重建自然世界:生态恢复的转变

从皇后区的森林到中国的湿地,规划师和科学家正在推广一种新方法,将实验纳入景观恢复项目中,以确定什么对自然的长期利益以及什么不作用。

恢复退化的生态系统或创建新的生态系统已成为一项巨大的全球业务。例如,中国正在种植9000万英亩的森林在其北部省份的一条小区域中。在北美,在过去的二十年中,耗资700亿美元的修复项目试图恢复或重新创建740万英亩的沼泽,泥炭地,洪泛区,红树林和其他湿地。

天津Qiaoyuan湿地公园
中国天津的Qiaoyuan Wetland Park已梯间构成了设计实验以监测福利的池塘。Turenscape

重建自然世界的拼凑运动应该是个好消息。此外,随着世界迅速城市化的城市化,新的和旧的城市转向绿色基础设施来解决气候变化,洪水控制和附近水道污染等问题,因此这些项目可能变得越来越普遍。但是几乎没有人能做适当的工作来衡量结果,而当它们这样做时,通常事实证明,生态修复很少按预期的方式发挥作用。

2012年的研究PLOS生物学例如,即使在完成后几十年,大多数人都研究了621个湿地项目,并发现大多数人未能提供承诺的结果或与自然系统的性能相匹配。同样,马里兰大学玛格丽特·帕尔默(Margaret A.帕尔默说:“它们可能是漂亮的项目,但他们没有提供生态利益。”

一项新的研究发现,超过75%的河流修复体未能达到最小的性能目标。

因此,耶鲁大学林业与环境研究学院的城市生态学家和景观设计师亚历山大·费尔森(Alexander Felson)越来越兴趣称为“设计实验”,即由生态学家设计的实验,并纳入了开发和景观恢复项目,以测试哪种替代方案方法最有效 - 或某种特定方法是否有效。费尔森说,这个想法既是为了改善手头的项目,也为使后续项目更成功提供了科学依据。

乍一看,设计的实验思想似乎在回应已经存在的实践。数十年来,环保顾问一直是大多数开发项目的一部分。费尔森说,但是他们几乎从来没有对项目进行长期研究。自1970年代以来,“自适应管理”的想法是,随着时间的流逝,不断监视环境项目并随着时间的推移而稳定的改进(或“通过做”学习)的想法也存在。但是最近的调查生物保护发现“令人惊讶的是,很少有实用的自适应管理实例。”在某种程度上,这是因为“长期调查很难建立和维护”。

为了应对这一挑战,Felson提议将生态学家纳入设计团队,以便设计师和生态学家从一开始就建立关系并补充彼此的优势。例如,作为其百万棵树倡议的一部分,纽约市在2007年提议在十年内种植近2000英亩的新森林。该项目符合该市的可持续性议程,以减少空气污染,隔离二氧化碳,控制雨水径流并提供野生动植物栖息地。

作为纽约百万棵树倡议的一部分,一个科学团队提出了计划森林的实验。

但是,计划者没有太多的依据来确定哪些物种更有可能实现这些目标或将其种植在哪里。关于城市种植项目是否成功的通常反馈归结为一个问题:“他们还活着还是死了?”科学也不能提供很多指导。文献搜索仅对新的城市森林进行了一项长期研究,该森林种植了本地树种。

所以费尔森和一个科学家团队拟议的针对纽约计划的森林设计的实验 - 种植不同的种植,有不同的配置,有些具有堆肥或其他修正案,有些则没有 - 以了解最有效的方法。

该提案代表了两个明智但矛盾的思想之间的妥协。一方面,人们普遍认为,种植一棵树的最佳时间是50年前,或者,现在就失败了。另一方面,费尔森(Felson)写道,您“如果没有达到水质标准,您就不会建立废水处理厂,那么为什么要在不知道其执行预期功能的情况下种植城市森林呢?”

由于实验地块通常不是风景秀丽,因此生态学家与公园经理合作,掩盖了更自然的森林中的测试地块。第一个测试森林于2010年在皇后区的Kissena Corridor Park进入,并于2011年在Willow Lake的第二个测试森林在1964年世界博​​览会的地点。

雄心勃勃的是研究诸如碳固执的特征以及几十年来物种模式如何变化。但是,根据费尔森和耶鲁大学的合着者马克·布拉德福德(Mark Bradford)和艾米丽·奥尔德菲尔德(Emily Oldfield)的说法,这项研究已经产生的结果可能在百万棵树倡议的背景下有用。实例,灌木的竞争实际上会使它们的成长更快,而不是较慢。一些树木,例如Basswood,在种植更加多样化的种植中做得更好。其他人,例如橡树,更喜欢多样性。在头两年中,堆肥似乎并没有太大影响,但在第三年就开始了。

中国公园的梯田系统由21个池塘组成,旨在过滤城市径流。

设计的实验想法已经开始在世界各地的恢复项目中出现,尤其是在中国。例如,东北城市天津(Tianjin)在2003年正在挣扎,以应对一个占地54英亩的前射击场,该射击场已成为非法的垃圾场,并且也受到Urban Faroff的严重污染。它聘请了北京设计公司的创始人孔吉安Turenscape,他曾在哈佛大学培训过城市景观生态学的主要思想家理查德·T·T·福尔曼(Richard T.T. Forman)。

结果,Qiaoyuan湿地公园,于2008年开业,在中国公园中没有看到的大草坪和正式种植。取而代之的是,Yu的设计以池塘,草和芦苇的归化景观,并为当地居民提供了人行道和观看平台。

Yu说,中国的传统景观设计“基于艺术和形式”。“我的做法是找到科学的依据。”该公园设有一个由21个池塘组成的梯田系统,旨在过滤城市径流,因为它在该地点移动时。Yu根据传统的水稻农场称其为“农民”美化环境。但是池塘的大小和深度不同,目的是监视每个微居室如何影响水质,pH值以及不断发展的植物社区的特征。

随着城市拥挤的增加,城市可能需要新项目来提供多个生态系统服务。

北京大学Turenscape和YU的学生的工作人员进行监测。除其他结果外,他们最近报道说,西伯利亚鼬鼠的三个家庭现在称公园为家,这是一个有750万人城市的非凡发展。Yu承认,实验结果对城市官员的兴趣不大,城市官员有时试图用操场和正式种植代替“凌乱的”芦苇。但是Yu采用了天津的结果来改善其后续项目,这也结合了设计的实验。

根据Yu的说法,中国城市发展的佩尔·梅尔(Pell Mell)速度加上经常灾难性的环境后效应,共同创造了对景观设计的需求。通常的工程解决方案,例如“较大的管道​​,更强大的泵或更强大的堤防”来处理季风洪水 - 通常只是加剧其他问题,例如水短缺和现在遭受400个中国城市的地下水水平下降。Yu将归化的景观视为城市“绿色海绵”,以保留和过滤水,并通过设计实验,以显示他们是否提供承诺的服务。

在恢复和开发项目中更广泛地整合设计实验的目标可能会达到双方的抵抗力。开发商可能将生态学家视为自然对手,而研究是昂贵的滋扰。在开发商和政府机构的议程中工作的想法也可能使某些生态学家成为致命的妥协。

但是,中国并不是唯一存在迅速恶化的环境问题的地方。随着全球城市拥挤的增加,气候变化的影响变得越来越明显,城市可能需要每个新的开发或恢复项目来提供多个生态系统服务。绿色市场的更严格的财务标准还将迫使项目经理证明这些服务是真实且可量化的。

Drexel大学环境工程师Franco Montalto说:“我们在恢复项目中所做的事情肯定存在问题,但这并不意味着我们应该停止。”“我们应该试图弄清楚什么是行不通的,并停止这样做,并弄清楚什么有效并做更多的事情。这就是您从实验中学到的。”