehnen-Schmutz et al。 2010; Marris 2007; Primack和Miller-Rushing 2009;沃尔夫等人2004）。然而，大多数适应战略都侧重于海平面上升，热岛效应，健康影响和水处理的城市规划解决方案（Blanco等人，2009年）。关于城市植物群落适应全球气候变化的指导依然有限。大多数努力集中在协助森林景观中树木迁移的方法（Aitken et al。2008）。对于城市植物社区。亨特（2008）提出了一种管理植物选择审美方面的适应性策略，以维护不断变化的生态环境中的地域感。本文建立在这些想法的基础之上，并提出了从气候变化的影响中缓解城市植物群落的适应性策略的方法和实例。该策略着重于城市花园种植设计，城市绿色基础设施优势，但可推广到大规模景观恢复和辅助植物迁移项目。适应性策略将生态理论的各个方面转化为种植设计实践指导。由于该指导方针有助于提高生物多样性和生态系统的恢复能力，同时也为生态种植设计提供了一条路线图。

生态，美学和文化 自适应策略的组成部分 城市建筑设计

前两个生态概念是这里提出的适应策略的基础：可塑性和弹性。 第三个概念，结构多样性，也是良好的生态设计的一个角落，无论是应对气候变化。

可塑性

可塑性描述物种在一系列环境条件下的表现。虽然超出了当前讨论的范围，可塑性是由特定物种间的遗传变异与个体的表型可塑性之间的相互作用而产生的（Ros-siter 1996，又名MCR Hunter）。随着可塑性的增加，植物物种可以在更多样化的环境条件下持续存在，并且能够更好地管理环境波动（Charmantier等人2008; Chown等人2007）。可塑性在多个轴上表现，包括温度，土壤水分，城市污染容忍度，洪水和干旱等。例如，美国山灰（美洲山楂）和樱桃（Primus pennsylvanica）都是建筑上引人注目的小树木美丽的彩色浆果，是鸟类的良好食物来源。然而，美国山灰的地理范围包括植物耐寒区域2至9，而樱桃山的狭窄范围更狭窄，限制在2至6级的耐寒区域。山楂能够在更广泛的范围内蓬勃发展主要条件包括非常温暖和非常寒冷的冬天。因此，它比樱桃具有更多的越冬温度塑性。植物耐寒区也是考虑到与纬度相关的温暖天气的延长期间能力的代表。

生态韧性

生态韧性是生态系统在面对环境紊乱时保持功能的能力（Elmqvist et al。2003）。 生态系统的复原力取决于生物多样性相对于生态系统功能的分配方式，并且来自功能冗余 - 与生态系统功能相关的物种数量（Lawton and Brown 1993）和响应多样性 - 对环境变化的反应范围 同样的生态系统功能的物种（Elmqvist等，2003）。 功能冗余和响应多样性的组合作为面临不确定性的保险政策（Yachi和Loreau，1999），并且在设计适应同伴变化时都是至关重要的。

例如，考虑一个种植设计，其目标包括支持多面体传粉者。仅仅选择一套植物种类，即花蜜流的时间必须在授粉者季节提供资源是不够的（Hunter和Hunter 2008）。为了实现功能冗余，植物调色板必须包括具有重叠绽放时间的物种，以确保在任何给定时间有多个花粉岩资源。对于响应多样性，提供传粉媒介资源的植物必须在面对环境变化的同时，带来广泛的能力。例如，在季节的一个时刻，必须有耐旱和耐旱植物提供花蜜奖励。图2所示的植物细胞在夏季每个月提供多个花序（授粉者支持功能冗余）。在功能组（例如，7月份的传粉媒介资源）中，处理土壤水分变化（响应多样性）的能力很强。如果气候变化有利于一些植物物种牺牲他人，那么在传粉者季节，每个月仍然会有花蜜。

结构多样性

结构多样性描述了由植物形式提供的空间复杂性，并且通常应用于植物的收集，而不是个体。 植物收集中物理或建筑形式的多样性产生结构多样性。 虽然结构多样性不是气候变化的直接伤害，但对健康生态系统结构的重要性居高不下。 树木，灌木和地面的物理形式，一些落叶，一些常青树决定了全年可用的栖息地和生物体的空间，以便嵌套，饲草和繁殖（God-dard，DougiU和Benton 2010）。 由于植物被选择以增加可塑性，确保功能冗余并提供响应多样性，因此，由于结构复杂性支持生物多样性，它们还必须提供建筑形式的多样性（Hansen等，1991）。

在设计领域，要考虑适应气候变化适应战略的生态功能。其中主要的是，签名物种的美学匹配旨在保护变化情况下的地方感（Hunter 2008）。城市植物社区支持人类福祉，部分是由于其在建立地位身份方面的作用（Hull，Lam和Vigo，1994）。一些植物物种在温暖的沿海地区或苏格兰高地的石南花上成为诸如棕榈树等地方的签名。在鉴定特征物种后，可以将种植设计作为气候变化适应性，添加具有更广泛生态学能力，但具有相似美学作用的替代物种（Hunter 2008）。美国鲈鱼是一种常见于美国密歇根州SE市的地方。在几个气候变化情景下，这个物种很可能从密歇根州东南部消失（Iverson and Prasad 1998）。其损失将改变地方感，消除对当地城市生态系统过程的功能贡献。白桦木是一种美学和生态替代品，白桦木是同一个中央硬木森林社区的同族和更南的成员。适应性种植设计将要求在气候变化带来的转型过程中使用这两种物种来保持地方的意识和支持当地的生态系统功能。

最后，在城市环境中的生态设计的任何讨论都必须考虑在种植设计中使用非本地物种，实际和生态方面的设计者和生态学家之间存在争议（Gould 1997; Warren 2007）。使用本地物种的令人信服的论据集中在共同演变的社区成员对健康生态系统功能的依赖（Tallamy 2009）。有利于在花园装饰中引进观赏物种的偏见在世界各地的文化中具有悠久的传统，与地方特征（移民人士）和人类对新奇的渴望有关（Horwitz，Lindsay和O#39;Connor 2001; Jarvis 1973; Kendle和Rose 2000）。侵入性的非本地物种可能对生态系统结构和功能产生明显的负面影响（Alberti，2005）。然而，目前关于在非禁止使用非本地物种的效用和危害的研究表明了规定文化和生态目标之间平衡的复杂性（Bergerot et al。2010; Bjerknes et al。2007; Burghardt，Tallamy，and Shriver 2009; Calkins 2005; Daniels和Kirkpatrick 2006;（Heneghan和Hunter 2004; 麦金尼2006; Tallamy和Shropshire 2009），特别是鉴于气候变化（Bardsley和Edwards-Jones 2007; Hahs et al。2009）。 使用上述生态特征的气候变化适应战略强调了本地植物的使用，但允许纳入流行的非侵入性非本地观赏物种，以实现生态目标并承认社会文化的敏感性。

方法

组装工厂数据库以实现自适应设计

简而言之，这里提出的适应气候变化的城市种植设计的适应策略包括在植物的生态特征中开发可塑性，在结构上多样化的设计中表现出功能冗余和响应多样性。 实施需要适用于感兴趣区域的商业植物的低温文化和可塑性特征目录。 以这种方式编录的物种为选择植物提供了一个结构性的二维调色板，以满足项目的生态，理论，文化和财务参数。

编码物种特征。 为了适应种植设计的适应性策略，1编制了适合于东南部的城市地区的植物清单。 大多数物种是本地区的。 出于实用性和成本的原因，包括不被认为是侵入性的一些当地受欢迎的非本地物种（Brooklyn Botanic Garden 2006; USDA-NISC 2010），并且可以从托儿所容易获得。 根据多个来源证实的数据，每个物种的编码涉及审美特征，生命历史和生态学特征的特征（表1）。 数据来自参考书，包括Aniski（2008），多年生植物，Dirr（1998），木本植物，Shaw等人 （2007年），雨水管理植物和Darke（2007）观赏草。美国农业部网站(USDA-NRCS 2011) 对于有关植物水需求的数据尤其有用。由于气候变化的适应战略必须适应当地特征（Blanco et al。2009），所以关于流行病的最佳信息通常来自地方或地区来源（例如，Boland，Coit和Hart 2002; Shaw et 2007年）和密苏里植物园（2011）。 当这些来源失败时，我从多个来源（包括商业园艺公司）（例如，2011年蒙罗维亚）发布的数据中获得了共识。

编码性质特征。 除了生态植物登记者通常使用的水稻特征之外，我还增加了可塑性。 可塑性总结了植物物种在温度，光照，土壤类型，土壤水分条件和开花期变化的能力（表1）。 根据一个物种可以占据的耐寒区数量，温度可塑性特征能够解决物种承受一定温度和季节性的能力。 值范围从1到8，其中较高的值表示较大的可塑性。 土壤水分质量特征是给定物种的可接受水分类别（干燥，潮湿和潮湿）的总和; 值范围从1到3.较高的数值表明，一个物种在气候变化典型的降雨幅度增加的情况下将会持续存在。

数据库中还包含几个其他可塑性，以反映除了气候变化之外，城市种植设计面临的挑战。 对于下面定义的每个特征，较高的值表示管理城市景观条件下的不可预测的变化的更大的能力。 光可塑性是物种可接受的光照条件的总和（全日照= 6个或更多小时的阳光直射，部分阴影= 2-6小时，满阴影=小于2小时）; 价值在1到3之间。轻度塑性在气候变化影响云层以及成熟的树荫和发展改变光线可用性的环境中是有价值的。 对植物物种的主要土壤类型（粘土，壤土和沙子）的数量定义为土壤可塑性; 值范围从1到3。土壤可塑性的相关性取决于这些现实：未知的土壤类型，或种植床被商业园林土壤混合物修改，土壤混合物无法改善排水不良或减轻较深土层的不利影响。因此，土壤可塑性的高价值表明植物物种可能适应城市土壤的可能性较大。 绽放期可塑性是一个

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