9.4. Структура городской среды

Городская экосистема состоит из биотической состав­ляющей, основными представителями которой' являются люди - жители города, и абиотической составляющей - городской среды. Городская среда представлена природной и антропогенной составляющими, а именно: природной средой города и искусственной городской средой (антропогенными объектами). При этом природная среда и искусственная городская среда взаимосвязаны и взаимозависимы. Природная среда определяет градо­строительные решения при создании искусственной городской среды. В свою очередь, искусственная городская среда как архитектурно-планировочная структура влияет на микроклимат города. Кроме того, про­изводственные и другие антропогенные объекты воздействуют на природ­ную среду города через хозяйственную и иную деятельность.

В урбоэкологии, или градостроительной экологии, городскую экоси­стему представляют как сложную полиструктурную систему [9, И]. В ос­нове этого представления также лежит выделение природной и антропо­генной, биотической и абиотической составляющих городской экосисте­мы. Рород - экологическая система, в которую входят две субсистемы -природная и антропогенная. При этом антропогенная субсистема включает все антропогенные объекты города и делится на три подсистемы. Природ­ная субсистема включает природную среду города и его биоту и делится на четыре подсистемы; В свою очередь, каждая из подсистем делится на сис­темы боле низкого ранга (рис. 1.2).

Города как искусственные экологические системы отличаются от есте­ственных экосистем. Городские системы гетеротрофны. Они характеризу­ются огромной потребностью в энергии. При этом солнечную энергию до­полняет концентрированная энергия топлива.

Годовое потребление энергии крупными городами составляет несколь­ко гигаджоулей на 1 м городской территории: Нью-Йорк 21, Токио - 12, Москва - 4 ГДж/м² год. Тогда как потоки энергии в естест­венных экосистемах меньше в 100...1000 раз.

Суммарное потребление энергии человеком в городах развитых стран составляет в среднем 335 ГДж/год. На питание он затрачивает лишь 4 ГДж/год, следовательно, на все другие виды деятельности - трудовую, транспортную, ведение домашнего хозяйства, досуг, освещение и отопле­ние квартир, работу предприятий и прочие - он расходует в 80 раз больше энергии, чем это требуется для физиологического функционирования ор­ганизма .

Для выработки такого количества энергии требуется большое количе­ство горючих ископаемых - нефти, газа, угля, торфа, сланцев, урана, ме­сторождения, которых расположены вне города. Концентрируя большое количество энергии, часть ее города выделяют в окружающую среду. Температура воздуха в городе всегда выше, чем на территории вокруг негр. Происходит это как за счет техногенной деятельности, так и за счет нагрева солнцем асфальтовых, бетонных и каменных поверхностей улиц, площадей, стен и крыш домов. Пищу в город ввозят извне. Чтобы накормить одного горожанина, требуется не менее 100 м сельскохозяйственных угодий, включающих пашню, сенокосы и пастбища. Собственное производство продуктов питания (теплицы, пригородные сады) в городе незначительно. Поэтому городская экосистема сильно зависит от размеров сельского окружения. Чем больше город, тем больше он нуждается в пригородных пространствах.

Город потребляет огромное количество воды, основная часть которой расходуется на производственные процессы и бытовые нужды. Личное по­требление воды в городах составляет от 150 до 500 л (дм³) в сутки. С уче­том промышленности на одного горожанина приходится до 1000 л в сутки. Использованная городом вода поступает в пригородные водотоки в виде сточных вод.

Город выбрасывает в воздушную атмосферу газообразные вещества, жидкие аэрозоли, пыль. Город «производит» и накапливает большое коли­чество промышленных и бытовых отходов. Древние города сформировали на почвах культурный слой, содержащий строительный и бытовой мусор древних эпох.

Таким образом, город нуждается в энергии, чистой воде, продуктах пи­тания, сырье. Все это он получает извне, а поэтому зависит от своего ок­ружения, т.е. является зависимой экосистемой. Город накапливает огром­ное количество веществ и отходов на своей территории и за ее пределами. Город - это аккумулирующая экосистема.

Модель города, составленная по принципу баланса, может быть пред­ставлена следующим образом. В город поступают потоки электрической энергии, топлива, сырья, пищевых продуктов. После их переработки и по­лучения продукции в пределах территории города, в атмосферу выбрасы­ваются газы, аэрозоли, пыль, в пригородные воды сливаются промышлен­ные и бытовые стоки, на городские свалки поступают отходы. Выбросы, стоки, твердые и концентрированные отходы содержат вещества, загряз­няющие воздух, воду и почву города.

Жизнедеятельность города - это последовательность непрерывных по­токов энергии, веществ и продуктов их переработки. Интенсивность этих потоков зависит от численности и плотности городского населения, стату­са города - вида и развития промышленности, объема и структуры транс­порта.

Городская система, в отличие от естественной, не может быть саморе­гулирующейся. Все процессы жизнедеятельности города должно регули­ровать общество. Это потребление городом энергии, природных ресурсов, пищевых продуктов.

Потоки веществ и энергии, а также продуктов их переработки, посту­пающие на территорию города, нарушают материальный и энергетический баланс природной среды и изменяют естественные процессы круговорота веществ и перехода энергии по трофическим цепям. Город - это неравно­весная система. Состояние неравновесности определяется масштабом ан­тропогенных нагрузок города на окружающую среду. Показателями ан­тропогенных нагрузок являются: плотность населения, площадь застроенных и замощенных территорий, нагрузки от тяжести зданий и сооружений, объемы промышленного производства, уровень автомобилизации и т.п.

Рассмотрим понятие экологического равновесия территории примени­тельно к тому району (области, краю, региону), где расположен город. Экологическое равновесие - это динамическое состояние природной среды, при котором она устойчиво функционирует. При этом основными функ­циями природной среды будут функции самовосстановления и самоочи­щения. Экологическое равновесие населенных мест сохраняется при до­пустимых антропогенных нагрузках, не превышающих емкость террито­рии. Емкость территории - это количественно выраженная способность ландшафта удовлетворять потребности населения данной территории без нарушения эколо-гического равновесия. Выделяют потребности в площадях для строи-тельства, в воде, в рекреационных ресурсах и т.п. По­казателем, харак-теризующим потребности населения, является демографи­ческая ем-кость. Демографическая емкость - это максимальное количество жите-лей, которое может проживать в границах района, при условии обес­печения потребностей населения и сохранения экологического равновесия .

Характеристиками функционирования природной среды, опреде-ляю­щими экологическое равновесие, являются: репродуктивная способ-ность территории, ее экологическая емкость, геохимическая и биохи-мическая ак­тивность, устойчивость территорий к физическим нагруз-кам. Эти ха­рактеристики выражаются количественными показателями.

1. Репродуктивная способность территории - это способность терри­тории воспроизводить основные компоненты природной среды: кислород атмосферного воздуха, воду, почвенно-растнтельный покров.

2. Экологическая емкость территории определяется как плотность биомассы представителей животного и растительного мира на единицу территории, с учетом оптимального состава и численности для данного природно-географического района. Экосистема тем устойчивее к неблаго­приятным антропогенным воздействиям, чем полноценнее ее видовой со­став, то есть чем больше ее биоразнообразие.

3. Геохимическая активность территории - это способность террито­рии перерабатывать и выводить за свои пределы продукты техногенной деятельности - загрязняющие вещества.

4. Биохимическая активность территории обусловлена её способ-но­стью биологически перерабатывать органические загрязнения и нейт-рали­зовать вредные воздействия неорганических веществ.

5. Устойчивость территории к физическим нагрузкам характеризует сопротивляемость ландшафта к физическим антропогенным нагрузкам (воздействие застройки, транспорта, инженерной инфрастуктуры, рекреа­ционных зон и т.н.).

Считается, что территория находится в состоянии полного экологиче­ского равновесия, если природная среда обеспечивает воспроизводство своих компонентов, фито- и зоомассы этих территорий сбалансированы и сложившееся биоразнообразие сохранено, степень геохимической актив­ности ландшафтов и степень биохимической активности экосистем соот­ветствуют уровню антропогенных загрязнений, а уровень физической ус­тойчивости ландшафтов соответствует силе техногенных нагрузок. Полное экологическое равновесие зависит от климатических и гидрологических условий местности, лесистости, хозяйственного освоения территории

Полное экологическое равновесие освоенных территорий не всегда достижимо. Поэтому кроме полного различают условное и относительное экологическое равновесие территорий. При условном экологическом равновесии компоненты природной среды не воспроизводятся в полной мере. При относительном экологическом равновесии не соблюдаются как условия воспроизводимости компонентов природной среды, так и условия баланса биомассы; при этом геохимическая, биохимическая активности, а также физическая устойчивость территории соответствуют антропогенным воздействиям.

Экосистемы малых городов, городов-экополисов могут находиться в состоянии относительного экологического равновесия. Однако экосистема большого города от состояния экологического равновесия далека. Для вос­производства компонентов природной среды требуются обширные терри­тории. Природно-антропогенные и природные объекты плотно застроенно­го и замощенного асфальтом города воспроизвести компоненты природной среды не могут. Баланс биомассы в городе нарушен. Геохимическая и био­химическая активности территорий больших городов также оказываются недостаточными для нейтрализации загрязнений окружающей среды. Ус­тойчивость городских территорий нарушается под воздействием физиче­ских антропогенных нагрузок. Поэтому количественные показатели ре­продуктивной способности, геохимической активности, экологической ем­кости городской территории значительно ниже показателей, характери­зующих экологическое равновесие на территории района. Плотность насе­ления большого города намного превышает демографическую емкость его территории.

Антропогенную нагрузку, создаваемую городом, компенсирует при­родная среда пригородов и прилегающих к нему территорий. Приблизить городскую экосистему к состоянию экологического равновесия можно, увеличивая площади естественных ландшафтов и озелененных территорий города, а также снижая антропогенные нагрузки. Для этого используется комплекс природоохранных мероприятий по снижению негативного воз­действия хозяйственной деятельности на окружающую среду. Город – это несаморегули-рующаяся экосистема. Поэтому общество должно регулировать качест-во городской среды и воздействие антропогенных нагрузок на нее.

С развитием урбанизации антропогенные нагрузки на окружающую среду возрастают: повышается плотность населения, разрастаются терри­тории городов и агломераций, возрастает плотность застройки городских территорий и насыщенность их инженерной инфраструктурой, увеличива­ются объемы промышленного производства, растет уровень автомобили­зации. Все это ведет к обострению экологических проблем городской сре­ды.