Город как урбоэкосистема. Специфика городской среды. Характерные черты городского (селитебного) ландшафта

Город — крупный населенный пункт, выполняющий промышленные, организационно-хозяйственные, управленческие, культурные и транспортные функции. С экологической точки зрения различия сел, поселков городского типа и городов определяются степенью насыщения промышленными предприятиями, транспортными средствами, системами коммуникаций и связанными с ними типом и уровнем трансформации природной среды. По Н. Ф. Реймерсу (1994), малыми городами считают населенные пункты численностью 10—50 тыс. жителей, средние — 50—100 тыс., крупные — 100—500 тыс. и крупнейшие — более 500 тыс.

Города вряд ли можно назвать экосистемами в общепринятом понимании. В них отсутствуют основные свойства экосистем: способность к саморегулированию (гомеостазу) и круговороту веществ.

В городах практически отсутствует звено продуцентов (растений) и заметно подавлена деятельность редуцентов (микроорганизмов). Существование города немыслимо без постоянного вложения антропогенной энергии. В ряде случаев человек привносит её больше, чем даже самые продуктивные экосистемы связывают в процессе фотосинтеза на равновеликой площади.

В городах наиболее полно проявляются свойственные техногенным образованиям замены замкнутых круговоротов веществ прямоточными линиями с результатом накопления отходов и загрязнений.

Городские, или урбанизированные территории настолько специфичны, что их можно рассматривать как своего рода аномальные явления. Назовем важнейшие из присущих им специфических свойств:

-город можно рассматривать как своеобразную биогеохимическую провинцию. Для нее характерен аккумуляционный тип потока веществ. Хотя химический состав таких образований может существенно различаться в зависимости от наличия предприятий различного профиля и других факторов, но практически во всех случаях такие потоки являются закономерным явлением;

-атмосфера городов характеризуется пониженной прозрачностью. Например, в Москве поверхности земли достигает на 10% меньше прямой солнечной радиации, чем в окружающей местности. В городах выше запыленность атмосферы. Здесь нередко выпадает от 500 до 1500 кг/км² пыли в сутки, в то время как в сельской местности количество ее не превышает 5-15 кг/км² в сутки;

-для городов характерно повышенное прогревание воздуха. Их рассматривают как специфические «острова тепла». В средних широтах годовая температура здесь может быть на 1-2°С выше, чем в окружающей местности, а в отдельные периоды, например при большом контрасте суточных температур и безветренной погоде, в ночные часы здесь может быть теплее, чем за городом, на 6-8°С;

-повышенная запыленность ведет к увеличению ядер конденсации для влаги. Этот факт, а также замедление воздушных потоков над городом (следствие дополнительной «шероховатости» поверхности) являются причинами большей облачности, а также дней с туманами и атмосферными осадками (в Москве, например, осад­ков выпадает больше, чем на окружающих территориях, на 10%);

- в воздухе содержится значительно больше микроорганизмов, ниже самоочищающая способность атмосферы;

- крайне специфичны влагообороты городов. Природные циклы влагооборотов практически полностью разрушены. На большей части территории осадки не проникают в почву, поэтому питание грунтовых вод и грунтовая составляющая стока сведена до мини­мума. Транспирационный расход влаги также незначителен. Выпа­дающие осадки в основном расходуются через поверхностный сток. Последний в периоды ливней характеризуется высокой интенсив­ностью и сильной загрязненностью;

- городские реки и другие водоемы несут большую нагрузку заг­рязняющих веществ и в то же время характеризуются низкой способ­ностью к самоочищению;

- города - колоссальный потребитель чистой и возврата загряз­ненной воды (в крупных городах потребление воды на душу насе­ления в десятки раз больше, чем в сельской местности). Исполь­зование поверхностных вод требует крупных сооружений по ее со­хранению (большие площади водохранилищ), очистке и транспор­тировке. Масштабы потребления подземных вод обычно не согла­суются со скоростью их восстановления. Поэтому под городами и вблизи них (часто в радиусе на несколько десятков километров) образуются аномальные понижения уровней подземных вод на де­сятки и сотни метров («депрессионные воронки»), возможны про­садки грунтов, провалы.

Селитебные ландшафты отличаются от окружающих не толь­ко количеством подземных вод, но и их составом, причем харак­терной особенностью состава подземных вод является мозаичность. Так, в подземных водах, отобранных в различных частях крупно­го промышленного центра, общая минерализация изменяется в 3—5 раз, содержание сульфатов — в 100—160 раз, количество суммарного Na и К — в 300 раз, а хлоридов — в 10 000 раз. Содер­жание большинства компонентов в водах в центральной части го­родов увеличивается.

Коренному преобразованию подвергается почвенный покров городских территорий. Почвы городских ландшафтов существенно отличаются от почв соседних с ними и ранее существовавших на их месте ланд­шафтов. Следует отметить, что в старых городах первичных почв практически нет вообще (они относятся к захороненным), а со­временные почвы в таких городах представляют собой смесь при­везенных почв с промышленным, бытовым и строительным му­сором. Содержание в них некоторых элементов (в том числе и ток­сичных тяжелых металлов) часто повышено; распределение эле­ментов — мозаично. Концентрация определенных элементов в поч­вах различных участков города зависит от количества и состава на­ходящегося в них городского мусора, от коли­чества и состава загрязняющих веществ, поступивших из атмосферы.

Впервые термин «городские почвы» ввел американский ученый Дж. Бокхейм в 1974 г. Городские почвы — это почвы, имеющие созданный человеком поверхностный слой (горизонт урбик), который получен перемешиванием, посыпанием, погребением или загрязнением материалами антропогенного происхождения (строительно-бытовой мусор, промышленные отходы). Специфическую городскую почву называют урбаноземом (или урбоземом). Его верхняя часть более или менее гумусовая в зависимости от функциональной принадлежности территории (промышленная зона, парки, скверы) и возраста.

Городские почвы во многих крупных городах-миллионерах сохраняют очень мало признаков исходных почв. До 30—40 % площади жилых застроенных зон занимают запечатанные под асфальтом или другими постройками почвы; в промышленных зонах преобладают химически загрязненные почвы; на насыпных и привозных грунтах, вокруг некоторых автозаправочных станций встречаются перемешанные почвы, а в районах новостроек — почвоподобные тела.

В городах нарушается тепловой режим почвы. В жаркие летние дни асфальтовые покрытия, нагреваясь, отдают теплоту не только приземному слою воздуха, но и вглубь почвы. При температуре воздуха 26—27 °С температура почвы под асфальтом на глубине 20 см достигает 34—37 °С, а на глубине 40 см — 29—32 °С. Зимой из-за уборки опавших листьев и снега городские почвы сильнее выхолаживаются и глубже промерзают. Так как асфальт имеет большую теплопроводность (т. е. способствует потере теплоты), на улицах городов, где регулярно проводят уборку снега, почвы охлаждаются до —10...—15 °С, что может привести к повреждению подземных коммуникаций.

Во многих крупных городах в верхних почвенных горизонтах наблюдается тенденция к формированию обширных термических аномалий с превышением температуры над фоновой на 2—6 °С. Это обусловлено работой скважин технического водоснабжения, кондиционеров, наличием подземных обогреваемых помещений и т. п.

Город поглощает огромное количество органической массы, снятой с почвы, которая не возвращается в нее, а сжигается на свалках, нагромождается в виде мусорных куч. Значительный вред парковым биоценозам наносит сжигание листвы, в результате чего нарушается биогеохимический цикл питательных элементов почвы; почвы постепенно беднеют, состояние произрастающей на них растительности ухудшается. Кроме того, сжигание листвы приводит к дополнительному загрязнению атмосферы.

Почва города в значительной степени загрязнена бытовыми и промышленными отходами, уличным мусором. Среди городских почв различают природные и насыпные. Насыпные почвы содержат много строительного мусора, из-за чего они отличаются высокой дренажностью и слабой водоудерживающей способностью. Эта особенность насыпных почв может привести к нарушению нормального водного режима. Кроме того, насыпные почвы обычно содержат больше гумуса, но при их уплотнении ухудшается воздухообмен, в результате чего угнетается жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, древесных и травянистых растений.

От соседних ландшафтов отличается и городская растительность, которую обычно подбирают по принципу максимальной выжива­емости в новых ландшафтно-геохимических условиях. Так, во многих южных городах основными деревьями являются тополя, хотя среди соседних природных ландшафтов тополе­вые леса практически не встречаются. Городская растительность выделяется и по комплексу концентрирующихся в ней элементов.

Зелёные насаждения городов делятся на триосновные категории:

- общего пользования (сады, парки, скверы, бульвары);

- ограниченного пользования (внутри жилых кварталов, на территории школ, больниц, других учреждений);

- специального назначения (питомники, санитарно-защитные насаждения, кладбища).

Норма зелёных насаждений общего пользования для крупных городов — 21 м² на одного человека, или 2,1 гектара на 1000 человек.

Функции зеленых насаждений:

1. санитарно – гигиеническая;

2. рекреационная;

3. структурно-планировочная;

4. декоративно-художественная.

В городах зеленые насаждения выполняют ряд функций, способствующих созданию оптимальных условий для труда и отдыха жителей города, основные из которых — оздоровление воздушного бассейна города и улучшение его микроклимата. Этому способствуют следующие свойства зелёных насаждений:

- поглощение углекислого газа и выделение кислорода в ходе фотосинтеза;

- понижение температуры воздуха за счёт испарения влаги;

- снижение уровня шума;

- снижение уровня загрязнения воздуха пылью и газами;

- защита от ветров;

- выделение растениями фитонцидов — летучих веществ, убивающих болезнетворные микробы;

- положительное влияние на нервную систему человека.

Структура планировки современных городов сложна и многообразна. В ней выделяют следующие функциональные зоны:

- промышленную,

- внешнего транспорта,

- жилую (селитебную),

- коммунально-складскую,

- зону отдыха.

Промышленная зона предназначается для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов. Наиболее вредные и опасные предприятия располагаются в отдалении от жилой зоны, причем с подветренной стороны. Для улучшения процессов рассеивания выбросов в атмосферу предприятия располагают на более высоких отметках местности, увеличивая тем самым фактическую высоту выброса. Наоборот, предприятия с загрязненными промышленными площадками во избежание смыва загрязнений ливневыми водами на жилую территорию должны размещаться на более низких отметках.

Зона внешнего транспорта служит для размещения транспортных коммуникаций пассажирских и грузовых железнодорожных станций, портов, пристаней и т. д. Жилую застройку городов рекомендуется отделять от железнодорожных линий санитарно-защитной зоной шириной 100 м, при этом 50 % полосы должно быть озеленено.

Новые порты рекомендуется размещать за пределами селитебной зоны на расстоянии не менее 100 м от границы жилой застройки.

Расстояние от края проезжей части скоростных дорог и дорог грузового движения до линии жилой застройки рекомендуется не менее 50 м. В крупных городах отдается предпочтение развитию электрического транспорта.

Жилая (селитебная) зона предназначена для размещения жилых районов, общественных центров, зеленых насаждений. В ней запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую человека среду.

Основным структурным элементом жилой территории является микрорайон. В его пределах кроме жилых зданий размещаются учреждения и предприятия первичного обслуживания. Концентрация населения в крупных городах сопровождается повышением плотности застройки и этажности зданий, сокращением территорий для учреждений обслуживания и площади под зелеными насаждениями, нарушением правильного функционирования селитебной территории, повышением уровня шума на придомовых участках, в жилых помещениях, внутри микрорайонов и кварталов.

Коммунально-складская зона предназначена для размещения торговых складов, складов для хранения овощей и фруктов, предприятий по обслуживанию транспорта (депо, автопарки), предприятий бытового обслуживания и т. д. Ее размещают вне жилой территории, зачастую на территории санитарно-защитных зон промышленных предприятий.

Зона отдыха включает городские и районные парки, лесопарки, спортивные комплексы, пляжи, дачные поселки, курорты, места туризма.