為未來設(shè)計的“生態(tài)反哺”

張宏儒，何 珊（上海建科建筑設(shè)計院有限公司， 上海 200032）

1 研究背景

城市及其建筑，是人類存在于地球最明顯的痕跡。從宏觀的生態(tài)學(xué)來看，地球表面的生物圈是一個完整的生命體。因?yàn)槠渌薪M成部分（系統(tǒng)與元素）高度相互依存且整體處于不斷的新陳代謝而又平衡的演化狀態(tài)。地球生物圈在經(jīng)過了 30 多億年漫長的正常生長期之后，在短短的兩百多年內(nèi)加速突變?yōu)椴紳M巨大城市“斑塊”的狀態(tài)，其演化狀態(tài)越來越失去了平衡。作為一個生命體，這樣的突變無疑是病態(tài)的，類似于單個動物機(jī)體的腫瘤。森林和草原大片消失、荒漠增加、大量物種滅絕、大氣和水環(huán)境嚴(yán)重污染、極端氣候與災(zāi)害頻發(fā)，以及人類（作為生物圈的一種元素）快速增加的城市病、高樓病、心理疾病等，都是這一生物圈病態(tài)的具體“癥狀”。這種病態(tài)趨勢如不遏止，就必然會惡化。過去人們認(rèn)為整個生物圈將因此徹底消亡，然而近年來越來越多的研究和局部的跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，最可能的結(jié)果是人類的惡性發(fā)展將導(dǎo)致生物圈這一宏觀生命體的“免疫反應(yīng)”加劇。其將用嚴(yán)酷的地理、氣候、微生物災(zāi)難或核大戰(zhàn)將“病原”—人類消滅，則大自然完全可以自我恢復(fù)，所需要的時間甚至遠(yuǎn)少于人類快速畸形發(fā)展這一“病程”。因此，“可持續(xù)發(fā)展”實(shí)質(zhì)上不是為了生物圈的可持續(xù)，而是為了人類的可持續(xù)，是為了保護(hù)人類自己。

隨著工業(yè)革命的產(chǎn)生和推進(jìn)，人們習(xí)慣把自身以外的生命世界以及生物圈賴以依附的無機(jī)世界統(tǒng)稱為自然，這一認(rèn)知隱含著將人類與外部環(huán)境剝離并對立的誤判。正是基于這樣的認(rèn)知而形成的發(fā)展理念，加速了人類對生物圈的破壞。以莊子為代表的一些中國古代思想家所推崇的“天人合一”思想，包含著把人類當(dāng)作自然之一部分的深刻的自然觀，遺憾的是兩千多年來這種自然觀既未被西方世界所采納，也成為東方的主流思想意識。直到現(xiàn)代“可持續(xù)發(fā)展”觀念終于開始盛行，人類才認(rèn)識到融入自然的重要性和必然性?；谶@一思想的發(fā)展策略，將著眼于人類建設(shè)活動的生命屬性，并將其納入地球生物圈運(yùn)行的整體邏輯之中。這可以類比于樹木和森林的生長：一棵樹和一座森林在不斷“建設(shè)”自身的同時，雖然消耗了資源和能源，但同時對所在生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生正面的影響、做出積極的貢獻(xiàn)，甚而對整個宏觀生物圈的平衡與繁盛都有一點(diǎn)貢獻(xiàn)，是這個大機(jī)體的良性“細(xì)胞”，從生到死都完全融入生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)之中。地球擁有 70 多億人口，但遠(yuǎn)不止擁有 70 億棵樹，生物圈從不會因?yàn)闃涮喽媾R危機(jī)。同樣，人類也不應(yīng)該成為生物圈機(jī)體的“腫瘤細(xì)胞”，而應(yīng)該像其他生物種群一樣融入大自然整體的平衡運(yùn)行之中。改變發(fā)展模式方向，對整個生態(tài)系統(tǒng)會產(chǎn)生正面的積極影響，以逐步減輕直至消除病態(tài)發(fā)展造成的人類生態(tài)危機(jī)。這，就是“生態(tài)反哺”的基本理念。

2 “生態(tài)反哺”理念的產(chǎn)生背景

20 世紀(jì)下半葉以來，一面為了應(yīng)對全球變暖、生態(tài)環(huán)境惡化，一面為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全球以發(fā)達(dá)國家為主導(dǎo)的以“減少破壞”為核心的“可持續(xù)發(fā)展”模式應(yīng)運(yùn)而生。這一模式常用到的詞匯是減少、最小、降低等，其措施并不能停止經(jīng)濟(jì)活動尤其是建設(shè)活動對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，而僅是放慢了邁向耗竭的腳步，以較小的增量在更持久的人類活動中消耗地球資源。局部的“保護(hù)”措施也只是維持已經(jīng)被破壞的狀態(tài)不再惡化，但整體依然是一種消耗加損害的線性發(fā)展過程。這樣的過程不斷累積，必然導(dǎo)向不可逆的資源全面枯竭和生態(tài)環(huán)境崩潰，實(shí)際上不可能實(shí)現(xiàn)真正的“可持續(xù)”。

為此，亟須探索一種不同的發(fā)展路徑將上述模式升級，使建設(shè)活動融入整個地表生態(tài)圈的物質(zhì)與能量循環(huán)，并在城市與建筑的使用過程中逐漸修復(fù)已被破壞的生態(tài)環(huán)境，形成生態(tài)正反饋，持續(xù)改善人類的生存環(huán)境。由此，提出“生態(tài)反哺”發(fā)展理念。

3 “生態(tài)反哺”理念的內(nèi)涵及設(shè)計

生態(tài)反哺，形象地說就是向樹木和森林學(xué)習(xí)。一是在人類活動過程中模擬自然界“所有物料皆為養(yǎng)分，皆可回歸自然”的循環(huán)機(jī)理，使生產(chǎn)及生活物資得以不斷循環(huán)，從而消除傳統(tǒng)意義上的“廢棄物”。二是學(xué)習(xí)樹木和森林在自身生長、增加規(guī)模的同時，對周邊生態(tài)環(huán)境和整個生物圈不斷帶來正面影響。理念的核心包括 3 個方面的“正反饋”：回饋?zhàn)匀?、回饋社會、回饋人類自身?；仞佔(zhàn)匀?，一是指所有生產(chǎn)物（包括建筑與用品等）的最終結(jié)局可以通過大自然分解，作為養(yǎng)分回歸自然界循環(huán)使用；二是建成物的使用運(yùn)行過程對所處的生態(tài)環(huán)境帶來良性影響?；仞伾鐣干a(chǎn)物最終結(jié)局可拆解并回收，作為工業(yè)原料回歸生產(chǎn)過程，開始新一輪的生命?；仞伻祟愖陨碇附ǔ晌锏倪\(yùn)行過程對使用者的身心持續(xù)產(chǎn)生積極影響。以上 3 個方面相互依存、相互作用，不可孤立。如果眾多的建設(shè)活動都具有這 3 個方面的正反饋效應(yīng)，那么整個生物圈的病態(tài)將逐步減輕，直至完全恢復(fù)平衡，實(shí)現(xiàn)真正的人類可持續(xù)生存。

為實(shí)現(xiàn)上述 3 個方面的正反饋，就必須在建設(shè)活動開始之前，對整個過程進(jìn)行針對性的設(shè)計，這就是“生態(tài)反哺設(shè)計”。

“生態(tài)反哺設(shè)計”可表述為：針對一項(xiàng)建設(shè)活動的全過程進(jìn)行設(shè)計，以使該項(xiàng)建設(shè)活動從開始進(jìn)行到建成后的長期使用過程直至拆除后，均可以對自然環(huán)境、社會、使用者帶來正向增益和積極影響。

4 “生態(tài)反哺設(shè)計”策略體系

從建設(shè)的全生命期考慮，“生態(tài)反哺設(shè)計”的策略可以分為環(huán)境增益、區(qū)域生態(tài)、資源循環(huán)、人類健康 4 個方面。圖 1 為生態(tài)反哺設(shè)計策略體系示意圖。

圖1 生態(tài)反哺設(shè)計策略體系結(jié)構(gòu)示意圖

4.1 環(huán)境增益

環(huán)境增益部分主要從外環(huán)境影響策略與被動設(shè)計策略展開。主要包括以下幾點(diǎn)。① 控制建筑物對周邊環(huán)境的熱輻射（反射）、噪聲反射和光污染等、優(yōu)化場地內(nèi)水系統(tǒng)循環(huán)的設(shè)計。② 有害物零排放。③ 被動設(shè)計，包括防噪通風(fēng)與室內(nèi)外空氣凈化、遮陽與陽光采暖、自然采光。④ 材料熱惰性應(yīng)用設(shè)計。

以往在設(shè)計綠色建筑時，夏季炎熱地區(qū)會注重建筑物外墻和屋頂對太陽輻射的反射，以減少得熱、節(jié)約建筑能耗。實(shí)際上卻對周邊環(huán)境和其他建筑造成了更多的熱輻射。按照生態(tài)反哺的理念，一座建筑不但不應(yīng)該對周邊環(huán)境帶來負(fù)面影響，還應(yīng)該改善周邊環(huán)境，像一棵樹一樣，夏季能使區(qū)域環(huán)境更加陰涼。這就需要研發(fā)應(yīng)用更新的技術(shù)，當(dāng)然更要優(yōu)先采用垂直綠化表層（其中最佳為爬藤植物簾幕）、屋頂綠化等低技術(shù)手段，對降低區(qū)域環(huán)境的熱輻射、灰塵、噪聲，提升空氣質(zhì)量等都有積極影響。

對于冬季寒冷地區(qū)，利用太陽能的最佳方式是直接曬太陽，包括場地內(nèi)人員行走和停留區(qū)域以及建筑內(nèi)部空間和建筑物本身。如垂直綠化外層，就需要在冬季需要日曬的部位采用落葉的藤本植物。

4.2 區(qū)域生態(tài)

區(qū)域生態(tài)部分主要從生物多樣性策略、水資源策略與仿生設(shè)計展開。包括延續(xù)原有區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)及增加綠化總?cè)萘康纳鷳B(tài)補(bǔ)償機(jī)制、當(dāng)?shù)剡m宜物種選配、生態(tài)廊道構(gòu)建、生態(tài)墻設(shè)計應(yīng)用、生活垃圾自然循環(huán)、景觀水體自然凈化技術(shù)等。

對于水資源而言，生態(tài)反哺設(shè)計提倡在海綿城市技術(shù)總框架下，采用自然凈化技術(shù)保持水體潔凈和循環(huán)，對于有非潔凈自然水系存在的區(qū)域，則應(yīng)該通過這些策略不斷改善區(qū)域水質(zhì)，反哺自然。

生活垃圾處理方面，最典型的例子是對餐廚垃圾進(jìn)行的生物化處理。例如小型“蚯蚓農(nóng)場”的應(yīng)用，用廚余垃圾飼養(yǎng)蚯蚓，分解有機(jī)物，產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)肥料，用于植物（包括農(nóng)作物）栽種。

4.3 資源循環(huán)

資源循環(huán)部分主要從物質(zhì)資源策略、能源策略與全壽設(shè)計策略展開。主要包括以下幾點(diǎn)。① 減量化建筑裝飾策略。② 充分利用場地地形減小土石方。③ 可再生能源綜合利用。④ 設(shè)備系統(tǒng)綜合高能效利用。⑤ 全降解建筑設(shè)計策略：通過生化降解加社會降解（再利用）實(shí)現(xiàn)全降解。⑥減碳設(shè)計：零碳與負(fù)碳建筑材料應(yīng)用（竹木結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代夯土墻技術(shù)等）。

能源利用方面，在滿足功能需求的條件下最大限度壓縮用能需求。對于各種可再生能源技術(shù)，需要分析其全壽命期內(nèi)的資源能源消耗和污染，對比能源獲益，來評估其應(yīng)用的價值。

“全壽設(shè)計策略”主要包含一個重要的內(nèi)容，即所謂“最后的反哺”—清除設(shè)計。生物界的一切都是有壽命的，人類的建設(shè)活動也不例外。而且，預(yù)計未來人類需要的建筑物將大幅減少、取而代之的將是大量的自然生態(tài)空間。這主要是白天大部分居住建筑空置、夜晚絕大部分工作建筑空置的現(xiàn)象將逐步消失，以及大量私家車停車空間的消失等原因造成。基于生態(tài)反哺理念的設(shè)計，建筑物應(yīng)該一直設(shè)計到被拆除和清理的最后一個環(huán)節(jié)。將此環(huán)節(jié)定義為“清除設(shè)計”，包含了拆毀、回收、降解和清理現(xiàn)場、恢復(fù)自然面貌等內(nèi)容?；谌斯ぶ悄艿娘w速發(fā)展，以及人類可持續(xù)發(fā)展理念和技術(shù)的進(jìn)步、人類整體走向真正的成熟，有理由預(yù)言未來人類需要的建造設(shè)施將大幅縮減，因此“清除設(shè)計”將成為非常重要和必要的設(shè)計工作內(nèi)容。

4.4 人類健康

人類健康部分主要從生理舒適健康策略與心理情緒積極影響策略展開。內(nèi)容包括增強(qiáng)人體環(huán)境感知與適應(yīng)能力的設(shè)計、綠色裝修設(shè)計策略、鼓勵運(yùn)動的設(shè)計策略、視覺健康（室內(nèi)外眩光控制）和愉悅（色彩、空間、光環(huán)境與功能相適應(yīng)）設(shè)計、增加人與自然接觸的設(shè)計內(nèi)容等。

我國《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》頒布以來的 3 個版本中，綠色建筑定義的最后一句都包含“與自然和諧共生”這一內(nèi)容，可見對人與自然和諧關(guān)系的重視。生態(tài)反哺理念突出人本身的自然屬性并對其強(qiáng)化，以更好地體現(xiàn)人與自然的和諧，即由隔絕自然、利用自然到成為自然。生態(tài)反哺設(shè)計鼓勵人們感受氣候變化、經(jīng)歷一定的冬冷夏熱體驗(yàn)，而不是處于長期恒溫恒濕的環(huán)境中生活和工作，變得越來越虛弱；鼓勵人們多運(yùn)動、多勞作、多交流、多接觸自然生命，從而不斷加強(qiáng)身心健康。

5 結(jié) 語

本次研究首先是對生態(tài)反哺設(shè)計理念的提出，并初步建立了相應(yīng)的設(shè)計技術(shù)體系。隨著時代發(fā)展和技術(shù)更新還將得到進(jìn)一步完善和深化，直至建立標(biāo)準(zhǔn)、進(jìn)行評價。其推行將帶動人們的建設(shè)活動轉(zhuǎn)向更具積極意義的可持續(xù)發(fā)展方式。在目前的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件下，“生態(tài)反哺”還難以全面實(shí)現(xiàn)完全的反哺效果，尤其是在一個有限的項(xiàng)目規(guī)模內(nèi)，但是可以成為而且應(yīng)該是一個方向。只有沿著這個方向，人類才能逐漸修復(fù)已經(jīng)遭到嚴(yán)重破壞的生物圈、康復(fù)已經(jīng)被損害的生理和心理健康，為后代提供生態(tài)健康的地球、向后代傳遞身心健康的生命，真正實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。