Лекція 1
.docxТема: Урбанізація: зміна природного середовища
План
Об’єкт, предмет і основні завдання урбоекології
Наукові основи урбоекології
Урбанізація і зміна природного середовища.
Урбоекологія (від латинського urbs – місто) – наука, що вивчає взаємозв'язки та взаємодію у часі і просторі двох систем – міської і природної, а також ноосферне управління екосистемою. Урбоекологія є розділом екології.
Метою урбоекології є пошук шляхів і розроблення рішень у рамках містобудування і організації території. Ці заходи спрямовані не лише на забезпечення прийнятих гігієнічних умов життя, але і на раціоналізацію природокористування, охорону навколишнього природного середовища і впровадження найважливіших соціально-економічних процесів у межах регіонів, міських агломератів, міст та окремих їх частин.
Об'єктом вивчення урбоекології є міські біогеоценози.
Урбоекологія розглядає урбанізацію не лише як об'єктивний історичний процес зростання ролі міст у розвитку цивілізації, але і як процес перебудови всього середовища проживання людини, тобто спираючись на екологічний підхід, згідно з яким місто є складним організмом у системі зв'язків між елементами, які його утворюють, та «зовнішнім» соціальним і природним середовищем.
Предметом урбоекології є дослідження процесів взаємодії урбанізованого і природного середовища, а також розроблення пропозицій, що спрямовані на охорону здоров'я населення міст та інших населених пунктів, охорону атмосфери, гідросфери, літосфери і біоти від негативного впливу урбанізації та міської забудови. Урбоекологія досліджує урболандшафти, зміну природно- просторових ресурсів міста, його ґрунтових покровів, повітряного басейну, поверхнених і підземних вод, рослинного і тваринного світу.
Урбоекосистема – це природно-територіальний комплекс (геокомплекс) з певною ієрархічною структурою, який знаходиться під безпосереднім впливом міста.
Основним напрямом урбоекології є вивчення популяції людини з погляду екології, що протягом свого життя переміщується з однієї екологічної ніші в іншу
Основне завдання урбоекології – вивчення масштабу та інтенсивності антропогенної і технічної дії на урбосоціоекосистему, визначення допустимого рівня такої дії, розроблення заходів, що забезпечують стабільність підтримання допустимого рівня дії, прогнозування можливих віддалених наслідків цієї дії і відповідне коригування системи природозахисних заходів.
Основною метою функціонування міста повинно бути забезпечення високої якості життя місцевого населення, зауважимо, що великі міста мають свої специфічні проблеми у їх досягненні. Перш за все це екологічні проблеми, які в свою чергу спричиняють демографічні, епідеміологічні, санітарні та інші проблеми, а отже потребують особливого підходу у сфері формування соціального захисту населення великих міст.
Наукові основи урбоекології являють собою наукові напрями, що досліджують різні аспекти взаємодії природи і суспільства на урбанізованих територіях. Найважливіше значення для урбоекології мають екологічні основи. Екологічний підхід до містобудування визначається тією винятковою роллю, яку відіграє жива речовина у планетарних процесах. Основоположні праці В.І. Вернадського, В.Н. Сукачева, С.С. Шварца та інших учених показали, що біологічні закономірності більше за інші визначають темпи і форми перетворення речовин і енергії на Землі, еволюція біосфери дедалі більшою мірою визначається діяльністю людини. Екологія стала теоретичною основою поведінки людини індустріального суспільства у природі. З деяких закономірностей і правил загальної екології урбоекологія використовує лише ті, які потрібно враховувати розглядаючи урбанізоване і природне середовище. Це поняття про конкуренцію видів, трофічні ланцюги, енергетичні піраміди, продуктивність екосистем, екологічні ніші та ін. Ці поняття можна сформулювати як ряд таких істотних для урбоекології положень:
1. Правило 10% – перенесення енергії з одного трофічного рівня на наступний становить не більше 10 %.
2. Правило 1% – відбір від екосистем енергії більше 1% може вивести систему зі стану гомеостазу.
3. Наявність ефекту зворотних зв'язків – у замкненій системі біосфери, втручання, пов'язані з отриманням певних економічних вигод, завжди супроводжуються зворотними негативними реакціями з боку природного середовища.
4. Малі величини – навіть незначні зміни (на одиничному участку) можуть чинити істотний вплив на поведінку екосистеми вцілому. Наприклад, вважається, що незначне забруднення навколишнього середовища чинить менш згубний вплив, ніж висококонцентровані викиди, але ряд речовин має здатність концентруватися у живих тканинах і накопичуватися у трофічних ланцюгах.
5. Врахування впливу сусідніх екосистем, яким багато у чому пояснюється резистентність (здатність чинити опір) біосфери. 6. Ефект «звикання» – порушені антропогенною діяльністю природні комплекси успішніше відновлюються, більш стійкі до антропогенних навантажень ніж незаймана природа.
6. Ефект «узлісся» – різноманітність рослинного і тваринного світу в прикордонних зонах біогеоценозів значно вища, ніж у самих біогеоценозах і, отже, природному середовищу у межах стикових зон притаманна більша стійкість і пластичність.
Для урбоекології особливе значення мають прикладні аспекти синекології (розділ екології, що вивчає взаємовідносини організмів різних видів всередині співтовариства організмів) на біогеоценотичному рівні. Головні екологічні принципи в умовах неминучої антропогенної зміни природного середовища, обґрунтовані академіком С.С. Шварцом та полягають у тому, що біогеоценози у індустріальному урбанізованому світі не можуть бути збережені в природному стані, крім природних територій заповідників, заказників, національних парків та ін. На думку С.С. Шварца перетворення біогеоценозів на урбанізованих територіях мають бути засновані на виконанні таких умов:
1. Біомаса всіх основних трофічних рівнів біогеоценозів максимальна. Переважання фітомаси над зоомасою, характерне для антропогенного ландшафту (виражене не різко), що забезпечує синтез великої кількості кисню, продуктів тваринного і рослинного походження.
2. Більшому обсягу продукції біогеоценозів відповідає його висока продуктивність, добуток продуктивності і біомаси максимальний, що є головною передумовою для швидкої компенсації можливих втрат біомаси на окремих трофічних рівнях, можливих унаслідок випадкових або навмисних зовнішніх впливів.
3. Складна структура біогеоценозів і різнорідність окремих його трофічних рівнів, що забезпечує стабільність біогеоценозів у широкому спектрі зовнішніх умов. При цьому важливо зберегти стан гомеостазу не лише для популяцій домінантних видів тварин і рослин, але і для екологічної системи загалом. Підтримка біогеоценозів у стані динамічної рівноваги забезпечує стан гомеостазу в абіотичних складових біогеоценозів (гідрологічного режиму, газового складу атмосфери тощо), що робить екологічну систему більш стійкою до зовнішніх впливів.
4. Висока швидкість обміну речовин і енергії у біогеоценозів як передумова залучення до біотичного кругообігу всієї біомаси, що виробляється протягом короткого часу та може забезпечити максимальну швидкість біологічного самоочищення системи.
5. Найвища продуктивність і стабільність екосистеми, як передумова найбільш високої міри її опірності та гнучкості, тобто здатності до швидкої перебудови структури співтовариства живих організмів і до швидких еволюційних перетворень популяцій їх домінантних видів згідно направленої зміни зовнішнього середовища.
Гірські ландшафти, наприклад, відрізняються проявом гравітаційних сил міграції твердої і розчиненої речовини, пустельні рівнини – вітровим перенесенням твердих часток, заселені рівнини – переважно залученням у кругообіг речовин, що є основою для побудови біомаси. Знання геохімічних особливостей територій, використання результатів геохімічних досліджень з практичною метою дають змогу, у рамках урбоекології, більш обґрунтовано виконати відповідне зонування території і вжити необхідних заходів щодо охорони навколишнього середовища.
Також важливо для урбоекології визначення стійкості ландшафтів до фізичних антропогенних навантажень – рекреаційних, транспортних та інших, виявлення динаміки ландшафту, що без використання спеціальних методів фізичної географії досить складно через неоднозначності картини наслідків впливу на різні ландшафти. Наприклад, у ландшафтах лісостепової зони від тривалого механічного впливу (витоптування трав’яного покриву, переміщення транспорту без доріг та ін.) піщані, лесовидні і супіщані ґрунти швидко втрачають зв’язаність і розпорошуються. При інтенсивному витоптуванні у березово-осикових лісах зникає підлісок, у трав’яному ярусі з’являються злаки, березово-осикові ліси перетворюються в остепнені березняки і осичняки з переважанням видів рослин, характерних для лучного степу та ін.
Урбоекологія розвивається як частина містобудівної науки і багато у чому основана на її методології. Для методології містобудування характерні кілька наукових підходів, з яких найбільш істотні для урбоекології: територіально- містобудівний, комплексний, системний і біоекономічний.
Урбанізація як історичний процес зростання ролі міських поселень досягла значних масштабів. Екологічний аспект урбанізації виражається в тому, що міста все більше концентрують всі види забруднення навколишнього середовища, надаючи прямий і непрямий вплив на значні території.
Небачені темпи урбанізації за останні 100 років призвели до того, що сьогодні половина населення світу бажає жити у містах. Хоча, ще на початку XIX століття жителі міст становили лише близько 3% населення Землі. Сьогодні мегаполіси потерпають від проблем, пов’язаних з перенаселенням, високою загазованістю, труднощами водопостачання, проблемами з забезпеченням продуктами харчування, бідністю, високим рівнем злочинності.
Екологічні проблеми міст, головним чином найбільш великих з них, пов’язані з надмірною концентрацією на порівняно невеликих територіях населення, транспорту і промислових підприємств, з утворенням антропогенних ландшафтів, дуже далеких від стану екологічної рівноваги.
Екологічна ситуація у великих містах, залишається напруженою, що створює низку проблем для мешканців. Причинами такого стану повільні темпи модернізації виробничих циклів з перевагою використання ресурсоємних технології виробництва, стан системи водовідведення, накопичення значних обсягів відходів, відсутність ефективних способів їх збирання, зберігання та видалення, прояв небезпечних геологічних процесів, недосконалість транспортних розв’язок, низька екологічна свідомість населення, відсутність низки правових норм тощо. У великих містах екологічна ситуація зумовлена специфічним для них, тісно переплетеними комплексами природних, містобудівних, інженерних, соціально-економічних та інших умов й ускладненими у зв’язку з цим спробами її поліпшення. Вона також характеризується незадовільною здатністю природного середовища до самопідтримання й самовідновлення.
Різноманітні природні і антропогенні процеси у наш час так тісно взаємопов’язані, що давно вже з’явилася необхідність підходити до сучасного виробництва як складної еколого-економічної системи, не протиставляючи економічну і соціальну системи. Подібний підхід вимагає здійснення виробничих процесів з урахуванням збереження рівноваги навколишнього середовища, тобто реалізації принципу раціонального природокористування. Необхідно по-новому підходити до питань раціонального природокористування на урбанізованих територіях, досить ретельно враховувати потенційні можливості екосистем.
Традиційний підхід до містобудування повинен поступитися місцем більш прогресивному, більш відповідному сучасній екологічній ситуації, що передбачає розглядання «на рівних» як антропогенної, так і природної складових міст та їх систем. Такий підхід, у рамках урбоекології, здатний забезпечити досягнення ефективності планувальних заходів, спрямованих на раціональну організацію у місті виробництва, так і на збереження і збагачення його природного середовища.
Охорона і оздоровлення повітряного басейну міст забезпечується комплексом заходів, в основі яких лежить система державних законодавчих актів і нормативна регламентація планування, містобудування і благоустрою міст.
Заходи захисту повітряного басейну міста можна умовно розділити на наступні групи:
– організація санітарно-захисних зон;
– архітектурно-планувальні рішення;
– інженерно-організаційні заходи;
– безвідходні та маловідходні технології;
– технічні засоби і технології очищення викидів.
Антропогенний вплив на компоненти геологічного середовища міст виявляється у наступних аспектах:
– зростанні інтенсивності вивітрювання за рахунок зміни складу атмосферного повітря (випадіння кислотних дощів і кислотних рос);
– зміні рівня ґрунтових вод та їх складу, що призводить до зміни властивостей порід несучої основи;
– зміні складу літогеної основи міських територій за рахунок відсипання і намивання техногенних відкладів і аерозольних випадань з атмосфери;
– зміні характеристик фізичних полів у межах міських агломерацій/
Під впливом антропогенних факторів територія міста змінюються, що призводить до зміни ландшафту, рослинного покриву і взагалі на території міста перебігають швидкі процеси зміни навколишнього середовища – це субцесія (зникнення ярів, балок, озер, поява нових водойм, ярів, балок). У зв’язку з цим ґрунти, мають велике навантаження, найбільшим чином забруднюються: механічним (сміття, скло, залізо), хімічним (важкі метали, оксиди сірки, нафтопродукти, оксиди заліза) і біологічним (бактеріологічним, гельмітеологічним) видами забруднень.
Екологічна ситуація міст залишається вкрай складною, навантаження на навколишнє середовище зростає. Забруднення і виснаження природних ресурсів й надалі загрожує здоров’ю населення, екологічній безпеці та економічній стабільності держави. Тож для успішного розв’язання складних екологічних проблем міст насамперед потрібен перехід до утвердження екологічної свідомості як на індивідуальному, так і на суспільному рівні. Процес урбанізації зупинити не можливо, проте його можна регулювати. Змінити ситуацію в містах можна тільки при наявності грамотної системи стратегічного планування.
Питання для самоконтролю
1. Дайте визначення поняття «урбоекологія». Урбоекологія як наука.
2. Розкрийте зміст об’єкту і предмету дослідження урбоекології.
3. Визначте мету і завдання курсу «Урбоекологія».
4. Дайте визначення поняття «урбоекосистема» та «урбанізація».
f5. Охарактеризуйте наукові основи урбоекології.
6. Вкажіть джерела і шляхи урбанізації.
7. Назвіть основні заходи захисту повітряного басейну міста.
8. У чому проявляється антропогенний вплив на компоненти геологічного середовища міст.
9. Розкрийте можливі екологічні наслідки антропогенних змін рельєфу на урбанізованих територіях.
10. Перерахуйте основні джерела утворення і викидів забруднюючих речовин в атмосферу.