以下是引用这篇文章的既定格式:
Hardy, c.l., c.e. de Rivera, l.l. Bliss-Ketchum, E. Butler, s.t.m. Dissanayake, D. Horn, B. Huffine, a.h. Temple, M. Vermeulen, H. Wallace, J. Karps. 2022。宜居城市的生态系统连接:城市规划的连接效益框架。生态与社会27(2):36。摘要
城市化破坏了景观和生态系统功能,对生物多样性、社会系统和人类健康构成威胁,特别是在弱势群体中。城市土地使用规划者面临着住房、安全、交通和经济发展方面相互竞争的需求,往往缺乏将这些需求与保护环境功能相结合的工具。我们确定了将连通的、功能健全的生态系统带来的好处融入土地利用规划的三个主要障碍。规划者和利益相关者之间缺乏共同的语言,这对生态特征的恢复和保护构成了障碍。由于没有现成的价值或缺乏可信性,整合连接带来的好处的方法没有标准化。生态恢复往往在大尺度上缺乏协调,因此往往无法实现景观层面的目标。为了应对这些挑战,我们开发了一个新的综合框架,即互联互通效益框架(CBF),该框架将三类生态系统互联互通的效益与效益和风险相关指标结合起来,实现了对效益的货币和非货币估值。此外,它提供了一种方法来识别和可视化来自管理行动的多重和重叠的利益,以帮助确定支持生态系统功能的计划的优先级。与在景观层面整合生态系统服务广义价值的软件工具不同,CBF指导了一种系统方法,以社区参与的土地使用规划为重点,在保护生物多样性和生态系统功能的同时,为更公平、更有弹性的城市优先考虑当地的社会需求。通过将该框架应用于俄勒冈州波特兰市的一个交通规划项目,我们展示了恢复和保护生态系统连接的行动所带来的多重重叠效益的潜力。介绍
城市化破坏景观,破坏生态系统功能,危及生物多样性、人类健康以及生态和社会系统等看似完全不同的领域(Biondi et al. 2003, Yli-Pelkonen和Niemelä 2005)。关于土地使用的决策如果不能重新连接或进一步破坏生态系统,就会导致生物多样性的持续丧失,以及其他影响。生态系统的丧失和破碎部分是由建筑环境造成的,是物种减少的主要驱动因素(Zambrano等人2019年,Pimm和Raven 2000年)。它可能导致传粉昆虫、候鸟和两栖动物的局部灭绝(Vos et al. 2002, Husté和Boulinier 2007, Dornier和Cheptou 2012),并可能减少气候导致的范围转移的选择(Keeley et al. 2018)。越来越多的研究也将城市化与对人类健康的负面影响联系起来。膨胀的不透水表面和破碎的树冠可能导致城市热岛,并导致与热相关的疾病和死亡(Fahy等人,2019年)。城市居民患抑郁症、心血管疾病、儿童哮喘和其他呼吸系统疾病的几率增加,在服务不足的社区,发病率通常更高(Voelkel等人,2018年,Baro等人,2019年,Turner-Skoff和Cavender, 2019年)。建筑环境造成的碎片化也会破坏地球物理过程,加剧自然灾害的影响,如风暴、洪水、野火、热浪、干旱和海平面上升(Laurance和Williamson 2001, Li等人2017)。这些影响反过来又降低了城市地区社区的复原力。
理想情况下,城市规划可以帮助城市减轻这些挑战,并从改善的生态系统连接中重新获得好处。然而,城市规划缺乏一种共同的方法来评估生态系统连通性的各种好处(Mitchell et al. 2015, Butler et al. 2021)。这里将生态系统连通性定义为支持生物多样性、复杂性和恢复力的生态系统之间和内部的物理和功能联系(Beller等人,2019年)。有三个关键因素阻碍了将生态系统连通性的好处纳入城市规划设计和决策。首先,我们发现研究人员、规划者、决策者和社区之间缺乏一种共同的语言来描述生态系统连通性的无数特征和功能(Butler等人,2021年)。其次,当服务不在市场上交易时,缺乏衡量功能生态系统效益的标准化方法,降低了在决策中考虑连接特性和功能的可能性(Costanza et al. 1997, 2014)。最后,景观尺度上的生态系统恢复项目缺乏协调,零零碎碎的举措无法实现生态系统层面的连接目标(Neeson et al. 2015)。我们的目标是通过设计一个框架来克服这些障碍,指导社区参与土地利用规划的系统方法,在保护生物多样性和生态系统功能的同时,优先考虑当地的社会需求,从而实现更公平和更有韧性的城市。
互联互通的类别
在考虑互联互通在城市规划中的重要性时,第一步是建立共同的术语和对互联互通带来的多种好处的共同理解。因此,在一份配套论文(Butler等人,2021年)中,我们确定并促进使用四个相互关联的生态系统连通性类别:生境、地球物理、生态社会和景观连通性;我们使用其中的前三个来构建我们的框架。生境连通性是生物体和/或其遗传物质在种群和潜在生境中移动的能力的特征。地球物理连通性描述了景观对物质和能量流动的渗透性或阻力;它包括自然过程和调节它们的景观特征。与栖息地的连通性一样,这些流动也会因土地使用变化和人工环境而受到极大损害。生态社会连通性捕捉景观的空间、基础设施和社会属性,促进人们接触自然及其好处(Butler等人,2021年)。因此,景观连通性描述了相关景观元素的空间连续性或邻近性,其中可能包括土地所有权和管理单位等人类特征,但不代表生态功能。景观连接是基于模式的,而不是基于过程的,因此它不包括在我们的框架中。 Key features and associated functions of connected ecosystems are summarized in Table 1 and documented in detail in our companion paper (Butler et al. 2021).
城市规划者在景观层面工作,使他们处于一个独特的位置来评估整合城市景观的连通性特征所带来的好处,并将这些好处传达给政策制定者、土地所有者和社区。恢复和保护生态连通性的景观设计特征和管理行动可以被规划师用作驱动因素,以获得支持,实现原本脱节的目标。例如,增加城市和高地树木的树冠可以提供树荫、空气和水的过滤,减少对人类健康的风险(Turner-Skoff和Cavender, 2019年)。它可以为小动物和传粉者提供走廊和栖息地(Caryl et al. 2013, Vergnes et al. 2013, Maruyama et al. 2019, Ossola et al. 2019)。它还可以提高房地产价值(Donovan and Butry 2011)和旅游业(Hall et al. 2011),增强当地经济。此外,树木稳定土壤,吸收碳,增加水储存,有助于减缓和适应气候变化(Zabret和Sraj 2015年)。beplay竞技为了应对极端降雨事件,经常引入绿色基础设施倡议,如建设生物湿地、安装绿色屋顶和减少不透水表面(Zuniga-Teran等,2020年)。这样的举措不仅可以增加生态系统的功能,而且经常使用当地的劳动力和材料(BenDor et al. 2015),从而带来当地的经济效益。如果把植树重点放在城市热岛,就可以减少弱势群体的健康风险(Shandas等,2019年,Turner-Skoff和Cavender, 2019年)。
规划中需要连通性
购买土地进行保护和投入资金将自然融入建筑环境往往低于其他城市优先事项,如住房和安全需求的增加(Harvey 2004, Kumar 2010, Buscher et al. 2012)。即使获得了资金,城市保护项目也经常根据土地所有权和分区进行小规模实施。这种基于场地的方法将恢复工作与最需要的地区分离开来,从而使种族不公正持续存在(Schell等人,2020年)。历史上,森林碎片的恢复、街道树木的种植和公园土地的提供一直集中在高收入地区,只向那些接近和可以到达的人提供不公平的服务(Shandas等人2019年,Schell等人2020年)。如果没有办法优先考虑重新连接服务不足地区的生态系统所带来的生态-社会效益,就无法实现城市地区之间的公平。支持互联互通的举措可以修正这些问题。
大规模的协调是困难的,部分原因是美国城市地区通常包括多个县和市,由在各自的地理边界内、根据特定政策、任务和政府机构运作的机构管理。旨在恢复生态系统功能的弹性土地管理需要一种全面的方法,包括生物、非生物和人类元素,并理解这些元素如何在景观中发挥作用和相互作用(Wu 2013)。特别是,景观碎片往往缺乏预期的保护效益(Brown et al. 2019)。例如,基于湿地的河岸恢复改善了鲑鱼的生存(Beechie et al. 2012),但如果不缓解上游障碍,鱼类的通行就会受阻,因此这一举措的文化和经济效益没有完全实现(Yeakley et al. 2016)。因此,当地的土地利用规划可能会无意中破坏栖息地,破坏水文流动和其他地球物理过程,并切断人类与自然的联系。各机构、规划人员和开发人员利用促进生态系统连接的工具进行合作,有助于防止生态和社会系统受到进一步破坏。
重视互联互通的效益
在过去30年里,生态系统服务(ES)的估值越来越多地被用于为恢复或保护自然系统功能的土地使用决策和政策提供信息(Costanza等人1997,2014,Kumar等人2010,Olander等人2018)。生态系统服务可以与人类福祉挂钩(《千年生态系统评估》(MEA), 2005年),并可用于研究生态系统的变化如何影响人类和社会。然而,当服务不在市场上交易时,货币价值就不容易获得或不可信(Costanza et al. 2011)。尽管给ES分配货币价值变得越来越普遍(Deal等人,2012),但批评者认为,给自然分配市场价值并不能捕获资源的全部价值(Harvey 2004, 2005, Buscher等人,2012),破坏了自然的内在价值,并造成了不平等(Polanyi 1944, Block 2003)。将自然作为为人类提供服务的独立实体也与一些文化观点相矛盾(Chan et al. 2012)。
在不依赖货币价值的情况下,将互联互通的好处纳入规划的一个解决方案是使用奥兰德和同事的利益相关指标(BRIs)(2018年)。效益相关指标通过使用将管理行动与生态系统功能的变化联系起来,然后将其与对社会或系统的影响联系起来的因果链来确定功能良好的生态系统的效益(Olander等人,2018年)。与效益有关的指标可以作为价值本身(例如,减少对一氧化二氮的接触(NOₓ),一种大气污染物),或在可能或需要时作为确定货币价值的方法。Rao等人(2014)估计,在俄勒冈州波特兰市,每10公顷树冠与NO₂减少0.5 ppm相关,反过来,每年减少价值700万美元的呼吸道疾病。与利益有关的指标可以确定哪些利益对特定社区很重要,并具体说明即使以非货币形式表示也很有价值的成果。
连接框架
我们利用我们的互联互通分类和“一带一路”因果链方法(我们将其扩展到互联互通因果网),设计了一套名为“互联互通效益框架”(CBF)的工具和流程。CBF帮助规划者和实践者在生态和社会效益方面确定与增加生态系统功能相关的价值。它还提供模板来捕获和排列支持连接性的管理操作。其他分配生态系统功能所提供的好处的模型通常集中于生物物理系统,在确定连接功能的生态系统所提供给人们的好处方面能力有限。模型还可能需要专家数月的工作,并结合现场监测,这可能是不切实际的、负担不起的,或两者兼有(Rieb等人,2017年),而且不一定能建立社区对计划的支持。与InVEST和ARIES等软件工具不同的是,CBF指导了一种系统的方法,以社区参与的土地使用规划,优先考虑当地的社会价值和需求,不需要建模方面的专业知识。此外,我们观察到缺乏工具和方法(1)捕捉与连接相关的风险和成本(2)对恢复生态系统功能的管理行动进行排序。因此,CBF引入了风险相关指标(RRIs)作为高级成本效益分析的一种形式,并引入了可选的相对排名价值体系(RRVS),用于评分和确定管理行动的优先级。
尽管CBF广泛适用于任何地理区域,但这种方法尤其适用于城市化地区,因为那里碎片化的影响最严重,改善连接的经济和社会效益最大(McDonald等人,2009年,Kabisch等人,2018年)。在这里,我们将CBF应用于俄勒冈州的波特兰市大都市区,因为作者在该地区与来自政府和非政府组织的生态学家和其他从业者一起工作的经验。波特兰最近被评为美国第25大城市(美国人口普查局2019年),并正在迅速发展(俄勒冈地铁2016年)。据报道,波特兰都市区2021年的人口为270万。波特兰都市区位于俄勒冈州西北部,位于威拉米特河和哥伦比亚河的汇合处。这些主要水道及其相关的河岸地区为许多水生和陆生野生动物物种提供了野生动物走廊。由于严格的土地使用规划法规以及种族住房歧视和士绅化的历史(Bates 2013),大波特兰面临着在有限的空间内为不断增长的人口提供住房和服务的压力,同时又不牺牲其丰富的自然资源。因此,它可以作为面临类似问题的城市地区的案例研究。我们从15个波特兰地区、城市和社区规划文件中编制了支持生态系统连接的目标,这些文件列于附录1。利用CBF,我们说明了支持这些连接目标的行动带来的多重重叠好处。 To do this, we use current initiatives in Portland directed at protecting water quality and expanding light rail transportation.
方法
检讨本地规划文件
为了开发CBF流程并演示本文中的CBF工具,我们回顾了波特兰都市区2005年至2018年间发布的区域、城市、县和社区规划文件,目前各机构正在使用这些文件(附录1)。跨学科组织团队参与了这些已发布规划文件的开发。因此,它们捕捉到对当地决策者和社区团体重要的关键目标和目标。这些文件提供了相关的数据来源,以便在与利益相关方规划会议之前填充CBF工具。我们记录了所有明确要求连接或可以通过重新连接生态系统实现的目标。然后,我们确定了被提议的管理操作支持的连接性特性和功能,并与将操作与特性和功能联系起来的文献综述进行了协调。我们创建了一个矩阵,列为目标和行动,列为每个连接类别的特征和功能(图1)。然后,我们统计了整个波特兰规划的目标和目标(附录2)。审查的社区级规划没有明确提及生态系统连接目标,因此不包括在统计中,尽管它们通常强调与生态系统功能和特征相关的社会文化价值。
识别和扫描规划文件的过程有助于编制CBF,但对今后使用该框架并非必要。然而,我们发现从现有文档开始是为协作工作建立基础的有效方法。因此,规划者可能希望使用现有的当前当地规划文件开始填充CBF。
策划者和执行者的输入
我们向波特兰地铁区域人居连接工作组提交了CBF。工作组将我们的连接类别纳入其战略行动计划草案,并将连接栖息地的行动的地球物理和生态社会效益纳入其中。2019年3月,我们在俄勒冈州波特兰市举行的城市生态与保护研讨会上展示了CBF,与会的有许多栖息地管理者。参加伙伴研讨会的与会者对生态系统连接工具、连接类别和CBF表达了高度的兴趣。来自清洁水服务、俄勒冈地铁、城市绿地研究所、波特兰环境服务局和规划与可持续发展局的规划师提供了帮助完善CBF的意见。我们采纳了一些从业者中常见的建议,提高了工具对多种类型用户的有用性和可访问性。具体来说,我们更清楚地将连接性特性和功能与支持连接性的管理操作联系起来。此外,为了响应从业者的建议,我们在描述如何以及何时使用组件工具的过程中建立了灵活性。例如,在规划过程的早期对连接性特性和功能进行排序可能会在广泛的涉众群体中被证明是困难的,但是随着规划的进行,它们的相对价值可能会变得更加明显,并且可以在过程的稍后捕获。
从与规划者的交谈中可以看出,CBF的最大价值是作为一种沟通工具。规划人员注意到,它将帮助他们确定和沟通支持与开发人员和决策/政策制定者连接的管理行动的多重好处。与此类似,实践人员发现,该工具将帮助他们向社区成员和个人土地所有者传达支持连接的行动的多重好处。连接因果网(CCW)被认为是有价值的,可以引导和可视化支持连接的行动的成本与收益。连接性规划矩阵(CPM)被视为一种工具,它有助于管理操作的迭代设计,以便它们支持尽可能多的连接性特性和功能。图1提供了支持连接特性的管理操作的示例。
连接效益框架在本地项目中的应用
我们将CBF应用于波特兰地铁地区的一个计划项目——西南走廊轻轨项目,以演示工作流和实用程序。为了将CBF应用于该项目,我们提取了环境影响声明草案(联邦运输管理局等,2018年)中确定的潜在环境影响,并将其转化为目标。与熟悉项目的当地从业者一起开发了一组支持连接的多个方面的操作。
互联互通利益框架
CBF的目的是通过提供一种方法来定义和捕获功能良好、相互关联的生态系统的无数好处和相关价值,帮助规划者在工作小组、组织、土地所有者和社区之间调整目标。此外,它提供了一种方法来识别和可视化连接管理行动的多个和重叠的好处,以完善和确定连接计划的优先级。CBF提供了一种方法,可以综合许多与社会价值观相关的可能行动,获取具体互联互通行动的共同利益,同时获取风险和缓解战略。
CBF的工具包括CPM、ccw和相对排名系统(RRS)。下面讨论每一个工具和开发它们的步骤。CBF工具的链接在附录3中提供。
连接好处框架工作流
我们提供了一个CPM的例子(图2),并在本节中遵循这个例子,解释得到最终矩阵的每个步骤。CPM首先包含从规划文件或通过收集涉众输入的参与式方法获取的目标和行动。在这个示例工作流中,目标和行动代表了波特兰地区计划中最常见的目标和行动。
在此工作流程中,通过文献综述确定了用于填充矩阵的连通性特征,并在我们的配套论文中进行了描述(Butler et al. 2021;本例仅使用特性,但可以将矩阵展开,以包含每个连接类别的函数列。或者,该矩阵可以与表1这样的表相连接,表1显示了特征如何提供特定的生态和社会功能。
图3提供了创建CPM和相关工具的工作流程的概述。定义如表2所示。
步骤1:用目标和行动填充连接规划矩阵
CPM提供了一种机制,以捕获支持本地目标的管理行动,并将其与连通性的特征和功能保持一致(图2和图4)。首先,将对区域及其社区最重要的目标以及已确定的支持生态系统连通性、保护和恢复生态系统功能的任何具体行动纳入CPM。我们建议首先将现有区域和地方计划中共同的目标和行动填充到CPM的行中,并以充分的利益攸关方投入作为补充。
波特兰的15个计划中有8个以保护水质为重点。我们从计划中确定了五项行动,并得到了促进水质保护和互联互通的文献的支持。(A)恢复整个景观的泛滥平原,以提供生物过滤(Brauman et al. 2007)。(B)恢复河流沿岸地区,减少河流中的地表水径流和沉积物。水系沉积物会降低含氧量,破坏水生栖息地,并对饮用水质量产生负面影响(Liu等人,2020年,McMahon等人,2020年)。(C)修改涵洞,以避免侵蚀和泥沙负荷放大(Boardman等,2019年)。(D)恢复和重新连接上游流域,以管理地表水流和地下水储存(Brauman et al. 2007)。(E)尽量减少不透水表面,减少来自城市道路的径流,这些道路通常含有较高水平的金属、多环芳烃(PAHs)和有机物(McIntyre etal . 2015)。
步骤2:用连接性特性和功能填充连接性规划矩阵
大多数计划是根据目标和行动来组织的,没有考虑行动是否或如何支持连接。因此,规划可能会无意中破坏栖息地,破坏水文和其他地球物理过程,并使人类与自然系统脱节。CPM捕捉了在早期规划中可能被忽略的连通性特征和功能。CPM可以使用现有的规划文档进行预填充,然后通过涉众的输入进行补充或改进。通过让具有不同文化和经验背景的利益相关者参与进来,规划者更有可能在景观层面的设计中纳入支持生物多样性和公平的连通性特征(Brondizio et al. 2009)。CPM通过工具顶部的连接性类别捕获连接性特性和功能,如果需要,通过涉众输入分配相对排名值(图2、图5)。
CBF工具的一个可选但潜在功能强大的特性是RRVS。该排名系统可用于协助确定对区域或特定地理区域的利益相关者最重要的连接特性和管理行动的优先次序。除了帮助确定哪些操作创造了最大的利益,对操作和功能进行排名的目标可以促进丰富的、便利的社区关于价值的讨论,也可能有助于确定额外的操作、功能或功能。我们建议在与受土地使用决定影响的社区举行的包容性会议中进行这些排名工作。任何等级量表都可以使用。出于说明的目的,我们使用1 - 5点RRVS,其中1为最低等级,5为最高等级。相对排名系统允许规划者和他们的利益相关者考虑主观和客观的价值,这可能根据个人和社区的信仰和态度而变化(Jacoby 2011),除了实际或感知的金钱利益和成本(如果可行和可取的话)。
可以为每个连通性特征分配相对排序值。排序值的分配可能最适用于较小的尺度,如社区层面的规划,其中生态社会特征可能排在首位;在为特定目的管理的区域,如野生动物保护区,生境连通性可能排在首位。在野生动物保护区,栖息地连接特性可能排在第5位,而生态-社会连接特性,如步行距离内社区的维持生计的绿色工作可能排在第1位。在城市社区,这一排名可能会发生逆转。如果两者被认为同等重要,他们将得到相同的等级。这些排名是在CPM开发过程中分配的。
第三步:建立连接因果网
连通性因果网提供了一种机制,可从增强生态系统功能的行动中获取多种利益和价值,以及(2)相关风险和风险缓解方法(图6)。制定ccw可能是一个耗时耗力的过程。然而,根据我们的经验,开发这些ccw训练人们从依赖于生态系统连接的生态系统功能的角度思考,并将功能转化为源于连接的可衡量效益。与不同的利益相关者群体建立这些网络还可能导致意想不到的共同利益、意想不到的风险和风险缓解策略。规划人员不妨与接受过生态系统连通性培训的研究人员或促进者合作,建立ccw。
例如,为了支持保护水质的目标,CCW抓住了通过增加河流沿岸植被来增加水过滤和水量调节的多重好处。可测量的BRIs可以包括帮助满足俄勒冈州环境质量部门(DEQ)为特定水道制定的总日最大负荷(TMDL)标准。增加河岸植被的多重好处和价值是:减少蓝藻繁殖的速率(Moore et al. 2008);提高鲑鱼的存活率(McIntyre et al. 2015);降低洪水损失成本(Yang and Zhang 2011);减少砷、汞和阿特拉津等有毒化学污染物的致病成本(Easter和Konishi 2007年);减少泥沙输入,从而降低水处理成本(Green et al. 2016)。如果实际可行或需要的话,每一种好处都可以转化为货币;然而,如果利益相关者能够就其对社区的相对价值达成一致,那么这个过程就不需要多重利益的货币价值。
在CCWs的发展过程中,每个“一带一路”/利益可被分配一个排序值。与风险相关的指标/风险也被分配到一个排名成本。每个网站的净值是由讨论决定的。如果可以在不花费大量成本的情况下减轻RRI,它可能不会对净值产生负面影响。如果不能减轻不良影响,可根据风险的重要性和潜在成本,将管理措施的等级由净5降低为净1至净4。管理行为的净排序值记录在CPM中(图2)。
第四步:记录动作支持的连通性特征和功能,修改动作以支持间隙
为了可视化管理操作对连接性的各种功能的支持情况,当管理操作支持特定的连接性特性和功能时,请选中方框/单元格。可选地,作为RRVS的一部分,可以通过将每个连接特性或功能的排名值(来自步骤2)与每个操作(来自步骤3的ccw)的值相乘,将方框中的复选替换为值。然后可以将每个操作(行)的值相加并记录在最后一列中,这有助于确定哪些操作可以创造最大的效益(图2)。
步骤5:确定差距
要确定增加连接性的机会,请突出显示CPM中不支持连接性特性的空白。在与利益相关者的对话中,增加或修改行动以解决这些差距。例如,如果行动包括这一标准,在社区种植植被可以提供容易获得的最低工资工作。根据需要勾选其他框。该方法可以在小尺度和大尺度上应用。通过这个迭代过程,一旦涉众能够可视化鼓励设计创新的行动的多重和重叠的好处,管理行动可能会进化。协作模型是一个动态的过程,而不是一个固定的结果(Parrott 2017)。随着计划的发展和需求的变化,可以重新设计管理行动,以更好地解决连接的多个方面。
将连接效益框架应用于轻轨项目
波特兰地铁(Portland Metro)轻轨系统向该地区西南部分的扩建旨在减少乘用车流量,缓解拥堵,减少空气污染,并实现碳减排目标等。该项目从波特兰市中心向西南17.7公里处的Tigard和Tualatin市延伸。然而,铁路网有可能进一步破坏生态系统的连通性。在这里,我们展示了如何使用CBF来确定机会,在实现所有既定目标的同时,最大限度地减少连接中断。理想情况下,CBF应该在规划会议上由交通专家、工程师、生态学家、自然资源管理人员、研究人员、规划师和社区代表组成的跨学科团队组成,以最大化所有类型的生态系统连接和社会连接。
在本例中,用于填充CPM的目标提取自西南走廊环境影响声明草案(联邦运输管理局等人,2018年)。然后,矩阵可以被带到与一系列利益相关方的规划会议上,以促进讨论。在与自然资源和景观经理的规划会议中制定了行动项目,目的是尽量减少对生态系统功能的破坏,并将自然融入到设计中。将CPM应用于该项目,确定了旨在支持尽可能多的连通性方面的管理行动。支持多个连接特性和功能的目标和操作的示例如图7所示。图8提供了一个指定了相对排序值的CCW示例。这些价值是基于作者对基于规划文件和与从业者讨论的价值的感知而分配的。CPM的缩写版本捕获了与此项目的四个目标相对应的操作所支持(和不支持)的连接特性,如图9所示。为了便于阅读图9,为支持这四个目标而确定的行动没有列在图9中,但可以在图7中找到。
在本例CCW中(图8),目标4要求恢复和保留Tualatin河地区的洪泛平原。支持这一目标的管理行动示例包括:(1)重新连接Tigard、Tualatin和Sherwood的Tualatin河;(二)在重新连接的区域内购买地役权;(3)减少不透水表面,用包括树木在内的弹性植被取代;(4)建造高架筑巢平台,以支持本地迅猛龙种群;(5)创造休闲、教育绿地。虽然可能不会立即想到后两个动作,特别是如果只从地球物理连接的角度考虑这个目标,但在创建CCW和CPM时,重要的是要从广义上考虑,以捕获尽可能多的连接类别或相关特性和功能。
CCW说明了各种行动所带来的多重好处,这些行动共同增加了水的过滤和水的调节(图8)。降低水温应能减少蓝藻细菌和发病率,并提高鲑鱼的存活率。减少的径流减少了洪水的频率和严重程度,减少了损失和修复费用,并可能降低保险费率。减少水道中的污染物将有助于达到水质标准,降低保健费用和水处理费用。在带状和斑块上增加野生动物栖息地将保护生物多样性,增加野生动物景观,从而降低抑郁症的发病率,增加旅游业。绿色空间将可在步行距离内到达社区,改善人类健康。绿色就业机会甚至可以用于支持当地经济和具有经济韧性的社区。发现了两个潜在风险:(1)需要更新开发限制以及企业和居民对此类限制的抵制;(2)购买地役权的成本。通过与自然保护协会(Nature Conservancy)等在当地有业务的土地信托机构发展合作关系,可以减轻地役权给当地纳税人带来的成本。基于6个BRIs中每一个的高感知重要性,每个值都被赋予了最高的相对排名值(RRV) 5。 The costs associated with both risks were assigned a relative low rank and can be addressed through mitigation. Therefore, the overall net ranked value (NRV) was given the RRV of 5.
在开发和完善ccw的过程中,一项行动(支持目标4的行动A)被进一步修改,以更好地支持连接的多种特征和功能:将范诺河与图阿拉廷河重新连接可以与目标2的行动A相一致,即清除入侵植物和重新种植本地物种,因为拥有更多样化的植物根系可以减少径流和随后的洪水严重程度。支持生态-社会连接的另一项相关行动是雇佣当地劳动力和苗圃来改变植被。事实上,在回顾当前行动时,寻找能够支持其他类型的互联互通的补充行动是有益的,这样才能实现最大的共同利益。
此外,植被覆盖的立交桥和地下通道可以促进野生动物在城市中的活动。这样的移动将减少基因隔离和动物与车辆的碰撞,从而保护野生动物物种和人类的安全(Corlatti等,2009年)。要考虑的相对风险指标包括建筑和维护费用,吸引无房营地的风险,这可能增加安全担忧。这些风险和成本需要采取缓解战略。通过沿途种植不同的树种和植被来保存多种栖息地类型之间的联系,可以增加传粉者和鸟类的栖息地,并提供迁移路径(Husté and Boulinier 2007, Dornier and Cheptou 2012)。建设与路线相邻的自行车道和步道,有多种植被,提供娱乐机会和绿色空间的景观。这些路径减少了污染物流入水道(McIntyre et al. 2015),还可以作为野生动物走廊。与风险相关的指标包括树根对系统的潜在损害和树木维护成本。这些成本可以通过互联互通规划讨论中出现的创新设计最小化。
跨网络集成连接性特性还可以带来系统范围的好处。例如,增加树冠可以增加碳封存,抵消温室气体排放(Nowak和Crane 2002年)。提供树荫可以减少与高温相关的疾病和死亡率(Hardin and Jensen 2007, Kravchenko et al. 2013)。增加树冠通过减少NO₂来改善空气质量,从而减少肺部疾病的医疗费用(Rao et al. 2014, Elmqvist et al. 2015)。
讨论
在广阔的景观中整合连接特征和保护生态系统功能是一门新兴的重要学科。然而,将自然重新融入和跨越城市环境通常缺乏设计标准、监管途径和融资方法(Zuniga-Teran等人,2020年)。也许最大的挑战是缺乏给自然和自然系统的好处赋值的标准化方法,以及为更大规模的项目争取支持的工具。以不同背景和文化的当地利益相关者可以理解和相关的方式确定和捆绑大型重新连接的生态系统的生态效益价值,更有可能导致广泛采用支持连接(Deal等人,2012年)和公平(Maia等人,2020年)的管理行动和土地使用选择。
CBF不仅抓住了支持互联生态系统的优先行动,而且指导了对城市土地管理的整体思考。CPM提供了一种方法来识别满足一系列需求的管理操作。通过跨广阔领域的合作规划过程,与不同的和跨学科的规划参与者,共同的目标和意想不到的伙伴关系可能会出现(Flitcroft et al. 2016)。
强调连接的类别有助于拓宽对生态系统功能的思考,并提醒生态学家、实践者和规划者将人纳入以生态为重点的土地利用规划和研究的重要性。此外,这些方法可以促进社区的包容性参与,并开发满足人民需求的创新解决方案,同时支持生物多样性和生态功能(Brondzio等人2009年,Jennings等人2012年,zunaga - teran等人2020年),从而改善公平和种族正义。重要的是,确定连接相关目标之间的协同作用、确定连接生态系统的许多好处以及确认风险和成本的过程,可用于为大规模连接项目获得支持。通过CBF,我们提供了一种共同的语言、工具和流程,共同促进跨目标和跨社区的协调与协作,以帮助实现这种整体思维,并支持所有类型的连接。
结论
尽管在区域范围内解决城市土地利用规划问题具有挑战性,但有机会获得广泛支持,恢复整个景观的生态系统功能。这样的支持和努力可以提高城市系统的抵御能力,使其面临日益严重的干扰。随着通用术语、工具和包容性过程的使用越来越广泛,功能连接生态系统的多重和重叠好处应该得到更普遍的强调和重视。生态系统的连通性可以成为城市规划的基础。CBF提供工具和流程,以获取设计解决方案,制定最佳管理实践,并确定支持生态系统连接的政策,同时促进跨区域的环境和种族正义。通过跨学科团队的合作伙伴关系,社区可以考虑到恢复功能相连的生态系统的无数好处,以及生物多样性和人类福祉持续损失的不可估量的代价,从而开发出创新的融资解决方案。
致谢
我们真诚地感谢波特兰地区的规划者和从业者,他们为CBF和这份手稿提供了反馈:Janelle St-Pierre,清洁水服务;Metro的洛莉·亨宁斯;Ted Labbe,城市绿地研究所;从波特兰规划和可持续发展局退休的Roberta Jortner。还要感谢我们的同事Liliana Caughman对波特兰社区规划的见解。这篇文章在开放获取期刊上的发表是由波特兰州立大学图书馆的开放获取基金资助的。
数据可用性
用于准备这篇手稿的数据见附录2。
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表1
表1。与每一类连通性相关的关键特征以及这些特征所提供的生态或社会功能(基于Butler等人,2021年)。该列表并非详尽无遗,还可以根据区域优先级添加其他特性和功能。这些特性和功能可用于填充连接性规划矩阵。
连接类 | 功能 | 函数 |
栖息地连接 | 连在一起的陆地野生动物走廊 | 基因在人群之间和人群之间的流动。促进了移民和气候变化 |
栖息地连接 | 相连的水生生境 | 基因在人群之间和人群之间的流动。促进了移民和气候变化 |
栖息地连接 | 植被繁茂的踏脚石栖息地 | 促进传粉者和繁殖体的传播;食物网支持跨越建筑景观 |
栖息地连接 | 物理障碍最小化 | 减少了景观和流域对生物的危害 |
地球物理连接 | 景观之间的水文连接 | 水的过滤和储存 |
地球物理连接 | 易受侵蚀地区的植被条状和斑块状 | 土壤与地质稳定性 |
地球物理连接 | 连接的或广泛的泛滥平原 | 防止重大干扰的物理防护 |
地球物理连接 | 连片城市和高地树木的树冠和根系 | 空气过滤,雨水管理,土壤保持,遮荫,碳储存,营养循环 |
地球物理连接 | 用有弹性的树木和植被连接河岸地区 | 拦截污染物、调节温度、减少养分和泥沙径流 |
干部的连接 | 步行可达的绿色空间 | 人的身心健康和安全 |
干部的连接 | 邻近社区的食品生产和天然材料聚集区 | 粮食和住房安全 |
干部的连接 | 在被剥夺公民权的社区步行可达的范围内可获得的绿色工作 | 经济稳定与公平 |
干部的连接 | 所有社区都有清洁的水和空气 | 人类健康与公平 |
干部的连接 | 区域连接步道系统 | 积极的交通工具,锻炼,自然和其他服务 |
干部的连接 | 获得阴凉处 | 人类健康与公平 |
表2
表2。连接效益框架中使用的术语和缩写
缩写 | 标题 | 描述 |
CBF | 互联互通效益框架 | 指导连接性规划的工具和过程集 |
CPM | 连通性规划矩阵 | 矩阵,它将目标和行动、连接特性和功能,以及相关的排名值分类,以帮助计划的优先级排序。 |
CCC /公约 | 连接因果链/连接因果网 | 一种将管理行动与生态系统功能的变化联系起来的方法,从而产生效益和价值,外加风险和成本。使用相对排名价值系统,可以给管理操作分配一个净值。 |
排名/ RRV | 相对排名值 | 用于对连接性特性和功能以及支持它们的管理操作的相对价值进行排序的方法。它最终用于确定支持多个连接功能的操作的优先级。 |