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麻雀与山雀分为许多种类。与所有的雀类一样，它们高度敏感，一旦有新的居民进入，或是天气将要发生变化，都会发出叫声提醒人们。举例来说，1986年以前，矿山开采过程中一直会用到金丝雀。当二氧化碳数量临近危险水平时，它们会发出警告声。达尔文和他的继承者研究了外来的加拉帕戈斯群岛（Galapagos）雀类，它们在严酷的微生态环境中仍然保持了强大的物种形成能力。
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如今，要想研究麻雀与山雀的适应性，不必像达尔文当年那样借助于贝格尔号（HMS Beagle）皇家海军战舰漫游世界，你在全球任何城市任何地方的窗台都能找到它们的影子。在密集的城市里，这些鸟儿在特定（有人认为是严酷的）的环境中显示出强大的适应能力，它们见证了这场改变世界的地球城市革命。
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有必要说明的是，城市消耗了大量土地，改变了我们的政治、社会与经济。此外，城市还改变了人类及其他物种的生物特性，甚至改变了地球的生态。这完全符合事实。随着城市在地理上的扩张与聚集，物质、能源和物种的不断交换，再造了自然生态。直到最近，还是很少有城市学家能够理解城市及其在地球生态中的作用。如今，越来越多的科学家致力于解释城市与全球城市体系，并将其视为一个生活体系，视为地球上的一个基本的生物事件。他们的研究指出了未来数十年中主要的生态挑战，尤其是我们发展生态城市的能力，这将决定全球城市能否发展为一个真正的功能生态体系——城市体系与自然体系的关系即使不是协同的，也应当是稳定的。不然的话，城市体系将继续作为一个寄生体系，破环地球自然环境的新陈代谢，引发混乱的生态衰竭。
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如果我们更认真地聆听大山雀的歌声，这一挑战将很快变得清晰起来。在21世纪初，丹麦生物学家汉斯·萨拉博库恩（Hans Slabberkoorn）与阿戴·邓·波尔菲瑟（Ardie den Boer-Visser）发现，在阿姆斯特丹、伦敦、巴黎、布拉格等欧洲城市里，大山雀为吸引配偶及捍卫领地而发出来的叫声，与它们在农村或森林地带的同类的叫声截然不同。从音调频率上来看，生物学家断定，大山雀为了应对音调频率较低的交通噪音，使自身的叫声发生了变化，否则它们的声音将淹没在车水马龙中。他们继续指出，环境会影响物种形成，甚至会导致特殊的城市鸟类的出现。
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在城市环境中，动植物群体即使尚未开始形成新物种，也已经适应了当地环境。
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举例来说，在全球各地的城市中均分布着颜色多样的鸽子，它们是家鸽的后裔。在自然环境中，这些野鸽会重新变回自然的灰色。在城市中，它们的不同颜色体现出新的城市生殖行为。
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城市居民的择偶行为与农村居民是有差别的。科学家发现，城市居民越来越倾向于选择与自己具有相同背景和性格的人，这在生物学中被称为选择性交配。这一趋势有利于发挥城市协同经济。人们通过新的方式互相见面与配对，甚至结婚，因为城市的密度与规模使得这种特定选择成为可能，而且更有效率。
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传统的人类择偶有着许多显著的特征，包括共同的亲族关系、文化与宗教团体关系、居住地邻近以及旗鼓相当的嫁妆规模。在某种程度上，诸如亲族关系、文化与宗教团体关系等，是一种乡土文化促使择偶变得经济的方式，并且往往通过现有的人际网络来实现。然而，在研究了全球许多地区的城市居民择偶之后，却揭示出另一种完全不同的择偶经济学。以美国为例，生物学家凯文·麦格劳（Kevin McGraw）研究了23个美国城市的女性选择男性配偶的方式，结果显示，在生活成本更高、人口更密集的城市里，传统的男性选择特征，诸如共同的籍贯、宗教、个性、兴趣和身体素质成为次要因素。城市女性普遍更看重男性的收入潜力。相反地，她们较少强调男性的情感特质与个人兴趣。
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研究表明，在俄罗斯的城市，学历已经成为比种族和籍贯更为关键的择偶因素。在中国，1995-2001年间结婚的夫妇有10倍的可能性拥有相同的学历，而在20世纪80年代这一可能性为7倍。目前不能得出相同学历配偶的增长与中国经济改革相关的结论，但它确实与城市移民紧密相关。另一份对中国五个城市的研究显示，夫妻受教育年限越高，家庭收入也就越多。这种基于教育水平的男性配偶选择在苏丹首都喀土穆（Khartoum）也较为普遍，在那里，传统上女性受教育水平无足轻重。同时，新的约会方式应运而生。最近几十年来，我们见证了城市男性自我展示方式的变迁，包括个人广告、单身俱乐部与网络约会服务。
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目前已有迹象，但尚不能盖棺定论的是，男性选择在城乡之间的差异，可能较国家与文化之间的差异还要大。同样，研究显示，在美国城市，新的城市男性选择特征归因于不同的社会结构。埃里克·古尔德（Eric Gould）与丹尼尔·帕瑟曼（M.Danielle Paserman）在《城市经济学杂志》（Journal of Urban Economics）中撰文称，女性在选择男性配偶的时候更注重收入潜力，导致了美国城市婚姻率的下降。为了理解城市收入不平衡对女性婚姻选择的影响，他们调查了美国321个大都会，统计了30万白人女性的婚姻数据。他们的那篇名为《等待如意郎君》（Waiting for Mr.Right）的文章指出，在职业人群中间，配偶的协同经济要求，降低了整体婚姻率，因为女人花更多时间用于寻找具备经济吸引力的男性。除此之外，经济学家拉克尔·费尔南德斯（Raquel Fernandez）与理查德·罗杰森（Richard Rogerson）警告道，基于收入潜力的婚姻选择越来越普遍，“这将显著增加（美国的）收入不平衡状况。”
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然而，城市并不只改变了配偶选择，它们还创造了新的物种与亚种。城市有着与乡村全然不同的物种密度。
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举例来说，多伦多的办公楼与酒店已经成为游隼的栖息地，在杀虫剂的摧毁下，这种鸟类一度濒临灭绝。每逢春天，多伦多都会是加拿大最大的一片游隼繁殖地。游隼对筑巢区极度挑剔。在多伦多，闹市区的喜来登酒店似乎是游隼们最热衷的地方，最近又有一对游隼将爱巢从贝尔公司大厦迁移到这座玻璃塔楼黄页大厦（Yellow Pages）。在高楼密布的城市，松鼠等啮齿动物的聚集，非常有利于游隼的繁殖。
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在数量与影响上变化得更为明显的是城市浣熊。
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直到最近，浣熊成为一种主要的森林动物。野生浣熊的数量随天气和食肉动物的数量而变化。平均而言，乡村地区每10公顷的土地上就有一只浣熊。但在多伦多，浣熊的密度却是乡村的5倍，每2公顷就有一只浣熊。一份针对多伦多社区的研究称，浣熊已经在当地形成了自己的“村落”，每个“村落”的平均规模为1000只。为了应对浣熊的先天病毒，人们专门出台了浣熊疫苗接种计划。因此，与游隼和山雀一样，这些浣熊体现了城市生态社区的崛起。
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生物学家直到最近才开始对城市地区的生态复杂性进行长期研究。1997年，50名来自美国亚利桑那大学（University of Arizona）的科学家开始研究“人类主导的生态体系”，实际上就是研究菲尼克斯（Phoenix）。在生态意义上，菲尼克斯本身就是一个新近的事件。一个多世纪以来，它由一个仅拥有3100人（1890年）的乡镇发展为拥有370万居民（2005年）的大都会。菲尼克斯消费得如此之多，以至于其生态足迹——满足城市资源所需的自然区域有希腊或宾夕法尼亚州那么大。
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“正如我们所看到的，这座城市一直在发展中。”上述项目的主要研究者、动物学家南希·格里姆（Nancy Grimm）表示。“就像当地的这条河流，菲尼克斯人从中取水，接着分配到一个非常非常广大的区域。在飞机上你可以看清楚——你会看见我们拥有更多的植物生物量，更多的树木。这里缺乏覆盖全境的湖泊。然而，在斯科茨代尔（Scottsdale，亚利桑那州的一个郊区城市），小型湖泊的数量已经由1940年的零个增加到目前的167个。”“实际上，你所看到的是，”格里姆的同事、考古学家查尔斯·雷德曼（Charles Redman）补充道，“一个城市生态体系的出现，与大自然相当不一样，但未必就不是生机勃勃的。”
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许多科学家不认为城市能代表自然生态体系中的任何同类。生物学家通过他们所谓的营养结构来描述生态体系，即关系网络，有时被称为食物链——在这样一个链条中，每一种生物都能向其他物种提供能量和营养。随着某个自然生态体系的成熟，它对外部世界的能量（太阳辐射）和营养依赖越来越少，这是因为其现有营养循环越来越有效。这也正是大自然可持续发展的根源所在。亚利桑那大学的研究揭示了菲尼克斯是如何发展出独特的物种群落与营养结构。不过，正如我们的城市自身一样，这些城市生态体系是年轻且不稳定的，它们需要大量来自外部的水、土壤和肥料才能维系。
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然而，更为重要的是，这一不可辩驳的城市生态研究给了我们一些希望：城市形式和区域既不是统一的，也不是固定的。通过精心规划，人们可以使之向大自然的效率和生产力看齐。我们一直在重构城市生态体系，举例来说，通过不断试错我们了解到，一个不可持续的单一城市模式是如何转变为一个更能自我维系的生态城市体系。
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以菲尼克斯的物种群落和营养关系为例。不管在哪个社区，它们都随人类城市的经济状况而变。“植物多样性，”格里姆说，“与城市家庭收入紧密相关。家庭收入越高，植物多样性越丰富；反之亦然。”换句话说，特定城区的建筑类别与社会关系从根本上决定着物种数量，正如在自然生态体系中，水资源或季节性天气决定着物种的数量与多样性。我们的城市建设方式造就了新的区域性微气候（通过建筑规划与材料选择），新的水文（通过水资源供给、路面和下水道设施）、新的物种群落、人类文化、市场及其资源消费模式。这一事实正越来越多地被诸多领域的科学家所证实。他们还强调，它或许是城市革命最终阶段人类面临的最大挑战。如果城市是地球上发展最快的体系，尤其在自然生态体系不断衰落的地区，我们拿什么去驾驭它们对整个地球生态的重构呢？
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2004年，地理学家安德鲁·考特斯（Andrew Coutts）和他在澳大利亚莫纳什大学（Monash University）的同事提出了一个测量二氧化碳（CO2）的方法。二氧化碳是引发全球气候变化的罪魁祸首，他们的研究基于对墨尔本两个郊区的考察。他们终年不分昼夜地测量二氧化碳水平，希望通过收集足够的数据，以揭示一种特定的城市模式与这种全球问题的联系。
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他们发现，每个郊区对气候变化的影响，取决于建筑密度与规划、城市景观、交通流量以及住宅热量需求的差别。其中一个郊区萨里山区（Surrey Hills）较另一个郊区普雷斯顿（Preston）的建筑密度要低（前者每平方公里的土地上有1113栋住宅，后者则为1248），森林面积占比高6%，但其高峰时段的交通流量却较后者要高。一天中的大多数时候，建筑密度较低的萨里山区的二氧化碳水平要比普勒斯顿低。但在早高峰时段，萨里山区更高的交通流量使得其二氧化碳浓度反超普勒斯顿。此外，植被更多的萨里山区在日间的光合作用更强，从而消耗了更多的二氧化碳，降低了该地区的二氧化水平。萨里山区早高峰时段的二氧化碳浓度最高；普雷斯顿则是半夜最高。他们的研究显示，郊区规划上的任何细微差别都与全球环境问题休戚相关。
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这些差别还在增加。普雷斯顿每公顷的二氧化碳排量为85吨。如果我们将这一数字视为大墨尔本地区（830平方公里，约合21.5公顷）的平均碳排放水平，则墨尔本每年的碳排量将接近夏威夷基拉韦厄火山（Kilauea）6年的碳排量；相当于墨西哥城（联邦特区）900万市民1年的碳排量。（墨西哥城每公顷土地的二氧化碳净排量为128吨，但它是一个高建筑密度的城市。）
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考特斯和他的同事还对更遥远的冰山顶端进行了测量。萨里山区和普雷斯顿的大部分二氧化碳代谢在他们的测量工具中还无法测出。大部分温室气体的排放与这些地区的消费状况有关，全球任何城市的制造、加工和交通体系都会产生。
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1989年，诺贝尔化学奖获得者、大气化学家舍伍德·罗兰（Sherwood Rowland）与同事向加州欧文市长拉里·亚格兰（Larry Agran）和我提出，有关北美城市应当如何抑制另一种全球性的气候问题的建议——引发臭氧层空洞的氟氯烃（CFC）。随后我们召集北美30个城市的领导人，让他们承诺通过地方法律控制这些气体的排放，我们还得到了联合国环境规划署（UNEP）北美办事处主任诺尔·布朗（Noel Brown）的支持。数周后布朗同意举行第一次全球性的地方领导人峰会，以凸显城市在全球环境保护中的重要地位。1990年9月，来自45个国家的400多个城市的领导人济济一堂，成立了地方环境改革国际委员会（International Council for Local Environmental Initiatives）。这是首个面向地方政府的国际环保机构；这还是在联合国总部举行的第一次城市领导人大型会议。
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会议期间，一小群参会代表在小会议室探讨了一个更为大胆的计划。我们想确定城市的基础设施和物理布局——城市形式，如何影响城市的能量与二氧化碳排放。不是日复一日的样本分析，而是建立一个城市建筑、交通工具、燃料和电力需求、工业生产与家庭消费的生命周期。我们不仅想知道个别城市是如何排放二氧化碳的，还想了解每个城市的消费状况与经济关系对全球气候变化的影响。为了做到这一点，我们对碳排放进行量化，同时考虑它在城市之间的影响：将每个城市视为一个延长的能源体系。来自安卡拉、博洛尼亚、哥本哈根、丹佛、汉诺威、赫尔辛基、迈阿密戴德县（Miami-Dade County）、明尼阿波利斯圣保罗市（Minneapolis-St.Paul），俄勒冈州波特兰、德国沙贝鲁根（Saarbrueken）、美国圣何塞和多伦多（大多伦多）的城市议员与市长们最终签订了协约。在美国环境保护署（Environmental Protection Agency）的资助下，我们的《城市碳减排计划》（Urban CO2 Reduction Project）开始对城市能源使用与碳排放做出最详尽的分析，在800多个城市的配合下，我们率先提出了一个方案框架，一种新的具备普适性的全球环境管理形式。
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