14. Урбоекологія та проблеми фітомеліорації

Урбанізація (від лат. urbano - місто) як історичне явище розви­вається під впливом численних факторів, що неоднаково проявля­ються в різних районах світу. Серед них слід виділити шість най­важливіших: а) промислове виробництво; б) невиробнича місто-утворююча діяльність (містобудування); в) міжфункціональний вплив (інтеграція різних видів діяльності); г) вплив світового на­родного господарства і розвиток міжнародної торгівлі; д) наслідки „демографічного вибуху"; є) надмірне накопичення відходів люд­ської діяльності, що спричинило до порушення екологічної рів­новаги.

При цьому урбанізація не стоїть над усіма іншими процесами розвитку суспільства, а вбирає в себе впливи та прояви усіх фак­торів і підпорядкування основним історичним законам суспільного розвитку. Вона розглядається, передусім, як соціальне явище, ос­кільки місто є продуктом суспільного розвитку і цивілізації. Місто одночасно є також автономною екосистемою або ж елементом глобальної екосистеми, тобто частинкою біосфери. Отже, урбоеко-система - це міська соціоекосистема, а урбоекологія - це складо­ва частина соціоекології, що вивчає міські соціоекосистеми з ме­тою їх оптимізації.

Кожне з цих уявлень є своєрідною проекцією одного і того са­мого об'єкта - міста з його багатоаспектністю і багатоплановістю проблем. Справа в тому, що на місто накладаються різнорідні еле­менти: природні абіологічні (рельєф, клімат, водний режим), при­родні біологічні (рослинний покрив, фауна, мікроорганізми), техно­генні (забудова, інфраструктура, транспортна мережа тощо) і со­ціальні (суспільна організація, спосіб життя, традиції тощо).

Місто, або урбоекосистема, складається з трьох підсистем -природної (П), соціальної (С) і технологічної (Т), - є своєрідною фун­кцією від них: М = (П, С, Т). Порушення.або, як називають системни-ки, „шум", в одній із підсистем завдяки зворотному зв'язку дає про себе знати в системі „місто" або ж у сусідній підсистемі. Так, соці­альна нерівність ще в недалекому минулому розділяла міста на райони багатих і бідних, які відрізнялися різним рівнем благоуст­рою і озеленення. Усе це не могло не відбитися на загальному стані міста як соціоекосистеми.

Низька якість технічного середовища сучасних великих міст України (засилля промисловості, надмірне ущільнення забудови, недосконалість транспортних заходів), а також мізерне фінансу­вання зеленого господарства і природоохоронних програм спри­чинили погіршення сусіднього блоку - підсистеми „природа", а в цілому - до екологічної кризи багатьох міст (у колишньому СРСР таких налічувалось близько 500).

Процес урбанізації, незважаючи на ускладнення екологічної обстановки, не припиняється, про що свідчать численні дані. Кіль­кість міського населення на планеті з кожним роком збільшується. 210

Передбачається, що у 2000 р. більше 80 % населення розвинутих країн проживатиме у містах.

В СРСР у 1926 р. у містах проживало всього 18 % населення, в 1959 р. - 48, в 1973 р. - 59, в 1980 р. - майже 65 %. Порівняно з 1939 р. кількість міського населення, наприклад, у містах Захід­ної України збільшилась в 2,2-5,2 рази. Порівняно з 1940 р. у цьому регіоні кількість міст і робітничих селищ, які утворюють цілі агло­мерації, виросла вдвоє.

Урбанізація - об'єктивний процес, що має як позитивні, так і негативні наслідки. Серед негативних наслідків - певний комп­лекс соціально-екологічних проблем, які в окремих випадках заг­рожують здоров'ю і навіть існуванню міського населення. Ці проб­леми можна було б згрупувати за елементами природного сере­довища: чисте повітря - забруднене повітря, чиста вода - забруд­нена вода, акустичний оптимум - акустичний максимум, сприят­ливий клімат - кліматичний дискомфорт, вегатуючі поверхні -забудовані поверхні тощо. Якщо на карту міста накладаються тільки позитивні характеристики, тобто екологічні оптимуми, маємо справу зі здоровим навколишнім середовищем, якщо ж пе­реважають негативні фактори - місту загрожує екологічна криза. У древньоруській мові слово „город" походить від слова „горо­дити". Точніше, місто - огороджене, укріплене місце. Спочатку людина відгороджувалася від хижих звірів, а потім - від ворогів: за огороджену територію збігались люди, щоб перечекати небезпеку. Там вони часто осідали, і поступово сільське поселення перерос­тало в місто.

Соціальний аспект трансформації села в місто полягає голов­ним чином у формуванні організованого соціального ядра і почат­ку розподілу праці. Перші міста в Європі, Азії, Африці, Центральній Америці виникли в період первіснообщинного і утвердження рабо­власницького ладу. Народження їх пов'язане із досить розвинутим розподілом праці, відокремленням сільського господарства, ре­місництва і торгівлі, виникненням класів і держави.

По відношенню до природи в усі періоди розвитку міст прояв­ляється тенденція до заміни (або навіть знищення) природних умов місцевості умовами штучними, які посилюють панування людини і створюють ілюзію її повної незалежності від природи. Відрізняють три стадії урбанізації.

На першій стадії - місто практично нічим не відрізнялося від села, яке теж було огороджене від полів земляним валом або час­токолом, мало постійні будівлі, загальні місця захоронення і зва­лища. У селі уже були ритуальні споруди, які виділялися посеред оточуючої їх примітивної забудови.

Раннє місто, як і село, в основному використовувало органічні ; джерела енергії - рослинні і тваринні, місцеві джерела води. Як для одної, так і для іншої форми розселення характерні тривалий обробіток землі, використання як добрив людських і тваринних екскрементів. Цей період розвитку поселень відрізняється низькою

концентрацією неорганічних відходів - скляних і металевих, а та­кож відсутністю забруднення повітря. Розмір міста і кількість його населення на першій стадії урбанізації залежали від площі і про­дуктивності сільськогосподарських земель. Місто і оточуючі його природотериторіальні комплекси були в ті часи у рівновазі і вза­ємозв'язку.

Друга стадія урбанізації пов'язана із подальшим економічним розвитком міста, який характеризується інтенсивним використан­ням сільських природних і трудових ресурсів. Переробка сільсько­господарської сировини, а також виплавлення металу і гірські розробки вимагали залучення такої кількості населення, яку могла прогодувати земля, що знаходилася у власності міста.

Розвиток економічних зв'язків між містами стимулював будів­ництво доріг, розвиток міського і річкового транспорту. Ця стадія урбанізації відрізняється в основному лише деякою перевагою міста над сільськогосподарським оточенням.

Третя стадія урбанізації, яка збігається з періодом технічної і науково-технічної революції, відрізняється стійкою перевагою урбанізованого середовища над природним ландшафтом з транс­формацією невеликих урбанізованих територій. На цій стадії ур­банізації природне середовище якісно змінюється.

На території міста утворюються великі площі штучної підстилаю­чої поверхні, змінюється ґрунтове покриття. Нові джерела енергії, небачені обсяги промислового виробництва, зокрема сталеварно-го, коксового, хімічного, автомобільний транспорт, теплоелектро­централі викидають у повітря і воду відходи, які вже не спроможні переробити природні саморегульовані екосистеми.

Зростаючи у бік передмість і витісняючи природний ландшафт, протягом тривалого історичного періоду довкола міського центру або Свредньомістя формуються концентричні урбанізовані смуги, ЯКІ мають різну щільність забудови. Якщо площі середньовікових міст становили сотні гектарів, то сучасні міста займають величезні території, які сягають сотень квадратних кілометрів. Збільшуючись за горизонталлю, сучасне місто одночасно зростає і вгору.

Росте концентрація міського населення, його щільність в окре­мих містах досягає величезних розмірів. У 1870 р, 95 % американ- ців жили в населених пунктах з кількістю мешканців не більше 2,5 тис. чоловік. Тільки два міста - Філадельфія і Нью-Йорк - налі­чували 35 тис. мешканців. Нині в США сформувався велетенський урбанізований район, який займає 150000 км² де мешкає 40 млн чоловік. Утворився він за рахунок злиття агломерації Бостона, Нью-Йорка, Філадельфії, Балтімори і Вашингтона. На тихоокеан­ському узбережжі Японії - в минулому країни невеликих міст -у результаті зростання агломерацій Токіо, Йокогами, Кіото, Нагої, 212

Осаки і Кобе утворюється найбільша в світі конурбація, або мега-поліс, яку населяють близько 60 млн чол.

Подібне явище спостерігається і в Західній Європі. У Німеччині формується мегаполіс Рейнсько-Рурського району (Кельн, Дюс­сельдорф, Рурський басейн), у Великобританії - „Мідленде" (Ман­честер, Ліверпуль, Лідс-Бадфорд, Бірмінгем). Обидва мають при­близно 10-15 млн мешканців. Париж із оточенням нині має близько 12 млн мешканців, а у 2000 р. їх стане приблизно 18-20 млн чоловік.

Процес урбанізації торкнувся і слаборозвинутих країн. Більше того, темпи її настільки великі, що у такому місті, як Каїр, кількість міських мешканців близько 9-12 млн чоловік. В Азії крупні агломе­рації утворились довкола Калькутти, Бомбея, Сінгапура, Стамбу­ла, в Південній Америці - довкола Буенос-Айреса, Сан-Паулу, Ріо-де-Жанейро.

У колишньому СРСР налічувалося 500 міських агломерацій, у яких на початку 80-х років мешкало 110 млн чоловік, тобто понад 80 % усього міського населення країни. Крім міст-мільйонерів, значні міські агломерації утворюються навколо таких індустріаль­них центрів, як Донецьк та Дніпропетровськ.

Американський вчений-урбаніст Р. Л. Сміт у полемічних на­рисах з екології людини стверджує, що у 1850 р. жодне суспіль­ство не могло бути названим урбанізованим, бо світ тоді був аграрним. До 1965 р. усі індустріальні країни були урбанізова-ними і більша частина їхнього населення мешкала в містах. Темп урбанізації 1950-1960 pp. дорівнював темпу за 50-річний період з 1900 по 1950 р. За даними ООН, міське населення світу про­тягом 1920-1.960 pp. виросло майже втроє, а до 2000 р. пере­вершить 3 млрд чол.

В умовах НТР міста зберігають своє значення, бо інтенсифікація усього суспільного виробництва значною мірою продовжує опи­ ратися на міську концентрацію і на виробничу функцію міського середовища. В цих умовах ще швидше, ніж раніше, розширюється - урбанізоване середовище, інтенсифікується його вплив на приро­ ду. Процес інтенсифікації викликаний, по-перше, ростом населення, головним чином міського, розвитком технології, яка вимагає все більшого простору, розширенням ареалу концентрації виробництва завдяки революції в галузі інформації і комунікації. По-друге, прес на природу зумовлений поширенням міського способу життя і не­ баченого донині росту просторової рухливості населення. Простір, який необхідний людині для розширеного відтворення, фізичної і духовної досконалості, росте значно швидше, ніж простір, який використовується для матеріального виробництва. 8* * . . 213

Проблеми сучасних великих міст поглиблюються якраз різкою нестачею природно-просторових ресурсів. Якщо раніше вони роз­глядалися як фізичний простір, який необхідно подолати, то сьо­годні він набуває величезної цінності у відтворенні трудового і культурного потенціалу особистості. Тому вільні від забудови те­риторії всередині міста і в його передміській зоні оберігаються для створення надійної екологічної противаги штучному поверхневому покриттю (бетону, асфальту, цегли, металу тощо).

Колись концентрично стиснуте місто розширювалося за раху­нок приміських територій. Концентрація міської забудови, як ві­домо, була викликана швидкими темпами індустріалізації у XIX ст. У всіх високорозвинутих містах світу основний потік населення йшов не до центру сучасних міст, а немовби розпливався по при­міських землях. Сприяв цьому розвиток залізниць, а потім - авто­мобільного транспорту. Наприклад, з 1940 по 1960 р. населення центральних районів зменшилося у Стокгольмі з 54 до 27 %, Мад­риді - з 77 до 41 %. У Торонто, населення якого сягає 2 млн, за цей період згаданий показник зменшився з 71 до 37 %. Тут довкола досить щільного старовинного центру простягалася малопо­верхова забудова, яка мало чим відрізняється від заміської одно­поверхової.

Кульмінаційна точка росту міського населення була досягнута у 1970 p., а потім намітився спад. Причини цього процесу різні. До міста прибувало сільське населення і розселялося у приміській зоні. Багато міських мешканців, переважно заможних, намагаєть­ся наблизити своє житло до природи, часто має в передмісті ще один дім. Вважають, що тенденція відпливу населення з центрів у передмістя набуває стійкого характеру.

Ідея міст-садів у багатьох країнах спричинила те, що поблизу великих міст виросли нові житлові міста (міста-спальні), витіснив­ши природні ландшафти.

Розвиток урбанізації, ускладнення просторових форм господа­ рювання і соціальної діяльності, виникнення територіальних сис­ тем розселення і виробництва зі складною функціональною струк­ турою, залучення в індустріальний цикл все більшого обсягу при­ родних ресурсів вимагають раціонального використання і розподілу їх між споживачами. Тому особливе місце в районному плануван­ ні, яке є основою для розробки генеральних планів міст, відводить­ ся збереженню цінних природних ресурсів, пам'ятників культури і питанням підтримки оточуючого людину середовища в належно- му екологічному стані.

Такий підхід дає змогу виділити території перспективного роз­витку населених пунктів і їхніх груп (систем, агломерацій), зони обмеженого розвитку урбанізації і можливе розміщення підпри-214

ємств, що забруднюють природне середовище; коридори інженер­них комунікацій і транспортних магістралей; зони охорони водних джерел і водосховищ; приміські комплекси; охоронні території -цінні природні ландшафти, заповідники, заказники, архітектурно-історичні комплекси і, зрештою, сільськогосподарський пояс. Подібна структура завдань, закладених у районному плануванні, дозволяє управляти екологічною ситуацією в містах і приміських

зонах.

Як свідчать біблійські оповіді, ще древні міста розвивалися у тісному взаємозв'язку з виробництвом продовольства. їхній сільськогосподарський пояс мав чітко визначені межі, і тепер ве­лике місто, як значний споживач сільськогосподарської продукції, частину її ввозить з окремих районів, а певну частку вирощує в межах своєї зони.

На жаль, міста, зосереджуючись, як правило, в басейнах рік на родючих алювіальних землях, вступивши в розвиток нестримної урбанізації, займають ці землі під забудову доріг, кар'єри, буді­вельні майданчики. Протягом 15 років така площа подвоюється і межа засвоєння територій, як стверджують окремі вчені, вже

близька.

Якість міських земель, враховуючи і приміську зелену зону, постійно погіршується. Грунти урбанізованих територій піддаються тим же шкідливим впливом, що й міське повітря і гідросфера, хоча грунт і володіє певною можливістю біологічного самоочищення -розщеплює і мінералізує відходи, що в неї потрапили. Порушення механізму такого самоочищення в результаті його перевантажен­ня (механічного, фізичного, хімічного) веде до деградації. У грунтах великих міст, з їх ксерофілізацією (осушенням) середовища, спо-стерігається процес олужнення.

Якщо, наприклад, у лісопарках Львова [рН грунту становить 4,6-4,9, то у вуличних насадженнях - 7,1-8,0, У зв'язку з наяв­ністю в міських грунтах великої кількості будівельних решток, їхня дренажність різко збільшується, що веде до швидкого зне-воложення. На відміну від лісових грунтів, де переважає вміст фульвокислот, які сприяють швидкій мінералізації, тут переважа­ють гумінові кислоти і спостерігається нагромадження гумусу. Високий процент гумусу в міських насипних грунтах не завжди відображає умови оптимального ґрунтового живлення. При ущіль­ненні грунтів (а міські грунти в 2-3 рази щільніші від лісових)

і погіршенні обміну повітря у них пригнічується життєдіяльність ґрунтових організмів, що веде до голодування рослин, особливо азотного.

До погіршення механічного складу і властивостей грунту веде забруднення побутовими і промисловими відходами, вуличним

215

сміттям тощо. Згідно з даними, у США склад відходів такий: папе­ру - 31,3 %, скла - 9,7, пластмаси - 3,4, гуми, шкіри - 2,6, дереви­ни - 3,7, харчових відходів - 17,6, металевих відходів - 9,9, текс­тильних відходів - 1,4, інших - 20,4 %. „Якщо ми не хочемо, щоб ... потік твердих відходів поглинув суспільство, як один за другим були поховані під рештками семи шарів „цивілізації" сім міст древ­ніх халдеїв", - з тривогою пишуть Б. Уорд і Р. Дюбо в книзі „Земля лише одна", - необхідно вирішити дві проблеми - збір сміття і його спалювання". Сьогодні існують технології раціональної переробки міських відходів, проте в багатьох містах (Львів, Торонто тощо) ними залишаються улоговини, а часто і родючі землі.

Особливістю грунтів старих міст є насипний характер їх. У міс­тах старої забудови антропогенні наноси значної потужності ле­жать суцільним покровом - в Лондоні на глибині 25 м, у Москві -22 м, в Парижі - 20 м. Найбільший культурний шар (36 м) виявлений у Києві, якому 1500 років. Стратиграфія Подолу, проведена в ос­танні роки, дала змогу, наприклад, встановити своєрідне чергуван­ня темних (культурних) і світлих (піщаних) шарів, що свідчить не лише про періодичні наступи Дніпра на Поділ, а й про потужні ви­носи з Київських гір. Тут налічується 13 культурних шарів, 8 з яких відносять до періоду Київської Русі.

Поховані грунти змінюють свій хімічний склад, оскільки змен­шується доступ кисню, вологи і тепла, ослаблюється життєдіяль­ність мікроорганізмів, зупиняється ґрунтотворний процес. Тому ведення зеленого господарства вимагає попереднього вивчення фізико-хімічних властивостей грунту.

існує ще одна глобальна проблема: місто поглинає колосальну кількість органічної маси, знятої з грунту, яка, однак, не повертає­ться до нього у вигляді екскрементів, а спалюється на звалищах, нагромаджується у вигляді сміттяних rip, зливається каналізацій­ними водами або ж піднімається в атмосферу. Чимало шкоди місь­кій екосистемі завдає спалювання листя. В природі міста порушу­ється основний геохімічний цикл - повернення поживних елемен­тів у грунт, звідки вони мали б поглинатися рослинами. У резуль­таті постійно руйнується верхній шар землі - гумус, порушується структура ґрунтового покриву.

Найгірше грунт справляється з твердими і рідкими токсичними відходами. Внаслідок промислових викидів у ньому нагромаджу­ ється надмірна кількість хімічних сполук, які згубно діють на орга­ нізм тварин і людини. Це, зокрема, ртуть, миш'як, мідь, свинець, фтор, марганець тощо. Довкола промислових підприємств нерідко утворюються зони, грунти яких сильно забруднені подібними еле­ ментами. Так, у районі суперфосфатного і ртутного комбінатів 1 кг грунту може вміщувати від 1,3 до 4,63 мг ртуті (залежно від від- 216

даленості підприємства). У грунт потрапляють і канцерогенні (бластомогенні) речовини: сажа, продукти осмолювання, нафто­продукти.

Сьогодні ще рано говорити про механізм впливу запиленості і загазованості на грунтові процеси, оскільки у цій галузі лише роз­почато дослідження. Однак можна стверджувати, що сірка і її спо­луки, а також хлорид водню викликають підкислення грунтів, а аміак, сода і сполуки магнію - залуговування. Надмірне нагро­мадження в грунті різних елементів у токсичних концентраціях впливає на рослини, знижує продуктивність лісових і паркових насаджень.

Природне „тіло" ландшафту - місто, яке розвивається, немовби вдягається у „функціональний одяг", з'являються різні антропоген­ні форми його існування: житлова і промислова забудова, вкриття шляхів, вулиць та майданів, сільськогосподарські культури, сади та парки тощо. Антропогенізація змінила не лише природний ланд­шафт, а й геохімічні процеси, які в ньому відбуваються, і це зако­номірно, адже в щільно забудованих частинах старовинних міст змінилися практично всі компоненти ландшафту: рельєф, грунти, гідрологія, рослинний і тваринний світ. Наприклад, компоненти ландшафту дна Львівської улоговини докорінно змінилися, почина­ючи від консервативного рельєфу і до динамічного живого рослин­ного вкриття (місця існування зооценозу), що спричинило порушен­ня екологічної рівноваги. Тут сьогодні в сонячну погоду спостері­гаються часті смоги, акумуляція тепла, скорочення вегетаційного періоду у вуличних насаджень.

Аналіз функціональної структури антропогенізованого ландшаф­ту міст дає змогу вичленити наступні типи ландшафтів: урбанізо-вані, індустріальні, девастовані, рекреаційні, комунікаційно-стріч­кові, агрокультурні, лісогосподарські, гідроморфні.

Урбанізовані ландшафти відрізняються характерними рисами міської забудови - житлової, складської, аеропортової, транспорт-новузлової тощо. Чим більші міста, тим масштабніші розміри цих функціональних структур, У великих містах маємо справу з різною висотністю забудови.

Індустріальні ландшафти мають свій силует, займають значні території, часто характеризуються забрудненням атмосфери, грун­тів і вод (Дніпродзержинськ, Кривий Ріг, Маріуполь),

Девастовані ландшафти частіше за все представлені кар'єрни­ ми виробками, відвалами, териконами, сміттєзвалищами тощо. Рекреаційні ландшафти: парки, лісо-, луго- та гідропарки, спор­ тивно-оздоровчі комплекси - сформовані методами ландшафтної архітектури. , ²¹⁷

Комунікаційно-стрічкові ландшафти - міжфункціональні ланд­шафти доріг, шляхів з віадуками, розв'язками і прилеглим озеле­ненням.

Агрокультурні ландшафти складаються із ландшафтів посе­лень (села та хутори), виробничих зон, сільгоспів, полів, лук і са­дів. Кожний тип агроландшафту має свої риси.

Лісогосподарські ландшафти визначають лісистість приміської зони, а в окремих випадках і міста, де вони заходять у зону по­селення.

Гідроморфні ландшафти представлені промисловими та рекре­аційними ставками, плесами річок і озер.

Кожний із згаданих функціональних антропогенних ландшафтів характеризується певним рівнем участі в ньому рослинного чи біогеоценотичного покриття. Біогеоценози, з яких складається це покриття, поділяються на корінні, умовно корінні та похідні. Най­більш широко у містах представлені похідні біогеоценози, які поді­ляються на нерегульовані і регульовані. Якщо нерегульовані рос­линні угруповання, які розвиваються без втручання людини, пред­ставлені 4 типами фітоценозів: сільваценозами (лісовими), прато-ценозами (лучними), рудероценозами (бур'янами) і фрутоценозами (чагарниковими заростями), то регульованих налічуємо вдвічі більше: сільвеценози (лісової плантації, шкілки), агроценози (агро­культури), пратоценози (газони), помологоценози (сади), флорі-ценози (квіткові, садово-паркові), стріпоценози (лісосмуги), фруто-ценози (чагарникові стіни та стрижені бордюри), вітаценози (вино­градники), акваценози (зарості водяних декоративних рослин). Регульовані фітоценози - це культурфітоценози, рівень продуктив- ності і декоративності їх залежить від рівня господарської діяль­ності.

Урбанізація - ця процес аитропогенізації природних екосистем. Якщо врахувати, що біогеоценоз - це екосистема в межах фіто­ценозу, а останньому відповідає фація як найменша ієрархічна оди­ниця ландшафту (Сукачее, 1949; Погребняк, 1975), то процес антро-погенізації найкраще простежується якраз на цьому урбогенному рівні.

З точки зору генезису урбанізованих міських ландшафтів єд­ність зовнішніх форм розглядається як категорія культурного ланд­шафту, який відповідає певному періоду урбанізації. Визначення параметрів сумарного перетворення компонентів ландшафту

можна представити як коефіцієнт його динаміки (K1), коли

де L2 - стан динамічної рівноваги на період п + 1; L1 - стан дина­мічної рівноваги на період n.

При співвідношенні К/1і : К/2 : К/3 ... К/_п, яке відображає ступінь компонентних перетворень ландшафту, процес змін спрямований на урівноваження динамічно і функціонально стійкого стану, який досягає свого максимуму при п, і, навпаки, при л + 1 процес рів­новаги буде відрізнятися посиленою нестійкістю. Кожний із типів ландшафтних комплексів (плоскі, горбисті, хвилясто-горбисті, го­ристі) характеризуються індивідуальним коефіцієнтом адинамічної рівноваги. Залежно від участі в енергетичному балансі речовини і егіергії вони мають індивідуальні особливості.

Зміни ландшафту виникають у результаті трьох перетворюючих дій, які можуть відбуватися одночасно або неодночасно: а) стихій­ного (індустріалізація кінця минулого сторіччя, яка й донині має спонтанний характер; б) функціонального (свідоме перетворення ландшафту з урахуванням господарської діяльності і об'єктивних потенціальних можливостей ландшафту; це практично стосується усього блоку технічної підсистеми); в) естетичного, що відповідає естетичним потребам і нормам, які існують у суспільстві (старо­винні і новітні архітектурно-художні комплекси міської забудови, окремих будівель, садів і парків тощо).

Послідовність змін типів ландшафтів може бути прогресивною і регресивною. Антропогенізація сучасних міських ландшафтів відбувалась так: первісна, натуральна, культурна. Культурний ланд­шафт неможливо відразу рекультивувати в натуральний. Спочат­ку він повинен пройти стадію культурного гармонійного ландшафту. Підбір критеріїв антропогенних змін ландшафту грунтується на принципі співвідношення балів: за „0" балів береться природний взаємозв'язок між компонентами, тобто непорушений або майже непорушений; „0-1" - порушення стосовно окремих компонентів дещо проявлялось, однак примітивна технічна озброєність не спри­яла руйнуванню взаємозв'язків; „2-3" - слабкий техногенний вплив на окремі компоненти з незначним руйнуванням взаємо­зв'язків; „4-5" - виявилось помітне порушення, зміни досягли 25-

ЗО % при збереженні,однак, природного самовідновлення; „6-7"-

перетворюваність становить 50 %. Засвоюються усі компоненти, порушуються природні зв'язки між ними, окремі компоненти пот­ ребують охорони; „8-9" - вплив урбанізації досягає 70- 80 %, від­ бувається певна перебудова окремих компонентів з порушенням природних процесів. Відновлення вимагає значних витрат і трива­ лого часу; „10" балів - компоненти повністю охоплені господаось- кими перетвореннями. Антропогенна діяльність людини вплинула на всі природні процеси, розірвано усі взаємозв'язки між компо­ нентами. 219

Досліджуючи взаємозв'язок підсистем урбоекосистеми, можна виявити зворотні зв'язки - як позитивні, так і негативні: чисте по­ вітря - забруднене повітря, чиста вода - забруднена вода, живі вегетуючі підстилаючі поверхні - мертві, не вкриті зеленню по­ верхні тощо. Позитивні і негативні зв'язки можуть бути типізова­ ними з урахуванням збільшення чи зменшення можливостей еко­ системи. А. Костровицький (1979) ці системні зв'язки об'єднує таким чином: 1) суплетивні (++) - збагачують взаємодію, підніма­ ють системи на вищий організаційний рівень; 2) компенсаційні (00) - повертають завдані збитки, не знижують організаційного рів­ ня системи; 3) редукційні (-++) - сприяють заміні порушених еле­ ментів на інші поза цією ж системою; 4) деструктивні ( ) ве­ дуть до порушення взаємодії систем.

Залежно від інтенсивності і зворотності явищ можна виділити такі рівні деструктивних зв'язків: а) деградації, в результаті яких дана система переходить з вищого організаційного рівня на ниж­чий, зберігаючи однак при цьому виконання своїх функцій; б) деге-нерації, характерні скороченням виконання системою своїх функ­цій. На відміну від деградації зміни тут мають незворотний харак­тер; в) дисфункції, при яких у системі обмежені можливості вико­нувати надані їй природою функції; г) декомпозиції, що є результа­том порушення просторової структури; ведуть до меншої просто­рової взаємозумовленості.

Якщо порівняти критерії оцінки змін у ландшафті як природній системі, то можемо відзначити, що оцінці „0" балів відповідають суплетивні зв'язки; „1-5" - компенсаційні; „6-7" - редукційні; „8-Ю" - деструктивні і, зокрема,деградаційні („8-9"), дегенера-ційні („8-9"), дисфункційні („9") і декомпозиційні („10").

Користуючись даними підходами і термінологією німецьких ландшафтологів та фітоценологіє (Біллветц, Зукопп та ін.), можна виділити ступінь класів окультуреності, або гемеробії, біогео-ценозів чи екосистем: І - агемеробні (антропогенний вплив від- сутній); II - олігогемєробні (корінні і похідні ліси, луки, плавні

і болота, слабко зачеплені господарською діяльністю); III - мезо-

гемеробні (парки, лісопарки, екстенсивні луки і пасовища); IV -

еугемеробні (культурфітоценози, керовані в процесі господарсь- кої діяльності); V - полігемеробні (девастовані землі кар'єрів, териконів, відвалів, свіжих звалищ, де рослинний покриві лише починає формуватись); VI - метагемеробні (мертва підстилаюча поверхня забудов, замощень, „місячні" ландшафти безплідних земель, отруєних хімічними та радіаційними речовинами, днища кар'єрів тощо).

Якщо взяти радіальний переріз великого міста, то від його пе­риферії до центру забудови можна виділити чотири екологічні 220

пояси: 1) приміських лісів (агемеробні і олігогемєробні екосис­теми); 2) міських парків і лісопарків (мезогемеробні екосистеми); 3) міських садів і парків, лісосмуг, плантацій, полів, лук (еугеме­робні екосистеми); 4) вуличних посадок та зелені площі промисло­вих підприємств, кар'єрів (метагемеробні та полігемеробні еко­системи).

Кожній із названих екологічних зон відповідає свій комп­лексний урбогенний градієнт середовища (КУГС), який форму­ється трьома взаємозв'язаними факторами: едафічним, кліма­тичним і полютанто-забруднюючим. У першому екологічному поясі вплив КУГС дуже слабкий („0-3" бали), у другому - слабкий („4-5"), у третьому - сильний („6-9"), у четвертому - дуже силь­ний („10").

Одним із головних декомпенсуючих заходів, спрямованих на оптимізацію урбанізованого середовища, особливо в третьому і четвертому екологічних поясах, є фітомеліорація.

Фітомеліорація урбоекосистеми. фітоценотичний покрив, або автотрофний блок урбоекосистеми, є біосферно активним: він ви­робляє біомасу, фіксує вуглекислий газ і молекулярний азот, про­дукує кисень, бере участь у біохімічних циклах і ґрунтових про­цесах. Тому прогресивний розвиток ноосфери неможливий без науково-планового управління нею за принципом оптимізації.

Засоби оптимізації ділять на абіотичні (технічні) і біотичні; остан­ні, в свою чергу, - на 3 групи:

1. фітомеліоранти, тобто угруповання автотрофів - фотосинте- зуючих продуцентів - вищих рослин і водоростей (зокрема, одно клітинних) та лишайників;

2. зоомеліоранти, тобто угруповання деяких гетеротрофін - тварин, за винятком простіших;

3. протомеліоранти: переважають гетеротрофи, головним чином редуценти - більшість бактерій, гриби, простіші тощо.

Отже, фітомеліорація - це використання природної перетворю­вальної функції рослинності в оптимізації ноосфери. Що ж стосуєть­ся зоомеліорантів і протомеліорантів, то їх нема сенсу розглядати поза фітоценотичним покривом, оскільки вони розвиваються із єд­ності з біоценозом у межах конкретного фітоценозу.

Ноосферне управління фітомеліорацією в умовах конкретної урбоекосистеми має свої межі - просторові і часові. Воно перед­бачає прогнозування і планування фітомеліоративних заходів.

Ноосферне управління фітомеліорацією є функцією кількох ієрархічних одиниць урбоекосистеми: безпосередньо урбоекосис­теми (з 8 підсистемами; природною, соціальною, технічною, а та­кож просторовою, часовою, управлінською та двома зовнішніми -

221

енергетичною та адміністративно-державних рішень), біогеоцено-тичного покриву в складі конкретних біогеоценозів і, зрештою, фітоценозу.

Прогресивна перетворювальна функція фітоценозу є об'єктив­ним процесом (як затягування рани на людському тілі) його роз­витку, корисним з позиції людини. У природі, наприклад, це за­рощування девастованих земель кар'єрів чи відвалів піонерною рослинністю, за якою приходять більш досконалі чагарникові чи деревно-чагарникові сукцесії.

Перетворювальна функція фітоценотичного покриву поділяєть­ся на п'ять груп: меліоративну (з позиції поліпшення біогеоценозу чи ландшафту), сануючу (з позиції очищення навколишнього сере­довища), рекреаційну (відновлюючу людське здоров'я), інженерно-захисну та планувально-архітектурну. Часто ці функції здійснюють­ся одночасно чи взаємопереплітаються.

Знаючи природу фітоценозу та його перетворювальні можливос­ті, можна змоделювати такий фітоценоз-меліоратор, який би від­повідав усім вимогам оптимізації урбоекосистеми і головне -оптимізації оточуючого людину середовища (з позиції вимог соціо­екології людини). Кафедрою екології Українського державного лісотехнічного університету разом з математиками розроблено програми моделювання міських насаджень - фітомеліорантів.

15. МАТЕМАТИКО-КАРТОГРАФІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

СОЦІОЕКОСИСТЕМ ЯК ПРОВІДНИЙ МЕТОД СОЦІОЕКОПОГІЇ

15.1.формування методу

У попередніх розділах був розглянутий внесок галузевих під­розділів соціоекології у розв'язання глобальної проблеми гармоні­зації взаємодії суспільства та природи на нашій планеті. Деякі з цих підрозділів дають змогу навіть вирішувати окремі питання оптимізації галузевого природокористування: охорони та раці-222

онального використання біологічних, мінеральних, земельних, водних, повітряних ресурсів. Але на сучасній стадії розвитку гло­бальної соціоекосистеми в умовах загальної соціоекологічної кризи не можна успішно налагодити охорону та раціональне використання окремих природних компонентів, не враховуючи їхніх взаємозв'язків між собою та з різними соціально-економіч­ними компонентами соціоекосистем.

Такий комплексний системний підхід до вивчення взаємодії усіх компонентів у межах єдиної системи - соціоекосистеми - за­безпечує метод математико-картографічного моделювання соціо­екосистем. Він дає змогу перейти від вирішення окремих питань оптимізації галузевого природокористування до розв'язання ком­плексних проблем територіального природокористування, до управління соціоекосистемами різного ієрархічного рівня як цілі­сними об'єктами, тобто до виконання соціоекологією своїх інте­гративних функцій. Тому названий метод з повним правом може вважатися провідним методом соціоекології.

Метод математико-картографічного моделювання соціоеко­систем, як і сама соціоекологія, сформувався не одразу, Лише

після того, як виникли і розвинулися такі науки, як кібернетика -

загальна теорія управління, системологія - загальна теорія сис­тем, інформатика - загальна теорія інформаційного забезпечення, після того, як у космонавтиці з'явився перспективний напрям -дистанційне геозондування, а географія почала займатися ма-тематико-картографічним! моделюванням географічних об'єктів, створилися необхідні передумови для появи і розвитку даного методу.

Творець кібернетики Н. Вінер ще задовго до виникнення соціо­екологічної кризи передбачав її появу і підкреслював необхідність управління процесом взаємодії людського суспільства з навко­лишнім середовищем, наголошуючи на тому, що людство не є ізо­льованою системою, а частиною значно більшого світу, що міс­тить джерела нашої життєдіяльності. На жаль, на практиці сфера діяльності кібернетики тривалий час обмежувалась питаннями керування технічними системами. Становлення теорії управління соціально-економічними системами (так званого програмно-цільо­вого методу) і формування його понятійного апарату відбувалося відокремлено від кібернетики, Лише в останні роки ці напрями зблизились, що відкрило шлях до розробки теорії управління ще більше складними системами - соціоекологічними.

Розроблена Л. фон Берталанфі загальна теорія систем стала ос­новою для вивчення (з метою наступного керування) процесів взаємодії людського суспільства з навколишнім середовищем на

223

системній основі. Найбільш ефективним засобом вивчення склад­них систем є моделювання, яке є методом пізнання, при якому вивчається безпосередньо не сам об'єкт, а деяке проміжне, спро­щене, апроксимоване його відображення - модель. Пізнати будь-яку систему - це насамперед створити її модель. Сам процес моделювання складається з трьох етапів - дослідження феномена і нагромадження фактичного матеріалу, побудови і вивчення моде­лі та використання результатів моделювання в практичній діяль­ності.

Моделі можуть бути статичними і динамічними, детермініст­ськими і стохастичними, безперервними і дискретними, натурни­ми, аналоговими, символічними тощо. Складні динамічні системи, до яких належать і соціоекосистеми, найбільш доцільно вивчати із застосуванням математичного моделювання з використанням уні­версальних моделюючих засобів - цифрових та аналогових ЕОМ. Внаслідок цього на базі кібернетики, системології та інформатики в останні десятиріччя сформувався новий перспективний науковий напрям - системне моделювання.

За сучасними уявленнями, системне моделювання полягає у представленні досліджуваних об'єктів у вигляді систем, що скла­даються із взаємопов'язаних елементів, у виборі математичної структури, що відображає цю взаємодіюча у дослідженні таких мо­делей з допомогою ЕОМ. Різновидом системного моделювання є соціоекологічне моделювання, обєктами дослідження якого є со­ціоекосистеми.

У зв'язку з тим, що в таких надскладних системах, якими є соціоекосистеми, взаємозв'язки компонентів і процеси, що в них відбуваються, неможливо представити у формалізованому виг­ляді, соціоекологічне моделювання здебільшого є моделюванням імітаційним, імітаційне моделювання, за визначенням його твор­ця Р. Шеннона, є процесом конструювання моделі реальної сис­теми і постановки на ній експериментів для того, щоб зрозуміти поведінку системи, оцінити різні стратегії, які забезпечують функ­ціонування даної системи, імітаційне моделювання є найкращим інструментом дослідження складних систем, керування якими пов'язане з прийняттям рішень в умовах невизначеності. У по­рівнянні з іншими методами системного моделювання воно дає можливість розглядати більшу кількість альтернативних варіан­тів і точніше прогнозувати їхні наслідки. Імітаційне моделювання дає змогу експериментувати з моделями систем, коли подібне експериментування на реальних системах неможливе або не­бажане. Це робить імітаційне моделювання неоцінимим при до­слідженні соціоекосистем, безпосереднє „експериментування" 224

над якими вже не раз призводило до тяжких соціально-еколо­гічних наслідків.

Соціоекологічне моделювання як інструмент гармонізації вза­ємодії суспільства та природи повинне вирішувати такі завдання: виявляти структуру соціоекосистем та особливості їхнього функціонування і закономірності взаємодії складових природних та соціально-економічних компонентів;

визначати основні параметри динамічної рівноваги (гомеостазу)

та оптимального стану будь-якої досліджуваної соціоекосистеми;

встановлювати ступінь наближення стану соціоекосистем до

критичної межі, за якою починаються незворотні процеси розпаду

соціоекосистеми;

прогнозувати розвиток соціоекосистем при різних стратегіях антропогенної діяльності;

визначати оптимальну функціональну структуру досліджуваної соціоекосистеми, зокрема оптимальне функціональне зонування території і оптимальний режим природокористування у межах ви­ділених функціональних зон;

керувати гармонійним розвитком соціоекосистем. Піонерами моделювання глобальної земної соціоекосистеми стали на початку 70-х років американські вчені - представники так званого Римського клубу. Однак створені ними моделі виявилися надто загальними. Так, у моделі Дж. Форрестера WORLD-2 було використано лише п'ять фазових змінних - населення, фонди в про­мисловості, фонди у сільському господарстві, природні ресурси та забруднення середовища. Модель Д. Мєдоуза WORLD-3 являла собою дещо деталізований варіант моделі WORLD-2. В експери­ментах з моделлю WORLD-3 програвалось 12 варіантів різних со­ціально-економічних стратегій, причому за обмеження враховува­лись головним чином ресурсні межі.

Обидві згадані моделі не враховували територіальної неод­норідності глобальної соціоекосистеми. Проте результати екс­периментів на них лягли в основу концепції „лімітів росту", що обґрунтовувала необхідність стабілізації світового розвит­ку заради відвернення загальної планетарної соціоекологічної кризи у XXI ст.

Розроблена дещо пізніше модель М. Месаровича та Е. Пестеля вже до деякої міри враховувала неоднорідність економічного роз­витку світової системи, що дало змогу її авторам висунути кон­цепцію „органічного росту", яка передбачала ліквідацію розриву між розвинутими державами і країнами, що розвиваються. Однак усі згадані моделі вчених Римського клубу відрізняються економіч­ною однобічністю: головну увагу в них зосереджено на досліджен­ні глобального економічного процесу з включенням у нього лише окремих елементів, що описують стан навколишнього середовища. Науковий колектив, що займався даною проблематикою в Об­числювальному центрі Академії наук колишнього СРСР під керів-

225

ництвом Н. Н. Моісеєва, обрав інший напрям. За 10 років дослід­жень, початих у середині 70-х років, там була створена перша вер­сія глобальної моделі біосфери - система „Гея", складена з трьох блоків - кліматичного, біотичного та людської активності. Кліма­тичний блок описує динаміку та енергетику біосфери, зокрема, циркуляцію вологи і динаміку приповерхневого шару океану. Біо­тичний блок мав описувати кругообіг біогенних елементів - вугле­цю, азоту, кисню, води, мікроелементів, а також процеси грунто-творення, фотосинтезу, дихання рослин тощо. Однак поки що вда­лося створити модель лише кругообігу вуглецю. Третій блок, присвячений людській активності, виявився найбільш складним, тому творці моделі обмежилися розглядом лише окремих сценарі­їв людської діяльності, зокрема „програванням" сценарію ядерної війни.

Отже, незважаючи на зусилля багатьох вчених, досі ще не вда­лося створити більш-менш повної моделі глобальної соціоекосис-теми, яка б у планетарному масштабі відображала взаємодію основних природних та соціально-економічних компонентів і вра­ховувала багаторівневу ієрархічну структуру цієї системи. Для сучасного рівня науки це, мабуть, занадто складне завдання. Тому шлях до гармонізації земної глобальної соціоекосистеми очевидно лежить через гармонізацію локальних та регіональних соціоеко-систем.

Головною ознакою цих систем є їхня територіальність. Взаємодія різних природних та соціально-економічних компонентів відбува­ється в них на чітко визначеній обмеженій площі. Зміни власти­востей цих компонентів виявляють часто просторовий тренд, тому для виявлення закономірностей змін показників компонентів у просторі та часі необхідно будувати графічні моделі кожної дос­ліджуваної соціоекосистеми. Такими графічними моделями є по-компонентні та синтетичні карти. Картографічні моделі органічно доповнюють імітаційні моделі, дають змогу генералізувати тема­тичну інформацію для наступного перенесення її в базу даних ма­тематичних моделей на машинних носіях. З другого боку, переве­дення результатів моделювання на ЕОМ у картографічну форму ро­бить їх більш наочними і зручними для практичного використання мри керуванні соціоекосистемами.

Велику роль у моделюванні соціоекосистем відіграє також дис­танційне зондування поверхні Землі аерокосмічними апаратами. Використання при створенні картографічних моделей матеріалів аеро- та космофотозйомок з різних висотних рівнів суттєво під­вищує інформативність та детальність цих моделей, не кажучи вже про значне прискорення створення та досягнення синхронності відображуваної інформації їх. Повторні аерокосмічні фотозйомки і регулярний прийом телеметричної інформації з автоматичних супутників Землі дають змогу вивчати зміни природних компонен­тів соціоекосистем під впливом антропогенної діяльності не лише 226

у просторі, а й у часі. Цим самим дистанційний геомоніторинг дає змогу простежувати, як результати проведеного математико-картографічного моделювання соціоекосистеми реалізуються на практиці, тобто налагодити у математико-картографічній моделі соціоекосистеми надійний зворотний зв'язок

Отже, при моделюванні регіональних та локальних соціоеко-. систем органічно поєднуються методичні прийоми соціоекологіч-ного моделювання, математико-картографічного моделювання та ■■■ дистанційного геозондування (рис. 14.1). У сучасному вигляді ме­тод математико-картографічного моделювання соціоекосистем був сформований і пройшов успішну апробацію у 1980-1985 pp. при розробці математико-картографічної моделі оптимального функціонального зонування Львівської обласної соціоекосистеми (Г. О. Бачинський, 1986). у процесі цієї роботи було складено в мас­штабі 1 : 100000 атлас карт природних умов, раціонального при­родокористування і охорони природи Львівщини. Результати мо­делювання були покладені в основу розробленої плановою комі­сією Львівського облвиконкому комплексної соціально-економіч-ної програми розвитку Львівської області на 1991-1995 роки та на період до 2005 року. Ця програма, на відміну від багатьох інших, лімітуючим фактором економічного розвитку області визначила якість навколишнього середовища, що є' втіленням у життя соціо-екологічного принципу природокористування.