人類發(fā)展與自然生態(tài)平衡的矛盾

【專家解說】：21世紀是人類充滿希望的新時代，自1972年6月5日聯(lián)合國斯德哥爾摩召開了第一次人類環(huán)境會議，會議發(fā)表了著名的“人類環(huán)境宣言”并且提出了“只有一個地球”的口號后，在這種世界性謀求“生存和發(fā)展”的口號聲中保護、改善和優(yōu)化環(huán)境問題已逐漸成為人類在21世紀的首要命題。保護人類的生活環(huán)境、順應(yīng)和保護自然生態(tài)、創(chuàng)造適宜人類生存與行為發(fā)展的物質(zhì)環(huán)境、生物環(huán)境和社會環(huán)境，已成為當今世界具有迫切性的問題。人類對生態(tài)和環(huán)境的研究，既是生態(tài)學(xué)(包括社會生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)等)與建筑環(huán)境科學(xué)交叉滲透的產(chǎn)物，又是自然科學(xué)的多學(xué)科和社會科學(xué)如美學(xué)、歷史學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科更大規(guī)模結(jié)合的產(chǎn)物。 一、我國目前的現(xiàn)狀與發(fā)展生態(tài)環(huán)境學(xué)意義 我國目前仍處于第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段，城市人口比重約30%，低于發(fā)達國家的70%-80%的水平，但人口密集于少數(shù)大城市的趨勢更為嚴重。城市仍是經(jīng)濟發(fā)展的必然結(jié)果，近來我國城市化進程很快，已經(jīng)產(chǎn)生了環(huán)境問題和生態(tài)平衡的失調(diào)，目前某此城市出現(xiàn)交通擁擠、人口過多、經(jīng)濟緊張、就業(yè)困難、環(huán)境污染、水土資源和能源的緊缺，綠化不足，氣候異常等等。某些城市和建筑環(huán)境已嚴重失調(diào)。特別是小城市的建設(shè)中普遍缺乏生態(tài)觀念，如占用糧田、山區(qū)不利用坡地、水網(wǎng)地區(qū)填河、濫用材料和技術(shù)，景觀單一貧乏……等等。肓目的開發(fā)與建設(shè)發(fā)展下去，勢必加劇環(huán)境質(zhì)量的衰退和生態(tài)平衡的破壞。 積極研究和發(fā)展生態(tài)學(xué)建筑環(huán)境學(xué)，不但能逐步完善城市環(huán)境，特別是對正在崛起和未被開發(fā)的小城鎮(zhèn)或鄉(xiāng)村建筑更具有重要意義，積極地有計劃地發(fā)展小城鎮(zhèn)，建立衛(wèi)星城等，注重生態(tài)環(huán)境建設(shè)，完善中小型生態(tài)聚落環(huán)境的發(fā)展亦有深刻的歷史意義。當前第四產(chǎn)業(yè)革命是以電子工業(yè)、遺傳工程等新興工業(yè)為基礎(chǔ)，它的發(fā)展主要取決于知識和信息，其特征是人類聚落環(huán)境及企業(yè)趨向于多樣化、個人化和小型化，這必將促進“大城市的解體”，使大量的中小城鎮(zhèn)、衛(wèi)星城和小村鎮(zhèn)躍居重要地位。無論現(xiàn)在還是長遠，研究和發(fā)展生態(tài)環(huán)境學(xué)，吸取發(fā)達國家的歷史教訓(xùn)，針對我國國情，在建筑環(huán)境發(fā)展中，合理利用保護環(huán)境，協(xié)調(diào)人與自然生態(tài)的關(guān)系，完善生態(tài)環(huán)境，使子孫后代的生活環(huán)境更適宜人類的生存與行為發(fā)展。 二、生態(tài)平衡與生態(tài)化生存環(huán)境 (一)生態(tài)平衡與生態(tài)建筑環(huán)境 生態(tài)系統(tǒng)是由生物及棲息地(環(huán)境)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與秩序必須依靠與外界的能量、物質(zhì)交換才能維持。生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的元素和子系統(tǒng)的相互關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)與外界的能量流、物質(zhì)流與信息流必須建立一定的秩序，相互之間在數(shù)量、位置、先后等方面有一定的限度，在這個限度內(nèi)具備一定的穩(wěn)定性，就是生態(tài)環(huán)境。 1、能量流、物質(zhì)流是生態(tài)建筑環(huán)境設(shè)計的主要問題 每一生態(tài)系統(tǒng)都有自己的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的能量流和物質(zhì)循環(huán)方式和途徑，但能量流量和物質(zhì)環(huán)境的規(guī)律卻是一切生態(tài)系統(tǒng)存在與發(fā)展的基本規(guī)律。自然生態(tài)系統(tǒng)的能量來自太陽輻射能，通過光合作用進入生態(tài)系統(tǒng)，最終以“廢能”形式散發(fā)出去達到熱的動態(tài)平衡。在人工生態(tài)系統(tǒng)中，增加了非食物能量，也是人和其它動物在能量流的獲取儲存與利用方面的根本區(qū)別。人類不僅要吃，還有衣、食、住、行以及其它社會活動，都需要能量，非食物能量占有較大部分。能源技術(shù)變革是社會發(fā)展的重要標志，也是人工生態(tài)環(huán)境變化與發(fā)展的根本動力。人類大量開發(fā)自然資源，不可更新的資源如煤和石油等石化燃料，也給人類生存與行為發(fā)展的前景蒙上了陰影。能源問題是生態(tài)建筑環(huán)境設(shè)計涉及的重要問題。 生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)運動是以物質(zhì)循環(huán)和能量流動的形式實現(xiàn)的。對生態(tài)系統(tǒng)影響最大的營養(yǎng)循環(huán)、水循環(huán)、CO2和O2循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流的組合與循環(huán)路徑，很大程度上取決于生物棲息環(huán)境的物理化學(xué)因素(非生物因素)如溫度、光、土壤特性、水資源等等。每種動植物都必須適應(yīng)它所生活的地區(qū)的非生物因素，但人則具有創(chuàng)造適應(yīng)和順應(yīng)自然生態(tài)條件。保護合理利用水、土等自然資源，對完善生態(tài)平衡環(huán)境，提高物質(zhì)環(huán)境的完整性，保護生態(tài)平衡，有重要意義。物質(zhì)循環(huán)路徑的完整是生態(tài)系統(tǒng)保持長期穩(wěn)定的一個重要條件。自然生態(tài)系統(tǒng)是建立在物質(zhì)再循環(huán)基礎(chǔ)上的，而人工生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)流則不同，大量人工合成物質(zhì)的產(chǎn)生加速了許多物質(zhì)的運動并使循環(huán)變得不完全，甚至“無循環(huán)”。人工環(huán)境的建設(shè)對水、土地、生物、礦產(chǎn)等資源過度不合理開發(fā)和使用，加劇了物質(zhì)循環(huán)路徑的不完善，同時在建設(shè)和使用過程中有毒物質(zhì)還污染了環(huán)境，危害人和其它動植物。從生態(tài)學(xué)的角度看，這種傾向會釀成災(zāi)難性的后果，隨著大量人工制品取代天然制品，大量廢物污染環(huán)境，因此，建筑材料的選擇和使用是生態(tài)建筑環(huán)境設(shè)計的重要問題。對于建筑環(huán)境這一特定的人工生態(tài)系統(tǒng)，要在生態(tài)學(xué)原理的指導(dǎo)下，解決好能源問題、土地使用、建筑材料以及具體設(shè)計、規(guī)劃手法等問題。 2、中國傳統(tǒng)哲學(xué)思想與傳統(tǒng)民居的價值再開發(fā) 中國古代的宇宙觀就是以“天人合一”的哲學(xué)思想為代表。風(fēng)水學(xué)又稱陰陽學(xué)，起于八卦，源出易經(jīng)，其原理廣博，不外時間與空間，時間是主觀條件，空間是客觀條件。陰陽代表自然界萬物的概括。我國勞動人民在長期的生活實踐中，充分順應(yīng)和利用地理條件、自然資源和地方材料等，并融合了習(xí)俗、愛好和審美、改造環(huán)境，建設(shè)自己的家園，形成了各具特色的自然村落和傳統(tǒng)民居。如江南水鄉(xiāng)，干旱地區(qū)的平頂土屋，黃土高原的窯洞及地下村莊，西南的干闌建筑等。其中有許多方面充分展示了這一樸素思想的深刻內(nèi)涵，給我們提供了很多如何保護生態(tài)環(huán)境的啟示，有很深的生態(tài)學(xué)價值，值得進一步發(fā)掘、研究和借鑒。 (二)能源與生態(tài)建筑環(huán)境 1、能源問題與建筑耗能 能源問題實質(zhì)上是人類過度依賴、消耗不可更新的有限的能源--石油、天然氣和煤等所面臨的能源危機和由此而產(chǎn)生的環(huán)境問題。地下礦產(chǎn)資源有限，而且短期內(nèi)不能再生。本世紀初世界能源需求量約50年增加一倍，其后15至20年再增加一倍，現(xiàn)在倍增的時間還在加速，意味著人類活動有使地球上能量交換失去平衡的危險。不僅面臨“能源危機”，也對生態(tài)環(huán)境平衡產(chǎn)生了破壞。建筑環(huán)境這一特定的人工生態(tài)系統(tǒng)其能量流的組成十分復(fù)雜，不外乎生產(chǎn)、交通運輸和建筑耗能三種主要形式。其中建筑耗能主要由建筑生產(chǎn)用能、施工用能和日常用能三部分組成，日常用能占絕大部分。建筑耗能在國民生活和生產(chǎn)活動的總能耗量中占有相當?shù)谋壤ㄖ哪艿牟粩嘣鲩L是人類能源危機的重要因素之一，也是大氣污染的主要來源。城市是巨大的能源消耗點，釋發(fā)大量的熱能及有毒有害氣體和顆粒物。同時城市化也改變了環(huán)境的物理形態(tài)結(jié)構(gòu)，塊石、水泥、瀝青、玻璃和金屬人工表面，把太陽輻射能反射到近地面層空氣中。密集的建筑群使地面的粗糙度增大，市內(nèi)風(fēng)速減低，使城市的氣溫高于周圍環(huán)境。當城市上空有逆溫層時，使城市上空的污染形成一個幕罩，甚至建筑群和小建筑都可產(chǎn)生夜間熱島。尋求相應(yīng)的對策成為生態(tài)建筑學(xué)的迫切任務(wù)。 2、發(fā)展途徑 大力發(fā)展和利用新的能源技術(shù)，利用太陽光、風(fēng)力、水力、地熱等可更新能源和核能等。太陽能的利用有著無限廣闊的前景，不僅可用來發(fā)電，還可用于加熱和冷卻，太陽能建筑的產(chǎn)生是對普通建筑的一種改進，有良好的能源、環(huán)境和社會效益。被動式太陽能建筑是利用建筑物理方面的研究成果達到節(jié)能的目的。諸多尋求建筑節(jié)能的途徑中，巧妙地順應(yīng)自然環(huán)境條件，利用有利的自然資源和材料，合理的規(guī)劃設(shè)計，創(chuàng)造良好的生態(tài)建筑環(huán)境，就要在建筑師手中解決能源問題。 3、在規(guī)劃師和建筑師手中解決能源問題 通過規(guī)劃和設(shè)計的方法節(jié)約能源，創(chuàng)造適宜的建筑氣候環(huán)境，要考慮地區(qū)氣候特點，如太陽輻射、溫度、濕度、風(fēng)、降水等的形成及變化規(guī)律。建筑要利用其有利因素，防止和改造其不利因素，同時因地制宜地利用當?shù)氐淖匀毁Y源就地取材。圍護材料的選擇影響室內(nèi)微氣候和建筑節(jié)能。合理利用植物綠化系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用對改善建筑環(huán)境也很重要。建筑反映氣候特點，對繁榮建筑文化，創(chuàng)造地方性、民族性等方面亦有意義。我國許多地方的傳統(tǒng)居民和自然村落布局的原則和方法有深刻的生態(tài)建筑價值。 (三)土地資源與生態(tài)建筑環(huán)境 1、可更新資源與建筑的土地使用 可更新資源指通過天然作用和人工經(jīng)營能為人類反復(fù)利用的各種自然資源，主要是土地資源、水資源、節(jié)能資源、生物資源等，其中土地資源占有重要地位。土地是人類生活和生產(chǎn)的場所，是地質(zhì)、地貌、氣候、植被、土壤、水文和人類活動各種因素相互合作下組成的綜合的自然經(jīng)濟系統(tǒng)?？筛履茉床⒉皇怯貌煌甑馁Y源，更新明顯地受自然生態(tài)過程的限制。土地是人類需要和活動的核心，城市建設(shè)改變了土地表面的組成和性質(zhì)，影響到城市氣候環(huán)境和大氣的物質(zhì)狀況，對土壤、水資源和生態(tài)資源都有影響。在擴大人工環(huán)境與維持水資源的量與質(zhì)之間存在著嚴重的矛盾。城市化也嚴重地破壞了生物資源，改變了生物環(huán)境的組成和結(jié)構(gòu)。土地資源是十分有限的，在建筑環(huán)境的開發(fā)、建設(shè)和改變中，合理利用調(diào)整土地使用方式，擴大綠地面積，保護土壤和水資源，是生態(tài)建筑環(huán)境的形成與發(fā)展的根本保證。 2、拓展空間的途徑 未來可向外層空間和其它星球擴展，向海洋索取空間，但重要的途徑是土地的綜合利用。即以地下空間，以低層的形式沿地表現(xiàn)向四周蔓延發(fā)展的多層、高層建筑向地表上空發(fā)展來擴展地表建筑空間。 3、開發(fā)地下空間、發(fā)展覆土建筑 地下空間和覆土建筑由于對土內(nèi)空間的利用，充分發(fā)揮了土壤的物理性能，可有效地防御了或減弱不利的氣候因素，室內(nèi)微氣候穩(wěn)定，產(chǎn)生負離子條件好、耐久等優(yōu)點。地下空間和覆土建筑是突破常規(guī)的新概念，不但是恰當?shù)乩帽镜刭Y源、建筑材料的范例，也是對所在環(huán)境的極好調(diào)節(jié)，解決現(xiàn)代社會城市化所面臨的各種環(huán)境問題和能源問題，使人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展等方面都具有巨大的潛在價值。地下空間和覆土建筑的優(yōu)點和長處舉不勝舉，最適于惡劣氣候地區(qū)。隨著社會發(fā)展，技術(shù)的進步和人類認識水平的提高，地下空間與覆土建筑的開發(fā)和建設(shè)將得到迅速發(fā)展，其環(huán)境也更加適合于人類的生存與行為發(fā)展。