И.А. Литвенкова
Экология городской среды: урбоэкология
Курс лекций. – Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005 – 163 с.
Тема 2. Город как урбоэкосистема
1. Своеобразие урбоэкосистем
Ю.Одум
(1986) предложил классификацию экосистем, опираясь на их энергетические
особенности, выделив «четыре функциональных типа экосистем»:
1.
Природные: движимые Солнцем,
несубсидируемые (океаны, высокогорные леса).
2.
Природные, движимые Солнцем,
субсидируемые другими природными источниками (речные экосистемы – субсидируемые
энергией течений).
3.
Движимые солнцем и субсидируемые
человеком (агроэкосистемы).
4.
Индустриально-городские, движимые
топливом. По сравнению с потоком энергии в природных экосистемах, здесь ее
расход на 2-3 порядка выше.
Данная
классификация, основанная на свойствах среды, принципиально отличается от
биомной, основанной на структуре экосистем.
Основные
отличительные черты городской экосистемы:
1). Имеются
определенные особенности в функции трофических уровней в городе.
Автотрофная составляющая, т.е. городской «зеленый пояс» имеет, в основном,
эстетическую, рекреационную ценность. Более половины годичного прироста
автотрофов в виде древесины, листьев и срезанной травы вывозится на свалки.
Гетеротрофная составляющая городских экосистем обеднена (снижено видовое
разнообразие). Характерно формирование синантропных и эвритропных экосистем.
2).
Город – зависимая экосистема, полностью зависящая от окружения. Города
используют в огромном количестве энергию топлива, добываемого как правило не на
месте. Город не обеспечен и кислородом: он живет за счет ресурсов окружающей
атмосферы. Например, в среднем город потребляет 30 млн.т кислорода, производя
25-30 тыс. т (дефицит 29,7 млн.т, для покрытия которого требуется озелененная территория
5000-6000 тыс. га). Город выкачивает грунтовые воды или же снабжается водой из
ближайших водоемов. Если сравнить «импорт» и «экспорт» основных пищевых
продуктов, строительных материалов, промышленного сырья и топлива в больших
городах, то «импорт» превышает «экспорт» в среднем в 10 раз. Территория,
обеспечивающая минимально необходимые потребности миллионного города в воздухе
в 20, а в воде, пище и рекреации в 10 раз превышает территорию самого города.
3). Город
отличается от природных экосистем интенсивным расходом энергии на единицу
площади. Потребность в энергии плотно населенных индустриально-городских
районов на 2-3 порядка выше потока энергии, поддерживающего жизнь в
естественных экосистемах, субсидируемых Солнцем. Для этого требуется большой
приток концентрированной энергии извне (главным образом за счет сжигания
ископаемого топлива). Солнечная энергия не только не используется, но и
становится дорогостоящей помехой, нагревая бетон, асфальт и другие
искусственные поверхности.
4). Город
– аккумулирующая система. Помимо потребления природных ресурсов и энергии
города производят огромное количество отходов. Часть веществ оседает в
водоемах, отлагается в почве, создаются даже новые положительные формы рельефа
из отбросов. Ежегодно городом-миллионером производится и в основном
накапливается на окружающих территориях около 3,5 млн. т твердых и
концентрированных отходов примерно следующего состава (тыс. т): зола и шлаки
теплоэлектроцентралей - 550; твердые остатки из общей канализации - 420; древесные
отходы – 400; твердые бытовые отходы – 350; строительный мусор-50;
автопокрышки- 12; бумага – 9; текстиль – 8; стеклобой – 3. В природе также
имеются некоторые аккумулирующие экосистемы, но в них отлагается более
однообразный и малоактивный материал: в озерах – сапропель, в болотах – торф, в
долинах рек – нанос паводков.
5). Город
– неравновесная экосистема. На его территории нарушен равновесный
экологический баланс. В отличие от природных экосистем развитие города
определяется не естественным отбором и другими природными процессами, а
деятельностью человека. За счет концентрации людей в городе отношение фитомассы
к зоомассе иное, чем в естественной природе. Пищевые цепи нарушены. Процессы
потребления ресурсов и выделения отходов сильно отличаются от круговорота
веществ в природе.
6). Город
– конгломерат искусственных экологических микросистем: зданий и сооружений
жилой, промышленной и коммунально-складской застройки.
Естественные
и городские экосистемы наряду с глубокими экологическими различиями имеют и некоторые
общие черты, например наличие границ, самоподдержание за счет обмена веществ и
притока энергии, стабилизация за счет круговорота энергии и тенденция перехода
от экспансии к интенсивному росту (таблица 2).
Таблица 2
Сравнение природных и городских экосистем (по Böhme, 1985)
Признак
|
Природная экосистема
|
Урбоэкосистема
|
Абиотические
компоненты
|
Неорганические
и органические вещества, климат, почва, воды
|
Антропогенное
изменение исходных и появление новых компонентов
|
Биотические
компоненты
|
Продуценты
|
Превращают
достаточное количество солнечной энергии в химичекую энергию
фотосинтезирован-
|
Как
правило, небольшой по объему декоративный компонент. Для питания консументов
необходимо
|
|
ного
вещества.
|
поступление
связанной в веществе энергии из-за пределов системы.
|
Макроконсументы
|
Соответствуют
принципу пирамиды масс
|
Резко
преобладают; доминируют человек, немногие виды домашних и диких животных.
|
Продолжение табл. 2
Признак
|
Природная экосистема
|
Урбоэкосистема
|
Микроконсументы
|
В
состоянии минерализовать все мертвое органическое вещество.
|
Играют
небольшую роль ввиду огромной массы отходов, которые должны
транспортироваться за пределы системы и там перерабатываться.
|
Поток
энергии
|
Каскадоподобный
поток энергии, поступающей преимущественно от Солнца.
|
Солнечной
энергии достаточно, приток энергии из вне.
|
Круговорот
веществ
|
Замкнутый,
объем внутреннего круговорота больше обмена с окружением системы.
|
Разорванный,
объем внутреннего круговорота веществ меньше обмена с окружением. Поступление
биомассы для поддержания макроконсументов из-за пределов экосистемы.
|
Продуктивность
|
В начале
сукцессии высокая, затем снижается до сравнительно низкого уровня (климакс).
|
Незначительная,
подчинена потребностям человека.
|
Стабильность
|
Сравнительно
высокая, динамическое равновесие.
|
Низкая,
система постоянно подвергается различным антропогенным нарушениям.
|
Способность
к регуляции
|
Саморегуляция
|
Почти
отсутствует, человек должен выполнять регуляторную функцию, дополнительно
затрачивая вещество и энергию.
|
Пищевые
цепи
|
В виде многозвенных
биоценотических коннексов.
|
В
значительной степени случайные, обычно короткие.
|
|