李百炼，美国加利福尼亚大学终身教授，美国科学促进会会士，美国人类生态科学院院士，俄罗斯科学院外籍院士，世界生态高峰理事会（EcoSummit）主席，2015普利高津金奖获得者。研究方向为理论生态学和生态复杂性建模。

处理生态关系和生态保护的自然法则

师法自然的生态保护和生态修复理念是基于生态学的基本原则。

“师法自然的生态修复法”即模拟自然，尤其是地形、地貌、水文、生态等，构建人与自然和谐、依靠自然、人工促进的生态修复过程；以工程技术还原自然生态系统，以模型量化优化工程措施，实现生态治理的系统性、完整性、自然性与可持续性。

例如湿地生态系统在其千百年的自然演化过程中，它的空间格局、水动力、水深变化、水与植被的相互作用、水与土壤的相互作用、厌氧土壤与植被的相互作用、水岸的演替、湿地岛的演替与植被演替等，都存在着千丝万缕的生态关系。

理解这些生态关系，就是对湿地生态系统和景观空间格局的理解，也是对湿地自然法则的理解。

可是，对这样一种动态的、复合或复杂生态系统关系的理解，以及如何应用于湿地生态保护和生态修复，对于湿地生态学家是极为困难的，因为我们对大自然的理解永远是那么的欠缺。因此，师法自然的理念成为生态修复的最安全、最可持续的原则。

我们认为，生态修复应该遵循师法自然法则，关注、理解和模仿当地或者是区域内自然湿地的生态系统、空间格局、水动力、植被结构，也许是保证生态系统的生态可持续性最可靠的方法。

湿地建设已经是中国生态城市建设、生态文明建设、海绵城市建设以及水生态系统修复的重点和国家战略。

湿地建设最大的挑战是恢复水质、水生生态系统和景观空间格局，这是湿地生态修复成功与否的关键。湿地并不是“水加草”，也不是“小于6 m水深的区域”。

湿地的定义有3个标准，缺一不可：（1）干湿交织的水环境；（2）湿地植物（挺水植物和沉水植物）的生境；（3）湿地厌氧土壤的形成。

为了人类与自然和谐相处，生态修复应该面向未来、面向自然、面向可持续发展。

当然，我们需要了解师法自然的生态修复理念是如何影响生态建设、生态系统恢复、资源保护、景观格局、生态城市建设、生态建筑和社会发展的，以及今后的生态保护和绿色发展的方向。

师法自然还可以帮助人类面对这些新的极端气候的挑战，帮助我们不断识别和应对所有这些极端条件的可能性及对当地影响最严重的程度。

例如，湖北荆门，其年平均降水量为935 mm，而一次极端连续降水量却高达873.2 mm，约为年均降雨总量的93%；另一种极端天气状况则是，在极端干旱的季节，该区域的湖泊水位可下降6.37 m。

为了应对这两种极端条件，我们充分利用原始的地形地貌，按照极端连续降水量873.2 mm的模拟容量，为荆门市爱飞客小镇设计了1278 hm2的湖泊面积（占总面积的48％）。

同时，为了防止极端干旱的影响，设计了20%以上水深超过6.0 m的水面，保证在极端干旱的季节也保留一定的水面和水资源。

这种成功提示我们，如今“天人合一”的生态原则是要接受由人类的影响所造成的“动荡”“不确定”“极端”变化的“天”对人类的挑战。

城市发展和生态城市建设的生态关系

作为生态学者，我们时刻都在拷问自己，什么是生态城市？为什么需要生态城市？如何建设生态城市（理念和技术）？生态城市的标准是什么？

生态城市无疑是生态可持续的城市。而城市的可持续建设就必然要充分了解城市发展的生态承载力，即限制因素或“瓶颈”；更应该把握好城市发展过程中的各种生态关系。

水是生态文明城市的动脉。我们定义了水生态文明城市建设的6条标准，包括：水生态安全、水环境保护、水资源可持续、水景观美好、水文化传承以及水经济繁荣。

水生态文明建设是生态城市基础建设的关键，是以水资源环境承载力为基础，因此，所谓生态城市也就是以流域水资源、自然资源、地形资源、植被资源、气候资源等生态资源承载力为本底，实现人与生态资源的和谐共生、经济与生态资源的可持续发展、社会与生态资源的良性循环、城市基础设施及空间格局与生态资源的相互吻合，并以可持续发展为目标的资源节约型、环境友好型城市。

以往的城市建设是让水按人们的意志改道、去弯取直，改宽阔的河漫滩为狭窄的河床和两边高堤岸。更有甚者，围湖造城或在百年洪水线内建城。

生态城市要求城市空间优先考虑水系的自然格局，城市顺应水系格局而建。

城市建设应该避开按年均和历史最大连续降雨量区划百年一遇洪水淹没区，并将淹没区用于湿地公园建设、水系建设、农用地建设，给洪水留有足够的空间。

生态城市就是要求将城市建设在百年一遇的洪水线高程之上，即保证了城市的防洪防旱防内涝的功能，又实现城市临水而居的宜居环境。因此，城市防洪防旱防内涝的建设及城市临水而居的宜居环境建设是生态城市建设的关键要素，也是生态城市建设的重要理念。

我们反复呼吁，要将城市发展的建筑安全标高设置在预计历史连续极端降雨的最高洪水线水平之上。

简言之，生态城市建设就是把自然最可能发生的极端状况，用自然的方法，通过科学的设计，消除、减缓、避开其可能对城市或对城市生态系统造成的改变和破坏。

未来技术的发展和自然的变迁都将对生态保护构成最大的挑战，尤其是在全球气候变化的情况下。

我们可以不必争论全球变暖是否成立，或者是否会导致全球气温升高1℃或3℃，但更应该关心极端降雨、极端暴风雪、极端洪水和干旱、极端寒冷和炎热等极端天气，以及由于局部和区域性冰川融化而导致的海平面和湖水水位的上升。

尤其是所有这些极端事件与环境污染和资源枯竭相结合，使可持续性变得极不确定，并使社会和我们赖以生存的环境处于前所未有的危险之中。这是实实在在的威胁，我们必须面对挑战，保证城市的生态安全。

本文节选自《谈“十四五”生态保护与绿色发展的生态关系》，发表于《科技导报》2021年第3期 ，点击“阅读原文”可查看全文 。

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