胡妙笛 黃鈺準(zhǔn) 張軍

摘要：以尊重和維護(hù)生態(tài)環(huán)境為主旨，面向北極熊棲息冰面缺失的生存問(wèn)題， 為北極熊設(shè)計(jì)提供生存條件的海冰平臺(tái)。通過(guò)對(duì)生態(tài)設(shè)計(jì)理念與原則的梳理， 結(jié)合極地環(huán)境的特殊性，提出了面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略，并在此基礎(chǔ)上探索生態(tài)設(shè)計(jì)理念在解決冰面消融導(dǎo)致北極熊瀕危問(wèn)題的可行性。設(shè)計(jì)了一種可供冰川生長(zhǎng)的海冰平臺(tái)，為北極熊提供了賴以生存的冰面棲息環(huán)境，以應(yīng)對(duì)氣候變暖和冰川融化帶來(lái)的威脅。將“面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”運(yùn)用于“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)的概念設(shè)計(jì)過(guò)程中，驗(yàn)證了其可行性，同時(shí)也為解決極地生態(tài)問(wèn)題提供了新思路。

關(guān)鍵詞：生態(tài)設(shè)計(jì)理念 極地環(huán)境 氣候變暖 冰川融化 北極熊 海冰平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2023）20-0129-05

Abstract：With the main theme of respecting and maintaining the ecological environment，we design a sea ice platform that provides survival conditions for polar bears by facing the survival problem of the lack of ice surface for polar bear habitat. By sorting out the ecological design concepts and principles and combining the special characteristics of the polar environment，the polar-oriented ecological design principles are proposed，and under the guidance of the principles，the feasibility of the ecological design concept in solving the problem of endangered polar bears due to the melting ice surface is explored.A glacier-ready ice platform has been designed to provide the ice habitat that polar bears depend on to cope with the threats posed by a warming climate and melting glaciers.The "polar-oriented ecological design strategy" was applied to the conceptual design of the ice platform to verify the feasibility of the strategy and to provide new ideas for solving polar ecological problems.

Keywords：Ecological design concept Polar environment Global warming Glacier melting Polar bears Ice platform

引言

地球面臨的生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重，在生態(tài)設(shè)計(jì)領(lǐng)域保護(hù)北極熊是一個(gè)重要且急迫的課題，世界自然基金會(huì)已將北極熊確定為北極海洋生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性和相互依存性的獨(dú)特象征[1]。由于長(zhǎng)期的全球變暖和人類活動(dòng)的影響，北極地區(qū)的氣溫急劇上升， 浮冰覆蓋率急劇下降，嚴(yán)重危及北極熊的生存領(lǐng)域。北極熊依靠冰面平臺(tái)獵捕海豹，浮冰融化導(dǎo)致獵物減少，北極熊被迫長(zhǎng)途遷徙尋找食物，日益增長(zhǎng)的冰面間距增加了溺斃的風(fēng)險(xiǎn)，北極熊的未來(lái)不得不依賴人類提供更多的保護(hù)措施[2]。本研究將以北極熊的生存問(wèn)題為背景，基于生態(tài)設(shè)計(jì)理念，從概念設(shè)計(jì)的角度探索如何緩解北極熊危急的生存現(xiàn)狀。

一 、北極熊生存形勢(shì)危急及北極海冰面的重要性

極地海冰作為全球氣候系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)影響大洋表面的輻射平衡、物質(zhì)平衡、能量平衡以及大洋溫、鹽流的形成和循環(huán)而影響全球氣候變化[3]。在北極，冰面承載著將太陽(yáng)能量反射回太空、降低地球溫度、抑制海洋與大氣間熱量交換的作用。然而隨著溫度升高，北極海冰覆蓋面積在不斷縮小，海冰的減少會(huì)使得太陽(yáng)輻射熱量直接進(jìn)入海水[3]，對(duì)北極的海洋生物及海域生態(tài)環(huán)境造成威脅。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）在第3 次評(píng)估報(bào)告中指出北極易受到氣候變化的影響，各種反饋機(jī)制將引起“極地放大效應(yīng)”，讓北極冰川融化問(wèn)題更加嚴(yán)峻。

海冰為北極熊、海豹、海象等多種生物提供棲息地和繁殖地，也是馴鹿和山牛的重要遷徙路線，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)有重要作用。北極海冰的融化問(wèn)題，波及整個(gè)北極海洋食物網(wǎng)，其中對(duì)北極熊的影響（圖1） 尤為顯著[1]。冰面是北極熊棲息和捕食的重要場(chǎng)所，春季海冰提前消融和秋季海冰推遲凝結(jié)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間“無(wú)冰期”的出現(xiàn)，北極熊在無(wú)捕食平臺(tái)的情況下需要長(zhǎng)途涉海以尋找食物，而海冰平臺(tái)的缺失也意味著在游泳路途中缺少浮冰作為落腳點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間的跋涉易導(dǎo)致北極熊在水中耗盡精力，極大地增加了它們溺斃的危險(xiǎn)。北極生態(tài)學(xué)家Stirlin 和Derocher 曾預(yù)測(cè)，如果氣候變暖持續(xù)有增無(wú)減，海冰的消失將導(dǎo)致整個(gè)北極熊亞種群的減少或消失[4]。

二、面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略的提出

生態(tài)設(shè)計(jì)源于人們對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)文化所引起的環(huán)境及生態(tài)破壞的反思，其關(guān)注產(chǎn)品從原材料提取到最終處置的整個(gè)生命周期，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一套相當(dāng)完整的生態(tài)設(shè)計(jì)原則、指南和工具[5]?？傮w來(lái)看，以改善北極熊生存狀況為目標(biāo)，介入北極生態(tài)環(huán)境的設(shè)計(jì)符合生態(tài)設(shè)計(jì)的理念與愿景，但目前仍然缺乏面向極地生態(tài)的方法和策略的設(shè)計(jì)指引。

對(duì)于極地的特殊環(huán)境，目前已在多種設(shè)計(jì)領(lǐng)域（如建筑設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等）涌現(xiàn)出了不同類別的指導(dǎo)性原則以幫助設(shè)計(jì)師介入極地問(wèn)題。如學(xué)者任飛結(jié)合南極的實(shí)地情況，建立了一套南極地區(qū)建筑設(shè)計(jì)的生態(tài)策略[6]。趙秋陽(yáng)在寒地住宅的可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)對(duì)策研究中提出的寒地可持續(xù)住宅的保護(hù)環(huán)境原則、適居性原則、整體性原則[7]。在設(shè)計(jì)研究的領(lǐng)域甚至出現(xiàn)了“北極設(shè)計(jì)（ARCTIC DESIGN）”這一極端環(huán)境條件下設(shè)計(jì)行動(dòng)的一般理論框架，關(guān)注北極地區(qū)的人類和非人類福祉[8]。

本文結(jié)合極地特殊的地理、生態(tài)和氣候特征，建立了一套具有適用性的面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略，為設(shè)計(jì)介入極地環(huán)境生物保護(hù)問(wèn)題提供策略參考。

（一）“關(guān)注生物需求的設(shè)計(jì)策略”：從設(shè)計(jì)學(xué)科的視角介入生態(tài)問(wèn)題首先需要轉(zhuǎn)變我們長(zhǎng)久以來(lái)的“以人為中心”的設(shè)計(jì)思維，自然物種常以物質(zhì)資源的形式出現(xiàn)在設(shè)計(jì)中，并為設(shè)計(jì)師提供靈感（如仿生設(shè)計(jì)），但它們很少被視為設(shè)計(jì)成果的直接受益者[9]。面向極地生態(tài)環(huán)境的設(shè)計(jì)需要關(guān)注生物需求，考慮生物福祉和設(shè)計(jì)的生態(tài)影響，以生物作為設(shè)計(jì)主體和重要參與者，尊重生物多樣性，確保極地生態(tài)平衡，最大限度減少對(duì)生物多樣性環(huán)境的干擾。

（二）“清潔能源使用設(shè)計(jì)策略”：可再生的新能源具有清潔、環(huán)保、持續(xù)、長(zhǎng)久等優(yōu)勢(shì)，已成為應(yīng)對(duì)能源短缺、氣候變化與節(jié)能減排的重要選擇之一[10]。倡導(dǎo)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上采用太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色清潔能源，強(qiáng)調(diào)在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中進(jìn)行能量最小化的系統(tǒng)考慮。尤其在海面開(kāi)闊的極地，沒(méi)有建筑物的遮擋，非常適合開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能和風(fēng)能等清潔能源，利用獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)，為缺電或無(wú)電的南極北極、沿海島嶼等公共電網(wǎng)難以覆蓋的地區(qū)解決供電問(wèn)題，對(duì)于促進(jìn)極地生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大意義[11]。

（三）“擬自然的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”：遵照自然物的外觀和自然的運(yùn)行規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品與自然環(huán)境充分結(jié)合，創(chuàng)造出和諧的產(chǎn)品生態(tài)環(huán)境。尊重和維護(hù)生物多樣性，包括原有生物環(huán)境的保護(hù)和新的生物環(huán)境的創(chuàng)造。把對(duì)極地環(huán)境的影響因素降到最低程度，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。如在極地海面上設(shè)計(jì)產(chǎn)品就要考慮與漂浮海冰的適配， 維護(hù)極地動(dòng)物的自然棲息地，確保它們?cè)谑煜さ沫h(huán)境中生存。

（四）“產(chǎn)品幾何化設(shè)計(jì)策略”：指在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱的產(chǎn)品形態(tài)，避免采用不規(guī)則的幾何圖形。極地距離市場(chǎng)和供應(yīng)商很遠(yuǎn)，加上氣候條件和缺乏合適的基礎(chǔ)設(shè)施，可能導(dǎo)致生產(chǎn)備件過(guò)程中需要更多的時(shí)間。在為極地設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品幾何化有利于提高成型加工的效率，減少材料使用，降低成本，提高產(chǎn)品的堅(jiān)固性，使外觀更加簡(jiǎn)潔美觀，更好地適應(yīng)極地復(fù)雜的環(huán)境。

（五）“產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)策略”：產(chǎn)品的模塊化意味著對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行歸類分析，設(shè)計(jì)同系列的功能模塊，根據(jù)需求對(duì)模塊進(jìn)行組合，以構(gòu)成不同功能的同體系的產(chǎn)品，增加產(chǎn)品的多功能屬性。極地極寒的氣候易導(dǎo)致零件的損壞，模塊化的組裝設(shè)計(jì)可以減少非必要的資源消耗[12]，在產(chǎn)品故障情況下僅更需換損壞的模塊，提高回收利用率，用有限的產(chǎn)品種類來(lái)最大限度地滿足生態(tài)環(huán)境的要求， 同時(shí)降低了成本，符合綠色生態(tài)設(shè)計(jì)理念。

（六）“材料因地制宜使用策略”：是指設(shè)計(jì)師在源頭設(shè)計(jì)上充分運(yùn)用可循環(huán)的天然產(chǎn)品物料流，采用有彈性可再生閉環(huán)方案來(lái)形成周期性的材料流。從全局考慮產(chǎn)品的環(huán)境親和力，使用當(dāng)?shù)夭牧?、植物和建材等，?chuàng)造具有自然特性、地域特征的景觀，滿足“人－產(chǎn)品－自然”系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡[13]。如北極氣候寒冷，因紐特人就地取材以冰來(lái)建造冰屋，材料因地制宜是適應(yīng)環(huán)境的選擇，能最大程度地融入極地環(huán)境、節(jié)省資源和降低成本。

（七）“產(chǎn)品周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)策略”：設(shè)計(jì)師有責(zé)任設(shè)計(jì)更耐用的產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的使用效能，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期[14]。為了延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，設(shè)計(jì)師應(yīng)著重考慮產(chǎn)品所在的極地環(huán)境屬性，把極寒的環(huán)境性能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)考慮的出發(fā)點(diǎn)。如韓國(guó)南極科考站世宗王站經(jīng)過(guò)周密的設(shè)計(jì)，從建站以來(lái)基本沒(méi)有大的損壞，依然保持良好的使用性能， 該站體現(xiàn)了延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命，高效節(jié)約資源和能源的重要生態(tài)原則[6]。

三、生態(tài)設(shè)計(jì)指導(dǎo)下的北極熊問(wèn)題解決方案——“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)設(shè)計(jì)

（一）極地生態(tài)設(shè)計(jì)策略下以北極熊需求為導(dǎo)向的海冰平臺(tái)設(shè)計(jì)研究

本研究將以北極熊為背景，探索生態(tài)設(shè)計(jì)策略如何應(yīng)用于解決北極嚴(yán)峻的生態(tài)問(wèn)題。同時(shí)在北極熊問(wèn)題上對(duì)生態(tài)設(shè)計(jì)策略的實(shí)踐， 可以推動(dòng)生態(tài)設(shè)計(jì)策略的進(jìn)一步完善與發(fā)展。

在“冰種計(jì)劃”全過(guò)程的設(shè)計(jì)中，面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略作為海冰平臺(tái)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)（圖2）。北極熊面臨的最嚴(yán)重和緊迫的問(wèn)題是因?yàn)楸嫦趯?dǎo)致的海面支撐平臺(tái)的減少，因此本文考慮的重點(diǎn)是如何為北極熊提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的海冰平臺(tái)。“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)基于極地海面陽(yáng)光充足的自然條件，將太陽(yáng)能作為基礎(chǔ)能源，為北極熊設(shè)計(jì)了一套有制冰功能的棲息平臺(tái)。不僅考慮產(chǎn)品的功能與極地生物的需求相匹配，而且讓產(chǎn)品的運(yùn)行對(duì)極地生態(tài)環(huán)境起到積極作用。從極地生物的需求出發(fā)，為北極熊提供更好的生活條件。

（二）冰川自生長(zhǎng)的北極熊海冰平臺(tái)

為北極熊設(shè)計(jì)的海冰平臺(tái)最主要的功能是能為北極熊及平臺(tái)本身提供足夠的浮力，以支撐北極熊在海冰平臺(tái)上的活動(dòng)。傳統(tǒng)浮力材料包括浮力球、浮力筒、泡沫塑料、泡沫玻璃、泡沫鋁、金屬鋰、木材和聚烴材料等，但這些材料的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)必會(huì)加劇環(huán)境污染。參照“材料因地制宜使用策略”和“產(chǎn)品周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)策略”，本設(shè)計(jì)利用自然特性，采用人造平臺(tái)與北極海水聯(lián)合制冰的思路，將富集繩作為冰種，為北極海冰提供生長(zhǎng)平臺(tái)，通過(guò)太陽(yáng)能供電對(duì)平臺(tái)進(jìn)行降溫，使海水和水中雜質(zhì)凝結(jié)核在低溫條件下冷凝成冰。在全生命周期中，平臺(tái)下結(jié)的冰塊體積會(huì)逐漸增大，逐漸生成冰川，為北極熊制造有足夠浮力的冰面，提供長(zhǎng)途游泳的落腳點(diǎn)和捕獵平臺(tái)， 同時(shí)緩解氣候變暖和冰川消融帶來(lái)的威脅。

（三）利用太陽(yáng)能為海冰平臺(tái)提供電能

基于“清潔能源使用設(shè)計(jì)策略”，考慮到北極廣闊的海面太陽(yáng)輻射量充足的特征，選擇了太陽(yáng)能作為本系統(tǒng)的能量來(lái)源。太陽(yáng)能發(fā)電對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，作為標(biāo)志性的綠色清潔能源，取之不盡用之不竭并且非常穩(wěn)定，具備非常大的發(fā)展空間以及潛力[11]。

將太陽(yáng)能應(yīng)用于北極海面采用離網(wǎng)運(yùn)行的太陽(yáng)能光伏發(fā)電形式。光伏發(fā)電離網(wǎng)運(yùn)行最適合運(yùn)行在“目前未被電網(wǎng)覆蓋的區(qū)域”且“陽(yáng)光充足的地方”，而廣闊的北極海面同時(shí)滿足這兩個(gè)特點(diǎn)。因此，將太陽(yáng)能應(yīng)用于北極海面是面對(duì)北極問(wèn)題的設(shè)計(jì)最優(yōu)解，既十分契合兩者特征，又能變害為利，將間接導(dǎo)致冰川融化的陽(yáng)光合理利用為可發(fā)電的太陽(yáng)能。

太陽(yáng)能在本系統(tǒng)中的作用是提供電能，從而進(jìn)行除鹽、電解鈣、富集等輔助平臺(tái)制冰的活動(dòng)，同時(shí)太陽(yáng)能板可遮陽(yáng)降溫促進(jìn)制冰，并且可以為平臺(tái)運(yùn)行提供動(dòng)力以及為各項(xiàng)功能模塊提供電力。在極地合理利用太陽(yáng)能對(duì)生態(tài)文明與可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

（四）“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)造型推演

基于“擬自然的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”，海冰平臺(tái)的造型設(shè)計(jì)應(yīng)匹配極地環(huán)境，巧妙融入北極海面，與自然冰面生態(tài)和諧共存?；凇爱a(chǎn)品幾何化設(shè)計(jì)策略”本設(shè)計(jì)將冰川形狀初步提取，并進(jìn)行幾何化推演， 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形狀對(duì)稱的產(chǎn)品形態(tài)。為了更好地模擬自然界的冰川凝結(jié)過(guò)程，模塊采用了一至多的拼合過(guò)程，該過(guò)程是隨機(jī)的，形成的圖案更加自然。為了能讓各模塊間更好地拼接，使各模塊如同拼圖般進(jìn)行穩(wěn)固且美觀的連接，模塊在造型上選擇了以三角形和六邊形為基礎(chǔ)幾何圖形，再進(jìn)行形狀上的重組（圖3 上），經(jīng)過(guò)實(shí)用、美學(xué)和地貌上的考量，設(shè)計(jì)出了漂浮模塊（圖3 ①）和動(dòng)力模塊（圖3 ②）。

兩個(gè)模塊通過(guò)磁吸拼接可組合成不同形式（圖3 下），以適配北極冰面各種環(huán)境。同時(shí)這種凹與凸的三角拼圖方式可以確保兩個(gè)模塊必然會(huì)異種相接，從而確保平均每個(gè)動(dòng)力模塊推動(dòng)漂浮模塊的數(shù)量最多不會(huì)超過(guò)3 個(gè)，足夠符合其動(dòng)力可支撐的范圍，不會(huì)過(guò)載。

（五）“冰種計(jì)劃”模塊化設(shè)計(jì)

模塊化設(shè)計(jì)方法，是設(shè)計(jì)師開(kāi)始尋求解決產(chǎn)品更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)生態(tài)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要思路?！氨N計(jì)劃”裝置采用“產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)策略”，由兩種形態(tài)的模塊組成，分別是漂浮模塊（圖4 左）和動(dòng)力模塊（圖4 右），二者的共同點(diǎn)是均配備為裝置系統(tǒng)提供電能的太陽(yáng)能板（圖5 ①），都可以為北極熊提供漂浮的冰面作為棲息地和長(zhǎng)途游泳的落腳點(diǎn)，北極熊可以在其上休息，也可以通過(guò)海冰平臺(tái)的掩護(hù)捕捉水下的獵物。二者的區(qū)別在于設(shè)置了不同的功能組合， 動(dòng)力模塊主要作用是在冰川形成的前期控制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，下方分布有3 個(gè)噴氣裝置，其上安裝了供遠(yuǎn)程監(jiān)控與拍攝的攝像頭；漂浮模塊下方分布有3 個(gè)閃爍的吸引燈，以及富集伸縮繩與重力球。

海冰平臺(tái)采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，可以豐富產(chǎn)品的適應(yīng)性，使用戶能夠根據(jù)自身具體的需求組合個(gè)性化的產(chǎn)品或功能，縮短設(shè)計(jì)周期，降低成本，有利于產(chǎn)品更新?lián)Q代。

動(dòng)力與漂浮模塊：動(dòng)力模塊下方有3 個(gè)方向互成120°的噴氣裝置（圖5 ②），通過(guò)控制排氣閥開(kāi)合、改變推動(dòng)力大小從而可使系統(tǒng)向各方向移動(dòng)；動(dòng)力模塊上的攝像頭（圖5 ③）可實(shí)時(shí)傳輸影像， 供工作人員遠(yuǎn)程控制海冰平臺(tái)的目的地及移動(dòng)路徑。動(dòng)力模塊與漂浮模塊通過(guò)磁吸進(jìn)行連接（圖⑤），在動(dòng)力模塊端可遠(yuǎn)程控制磁吸的開(kāi)關(guān)，進(jìn)行連接與分離的操作。抵達(dá)目標(biāo)海域后也可關(guān)閉動(dòng)力，使其像自然冰面一樣進(jìn)行自由漂浮。動(dòng)力模塊和漂浮模塊通過(guò)多種連接方式，可組合成不同面積、不同形狀的大片冰面平臺(tái)。

富集繩與重力球：海水結(jié)冰需要3 個(gè)條件，一是氣溫比水溫低， 二是相對(duì)于水開(kāi)始結(jié)冰時(shí)的溫度已有少量的過(guò)冷卻現(xiàn)象，三是水中有懸浮微粒、雪花等雜質(zhì)凝結(jié)核[15]?；凇安牧弦虻刂埔耸褂貌呗浴?利用極地自有的材料，即陽(yáng)光、海水和低溫進(jìn)行制冰?！氨N計(jì)劃” 海冰平臺(tái)上的太陽(yáng)能板（圖5 ①）吸收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)化為電能進(jìn)行制冷，為海水結(jié)冰營(yíng)造低溫環(huán)境。同時(shí)，人造海冰平臺(tái)可為下方生長(zhǎng)的冰體阻擋陽(yáng)光，有效減緩因太陽(yáng)輻射強(qiáng)度大而導(dǎo)致的冰體消融現(xiàn)象。當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)海域后，重力球（圖5 ⑥）會(huì)釋放帶動(dòng)富集繩（圖5 ⑦）伸長(zhǎng)，富集繩可以電解水中鈣離子形成水下固化鈣，吸附周圍水中雜質(zhì)凝結(jié)核從而促進(jìn)海水結(jié)冰?！爱a(chǎn)品周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)策略”讓海冰平臺(tái)在全生命周期的浮力效益逐步增大、愈加穩(wěn)固，水面下的冰體會(huì)沿著富集繩逐漸生長(zhǎng)，海冰初生時(shí)呈針狀或薄片狀冰晶，繼而形成海綿狀進(jìn)一步凍結(jié)，富集繩上布滿這種冰后便會(huì)逐漸增加厚度， 最終會(huì)連成一大片冰川（圖5 ⑧），為北極熊的棲息提供足夠的浮力， 供北極熊進(jìn)行休息、捕獵、玩耍等冰面活動(dòng)（圖5 ⑨）。

吸引燈：為了給北極熊提供充足的食物資源，漂浮模塊下的吸引燈（圖5 ④）利用海洋生物的趨光性將獵物吸引到海冰平臺(tái)附近， 為北極熊提供充足的食物來(lái)源。

攝像頭：在“關(guān)注生物需求的設(shè)計(jì)策略”的指導(dǎo)下，要給北極熊提供更好的生活環(huán)境，海冰平臺(tái)應(yīng)配有相應(yīng)的功能，為了及時(shí)營(yíng)救發(fā)生危險(xiǎn)的北極熊，北極工作人員需要實(shí)時(shí)掌握北極熊動(dòng)態(tài)，于是在動(dòng)力模塊上增加了攝像頭功能（圖5 ③）。攝像頭不僅可以在平臺(tái)移動(dòng)過(guò)程中監(jiān)控周圍環(huán)境與北極熊狀態(tài)，還可為北極熊拍攝生活紀(jì)錄片。當(dāng)攝像頭檢測(cè)到有物體移動(dòng)時(shí)錄制功能會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，沒(méi)有物體運(yùn)動(dòng)時(shí)攝像頭會(huì)休眠以達(dá)到節(jié)電效果。攝影模塊外層有透明玻璃罩保護(hù)，防止被雨水冰雪等自然力量或動(dòng)物碰撞等行為損壞，延長(zhǎng)產(chǎn)品使用壽命。

（六）面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略在海冰平臺(tái)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及展望

將“面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”運(yùn)用于海冰平臺(tái)的概念設(shè)計(jì)（圖2），能夠緩解北極熊面臨的北極冰面消融的困境，其中的7 個(gè)子策略分別起到了不同的作用，“關(guān)注生物需求的設(shè)計(jì)策略”在海冰平臺(tái)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)在為北極熊提供適宜的棲息地、游泳落腳點(diǎn)與捕獵平臺(tái)；“清潔能源使用設(shè)計(jì)策略”充分利用北極豐裕的太陽(yáng)能為海冰平臺(tái)系統(tǒng)提供電能；“擬自然的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”讓海冰平臺(tái)與北極環(huán)境相適配；“產(chǎn)品幾何化設(shè)計(jì)策略”指導(dǎo)海冰平臺(tái)設(shè)計(jì)成可互相拼接的幾何造型平臺(tái)，單體便于運(yùn)輸，拼接連接成大片冰面便于北極熊在上面活動(dòng)；“產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)策略”指導(dǎo)動(dòng)力模塊和漂浮模塊分別設(shè)計(jì)了多功能模塊化組件，提高效率降低成本；“材料因地制宜使用策略” 考慮本地特色環(huán)境資源，將北極環(huán)境已有的海水作為提供浮力的結(jié)冰原料，利用極地的低溫與海水中富含的雜質(zhì)讓海水逐漸凝結(jié)成水下冰川；“產(chǎn)品周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)策略”讓海冰平臺(tái)隨著海冰生長(zhǎng)周期愈加穩(wěn)固，構(gòu)建環(huán)境友好、生物友好的生態(tài)裝置。

“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)設(shè)計(jì)是處理當(dāng)前北極熊瀕危問(wèn)題的一種可行方案。使用模塊化產(chǎn)品拼接形成初步平臺(tái)，再利用太陽(yáng)能板遮擋陽(yáng)光并發(fā)電將海水制冰，從而形成足夠浮力的活動(dòng)平臺(tái)，為北極熊提供了適宜的生存空間，這個(gè)產(chǎn)品的大量應(yīng)用可以增大北極的冰川面積， 從而在一定程度上能緩解冰川消融帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)方案以保護(hù)北極熊生存為目的，根據(jù)極地環(huán)境的特殊性設(shè)計(jì)了一套供北極熊棲息、捕食及生活的海冰平臺(tái)。利用北極充足的太陽(yáng)能和海水資源，借力大自然使冰自生長(zhǎng)，幫助北極熊打造適宜的極地生活環(huán)境，從而達(dá)到保護(hù)北極生物多樣性的目的。

生態(tài)設(shè)計(jì)的重要性是生態(tài)學(xué)家和設(shè)計(jì)師反復(fù)論證的內(nèi)容，但其在解決生態(tài)系統(tǒng)問(wèn)題上的應(yīng)用并不多見(jiàn)，通過(guò)對(duì)生態(tài)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行梳理，對(duì)前人發(fā)表的生態(tài)設(shè)計(jì)原則與工具進(jìn)行總結(jié)歸納與創(chuàng)新，本文提出了面向極地的7 條生態(tài)設(shè)計(jì)策略：“關(guān)注生物需求的設(shè)計(jì)策略”“清潔能源使用設(shè)計(jì)策略”“擬自然的生態(tài)設(shè)計(jì)策略”“產(chǎn)品幾何化設(shè)計(jì)策略”“產(chǎn)品模塊化設(shè)計(jì)策略”“材料因地制宜使用策略”“產(chǎn)品周期延長(zhǎng)設(shè)計(jì)策略”。這些策略為極地生態(tài)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了新的思考方向，本文將這些設(shè)計(jì)策略運(yùn)用于“冰種計(jì)劃”海冰平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 驗(yàn)證了面向極地的生態(tài)設(shè)計(jì)策略的可行性，同時(shí)也為解決極地生態(tài)保護(hù)類問(wèn)題提供了新思路。

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