人类发展与生态环境之间的相互关系

【专家解说】：21世纪是人类充满希望的新时代，自1972年6月5日联合国斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议，会议发表了著名的“人类环境宣言”并且提出了“只有一个地球”的口号后，在这种世界性谋求“生存和发展”的口号声中保护、改善和优化环境问题已逐渐成为人类在21世纪的首要命题。保护人类的生活环境、顺应和保护自然生态、创造适宜人类生存与行为发展的物质环境、生物环境和社会环境，已成为当今世界具有迫切性的问题。人类对生态和环境的研究，既是生态学（包括社会生态学、城市生态学等）与建筑环境科学交叉渗透的产物，又是自然科学的多学科和社会科学如美学、历史学、心理学等多学科更大规模结合的产物。 一、我国目前的现状与发展生态环境学意义 我国目前仍处于第二产业发展阶段，城市人口比重约30%，低于发达国家的70%—80%的水平，但人口密集于少数大城市的趋势更为严重。城市仍是经济发展的必然结果，近来我国城市化进程很快，已经产生了环境问题和生态平衡的失调，目前某此城市出现交通拥挤、人口过多、经济紧张、就业困难、环境污染、水土资源和能源的紧缺，绿化不足，气候异常等等。某些城市和建筑环境已严重失调。特别是小城市的建设中普遍缺乏生态观念，如占用粮田、山区不利用坡地、水网地区填河、滥用材料和技术，景观单一贫乏……等等。肓目的开发与建设发展下去，势必加剧环境质量的衰退和生态平衡的破坏。 积极研究和发展生态学建筑环境学，不但能逐步完善城市环境，特别是对正在崛起和未被开发的小城镇或乡村建筑更具有重要意义，积极地有计划地发展小城镇，建立卫星城等，注重生态环境建设，完善中小型生态聚落环境的发展亦有深刻的历史意义。当前第四产业革命是以电子工业、遗传工程等新兴工业为基础，它的发展主要取决于知识和信息，其特征是人类聚落环境及企业趋向于多样化、个人化和小型化，这必将促进“大城市的解体”，使大量的中小城镇、卫星城和小村镇跃居重要地位。无论现在还是长远，研究和发展生态环境学，吸取发达国家的历史教训，针对我国国情，在建筑环境发展中，合理利用保护环境，协调人与自然生态的关系，完善生态环境，使子孙后代的生活环境更适宜人类的生存与行为发展。 二、生态平衡与生态化生存环境 （一）生态平衡与生态建筑环境 生态系统是由生物及栖息地（环境）组成的复杂系统，它的内部结构与秩序必须依靠与外界的能量、物质交换才能维持。生态系统内部的元素和子系统的相互关系，生态系统与外界的能量流、物质流与信息流必须建立一定的秩序，相互之间在数量、位置、先后等方面有一定的限度，在这个限度内具备一定的稳定性，就是生态环境。 1、能量流、物质流是生态建筑环境设计的主要问题 每一生态系统都有自己的结构及相应的能量流和物质循环方式和途径，但能量流量和物质环境的规律却是一切生态系统存在与发展的基本规律。自然生态系统的能量来自太阳辐射能，通过光合作用进入生态系统，最终以“废能”形式散发出去达到热的动态平衡。在人工生态系统中，增加了非食物能量，也是人和其它动物在能量流的获取储存与利用方面的根本区别。人类不仅要吃，还有衣、食、住、行以及其它社会活动，都需要能量，非食物能量占有较大部分。能源技术变革是社会发展的重要标志，也是人工生态环境变化与发展的根本动力。人类大量开发自然资源，不可更新的资源如煤和石油等石化燃料，也给人类生存与行为发展的前景蒙上了阴影。能源问题是生态建筑环境设计涉及的重要问题。 生态系统的物质运动是以物质循环和能量流动的形式实现的。对生态系统影响最大的营养循环、水循环、CO2和O2循环。生态系统的物质流的组合与循环路径，很大程度上取决于生物栖息环境的物理化学因素（非生物因素）如温度、光、土壤特性、水资源等等。每种动植物都必须适应它所生活的地区的非生物因素，但人则具有创造适应和顺应自然生态条件。保护合理利用水、土等自然资源，对完善生态平衡环境，提高物质环境的完整性，保护生态平衡，有重要意义。物质循环路径的完整是生态系统保持长期稳定的一个重要条件。自然生态系统是建立在物质再循环基础上的，而人工生态系统的物质流则不同，大量人工合成物质的产生加速了许多物质的运动并使循环变得不完全，甚至“无循环”。人工环境的建设对水、土地、生物、矿产等资源过度不合理开发和使用，加剧了物质循环路径的不完善，同时在建设和使用过程中有毒物质还污染了环境，危害人和其它动植物。从生态学的角度看，这种倾向会酿成灾难性的后果，随着大量人工制品取代天然制品，大量废物污染环境，因此，建筑材料的选择和使用是生态建筑环境设计的重要问题。对于建筑环境这一特定的人工生态系统，要在生态学原理的指导下，解决好能源问题、土地使用、建筑材料以及具体设计、规划手法等问题。 2、中国传统哲学思想与传统民居的价值再开发 中国古代的宇宙观就是以“天人合一”的哲学思想为代表。风水学又称阴阳学，起于八卦，源出易经，其原理广博，不外时间与空间，时间是主观条件，空间是客观条件。阴阳代表自然界万物的概括。我国劳动人民在长期的生活实践中，充分顺应和利用地理条件、自然资源和地方材料等，并融合了习俗、爱好和审美、改造环境，建设自己的家园，形成了各具特色的自然村落和传统民居。如江南水乡，干旱地区的平顶土屋，黄土高原的窑洞及地下村庄，西南的干阑建筑等。其中有许多方面充分展示了这一朴素思想的深刻内涵，给我们提供了很多如何保护生态环境的启示，有很深的生态学价值，值得进一步发掘、研究和借鉴。 （二）能源与生态建筑环境 1、能源问题与建筑耗能 能源问题实质上是人类过度依赖、消耗不可更新的有限的能源——石油、天然气和煤等所面临的能源危机和由此而产生的环境问题。地下矿产资源有限，而且短期内不能再生。本世纪初世界能源需求量约50年增加一倍，其后15至20年再增加一倍，现在倍增的时间还在加速，意味着人类活动有使地球上能量交换失去平衡的危险。不仅面临“能源危机”，也对生态环境平衡产生了破坏。建筑环境这一特定的人工生态系统其能量流的组成十分复杂，不外乎生产、交通运输和建筑耗能三种主要形式。其中建筑耗能主要由建筑生产用能、施工用能和日常用能三部分组成，日常用能占绝大部分。建筑耗能在国民生活和生产活动的总能耗量中占有相当的比例，建筑耗能的不断增长是人类能源危机的重要因素之一，也是大气污染的主要来源。城市是巨大的能源消耗点，释发大量的热能及有毒有害气体和颗粒物。同时城市化也改变了环境的物理形态结构，块石、水泥、沥青、玻璃和金属人工表面，把太阳辐射能反射到近地面层空气中。密集的建筑群使地面的粗糙度增大，市内风速减低，使城市的气温高于周围环境。当城市上空有逆温层时，使城市上空的污染形成一个幕罩，甚至建筑群和小建筑都可产生夜间热岛。寻求相应的对策成为生态建筑学的迫切任务。 2、发展途径 大力发展和利用新的能源技术，利用太阳光、风力、水力、地热等可更新能源和核能等。太阳能的利用有着无限广阔的前景，不仅可用来发电，还可用于加热和冷却，太阳能建筑的产生是对普通建筑的一种改进，有良好的能源、环境和社会效益。被动式太阳能建筑是利用建筑物理方面的研究成果达到节能的目的。诸多寻求建筑节能的途径中，巧妙地顺应自然环境条件，利用有利的自然资源和材料，合理的规划设计，创造良好的生态建筑环境，就要在建筑师手中解决能源问题。 3、在规划师和建筑师手中解决能源问题 通过规划和设计的方法节约能源，创造适宜的建筑气候环境，要考虑地区气候特点，如太阳辐射、温度、湿度、风、降水等的形成及变化规律。建筑要利用其有利因素，防止和改造其不利因素，同时因地制宜地利用当地的自然资源就地取材。围护材料的选择影响室内微气候和建筑节能。合理利用植物绿化系统的调节作用对改善建筑环境也很重要。建筑反映气候特点，对繁荣建筑文化，创造地方性、民族性等方面亦有意义。我国许多地方的传统居民和自然村落布局的原则和方法有深刻的生态建筑价值。 （三）土地资源与生态建筑环境 1、可更新资源与建筑的土地使用 可更新资源指通过天然作用和人工经营能为人类反复利用的各种自然资源，主要是土地资源、水资源、节能资源、生物资源等，其中土地资源占有重要地位。土地是人类生活和生产的场所，是地质、地貌、气候、植被、土壤、水文和人类活动各种因素相互合作下组成的综合的自然经济系统。可更新能源并不是用不完的资源，更新明显地受自然生态过程的限制。土地是人类需要和活动的核心，城市建设改变了土地表面的组成和性质，影响到城市气候环境和大气的物质状况，对土壤、水资源和生态资源都有影响。在扩大人工环境与维持水资源的量与质之间存在着严重的矛盾。城市化也严重地破坏了生物资源，改变了生物环境的组成和结构。土地资源是十分有限的，在建筑环境的开发、建设和改变中，合理利用调整土地使用方式，扩大绿地面积，保护土壤和水资源，是生态建筑环境的形成与发展的根本保证。 2、拓展空间的途径 未来可向外层空间和其它星球扩展，向海洋索取空间，但重要的途径是土地的综合利用。即以地下空间，以低层的形式沿地表现向四周蔓延发展的多层、高层建筑向地表上空发展来扩展地表建筑空间。 3、开发地下空间、发展覆土建筑 地下空间和覆土建筑由于对土内空间的利用，充分发挥了土壤的物理性能，可有效地防御了或减弱不利的气候因素，室内微气候稳定，产生负离子条件好、耐久等优点。地下空间和覆土建筑是突破常规的新概念，不但是恰当地利用本地资源、建筑材料的范例，也是对所在环境的极好调节，解决现代社会城市化所面临的各种环境问题和能源问题，使人与自然协调发展等方面都具有巨大的潜在价值。地下空间和覆土建筑的优点和长处举不胜举，最适于恶劣气候地区。随着社会发展，技术的进步和人类认识水平的提高，地下空间与覆土建筑的开发和建设将得到迅速发展，其环境也更加适合于人类的生存与行为发展。