基于生物共生思想的可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)探析

潘鑫晨 李智興 肖奕萱 洪菊華 蔣麗萍

人類社會(huì)生命活動(dòng)的所有發(fā)展和進(jìn)步離不開(kāi)對(duì)自然的感知和學(xué)習(xí)，這種自然的認(rèn)知反過(guò)來(lái)可以促使人類產(chǎn)生更高層次的思考，并開(kāi)展各種創(chuàng)造性的行為活動(dòng)。生物學(xué)作為重要的基礎(chǔ)學(xué)科，它是所有學(xué)科當(dāng)中最先面對(duì)自然界問(wèn)題的綜合性科學(xué)。

生物學(xué)相關(guān)理論及思想為建筑學(xué)帶來(lái)了重要的啟示。弗雷澤[1]（Frazer J., 1995）在其《進(jìn)化的建筑》（An Evolutionary Architecture）中提出，建筑被認(rèn)為是一種人工的生命形式，是一個(gè)有生命且不斷進(jìn)化的實(shí)體，因此需要通過(guò)對(duì)自然界中形態(tài)生成的研究來(lái)探索建筑生長(zhǎng)與發(fā)展過(guò)程。在現(xiàn)代建筑與城市的設(shè)計(jì)研究中，無(wú)論是有機(jī)建筑、仿生建筑等思想，還是“建筑表皮”“立面骨骼”“城市針灸”等結(jié)合生物學(xué)的相關(guān)術(shù)語(yǔ)被廣泛使用[2]。這些都意味著建筑學(xué)正在不斷

融合生物學(xué)思想，促使著建筑結(jié)合自然的可持續(xù)發(fā)展。

在生物學(xué)的物種進(jìn)化過(guò)程中，生物體為適應(yīng)自然法則必須不斷變化并改善其機(jī)體功能和生存方式，這種變化和適應(yīng)的相互性關(guān)系也稱為共生現(xiàn)象。共生更像是有意識(shí)的智化現(xiàn)象，是一種生存狀態(tài)的最優(yōu)化傾向[3]。如何利用生物學(xué)的共生思想解讀建筑與自然的內(nèi)在關(guān)系，并探析可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)方法與技術(shù)，是本文旨在研究的核心問(wèn)題。

1 生物學(xué)共生思想的內(nèi)涵

1.1 共生的概念

生物學(xué)中的共生（symbiosis）概念是1879年由德國(guó)植物學(xué)家德巴里（Anton de Bary）提出[4]，其定義為“兩個(gè)不同生命體共同的生活”。道格拉斯[5]（Douglas，2010年）將共生理解為任何形式之間的持久性相互作用。艾哈邁德[6]（Ahmadjian，2000年）則指出共生是兩種或兩種以上不同生物體之間的關(guān)聯(lián)，共生是自然界中普遍存在現(xiàn)象，沒(méi)有任何一個(gè)生物是一個(gè)“孤島”的存在，每個(gè)生物都會(huì)直接或間接與其他生物有著聯(lián)系。

現(xiàn)代的生態(tài)學(xué)將整個(gè)人類地球生態(tài)系統(tǒng)視為一個(gè)大型的生態(tài)系統(tǒng)，在這個(gè)生物圈中，各生物及其外部環(huán)境通過(guò)生物間的能量轉(zhuǎn)換、外部物質(zhì)的循環(huán)緊密地相連，形成了一個(gè)自然共生的系統(tǒng)，這是一種廣義的共生（generalized symbiosis）。狹義的共生（narrow symbiosis）則主要是指兩個(gè)生物體之間的關(guān)系及其生存發(fā)展?fàn)顟B(tài)與其利害輕重程度之間的共生關(guān)系[7]。

1.2 共生的類型

美國(guó)微生物學(xué)家瑪葛莉絲（L .Margulis）認(rèn)為共生是一種生物演化的機(jī)制，并揭示了生物間互助性及對(duì)抗性的共生關(guān)系。在現(xiàn)代生物學(xué)的領(lǐng)域，根據(jù)生物體共生關(guān)系的利害性可以分為以下六種模式[7]：

①寄生共生（P a ra sitis m）。一種生物體依附于另一種生物，利用附著生物體的營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境獲得生存需求；②偏利共生（Commensalism）。其中一方生物體獲得利益，對(duì)另外一方生物體不產(chǎn)生任何的影響；③互利共生 （Mutualism）。每個(gè)生物體均在這種互利生存的模式中可以獲得到了好處；④偏害共生（Amensalism）。生物體其中一方獲得利益，而另一方要?jiǎng)t做出一定犧牲；⑤競(jìng)爭(zhēng)共生（Competition）。這是一種對(duì)抗性關(guān)系，對(duì)所涉及到的生物體均產(chǎn)生消極的影響；⑥無(wú)關(guān)共生（Neutralism）。共生生物體之間相互不產(chǎn)生影響，都無(wú)益無(wú)損（表1）。

表1 生物體共生模式及關(guān)系

2 建筑學(xué)中的共生思想

長(zhǎng)期以來(lái)，建筑、城市一直被比作“活的有機(jī)體”。柏拉圖于公元前380年在他的Politeia中，將城市稱為一個(gè)“巨大的人類”（macro-anthropos），強(qiáng)調(diào)了城市與人體的相似性。柏拉圖也提出了人與城市之間的關(guān)系：“一個(gè)公正的人與一個(gè)公正的城市并無(wú)不同?！辟愡_(dá)爾[8]（Cerdà，1867年）認(rèn)為城市是一個(gè)身體、一個(gè)活的有機(jī)體，并把城市規(guī)劃者比喻為“診斷專家”和“外科醫(yī)生”?？铝炙筟9]（Collins，1965年）總結(jié)了生物學(xué)和建筑學(xué)的共通特點(diǎn)：①有機(jī)體與環(huán)境的關(guān)系；②器官（元件）之間的關(guān)系；③形式與功能的關(guān)系；④生命力本身的原則。此外，柯林斯關(guān)注人體如何適應(yīng)不斷變化的環(huán)境，并認(rèn)為建筑同樣可以具備這種應(yīng)對(duì)環(huán)境的屬性或能力。弗雷澤[1]（Frazer，1995年）在生物學(xué)共生思想的基礎(chǔ)上描述了建筑遺傳學(xué)（architectural genetics）這一領(lǐng)域，將建筑與自然界中的多細(xì)胞關(guān)系及細(xì)部對(duì)變化條件的反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了類比。進(jìn)化建筑的目標(biāo)是在建成的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)共生行為（symbiotic behavior）和代謝平衡（metabolic balance），這是一種遵循自然環(huán)境的現(xiàn)象。

有機(jī)建筑（Organic Architecture）的思想由美國(guó)建筑師沙利文（Louis Sullivan）提出，其借鑒生物學(xué)“有機(jī)”的概念：生物體的物質(zhì)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì),它通過(guò)代謝等形式表現(xiàn)出應(yīng)激、生長(zhǎng)、繁殖等生命現(xiàn)象，使有機(jī)體與外界環(huán)境之間進(jìn)行著能量物質(zhì)的交換，形成了一個(gè)互相聯(lián)系且對(duì)立統(tǒng)一的整體。其中“有機(jī)”包含了兩層的意思，一是有機(jī)生命體各器官組織的生命特征，二是有機(jī)生命體與環(huán)境的共生關(guān)系[10]。美國(guó)建筑師賴特（Frank Lloyd Wright）是有機(jī)建筑的代表人物，他認(rèn)為建筑的“有機(jī)”體現(xiàn)在：整體性（integral）、統(tǒng)一性（entity）和內(nèi)在屬性（intrinsic），是一種“活”的建筑理論思想，即崇尚自然，并且賦予建筑生命[11]。這種建筑思想體現(xiàn)了將人與自然環(huán)境視為共生體的生物哲學(xué)。

黑川紀(jì)章（Kurokawa）等日本建筑師為了應(yīng)對(duì)第二次世界大戰(zhàn)后消極凋敝的社會(huì)城市，提出了基于生物學(xué)新陳代謝理論的建筑思潮[12]。生物學(xué)中的新陳代謝是指生物體內(nèi)部能量和物質(zhì)的轉(zhuǎn)變、生物體與外界自然環(huán)境能量和物質(zhì)的交換。生物學(xué)新陳代謝中“改變”與“成長(zhǎng)”的概念被黑川紀(jì)章引入到建筑代謝論里，體現(xiàn)在建筑形式、材料與能源的新陳代謝。20世紀(jì)中后期，現(xiàn)代建筑的多元化運(yùn)動(dòng)為日本建筑設(shè)計(jì)的思潮發(fā)展帶來(lái)了一種多樣性的發(fā)展趨勢(shì)，黑川紀(jì)章基于建筑代謝論提出了“共生哲學(xué)”，定義了共生思想是關(guān)注生物體彼此需要的要素之間的關(guān)系。其核心在于強(qiáng)調(diào)人與物質(zhì)文化的共生、人與科學(xué)技術(shù)的共生、人與自然的共生，這種關(guān)系的關(guān)鍵在于共存的理念。黑川紀(jì)章的建筑“共生哲學(xué)”揭示了不同時(shí)間、不同空間、不同文化的共生關(guān)系，論證了建筑與其它自然環(huán)境共生的包容性[12]。

3 基于生物共生模式的可持續(xù)建筑解析

在建筑領(lǐng)域，共生關(guān)系可以被轉(zhuǎn)譯為建筑物與新干預(yù)（技術(shù)）之間的關(guān)系，這種共生關(guān)系的唯一目的應(yīng)該是允許建筑從中獲得好處、營(yíng)養(yǎng)或保護(hù)，即建筑的結(jié)構(gòu)、材料、能耗、形式或空間上的提升。因此，在共生思想與可持續(xù)的背景下，本文利用生物共生模式中的三種“正相關(guān)模式”（圖1），即前文提到的寄生共生、偏利共生、互利共生，對(duì)三個(gè)典型建筑案例的可持續(xù)技術(shù)與設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探析。

圖1 建筑與生物共生的三種正相關(guān)模式圖解

3.1 利用生物嫁接復(fù)合結(jié)構(gòu)的寄生共生模式——德國(guó)Baubotanik植物建筑

庫(kù)姆斯[13]（Combes，2001年）將寄生（Parasitism）定義為物種之間的共生關(guān)系，其中一個(gè)有機(jī)體以犧牲另一有機(jī)體（宿主）的利益為代價(jià)，從中獲得部分或全部的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)。并且由于對(duì)宿主產(chǎn)生一定程度的損害，其通常會(huì)表現(xiàn)出自適應(yīng)的結(jié)構(gòu)改變。對(duì)于建筑領(lǐng)域，寄生共生的模式意味著不同實(shí)體之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，從結(jié)構(gòu)上講，意味著新結(jié)構(gòu)元素的引入，原有結(jié)構(gòu)邏輯完全改變，并產(chǎn)生對(duì)抗性的新干預(yù)。德國(guó)Baubotanik植物建筑的案例體現(xiàn)了這種寄生共生模式：通過(guò)對(duì)特定植物結(jié)構(gòu)邏輯的“損害”和“重組”，將建筑結(jié)構(gòu)“寄生”于自適應(yīng)的植物結(jié)構(gòu)上。利用作為宿主的植物結(jié)構(gòu)的“犧牲”，實(shí)現(xiàn)了一種建筑與植物共生的復(fù)合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

（1）德國(guó)Baubotanik項(xiàng)目背景

Baubotanik是一種“植物建筑學(xué)”的概念，它是由德國(guó)斯圖加特大學(xué)IGMA（現(xiàn)代建筑基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)研究所）提出，由費(fèi)迪南德·路德維希（Ferdinand Ludwig）等人共同研究創(chuàng)建，其主要思想是利用活的植物進(jìn)行建筑，通過(guò)將建筑的構(gòu)件內(nèi)置于正在生長(zhǎng)的植物結(jié)構(gòu)中，形成一種生物與非生物連接的復(fù)合結(jié)構(gòu)，最終實(shí)現(xiàn)二者融為一體的寄生共生關(guān)系[14]?；贐aubotanik思想和技術(shù)，IGMA創(chuàng)造了梧桐樹(shù)立方、步行橋、柳樹(shù)塔等一系列景觀建筑（圖2～5），讓這種融會(huì)建筑學(xué)、植物學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等多元學(xué)科的建造方式在實(shí)踐方面取得了成功。

圖2 Baubotanik梧桐樹(shù)立方

圖3 剖面及節(jié)點(diǎn)形式

圖4 Baubotanik柳樹(shù)塔

圖5 復(fù)合結(jié)構(gòu)的模擬分析

（2）生物嫁接復(fù)合結(jié)構(gòu)

Baubotanik的思想是創(chuàng)建一種整合植物與技術(shù)的建筑，其核心是一種生物嫁接技術(shù)：有生命的植物結(jié)構(gòu)與無(wú)生命的建筑構(gòu)件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，融合成一個(gè)復(fù)合化的結(jié)構(gòu)[15]。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)技術(shù)首先需要完成植物與植物的嫁接融合，利用梧桐樹(shù)、柳樹(shù)、楊樹(shù)等生命力強(qiáng)且適合嫁接的植物，通過(guò)嫁接或編織的方式使樹(shù)枝、樹(shù)干融合形成具有較強(qiáng)負(fù)載能力的“植物承重元件”。復(fù)合結(jié)構(gòu)更加關(guān)鍵的技術(shù)是完成生物與非生物的次生鏈接，其構(gòu)造方法是將鋼管、鋼架等金屬建筑元件植入到嫁接后的“植物承重元件”中，在植物的接觸點(diǎn)利用機(jī)械連接的構(gòu)造使其變成牢固的“關(guān)節(jié)”（圖6），在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的植物木纖維生長(zhǎng)后，最終實(shí)現(xiàn)生物與非生物共生的生理單位。

圖6 植物結(jié)構(gòu)與建筑元件組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)

Baubotanik利用這種技術(shù)創(chuàng)造一種活的建筑形式，植物在建筑的整個(gè)使用周期內(nèi)將一直以自然生命的形式存在，并持續(xù)生命活動(dòng)。對(duì)于木材或其他傳統(tǒng)材料而言，這種“活”的建筑可持續(xù)性更加顯著：活的樹(shù)根部的降雨徑流大大減少，抵抗了水土的流失；樹(shù)冠提供了氧氣、自然的場(chǎng)所和空間。此外，樹(shù)木的蒸騰作用提供了一種可調(diào)節(jié)建筑微氣候的方式，有效降低建筑的使用能耗和成本。

Baubotanik致力于在建筑中采用植物復(fù)合結(jié)構(gòu)的思想，整合了建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)工程、生物學(xué)研究和園藝程序等領(lǐng)域，創(chuàng)造了一套多元雜化的設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)實(shí)現(xiàn)了將建筑元素（空間場(chǎng)所）轉(zhuǎn)嫁到生物體（植物結(jié)構(gòu)）的過(guò)程，即在共生關(guān)系中的寄生共生模式。

3.2 利用生物能建筑立面的偏利共生模式——德國(guó)BIQ生物能住宅

偏利共生（Commensalism）一詞是由貝內(nèi)登（P.J.van Beneden）在1876年首次使用，指的是其中一個(gè)共生物在營(yíng)養(yǎng)或保護(hù)方面受益，而另一個(gè)不受傷害或幫助。艾哈邁德[6]（Ahmadjian，2000年）將這種關(guān)系解讀為一種“奉獻(xiàn)主義”。這種模式可以直接類推到建筑領(lǐng)域，新引入的元素為建筑提供了“營(yíng)養(yǎng)”（能耗），而新元素自身盡管沒(méi)有受益，但也沒(méi)有受到損害，二者形成了和諧的整體。德國(guó)BIQ生物能住宅是建筑與生物偏利共生模式的范例，案例中通過(guò)一種生物能立面技術(shù)，將藻類生物變成了建筑的“皮膚”，并把自身產(chǎn)生的可再生能源提供給建筑系統(tǒng)使用，二者形成一個(gè)能耗可持續(xù)的有機(jī)體。

（1）德國(guó)BIQ項(xiàng)目背景

BIQ（Bio Intelligent Quotient）生物智能住宅是2013年德國(guó)漢堡國(guó)際建筑展覽IBA（Internationale Bauausstellung）中的實(shí)驗(yàn)性建筑，由柏林SPLITTERWERK 建筑事務(wù)所設(shè)計(jì)，是世界上第一個(gè)在住宅建筑中應(yīng)用生物反應(yīng)立面（Bio-reactive Facade）的試點(diǎn)項(xiàng)目。該建筑是一棟五層的居住公寓，建筑總面積為1600m2，最具有創(chuàng)造性的可持續(xù)性設(shè)計(jì)在于它是全世界首次使用了生物反應(yīng)立面（圖7）。整個(gè)建筑擁有200m2充滿藻類的光合生物反應(yīng)器PBR（Photo-Bioreactor）[16]，它利用藻類生物質(zhì)的光合作用將自然光轉(zhuǎn)換成生物能和熱能并輸送給建筑使用和存儲(chǔ)?；谶@種生物能立面，BIQ住宅實(shí)現(xiàn)了一種生物為建筑供能的共生關(guān)系。

圖7 BIQ住宅俯瞰及生物能建筑立面

（2）生物能建筑立面

生物能建筑立面的原理是從海藻生物質(zhì)和太陽(yáng)能熱能中產(chǎn)生可再生能源，這種具有生物活性的立面也稱為Solar Leaf（太陽(yáng)能葉片）。BIQ住宅建筑的西南和東南兩側(cè)總共安裝了129個(gè)、面積達(dá)到200m2的生物反應(yīng)器（PBR），這種生物反應(yīng)器由大小為2.5m×0.7m的平板玻璃組成，形成一個(gè)18mm寬的空腔，容量為24升，用于藻類生長(zhǎng)和水循環(huán)（圖8）。生物反應(yīng)器內(nèi)模仿著藻類植物在自然中的棲息環(huán)境，這種藻類是一種特殊的微型海藻，它們只由單細(xì)胞組成，每個(gè)細(xì)胞都能進(jìn)行光合作用，在將光轉(zhuǎn)化為生物能方面有顯著的功效[17]。生物反應(yīng)立面系統(tǒng)的核心是完全自動(dòng)化的能源管理中心，太陽(yáng)能和藻類產(chǎn)生的熱能被收集在一個(gè)封閉的回路中，并被儲(chǔ)存起來(lái)產(chǎn)生熱水，因此熱能可以直接用于住宅供暖；同時(shí)生物反應(yīng)器中每天產(chǎn)生約15g/m2的生物質(zhì)，收集儲(chǔ)存系統(tǒng)定期收集和儲(chǔ)存這些生物質(zhì)，并通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生甲烷氣體，甲烷燃燒發(fā)電可以為建筑提供能源（圖9）。

圖8 生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 生物能立面的能量關(guān)系及工作原理

與此同時(shí)，這個(gè)立面系統(tǒng)集成了額外的功能：生物反應(yīng)器面板可以沿著垂直軸旋轉(zhuǎn)來(lái)跟蹤太陽(yáng)的位置，形成建筑的外表皮，為建筑提供熱緩沖、動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)、保溫及噪音降低的作用，突出了這項(xiàng)技術(shù)的全部潛力（圖10）。BIQ住宅利用這項(xiàng)技術(shù)，不僅能產(chǎn)生清潔能源，每年還可以減少6噸CO2的排放，為未來(lái)的城市建筑環(huán)境的低碳發(fā)展樹(shù)立了良好的典范。

圖10 生物反應(yīng)器的工作狀態(tài)

BIQ住宅在設(shè)計(jì)中利用幕墻技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)、生物能發(fā)電等方法，有效地為建筑生產(chǎn)、存儲(chǔ)和供應(yīng)可持續(xù)再生能源，最終形成生物為建筑供能的集成閉合系統(tǒng)，建立了一種建筑與生物偏利共生的關(guān)系，為建筑能耗關(guān)聯(lián)的可持續(xù)設(shè)計(jì)提供一種新方法。

3.3 利用微型生物圈系統(tǒng)的互利共生模式——荷蘭UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)

互利共生（Mutualism）是一種良性共生體，其中的所有共生物不僅互相適應(yīng)，并且都可以從這種關(guān)系中受益。奧勒頓[18]（Ollerton，2006年）指出，互利共生關(guān)系的共生體中存在交換資源、服務(wù)或保護(hù)的現(xiàn)象。對(duì)于建筑方面而言，原有建筑物的空間、環(huán)境以及人的活動(dòng)與新干預(yù)的有機(jī)體組織在一起，可以產(chǎn)生相互促進(jìn)作用和物質(zhì)交換，形成一個(gè)存在利益循環(huán)的生物圈。荷蘭UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)的案例中，在既有建筑的改造中，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與人類生活系統(tǒng)相結(jié)合。這種互利共生的關(guān)系不僅體現(xiàn)在建筑中的蔬菜、魚(yú)和人的資源交換，更要強(qiáng)調(diào)的是在社會(huì)行為層面的“行為共生”，即建筑系統(tǒng)中多樣化行為模式（種植、養(yǎng)殖、辦公、交流、示范、研究等）的發(fā)生與促進(jìn)。

（1）荷蘭UF002-DeSchilde項(xiàng)目背景

UF002-DeSchilde是一個(gè)建筑可持續(xù)再生改造項(xiàng)目，2 016 年在荷蘭海牙的DeSchilde既有辦公大樓基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了歐洲最大的開(kāi)放式屋頂綜合性都市農(nóng)場(chǎng)（Urban Farmers）。原辦公大樓是于1959年設(shè)計(jì)的飛利浦公司工廠，總面積達(dá)12400m2，由于該建筑質(zhì)量堅(jiān)固，拆除非常昂貴，市政府和開(kāi)發(fā)商決定將其內(nèi)部進(jìn)行改造以煥發(fā)出新的生機(jī)。UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)的設(shè)計(jì)理念是將食品生產(chǎn)和加工帶回到城市生活領(lǐng)域，法國(guó)建筑團(tuán)隊(duì)Space&Matter基于這一理念對(duì)建筑進(jìn)行改造（圖11），通過(guò)室內(nèi)漁場(chǎng)和溫室農(nóng)場(chǎng)的植入，使改造后的建筑不僅擁有辦公功能，還具備魚(yú)菜生產(chǎn)、食物加工、生態(tài)景觀以及示范觀摩的復(fù)合功能[19]。UF002-DeSchilde項(xiàng)目將都市農(nóng)場(chǎng)與未充分利用的建筑空間整合為一個(gè)新的單元體，在城市建筑中實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)與人類生活系統(tǒng)的共存（圖12）。

圖11 改造后的DeSchilde大樓外觀及屋頂溫室農(nóng)場(chǎng)

圖12 建筑屋頂?shù)霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)

（2）建筑內(nèi)置微型生物圈系統(tǒng)

改造后的DeSchilde大樓共六層，一到五層為建筑的生活系統(tǒng)，包含了整個(gè)辦公、交流、示范、研究等活動(dòng)空間；第六層為900m2的室內(nèi)漁場(chǎng)，屋頂層為1200m2的溫室，它們共同構(gòu)成了建筑中的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)的核心技術(shù)基于魚(yú)菜共生系統(tǒng)（Aquaponics System）（圖13），這是一種將水產(chǎn)品養(yǎng)殖和蔬菜種植（水耕法）的生存空間和環(huán)境結(jié)合的復(fù)合循環(huán)生物圈：系統(tǒng)內(nèi)的養(yǎng)魚(yú)過(guò)程所使用的水和魚(yú)的糞便在經(jīng)過(guò)了細(xì)菌的分解處理之后，再輸送給植物澆灌，維持植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。而植物吸收了養(yǎng)分后水質(zhì)已經(jīng)得到了凈化，魚(yú)則可以再次使用，形成一個(gè)資源高效循環(huán)利用生物圈（圖14）。

圖13 魚(yú)菜共生系統(tǒng)關(guān)系圖

圖14 建筑微型生物圈系統(tǒng)的剖面關(guān)系

整個(gè)魚(yú)菜共生系統(tǒng)的溫度、濕度、光照、食物、肥料等在都市農(nóng)場(chǎng)中得到精確的調(diào)配和控制，這套系統(tǒng)為大樓內(nèi)的有機(jī)餐廳、本地900戶居民以及一所學(xué)校每周能夠提供大約500條魚(yú)、每年能夠供給50噸蔬菜[19]。與此同時(shí)，都市農(nóng)場(chǎng)的大量蔬菜和植物可以調(diào)節(jié)建筑的微氣候環(huán)境，并且實(shí)現(xiàn)城市中農(nóng)產(chǎn)品的就近供應(yīng)，減少運(yùn)輸過(guò)程產(chǎn)生的碳排放量。不僅如此，都市農(nóng)場(chǎng)作為一個(gè)城市里少有的大型農(nóng)作物基地，可以開(kāi)展采摘、教育、科等一系列社會(huì)活動(dòng)，為人們提供了更多親近自然的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)是重新激活既有建筑物并增加土地利用率的有效途徑。更重要的是，通過(guò)魚(yú)菜共生生物系統(tǒng)與人類生活系統(tǒng)二者在建筑這個(gè)反應(yīng)器中發(fā)生協(xié)同聯(lián)合，構(gòu)建了一種建筑內(nèi)置的微型復(fù)合生物圈，從而實(shí)現(xiàn)建筑與生物環(huán)境共存的互利共生關(guān)系。

結(jié)語(yǔ)

本文分析了生物學(xué)的共生思想及其與建筑之間內(nèi)涵，提出適于可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)的三種“正相關(guān)模式”，即寄生共生、偏利共生、互利共生。通過(guò)三種共生模式的視角，對(duì)德國(guó)Baubotanik植物建筑、德國(guó)BIQ生物能住宅、荷蘭UF002-DeSchilde都市農(nóng)場(chǎng)這三個(gè)國(guó)際前沿可持續(xù)建筑進(jìn)行解析，重新強(qiáng)調(diào)了“共生”對(duì)于建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的核心意義：①功能及性能的調(diào)節(jié)；②環(huán)境變化的應(yīng)對(duì)；③建筑進(jìn)化的驅(qū)動(dòng)力。

文中所論的“可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)與技術(shù)”并不僅僅局限于建筑學(xué)的設(shè)計(jì)研究范疇，其不僅彌合了生物學(xué)和建筑學(xué)領(lǐng)域之間的鴻溝，并且將設(shè)計(jì)與技術(shù)的探索拓展到融合植物園藝、生物工程、生物能源、農(nóng)產(chǎn)養(yǎng)殖等更廣闊領(lǐng)域，有助于映射出更具廣度的建筑思想，為可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)方法與技術(shù)的探索提供更多可能性和新思路。

資料來(lái)源：

圖2～6：德國(guó)Ferdinand Ludwig；

圖7～9：德國(guó)漢堡IBA提供；

圖11～12 ：荷蘭Space&Matter建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所；

圖14：作者根據(jù)材料編繪。

文中其余圖表均為作者繪制、拍攝。