4.3 Город как искусственная среда обитания

Город – это экологическая система, созданная людьми. Основным представителем биоты города является человек. Человек доминирует над другими организмами − растениями, животными, птицами, насекомыми, микроорганизмами, которые также обитают на городской территории. От­ношение фитомассы к зоомассе в городской экосистеме иное по сравне­нию с естественными экосистемами. Биомасса людей не сбалансирована с биомассой зеленых растений.

Абиотическую составляющую городской экосистемы представляет го­родская среда. Она является средой жизнедеятельности человека, а также средой обитания других организмов.

Городской средой принято называть совокуп­ность градостроительных объектов и объектов городской инфраструктуры, образующих архитектурно-планировочную структуру города. Искусственная городская среда призвана удовлетворять функционально-утилитарные и художествен­но-эстетические потребности человека. Функционально-утилитарные по­требности обеспечивает так называемая в теории градостроительства функциональная система организации городской среды.

Функциональное зонирование территории города. Структура планировки современных городов сложна и многообразна. Но в ней выделяют следующие функциональные зоны: промышленную, жилую, санитарно-защитную, внешнего транспорта, коммунально-складскую, зону отдыха.

Промышленная зона предназначается для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов.

Санитарно-защитная зона предназначена для уменьшения отрицательного влияния промышленных и транспортных объектов на население.

Жилая (селитебная) зона предназначена для размещения жилых районов, общественных центров (административных, научных, учебных, медицинских и др.), зеленых насаждений. В ней запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую человека среду.

Коммунально-складская зона предназначена для размещения торговых складов, складов для хранения овощей и фруктов, предприятий по обслуживанию транспорта (депо, автопарки), предприятий бытового обслуживания (фабрики-прачечные и фабрики химической чистки) и т. д. Коммунально-складскую зону размещают вне жилой территории, зачастую на территории санитарно-защитных зон промышленных предприятий.

Зона внешнего транспорта служит для размещения транспортных коммуникаций пассажирских и грузовых железнодорожных станций, портов, пристаней и др.

Зона отдыха включает городские и районные парки, лесопарки, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки, курорты, места туризма.

В планировке и застройке городов России подземное пространство используется в основном для прокладки инженерных коммуникаций. В наиболее крупных городах построен или строится метрополитен с подземными тоннелями и станциями; в последние годы создаются подземные транспортные и пешеходные тоннели на пересечениях магистралей с интенсивным движением транспорта. Однако уже наметилась тенденция более широкого использования подземного пространства. В подземном пространстве могут быть размещены АТС и различные наземные автоматические устройства, приемные пункты службы быта, предприятия связи, торговые учреждения, гаражи для личных автомобилей.

В экологии понятие «городская среда» рассматривается шире. Город­ская среда является, по сути, окружающей средой в пределах территории города. Городская среда – это совокуп­ность антропогенных объектов, компонентов природной среды, природно-антропогенных и природных объектов.

Антропогенные объекты искусственной городской среды занимают ос­новную часть территории города. К ним относят жилые, общественные и промышленные здания, улицы, магистрали, площади, подземные перехо­ды, стадионы, телебашни и другие сооружения. К числу антропогенных объектов относят также транспортные и другие передвижные и техниче­ские средства. Антропогенные объекты делят на градостроительные, производственные и объекты городских инфраструктур: транспортной, инженерной и социальной.

Компонентами природной среды города являются атмосферный воз­дух, поверхностные и подземные воды, почвы, грунты, солнечный свет. Это компоненты среды обитания, без которых жизнь человека и других ор­ганизмов невозможна.

К природно-антропогенным объектам относятся городские леса, парки, сады, озелененные территории жилых и промышленных районов, бульва­ры, скверы, каналы, водохранилища и т. п. Природными объектами города являются памятники природы. На территории г. Омска, например, расположены следующие памятники природы; природный парк «Птичья гавань», городской дендрологический парк, омские лесные поло­сы, озеро Соленое и др. Природно-антропогенные и природные объекты вместе с компонентами природной среды образуют природную среду го­рода, которая является важнейшей составляющей городской среды. Имен­но природная среда необходима для жизни и является ее основой.

На рис. 7 показана структура городской среды.

Рис. 7. 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 городскую экоси­стему представляют как ложную полиструктурную систему. В ос­нове этого представления также лежит выделение природной и антропо­генной, биотической и абиотической составляющих городской экосисте­мы. Город − 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 состоит из сис­тем более низкого ранга (рис. 8).

Рис. 8. Структура городской экосистемы

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

Годовое потребление энергии крупными городами составляет несколь­ко гигаджоулей на 1 м² 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, а 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 него. 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 м² 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.

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.

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.

Экологическое равновесие – это динамическое состояние природной среды, при котором она устойчиво функционирует. 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.

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 несаморегулирующаяся экосистема. Поэтому общество должно регулировать качество 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.