ЭКОЛОГИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ

Методические указания для практических занятий и лабораторных работ

профессор Маршалкович А.С.

В рамках дисциплины «Экология городской среды» рассматриваются условия существования человеческого сообщества в особой экосистеме – городе, объединяющем созданные человеком сооружения и их комплексы с природными компонентами. Известно, что крупный, а тем более крупнейший город не может существовать как замкнутая экосистема, и на такой урбанизированной территории природа испытывает сильное антропогенное воздействие, а это приводит к частичной, а иногда даже к  полной потере способности воздуха, воды и почв к самовосстановлению, разрушению геологического строения земной коры и гидрогеологических режимов. Если бы городская среда не компенсировала эту способность, используя прилегающие зоны, то в итоге своего развития она бы деградировала.

Кратко рассмотрим экологическую характеристику городов. Каждый город представляет собой сложную среду обитания, где человек взаимодействует не только с природой. В силу необходимости горожане искусственно формируют эту среду, приспосабливая к своим потребностям. Возникает две субсистемы: природная и антропогенная. Природную субсистему делят на литосистему, гидросистему, аэросистему (атмосферу) и биоту. Антропогенная субсистема подразделяется на производственную, градостроительную и инфраструктурную подсистемы.  Естественно, что такие понятия, как, например, градостроительная система, объединяют в себе структуры более низкого ранга, а они – уже следующие ступени ранжирования (рис. 1).

Рис.1. Схема структуры свойств городской экосистемы

Территориальное образование – город экологически можно охарактеризовать, представив в виде многоступенчатого «дерева свойств» (рис. 1). Если последовательно, от уровня к уровню, расчленять эти свойства на частные факторы и показателя, то в результате открывается возможность исследовать их не только качественно, но и количественно. Последняя оценка является наиболее объективной, поскольку при численном выражении ограничений исключается субъективность.

Город является урбанизированным ареалом проживания. Степень экологичности этого ареала зависит от того, какие субсистемы доминируют: природные или антропогенные. В городе с экстенсивной малоэтажной застройкой преобладают природные ландшафты: естественных рельеф местности, открытые водоёмы и водотоки, парки, лесопарки и другие зелёные насаждения. Природа как бы входит в состав городских территорий. Обеспечивается пространственное единство застройки, зелёных массивов и водных поверхностей. В результате обеспечиваются экологические потребности людей.

Такие города рассматривают как экополисы – природно-антропогенные системы. Считается, что оптимальная плотность населения на территориях экополисов не должна превышать 100 чел/га. В этом случае можно сохранить озеленённые пространства, по площади равные территориям, занимаемым асфальтовыми покрытиями, зданиями и различными городскими сооружениями. Однако такие поселения неэкономичны, поскольку требует протяжённых транспортных и ресурсообеспечивающих коммуникаций. Кроме того, экстенсивная застройка активно поглощает один из основных природных ресурсов – территорию суши, а на густо заселённых континентах свободных земель становится все меньше.

В настоящее время в мире прослеживается тенденция уплотнения населения. Современные города – столицы государств, центры агломераций, промышленные и хозяйственные центры, все в большей степени представляют собой скученные урбанизированные образования. Рождаются поселения, занимающие большие интенсивно используемые территории. В мировой практике есть примеры поселений, в которых один город перетекает в другой и целые области превращаются в единый мегаполис.

В крупных городах антропогенные системы оказывают весьма ощутимое давление на природную среду. Урбанизация преобразовывает её радикально, нарушая природное равновесие. Возникают антропо-природные системы, где преобладают антропогенные составляющие. Экологи и градостроители считают необходимым всеми возможными средствами обеспечивать устойчивость таких систем, сохранять способность к восстановлению, хотя бы частичному и принудительному. Для этого требуется перманентная оценка состояния среды обитания, которую необходимо выполнять пофакторно, используя вышеприведенную схему (рис.1).
Далее необходимо более подробно рассмотреть анализ городской урбоэкосистемы, который приводится ниже.   Город – это динамично функционирующая экосистема, которая обладает такими развитыми подсистемами, как градообразующая база, жилищно-коммунальное хозяйство, система социально-бытового обслуживания, включая образование, здравоохранение и услуги, учреждения досуга и отдыха, транспортную инфраструктуру. Именно поэтому города имеют особую притягательную силу. По мере социально-демографических изменений городские структуры преобразовываются, подсистемы модернизируются, интенсифицируется эксплуатация этих подсистем, города развиваются.

Управление развитием таких урбоэкосистем основано на анализе градостроительной деятельности на всех стадиях: от разработки проекта до многолетнего мониторинга при эксплуатации и реконструкции. В поселениях доминируют люди, поэтому они искусственно создают и регулируют потоки вещества и энергии. В силу социального поведения человек во многом влияет на эти процессы, формирует и развивает природные трофические цепи, например, газового и теплового обмена, создавая среду своего обитания, поскольку материальная сфера и архитектура города представляют собой результат деятельности горожан, и они давлеют над природными процессами. Это деятельность особо ощутима при эксплуатации городских структур, их функционального использования, беспрерывного преобразования и развития, а потребность в  это возникает повсеместно под давлением экономической, социальной, демографической и транспортной ситуации.

Город – аккумулирующая экосистема. Баланс вредных веществ в его пределах, как правило, положительный и  ведёт к накоплению всех предшествующих отходов и преобразований (достаточно отметить рост культурного слоя, толщина которого в некоторых городах достигает 10 м); нарушается природный рельеф местности, появляются возвышенности, оползни и провалы; природные поверхностные водотоки заливаются и меняют направление, часто их превращают в подземные, текущие в коллекторах; прекращается естественная самоочищение воды и поэтому содержание вредных примесей возрастает, меняя состав воды.

Существует определённая закономерность накопления в городах следующих не свойственных живой природе  явлений: атмосфера загрязняется выбросами, а почвы кумулируют вредные вещества. Возникают и другие негативные последствия урбанизации, с которыми природа не может справиться, поскольку теряет способность к самовосстановлению.

Город – чрезвычайно зависимая экосистема. Если все экосистемы открытые, то города сверхоткрытые. Они полностью зависят от окружения, в чём и проявляется «экологический паразитизм» урбанизированных образований: город не может прокормить своё население, дышит чужим воздухом и пьёт чужую воду, одновременно с этим выбрасывает в биосферу большое количество продуктов своей жизнедеятельности. Это видно из таблицы 1, в которой приведены примерные объёмы некоторых природных ресурсов, потребляемых городом с населением 1 млн  чел. и площадью 20 тыс. га и показаны размеры территорий, необходимых для сохранения устойчивости такой городской экосистемы и воспроизводства дефицита этих ресурсов. Из таблицы следует, что для этого необходимо порядка 8-11 млн. га территорий, т.е. в 1 тысячу раз больше, чем занимает сам город.

 

Таблица 1

Территория, необходимая для компенсации городской урбоэкосистемы

Наименование компонента или 

ресурса
Потребление 

городом
Воспроизводство внутри города Дефицит Территория, необходимая для покрытия 

дефицита,

тыс. га
Атмосферный 

кислород
30 млн. т 25-30 тыс. т 29,7 млн. т 5000—6000
Вода 500 млн. м3 5 тыс. м3 ~500 млн. м3 1500—2000
Почвенно-расти- 

тельный покров

для организации

массового отдыха
 

5 тыс. га
 

 

1000—2000

тыс. га
 

1000—2000
Сырье для 

промышленности,

строительства и др.
 

10-12 млн. т
 

 

10-12 млн. т
 

40-50
Условное топливо 8-9 млн. т 8-9 млн. т 25-30
Пищевые продукты 1 млн. т 1 млн. т 500-600

 

Помимо потреблений природных ресурсов и энергии города производят огромное количество отходов. Так, по некоторым данным миллионный город ежегодно выбрасывает около 15 млн. т пыли, водяных паров и других токсичных веществ. Поэтому миллионы поселений на нашей планете выступают как основные очаги антропогенного возмущения в биосфере.

Город – неравновесная экосистема. На его территории нарушен естественный экологический баланс, развитие и функционирование городских структур определяется, как правило не законами природы, а потребностью людей. Такие структуры являются результатом разрушительной и созидательной деятельности многих поколений. Природа реагирует на преобразования неоднозначно.

Ограниченное градостроительное воздействие на естественную среду обеспечивает экологическое равновесие, на местности сохраняется репродуктивность, т.е. способность воспроизводить потребляемые элементы среды. Однако если интенсивность воздействий превышает экологическую ёмкость территорий, то репродуктивность нарушается, возникает вероятность экологического риска деградации природной среды.

Город потребляет потоки вещества и энергии в значительно большей степени, чем производит. Экологическое равновесие объясняется искусственным привлечением извне огромного количества потоков вещества и энергии, поэтому экологическое равновесие экологических систем города крайне неустойчиво, на это накладывается несбалансированность биомасс. За счёт концентрации людей в городе отношение фитомассы к зоомассе иное, чем в естественной природе, пищевые цепи нарушены, сети разомкнуты в основных звеньях, процессы потребления ресурсов (включая продукты питания) и выделения отходов сильно отличаются от круговорота веществ в природе.

Продуктивность городских экосистем мала, фитомасса не обеспечивает зоомассу, и надёжность функционирования природно-градостроительных систем может быть достигнута другими средствами, чем она обеспечивается в естественных условиях. В этом случае  необходимо получение дополнительного продовольствием извне, поэтому для населения крупных городов сельскохозяйственные продукты доставляются не только из пригородов, но из других областей и регионов.

Город – конгломерат искусственных микроэкосистем: зданий и сооружений жилой, промышленной и коммунально-складской застройки. Эти архитектурные и инженерные объекты являются замкнутыми средами постоянного или временного обитания горожан.

Гигиеничность внутренних пространств зданий во многом зависит от чистоты воздуха в помещениях и воздухообмена, т.е. выведения наружу вредных веществ. Существенно влияет и тепловлажностной режим: относительная влажность воздуха, его температура в помещении и на поверхности ограждений. Особое значение имеет теплообмен с наружной средой, с точки зрения гигиены он необходим в определенных пределах, однако потери тепла ведут к неоправданному расходу энергетических природных ресурсов, поэтому эффективное содержание зданий должно основываться на энергосберегающих технологиях и конструктивных решениях ограждающих конструкций. В современных зданиях часто применяются конструкции, отделку, мебель и другое оборудование из токсичных материалов, которые отрицательно влияют на людей.

Здания и сооружения,  являясь замкнутыми, не представляют собой автономные экологические системы, они связаны с окружающей средой: газы, пыль и живые микроорганизмы переносятся в помещения из загрязненного наружного воздуха. В застройке не всегда обеспечиваются надлежащие аэрационные и инсоляционные явления.

Шумовое воздействие, электромагнитное и радиационное излучения негативно сказываются на внутренней среде обитания: здоровье горожан ставится под угрозу, и у них появляются различные опасные заболевания, часто необратимые.

Ссылка на

Маршалкович А.С. ЭКОЛОГИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ /

Методические указания  для  практических занятий и  лабораторных  работ/ издательство МГСУ, 2013 г. 64 с.

поможет Вам в работе.

СПАСИБО!

 

 

 

Поделись:
  • Добавить ВКонтакте заметку об этой странице
  • Facebook
  • Twitter
  • В закладки Google
  • Яндекс.Закладки