Материал: Литвенкова И.А. Экология городской среды Урбоэкология

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение Образования «Витебский государственный университет им. П.М.Машерова»

Литвенкова И.А.

ЭКОЛОГИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ: УРБОЭКОЛОГИЯ

Курс лекций

Витебск

Издательство УО «ВГУ им.ю П.М.Машерова»

2005

УДК 504(075)

ББК 20.1 я73

Л64

Авторы: старший преподаватель кафедры экологии и охраны природы УО «ВГУ им. П.М.Машерова», кандидат биологических наук И.А.Литвенкова

Рецензенты: доцент кафедры фармакогнозии и ботаники с курсом ФПКС и ПК УО «ВГМУ» кандидат биологических наук Н.П.Кузнецова; доцент кафедры анатомии, физиологии и валеологии человека УО «ВГУ им. П.М. Машерова» кандидат биологических наук Г.Г.Сушко

Литвенкова И.А.

Л 64 Экология городской среды: Урбоэкология: Курс лекций /И.А.Литвенкова. – Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005 – 163 с.

Рассмотрены теоретические вопросы урбоэкологии, основные антропогенные факторы, влияющие на экологию городской среды, методы нормирования качества окружающей среды в условиях урбоэкосистем. Уделено внимание вопросам экологии жилища: определяющие факторы внутренней среды помещений, экологическая характеристика строительных материалов. Обсуждаются концепции устойчивого развития города, вопросы и экологические проблемы развития городов в будущем.

Курс лекций предназначен для студентов биологических специальностей.

УДК 504(075)

ББК 20.1 я73

ISBN 985-425-562-x Литвенкова И.А. 2005

УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005

Содержание

Введение

В настоящее время города являются преимущественным местообитанием человека. Город это не только место сосредоточения культуры, комфорта, индустрии услуг, но и загрязнения всех сред жизни человека.

Курс включает 12 тем лекций, в которых рассматриваются проблемы взаимодействия городов и природы. Кратко и глубоко изложены вопросы экологии воздушной, водной, почвенной среды, экологии флоры и фауны в условиях урбоэкосистем. Рассматриваются проблемы новых экологических направлений, связанных с изучением городской среды: аркологии, видеоэкологии, градостроительной экологии и др. Предложена тематика лабораторных занятий по данной дисциплине.

Достаточно широко освещены вопросы нормирования загрязнения городской среды и мероприятия по защите атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвенного покрова. Уделяется внимание экологическим проблемам городов Беларуси.

Данный курс лекций предназначен в качестве учебного пособия для студентов дневного и заочного обучения биологических специальностей университета.

Тема 1 город и городская среда

1. Среда жизни человека. Понятие «городская среда».

2. Научные основы урбоэкологии.

3. Урбанизация как мощный экологический фактор.

1. Среда жизни человека. Понятие «Городская среда».

Для обозначения совокупности экологических условий широко используются понятия «окружающая среда» и «среда обитания». При этом, прежде всего, подразумевается среда жизни человека. Термин «окружающая среда» принято применять только по отношению к человеку или человеческому обществу. Применительно к другим организмам используются термины «внешняя среда», «среда обитания».

Окружающая человека среда по Н.Ф. Реймерсу (1994) состоит из четырех взаимосвязанных компонентов-подсистем:

1. собственно природной среды,

2. порожденной агротехнической среды - «второй природы»,

3. искусственной среды – «третьей природы»,

4. социальной среды.

Природная среда, окружающая человека – факторы чисто естественного или природно-антропогенного системного происхождения прямо или косвенно воздействующие на человека. К этим факторам относят энергетическое состояние среды (тепловое и волновое, включая магнитное и гравитационное поля); химический и динамический характер атмосферы; водный компонент, биологическая часть экологических систем (растительность, животный мир), плотность населения и взаимовлияние самих людей как биологический фактор.

Среда «второй природы», или квазиприродная среда – все модификации природной среды, искусственно преобразованные людьми и характерезующиеся свойством отсутствия системного самоподдержания (пахотные земли, культурные ландшафты, грунтовые дороги, внешнее пространство населенных мест, зеленые насаждения). Все эти образования представляют собой видоизмененную природную среду и не являются чисто искусственными.

«Третья природа» или артеприродная среда - весь искусственный мир, созданный человеком, не имеющий аналогов в естественной природе и без непрерывного обновления немедленно начинающий разрушаться. Например: асфальт и бетон современных городов, внутреннее пространство мест жизни и работы, транспортные объекты, технологическое оборудование, синтетика и т.д. Современного человека главным образом окружает артеприродная среда.

Социальная среда – культурно-психологический климат социальных групп и человечества в целом, создаваемый самими людьми и слагающийся из влияния людей как социально-биологических существ друг на друга.

Социальная среда интегрируется с природной, квазиприродной и артеприродной средами в общую совокупность окружающей человека среды. Все факторы каждой из рассматриваемых сред взаимосвязаны между собой и определяют качество среды жизни.

Понятия “окружающая среда города”, “городская среда”, «урбанизированная среда» в разных их модификациях в последнее время стали очень распространенными и приобрели значение ключевых. Термин “городская среда” и вообще “среда” употребляется в разных значениях. В наибольшей степени ориентировано на человека понятие городской среды, как - совокупности условий жизнедеятельности населения. В настоящее время можно говорить о двух взаимосвязанных сторонах городской среды:

1. Она выступает как комплекс условий жизни людей, “потребляющих” среду, удовлетворяющих свои потребности, что находится в прямой зависимости от качества среды.

2. Одновременно городская среда является совокупностью условий для творческой деятельности, формирующей новые направления в науке, искусстве, культуре и т.д. Общая тенденция развития и роста городов - прогрессирующее ухудшение в них условий жизни.

В более широком значении городская среда и среда населенных пунктов городского типа – это часть техносферы, т.е. биосферы, коренным образом преобразованной человеком в технические и техногенные объекты.

Городская среда включает в себя природные и искусственные компоненты, а также людей и их социальные группы. Таким образом, городская среда подразделяется на (1) абиотическую, (2) биотическую, (3) искусственную техническую, (4) искусственную духовно-культурную, и (5) социально-психологическую среду.

2. Научные основы урбоэкологии.

Экологические последствия хозяйственной деятельности человека наблюдаются повсеместно, однако наиболее ярко они проявляются на урбанизированных территориях, и особенно в крупных городах. На картах планеты появились так называемые «усталые города» - крупные промышленные центры, где явно растет число заболеваний седечно-сосудистой системы, аллергических болезней, психических расстройств, синдрома стресса у жителей этих поселений.

Темпы роста населения мира в 1,5-2 раза ниже роста городского населения, к которому сегодня относится более половины людей планеты. Это объясняет интерес к исследованию города с позиции экологии. Вопросами экологии городской среды в настоящее время занимаются многие новые экологические направления, такие как:

• Экологическая архитектура – новейшее направление в архитекту­ре, районной и городской планировке, стремящееся максимально учесть экологические и социально-экологические потребности конк­ретного человека от его рождения до глубокой старости.

• В 50-х годах XX века появилась экистика – урбанистическая наука, изучающая формирование и эволюцию человеческих поселений. Целью экистики является создание моделей поселений (городов) различной величины с оптимальным сочетанием элементов их планировочной структуры и окружающей природной среды. Предметом экистики является также внутренняя среда помещений.

• Еще одной научной дисциплиной, затрагивающей вопросы экологии городской среды, и в частности, вопросы экологии жилища, является аркология. Аркология – наука о взаимодействиях искусственных объектов, в том числе архитектурны, с окружающей средой, о методах проектирования «экологичных» зданий и сооружений.

• Градостроительная экология – комплекс градостроительных, медико-биологических, географических, социально-экономических и технических наук. В рамках этой дисциплины изучают взаимодействия искусственной и природной сред на территориях городов и зон их влияния; исследуют особую экосистему – город. Она объединила знания о регионах и агломерациях, городах и их элементах. Некоторые ученые называют ее урбоэкологией. Объекты урбоэкологии – это системы расселения разного ранга, город­ские агломерации, города, сельские населенные пункты, городские районы, жилые микрорайоны и кварталы вплоть до отдельных зданий и сооружений. Предмет урбоэкологии составляют исследование процессов взаимодей­ствия урбанизированной и природной среды, а также разработка градо­строительных предложений, направленных на охрану здоровья населения городов и других поселений, охрану литосферы, гидросферы, атмосферы и биоты от негативного воздействия урбанизации и городской застройки.

Город занимает определенную часть земной поверхности, имеет в составе популяцию человека с высоким показателем плотности, производственный комплекс, инфраструктуру и специфическую природную, искусственную и социально-культурную среду обитания и, таким образом, представляет собой урбогеосоциосистему. Города являются открытыми системами, элементы которых связаны между собой и с внешней средой потоками энергии, вещества и информации. Город формируется на основе природной экосистемы, которая изменяется и функционирует под влияние техногенных и социальных факторов. Таким образом, в состав комплексной урбогеосоциосистемы входят:

-урбоэкосистема, т.е. видоизмененная под воздействием человека природная экосистема городской территории;

-социальная подсистема, т.е. функционально дифференцированная совокупность людей, или социосфера города;

-промышленный комплекс или техносфера города.

Из обширного свода законов, закономерностей, правил биоэкологи, урбоэкология использует те, которые необходимо учитывать при рассмотрении особенностей взаимодействия урбанизиро­ванной и природной среды. Интерес для урбоэкологии представляют поня­тия о конкуренции видов, трофических цепях, энергетических пирамидах, продуктивности экосистем, экологических нишах и некоторые другие. В сильно обобщенном виде эти понятия, принципы и закономерности, можно сформулировать как ряд следующих положений, существенных для урбоэкологии:

- правило 10%, устанавливающее, что в трофических цепях каскадный пе­ренос энергии на следующий, более высокий уровень, не должен превы­шать 10% энергии исходного уровня; превышение этой доли свидетельст­вует о начале деградации экосистемы;

- правило 1%, устанавливающее, что изменение энергетики экосистемы в пределах от нескольких десятых процента до трех процентов выводит систему из состояния гомеостаза;

- важность учета эффекта «привыкания» (нарушенные антропогенной дея­тельностью и успешно самовосстанавливающиеся крупные природные комплексы более устойчивы к антропогенным нагрузкам, чем девственная природа);

- значимость эффекта «опушки» - (разнообразие растительного и животного мира в пограничных зонах биогеоценозов различного вида (экотонах) значительно выше, чем в самих биогеоценозах и, следовательно, природная среда в пределах стыковых зон обладает большей устойчивостью и пластично­стью);

- для урбоэкологии особое значение имеют прикладные аспекты синэкологии, в основном на биогеоценотическом уровне. Главный экологиче­ский принцип в условиях неизбежного прогрессирующего антропогенного изменения природной среды, обоснованный академиком С.С. Шварцем, состоит в том, что биогеоценозы и другие экосистемы в индустриальном и урбанизи­рованном мире не могут быть сохранены в естественном состоянии (кроме особо охраняемых природных территорий – заповедников, заказников, национальных парков и др.).

Методологические подходы в урбоэкологии.

Наиболее существенные научные подходы урбоэкологии – территориально-градостроительный, комплексный, системный и биоэкологический.

Территориально-градостроительный подход. Применительно к реше­нию задач урбоэкологии этот подход определяется особенностью меро­приятий по охране окружающей природной среды_, намечаемых в научных и проектных работах по градостроительству. Эти мероприятия образуют определенную систему, пространственные границы и характер функциони­рования которой обусловлены конкретной территорией; особенностями и структурой ее планировочной организации. Территория выступает в дан­ном случае как интегрирующая категория и от того, насколько рационально она организована и используется, зависит не только гармоничное разви­тие и размещение производства, социальной сферы, но и действенность природоохранных мероприятий. В свою очередь территориально сбаланси­рованное природопользование – одна из важнейших предпосылок рацио­нальной планировки и застройки городов и их систем.

Комплексный подход. При исследовании и проектировании градострои­тельных структур очень важно стремиться к достижению наибольшей полноты и комплексности как по горизонтали (охват возможно большего чис­ла представленных на данной территории отраслей хозяйства), так и по вертикали (стремление наиболее полно и всесторонне рассматривать эти вопросы). Это одинаково важно и для аналитических, и для конструктивных разделов, для антропогенной и природной составляющих данной тер­ритории, поскольку только совместное рассмотрение всех многообразных проблем может привести к принятию действительно обоснованных и серь­езных проектных решений.

Системный подход. Идея системного подхода – рассмотрение того или иного явления как сложного целого, состоящего из совокупности взаимосвязанных элементов – не нова для многих отраслей знания. В частности и градостроительство (включающее и урбоэкологию) по своей сущности является системной дисциплиной поскольку главное его содержание состоит в том, чтобы на основе анализа и синтеза взаимо­связей природных, социально-экономических и технических составляющих территории создать интегрированную модель района и в конкретных усло­виях наметить систему мероприятий для ее реализации.

Число способов системного представления объекта может быть очень большим, поскольку это представление субъективно. Но в любом случае необходимо учитывать два наиболее важных условия: первое – комплекс­ный охват всех существенных природных, экономических и экологических факторов и второе – расчленение любой сложной проблемы на ряд про­блем более низкого уровня, требующих своего особого подхода и имею­щих наилучшее решение для рационального функционирования системы в целом.

Биоэкономический подход. Большие масштабы хозяйственной деятель­ности наносят природной среде огромный ущерб. Но существуют и интен­сивные отрицательные обратные связи – угнетение и деградация природы оборачивается для экономики, социальной сферы, общества в целом колос­сальными потерями. Чем выше уровень загрязнений окружающей среды, тем больше соответствующие затраты на их предотвращение. Дальнейший рост этих затрат в конце концов может сделать убыточным любое произ­водство. С другой стороны, чем ниже затраты на очистку среды, тем боль­ше ущерб от загрязнений и других нарушений в природной среде. В этом заключается экономическое содержание проблемы поиска оптимальных воздействий на природу.