Город как экосистема

С ростом промышленности, применением паровых машин, работающих на угле, загрязнение воздуха, рек, озер, водоемов не только крупных городов, но и населенных пунктов возросло. Процесс развития городов привел к появлению мегаполисов — гигантскому скоплению городов с населением в несколько десятков миллионов человек. Так, например, сейчас в Московском регионе проживает около 18... В мегаполисе Токио — Ногойя — Осака — Кобе проживает свыше 60 млн чел. В высокоразвитой полосе вдоль Атлантического побережья США от Бостона до Вашингтона протяженностью около 1000 км живет до 40 млн чел. В российских городах проживает 109 млн чел. Строительство небоскребов в США, Японии и др.

Часть 3.1. Город как экосистема. Особенности.

Искусственная, созданная руками человека, но экосистема. С точки зрения эколога, город как экосистема отличается не огромными зданиями, скоплением людей и автомобилей и даже не загрязнением среды, а прежде всего гетеротрофностью. Это значит, что экологическая система города основана не на запасании солнечной энергии и ее последующем использовании, как это происходит в естественных экосистемах. Основные источники энергии для города — это находящиеся далеко за его пределами месторождения угля, газа, нефти, гидро— и атомные электрические станции. Невелико в городе и собственное производство биомассы, и оно не в состоянии обеспечить продуктами питания даже малую часть горожан.

ГОРОД КАК ЭКОСИСТЕМА

Искусственная, созданная руками человека, но экосистема. С точки зрения эколога, город как экосистема отличается не огромными зданиями, скоплением людей и автомобилей и даже не загрязнением среды, а прежде всего гетеротрофностью. Это значит, что экологическая система города основана не на запасании солнечной энергии и ее последующем использовании, как это происходит в естественных экосистемах. Основные источники энергии для города — это находящиеся далеко за его пределами месторождения угля, газа, нефти, гидро— и атомные электрические станции.

Невелико в городе и собственное производство биомассы, и оно не в состоянии обеспечить продуктами питания даже малую часть горожан. Такая экосистема не может быть устойчивой, и все процессы регулирования потоков вещества и энергии берет на себя человек. Человек следит за размером таких экосистем. Он вынужден определять потребление энергии и ресурсов, количество отходов, поступающих в воду, атмосферу и почву.

Города, с одной стороны, создают для населения определенные преимущества, а с другой — способствуют замене природных экосистем искусственными. Большой город изменяет атмосферу, почву, растительность, рельеф, водоемы, подземные воды, температуру воздуха. В городах значительно изменены электромагнитные поля, радиационный фон.

Территория больших городов получает значительно меньше солнечного света. Над ними чаще бывают туманы и облачность. Города являются одним из крупнейших загрязнителей на планете. Большое количество промышленных предприятий и транспортных средств приводит к возрастающему загрязнению среды обитания не только на территории самих городов, но и далеко за их пределами. Гораздо более интенсивный поток энергии на единицу площади. Для этого требуется больший приток концентрированной энергии извне, которая поступает, главным образом в виде горючих ископаемых.

Всю энергию для своей жизнедеятельности в виде продуктов питания, сырья и топлива промышленно-городские системы получают от естественных и полуестественных систем. Величины этой энергии по меньшей мере на 2 — 3 порядка больше того потока энергии, который поддерживает существование систем I - III типов.

Вот почему множество людей может жить на небольшой площади города. При этом на поддержание жизнедеятельности людей как живых организмов расходуется лишь очень небольшая часть поступающей в города энергии. Например, в США 1 человек потребляет в среднем 1 млн ккал энергии пищи в год, тогда как общие затраты энергии в городе в расчете на одного человека по меньшей мере в 80 раз выше.

Огромное превышение расхода энергии над ее запасами в системе. Поэтому промышленно-городские экосистемы являются очень неустойчивыми по сравнению с естественными типы I и II и даже полуестественными тип III природными экосистемами. При современных методах ведения городского хозяйства солнечная энергия в самом городе практически не используется не считая, разумеется, дневного освещения и высокой летней температуры, что позволяет экономить топливо на освещение и обогрев.

Иногда она становится даже дорогостоящей помехой, поскольку нагревает здания летний период и способствует образованию смога. Поэтому для поддержания функционирования городских экосистем требуется такое огромное количество энергии.

Она используется в первую очередь для откачки в окружающую среду энтропии, образующейся в городе. Примерами этого являются ремонт зданий, уборка улиц, вывоз мусора, функционирования систем очистки и т. Возможно, в будущем, по мере роста цен на горючее произойдет переход к новым типам городских экосистем, которые будут существовать преимущественно за счет энергии Солнца и использованием вспомогательной энергии горючего.

Очень важным представляется разработка новых технологий, которые позволили бы концентрировать солнечную энергию до такого уровня, чтобы она могла не просто дополнять энергию топлива, но и частично замещать ее. Уже сейчас все более широкое применение находят различные устройства солнечные батареи и т. Большие потребности в поступлении различных веществ извне, например, металлов для промышленности и торговли, а также для поддержания жизни людей; 5. Более мощный и ядовитый поток отходов, многие из которых являются синтетическими соединениями, более токсичными, чем сырье из которого они получены.

Изменения параметров среды на входе и выходе экосистемы города гораздо выражены значительно сильнее, чем в любой естественной экосистеме. Органическая продукция этого зеленого компонента не играет заметной роли в снабжении механизмов и людей, столь плотно заселивших город. Без огромных поступлений пищи, горючего, электроэнергии, сырья и воды механизмы быстро бы прекратили бы работу, а люди — погибли бы от голода или покинули город.

Городские зеленые насаждения и водоемы представляют огромную эстетическую и рекреационную ценность. Они смягчают колебания температуры в городе, уменьшают шумовое загрязнение и запыление, дают местообитание певчим птицам и другим мелким животным. Однако городская растительность благодаря садоводческой деятельности человека и различным мерам ухода характеризуется значительно большим видовым разнообразием, а благодаря внесению удобрений -- даже большей продуктивностью.

Естественный вынос органического вещества из природных лесов невелик или вовсе отсутствует. Напротив, из городских лесов и парков на свалки ежегодно вывозится более половины чистой первичной продукции в виде срезанных ветвей, листьев и скошенной травы.

Было бы полезнее использовать это вещество как органическое удобрение для полей и огородов, как местное топливо и на другие хозяйственные цели. Ежегодные затраты энергии на содержание городского газона в США, включающие труд, бензин, удобрения, оцениваются в 528 ккал м-2. Примерно столько же требуется энергии, чтобы вырастить хороший урожай кукурузы. Однако, города, воздействуя на прилегающие естественные экосистемы, изменяют природу водоемов, лесов и полей, атмосферы и океанов.

Город может влиять на удаленный от него лес не только непосредственно загрязняя воздух, но и косвенным образом, посредством изменения практики лесоводства.

Например, для удовлетворения растущего спроса на бумагу и деловую древесину естественные леса заменяются периодически вырубаемыми плантациями деревьев одного вида и возраста. Образующиеся в результате функционирования города тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воздух, заметно изменяют климат городов, по сравнению с климатом прилегающей местности.

Как правило, в крупных городах теплее, в них повышена облачность, меньше солнечного света, больше мороси и тумана, чем в окружающей сельской местности. Городское строительство, особенно сооружение индивидуальных домов и промышленных построек в пригородах является одной из главных причин эрозии почв и снижения уровня грунтовых вод.

Даже слабозаселенные, удаленные от городов районы могут подвергаться сильному их влиянию, поскольку из таких районов в города поступают продукты питания, сырье, вода и другие материалы. Кроме того, загрязнение воды и воздуха может ощущаться очень далеко от города. Крупные промышленные города в высокоразвитых странах, потребляя огромное количество вещества и энергии, производит помимо тепла огромное количество твердых, жидких и газообразных отходов. Значительная часть этих отходов в той или иной степени очищается на очистных сооружениях, на что также расходуется большое количество энергии и финансовых средств.

Тем не менее, благодаря законодательным мерам и общественной активности состояние окружающей среды в городах и их окрестностях в этих странах в последние годы улучшилось. В развивающихся странах города потребляют меньше вещества и энергии в расчете на одного их жителя.

Однако недостаток или отсутствие в этих городах очистных сооружений часто приводит к более сильному негативному воздействию этих городов на окружающую среду. Современный город фактически паразитирует на окружающих его природных экосистемах.

При существующем порядке хозяйствования город, забирая огромное количество вещества и энергии из окружающих экосистем, не производит или почти не производит пищи или других органических веществ, не очищает воздух, не возвращает или почти не возвращает в круговорот воду или неорганические вещества. С другой точки зрения можно считать, что город находится в симбиотических отношениях с окружающей его местностью. Он производит товары, услуги, деньги и культурные ценности, обогащает ими сельское окружение, а получает в обмен на него пищу, энергию и сырье.

Таким образом, город необходимо считать экосистемой в полном смысле этого термина, если рассматривать его вместе с обширным природным окружением. Емкость городской среды Чем крупнее город, тем больше он содержит элементов и связей между ними. Из курса общей экологии мы знаем, что с увеличением размеров тела организма общая величина его метаболизма возрастает, однако величина метаболизма на единицу массы снижается.

Общая энтропия системы возрастает с увеличением ее размеров. В результате этого все большая и большая доля энергии должна использоваться на поддержание состояния и все меньшая доля энергии остается для ее развития.

Когда расходы энергии на поддержание уравниваются с количеством доступной энергии, дальнейший рост прекращается, то есть достигается максимальная емкость среды.

Такая же закономерность отмечена и для городских экосистем. Рост разных форм загрязнения среды. Поддержание жизни крупных городов, особенно мегаполисов и городских агломераций, протянувшихся на сотни километров, становится крайне дорогим. Все их здания и сооружения дороги, водопровод, канализация постепенно устаревают и требуют ремонта или замены. Многие специалисты считают, что в городах экономические функции максимизированы до такой степени, что их максимизировать его социальные и функции просто невозможно.

В крупных городах стоимость жизни, а часто и налоговый пресс в США и др. Многие жители крупных городов желают переселиться из города в собственный дом в пригороде, но сделать это могут лишь богатые.

Разумный баланс между затратами и выгодами жизни в городе особенно в столице по-видимому складывается в городе с населением около 100 тысяч человек. Возможно, в идеале каждый регион должен иметь один очень крупный город, дающий те культурные преимущества, которыми могут обладать лишь очень крупные города.

В их числе — учебные заведения, театры, музеи, высококлассные спортивные команды, гастроли мировых знаменитостей, спортивные соревнования высшего уровня. Кроме крупного города в каждом регионе должно иметься множество небольших городков и поселков, обеспечивающих такое качество жизни, которое удовлетворяет большинство людей.

Однако труд и энергия, затрачиваемые на их уход и благоустройство города уход увеличивают энергетические затраты и бюджет города. В конечном итоге эти расходы оплачивают налогоплательщики, которые живут не только в этом городе, но и в его окрестностях.

Расходы на содержание столицы любого государства несут все его граждане. Очевидно, что крупный центральный город не может самостоятельно обеспечить себя, поэтому нуждается в бюджетных дотациях. Они являются платой за те услуги, которые крупный город оказывает всему региону, а если столица — то и всей стране. Если все города будут хорошо забуферены и окружены зелеными поясами и сельскохозяйственными угодьями, которые обеспечивают необходимое качество жизненной среды их жителей, то невыгодность существования городов с энергетической точки зрения можно понизить до приемлемого уровня.

Нетрудно оценить емкость среды для сельскохозяйственной общины, ведущей натуральное хозяйство, не использующей ирригации и дополнительных вложений машины, удобрения, пестициды. В этом случае энергия для поддержания ее существования преимущественно, пищевые продукты поступает из прилегающей местности, а не из удаленных районов.

В Индии плотность населения в сельской местности линейно связана количеством осадков. При годовой норме осадков, равной 100 мм, на 1 га пахотной земли может прокормиться 2 человека, при 1000 мм — 4,5 человека, а при 3000 мм — 6 человек.

Оценить поддерживающую емкость среды для индустриального городского общества гораздо сложнее, поскольку такие общества поддерживаются большими количествами дополнительной энергии. Она часто извлекается из не возобновляемых запасов горючих полезных ископаемых, которые были созданы задолго до появления человеческой цивилизации.

Кроме того, городское общество потребляет огромное количество воды, сырья, древесины и т. В США на одного городского жителя в сутки расходуется пищи с 0,8 га сельскохозяйственных угодий, бумаги и других изделий из дерева -- с 0,4 га, воды — 7570 л из них на питье и бытовые нужны — только 300 — 400 л.

Таким образом, чтобы кормить, поить и одевать город с населением 1 млн. Лишь для производства продуктов питания необходимо 800 тыс. Для получения ежегодных 7,6 млрд л воды необходим огромный водосборный бассейн площадью в десятки тысяч км2 с обильными атмосферными осадками. Во многих регионах, особенно засушливых, наблюдается недостаток чистой питьевой воды и даже воды для целей ирригации.

Большинство специалистов считает, что человечество уже превысило емкость среды Биосферы или, во всяком случае, очень близко подошло к этому пределу. Воздействия города на природную среду Потери плодородных земель.

2.2 Город как экосистема

Глава 11. Разнообразие экосистем 11. Городские экосистемы Городские экосистемы территории городов и их население — это гетеротрофные антропогенные экосистемы. Однако в отличие от сельскохозяйственных экосистем в них нет элементов саморегуляции. Это в прошлом приводило к повышению уровня поверхности города формированию культурного слоя, который в старых городах достигает нескольких метров , а сегодня ведет к увеличению площади полигонов хранения бытовых и промышленных отходов.

Экологические особенности городов

До 0,1 Тепловые пятна вокруг городов изменяют погоду. Образующиеся в результате функционирования города тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воздух, заметно изменяют климат городов по сравнению с климатом окружающей местности. Для обеспечения собственных потребностей городу требуются большие поступления веществ извне продукты питания, питьевая вода. Поток отходов с территории города является более мощным и ядовитым. Многие отходы — синтетические соединения, более токсичные, чем естественное сырье, из которого они получены. Города приводят к разрушению и деградации окружающих их естественных экосистем. Их строительство может быть основной причиной эрозии почв. Существуют определенные особенности и в функционировании трофических уровней в городе аутотрофы, гетеро- трофы. Ежегодные энергетические дотации для города труд, топливо, удобрения и т. Более половины годичного прироста аутотрофов в виде древесины, листьев и срезанной травы вывозится на свалки.

Глава 11. Разнообразие экосистем

В городской экосистеме экологическое равновесие невозможно. В экосистемах городов нарушено соотношение продуцентов, консументов и редуцентов. Регулирование всех процессов, связанных с потоками вещества и энергии, в городе берёт на себя человек. Очень важно, чтобы город был экосистемой, не вредящей здоровью людей. Ещё в Средние века было замечено, что продолжительность жизни горожан меньше, чем у сельских жителей. Отсутствие зелени, узкие улочки, маленькие дворы-колодцы, куда практически не проникал солнечный свет, создавали неблагоприятные условия для жизни человека.

ГОРОД КАК ЭКОСИСТЕМА. Филипсон Я. А. научный руководитель канд. филос. наук, доцент Завьялова Л. П. Сибирский федеральный университет. Город, как и любую экосистему, в определенном приближении можно сравнить с живым организмом. Особенности городских экосистем: Городская экосистема – территория города и его население (человек и другие живые организмы) – это.

Особенности городских экосистем Городская экосистема — территория города и его население человек и другие живые организмы — это гетеротрофная антропогенная экосистема. У городских экосистем есть три особенности: зависимость, то есть необходимость постоянного поступления ресурсов и энергии; неравновесность, то есть невозможность достижения экологического равновесия; постоянное аккумулирование твердого вещества за счет превышения его ввоза в городскую экосистему над вывозом.

11.2. Особенности городских экосистем

.

Город является самостоятельной экологической системой

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Результаты городской сессии мастерской «Идея города Город как экосистема»