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摘要
城市生态学是一个包含多学科和实际应用的领域，并且发展迅速。然而，该领域是异质的，因为它是一个具有多种理论和概念框架、可变研究方法以及多个学派和研究焦点之间缺乏协调的全球研究。在这里，我们就城市生态学如何沿着多个研究方向发展达成了国际共识。该领域有潜力成为一门全面、综合的城市系统科学。这种综合科学可以更好地为决策者提供信息，他们需要更多地了解社会、生态、经济和已建基础设施系统之间的复杂关系。推进这一领域需要概念综合、知识和数据共享、跨城市比较研究、新的知识网络以及与其他学科的接触。我们考虑理解城市系统动力学的挑战和机遇。我们提出了推进城市生态学研究的途径，以支持提高城市可持续性和复原力、保护城市生物多样性和促进城市化地球上人类福祉的目标。
尽管面临重大挑战，但城市仍处于可持续发展实践的前沿，是促进可持续发展道路行动的协调中心（Rosenzweig等人，）。生态原则是变革的关键，以实现对气候变化和其他城市压力的抵御能力（英国皇家学会，年）。城市生态学学者如何发展必要的知识，以提高韧性，帮助城市和未来的城市化走上可持续的轨道？为了应对这些挑战，可以设想城市生态学的理论和实践会发生什么变化？
年，在柏林举行的城市生态学会第一届世界大会上，我们召集了一支由顶尖城市生态学家组成的多元化国际团队来回答这些问题。我们没有对这些问题进行深入的回顾，而是达成了共识，以指导未来的城市生态研究。尽管我们团队的观点、文化传统和应用模式各不相同，但还是达成了来之不易的共识。我们提出这一共识的目的是激励新的和先进的跨城市比较生态学，制定更统一的概念框架来推进城市生态学理论，并综合城市生态学的核心研究原则来指导该领域的未来研究。
城市生态学已经成为一个多学科领域，拥有许多提高城市可持续性和韧性所需的工具。在这里，我们将韧性定义为系统在不失去基本结构、功能、身份和反馈的情况下吸收压力、继续发展和改变的能力（Folke）。我们将可持续性定义为确保现在和未来经济、环境和人类福祉平衡的持续过程。然而，城市内部和相互连接的城市区域之间的社会-生态相互作用的复杂性，如果在一个地方做出的所谓可持续的选择会造成社会、经济或环境问题，并在其他地方进行权衡，那么这些选择就不是真正可持续的，这显然代表了当今城市生态学家面临的“邪恶”问题。在这篇文章中，我们讨论了当前的发现、挑战和机遇，以推动城市生态学向更全面的城市科学发展。我们认为，未来城市生态研究的核心特征应该是综合、复杂的系统观、多尺度的跨城市比较，以及纳入更多利用新兴数据源、方法和工具的学科。我们提出了一个框架来共同推进这些功能。
城市挑战
地球正在迅速城市化（图1），给城市和城市地区带来巨大压力，要求它们为大多数人类提供良好的生活条件。以确保人类有一个有韧性和公平的未来，同时维护地球的生物多样性和关键的生态过程的方式实现这些基本目标，对于实现向可持续性的过渡至关重要。例如，《全球城市化展望》（UN）发现，城市化正在按预期进行，目前世界上54%的人口生活在城市地区。到年，世界目前39亿的城市人口预计将超过60亿（联合国年），城市生态系统为居民提供的服务将受到重视（McPhearson等人，）。用于开发新城市地区的已建基础设施数量令人眼花缭乱（Ahern等人，），而这些基础设施中体现的是对其他地方自然资源的巨大消耗。对新基础设施的巨大需求为在发展和治理过程中使用基于生态的设计、架构和规划提供了一个关键机会。
城市正面临气候变化和相关极端事件的威胁，如干旱、灾难性风暴、风暴潮和热浪（图2）。城市还面临着人口增长超过基础设施发展、贫民窟和非正规住区不断增加、人口特征不断变化、社会不平等、经济波动、污染、气候和供水系统的局部变化、需要更换的老化基础设施以及其他压力因素等日益严峻的挑战。这些因素动态地相互作用，通常以复杂的方式相互作用，并与气候变化相互影响，从而影响城市系统（Bettencourt等人，年，Grimm等人，年）。移民、发展、武装冲突、流行病和经济动荡造成的干扰在城市系统中司空见惯。跨多个尺度规划、设计和管理城市空间需要了解许多相互作用的组件和子系统是如何共同创建影响系统动力学的模式和过程的。从市长到社区活动家，从投资者到企业领导人，城市决策者都需要工具和财政资源来引导社区沿着可持续的道路转型，并促进理想转型州的恢复力（Pickett等人，，Childers等人，）。
例如，城市越来越多地寻求绿色基础设施，以满足城市空气温度冷却、雨水吸收、饮用水供应和改善人类健康等方面的需求（Elmqvist等人，）。城市生态系统服务是城市居民从地方和区域城市生态系统功能中获得的利益（Gomez-Baggethun等人，年，Larondelle等人，年）。然而，生态系统服务不仅仅是生态系统功能的好处，而是由人类和生态系统共同生产的（Andersson等人，），强调需要一种综合的方法来了解其生产。此外，城市人口受益于远远超出其城市边界的生态系统过程，这些过程从区域甚至遥远的非城市生态系统中产生生态系统服务。城市生态学中的社会-生态系统方法对于理解城市生态系统服务、管理生态系统和绿色基础设施以满足城市变化背景下不断增加和多样化的城市人口的目标和需求至关重要。此外，管理和设计城市生态系统以确保生态系统服务的弹性和公平供应需要专业的当地生态知识（Faehnle等人，），并且通常涉及广泛的建筑和技术基础设施（Grimm等人，）。已建基础设施对城市服务提供的重要性表明，城市生态学学者需要与工程师、建筑师和设计师进行更多互动（Ahern等人，）。此外，匹配城市生态系统服务的供应，使那些可能从中受益的人能够在当地获得这些服务的重要性（McPhearson等人，年，Haase等人，年）强调了城市生态学与经济学和社会学领域更直接互动的必要性。这展示了将人类需求和行动与城市生态系统的结构和功能联系起来的重要性，这是城市生态学中独特发展的方法（Niemel?）。
城市生态学研究的全球扩展
在过去的二十年里，城市生态学在研究和实践中迅速发展并在全球范围内扩展。由欧洲和亚洲的调查人员开创（Kowarik，Sukopp，Wu），随着最近的扩张，该领域有望取得进一步进展。例如，自年在马里兰州巴尔的摩（BES）和亚利桑那州凤凰城（CAP）建立两个美国长期生态研究（LTER）站点以来，已经发表了多篇文章、书籍和书籍章节，仅这两个研究项目就对多名学生进行了城市生态学培训。西雅图、纽约和其他美国城市的长期城市生态研究也为该领域的理论和实证基础做出了重大贡献。随着全球合作的不断加强，城市生态学研究中心现已在美国其他城市（如明尼阿波利斯、波士顿、洛杉矶）建立，特别是与欧洲城市的长期城市生态学研究项目以及中国、南非和世界其他地方的已建或新兴项目合作。城市生态学在全球范围内的快速增长和扩张导致了一个异质和不断演变的领域，既没有固定的学科边界，也没有明确的内部结构。考虑到该领域的年轻人，它仍在发展，这是合理的，并为塑造未来的研究提供了独特的机会（Niemel?）。在这里，我们考虑该领域如何成熟。
城市、城市和城市的生态
城市生态学研究利用了城市地区类似“绿色”斑块中野生和农村生态系统的生态学方法，形成了该领域的早期基础和支柱（Grimm等人，年，Sukopp等人，年）。它还在扩大生态专业知识方面发挥着重要作用，为城市生物多样性保护、景观设计以及自然资源和野生动物管理提供信息（Nilon，年）。例如，就如何最好地管理城市景观以实现多种生物多样性和生态系统服务目标提供建议，需要当地的生态知识（图3）。同样，了解气候变化如何影响城市的生态系统结构、功能和服务，需要一套多样化的专业知识，而这些专业知识越来越多地出现在不断扩大的城市生态学边界内。城市地区的许多变化预测了全球环境变化驱动的变化（Grimm等人，），城市系统可以作为研究社会和生物物理模式和过程相互作用的模型系统（Collins等人，）。
城市生态学是一种经典的城市生态学，专注于城市地区的初级生态问题，例如城市的生态模式和过程与其他环境中的相比如何，以及城市化和发展如何影响城市栖息地中生物的生态（McDonnell）。任何生态学主题都适用于城市生态系统的研究，无论是行为、种群、社区还是生态系统生态学。例如，了解城市化如何影响生物多样性一直是城市生态学的长期
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