Урбоэкология - экосистемы мегаполисов

Введение
Актуальность изучения экологических проблем крупных городов привело к необходимости формирования такой дисциплины как урбоэкология, в рамках которой изучается процесс воздействия человека на среду города, а также особенности функционирования экосистем на урбанизированных территориях.
Поскольку урбоэкология представляет собой одно из конструктивных научных направлений, она занимается решением комплекса вопросов, касающихся как непосредственно градостроения, так и обеспечения устойчивости городской среды и формирования биопозитивных ландшафтов.
В рамках урбоэкологии используются многие принципы и методы географии. Биологии, медицины, экологии и ряда других наук. Вместе с тем нельзя рассматривать урбоэкологию как простую сумму этих дисциплин, поскольку она отбирает из этих наук только самое необходимое для решения задач градостроения и оперирует при этом всем многообразием градостроительных понятий, закономерностей и методов.
Таким образом, урбоэкологию можно рассматривать как прикладную дисциплину, которая возникла в отвест на совокупность практических предпосылок и необходимости обеспечения комфортной городской среды и устойчивых городских экосистем.
Объектом урбоэкологии являются системы расселения различного ранга, городские агломерации, города, сельские населенные пункты, городские районы, жилые микрорайоны и кварталы вплоть до отдельных зданий и сооружений.
Предметом урбоэкологии выступают исследования процессов взаимодействия урбанизированной и природной среды, а также разработка градостроительных предложений, которые направлены на охрану здоровья населения городов и других поселений, охрану литосферы, гидросферы, атмосферы и биоты от отрицательного влияния процессов урбанизации и городской застройки.
Цель данной работы является изучение урбоэкологии и экосистем мегаполисов с точки зрения функционирования городских экосистем и поддержания биологической и экологической устойчивости городской среды.
1. Общее влияние урбанизации на городскую среду
В процесс урбанизации происходит ухудшение условий жизни как человека, так и других организмов, поскольку на территориях, занятых городами и более крупными агломерациями происходит разрушение естественной среды обитания значительного количества видов растений и животных.
Почвы вокруг городов загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами и бытовым мусором, в источники пресной воды загрязняются промышленными и канализационными стоками как предприятий, расположенных в черте города и пригородах, так и городской канализацией. Существенную лепту в загрязнение городской среды вносит и автотранспорт [3].
Указанные деградационные изменения окружающей среды оказывают в свою очередь негативное воздействие на здоровье человека, приводя к росту заболеваемости жителей городов легочными, сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями.
На генетическом уровне люди приспособлены к проживанию в сельской местности, однако в силу экономических предпосылок и самой логики развития общества, большинство населения проживает концентрировано, в городских условиях.
Вынужденное проживание в городской среде не приводит к автоматической адаптации организма человека к ее условиям, поскольку в крупных городах люди живут менее тысячи лет, в то время как вся предыдущая история человечества - это история его проживания именно в сельской местности.
Поскольку адаптационные механизмы развиваются на протяжение длительного периода времени, то и приспособление человека к условиям города на уровне генетики вряд ли может произойти раньше, чем сменится несколько сотен поколений.
Современные города – промышленные и торговые центры, которые, по мнению жителей планеты, и являются источниками загрязнения окружающей среды. Но, как показывает практика, это не совсем так. Заводы, являются лишь частью загрязняющей цепочки и малой толикой экологических проблем планеты.
С той поры, как только стали появляться первые предприятия, их сооружали на окраинах городов или за их пределами. Однако рост численности населения привел к тому, что сейчас люди проживают по соседству с крупными заводами. В результате горожане вынуждены дышать грязным воздухом, что очень часто ведет к проблемам со здоровьем [12].
Но даже, если вредное производство расположено в нескольких километрах от жилых районов, все равно это не уменьшает уровень загрязнения окружающей среды. Опасные выбросы разносятся ветром и в виде уличной пыли покрывают дома, улицы, деревья.
Кроме того, что предприятия загрязняют воздух, они также наносят значительный вред почвам, сбрасывая в них тонны сточных вод.
Также, немалой проблемой для городских жителей, является наличие свалок посреди придомовых территорий. Тонны мусора ежедневно лежат под окнами городских квартир, мы дышим отвратительным запахом, исходящим от мусорных куч, но продолжаем дальше сбрасывать отходы, возле домов. Но, кроме того, что складирование мусора несет ужасный запах, это является причиной появления огромного количества крыс. Плюс к этому, многие отходы, находясь под палящим солнцем, начинают разлагаться и источать неприятный запах, и выделять ядовитые вещества. Разумеется, этим веществам некуда деваться, они попадают в атмосферу, и выпадают на города обильными осадками. Затем все это попадает в почву, водные ресурсы и, как следствие, в организм человека.
С ростом городов и развитием промышленного производства растет и количество твердых отходов, которые необходимо утилизировать. В настоящее время твёрдые бытовые отходы городов свозят на полигоны, где складируют на грунт с расчётом на их последующую минерализацию [5].
Первоначально строительство полигонов ТБО преследовало ряд положительных целей охраны окружающей среды и было направлено на:
•Предотвращение ухудшения экологического состояния окрестностей городов и населенных пунктов и борьбу с несанкционированными свалками мусора
•Борьба с распространением инфекционных заболеваний
•Недопущение проникновения химических загрязнителей в почву и грунтовые воды и деградацию почв.
•Уменьшение вероятности пожаров и попадания в атмосферу токсических продуктов горения.
Однако такие цели могут быть достигнуты исключительно при полном соблюдении всех правил проектирования и организации полигонов ТБО, что на практике является практически недостижимым и единственным положительным моментом является относительная дешевизна такого способа утилизации ТБО по сравнению со строительством мусороперерабатывающих предприятий.
Проектирование полигонов, на которых производится складирование твердых бытовых отходов (ТБО) производится с целью сохранения окружающей среды и предотвращения утечки опасных веществ из мусорных образований в почву и грунтовые воды.
Однако такая цель достигается не в полной мере и регулярно происходит просачивание опасных соединений в грунтовые воды, а продукты гниения органических соединений загрязняют воздух

. Кроме того, на полигонах ТБО в результате разложения органических соединений выделяется метан, что приводит к возникновению пожаров, в результате которых в атмосферу попадает большое количество опасных химических продуктов горения, например диоксинов.
Еще одним негативным фактором функционирования полигонов ТБО является тот момент, что отходы, которые могут быть подвергнуты вторичной переработке (бумага, текстиль, пластмасса, стекло, цветне металлы как компонент бытовой техники и электроники) на полигоне просто подвергаются гниению или, в случае пластика и стекла, просто лежат под открытым небом без пользы. А ведь производство каждого полиэтиленового пакета или батарейки загрязняет окружающую среду еще больше [2].
Ежегодно под складирование ТБО отводятся все новые и новые площади земель, которые могли быть использованы для других целей – например для строительства жилья или разбивки парков.
Таким образом, строительство полигонов ТБО является устаревшей методикой утилизации ТБО, не отвечающей требованиям сохранения природной среды. Более прогрессивным методом является строительство мусороперерабатывающих заводов, однако это требует как финансовых вложений так и повышения общей экологической культуры населения, в частности – сортировки мусора и борьбы с несанкционированными свалками.
2. Синантропизация и урбанизация фауны
Процессы урбанизации оказывают воздействие как на исходные экосистемы в целом. Так и на жизнедеятельность отдельных видов растений и животных. Большое число видов оказываются вынуждены адаптироваться к изменившимся условиям среды, результатом чего становится процесс возникновения синантропных видов растений и животных.
Современный город представляет собой яркий пример процессов формирования новой среды обитания человека, растений и животных, а также и всего комплекса экологических проблем. Который обусловила урбанизация [1].
В условиях крупных городов происходит процесс образования своеобразного природно-техногенного комплекса, особенности функционирования которого еще не в полной мере изучены. В частности, антропогенное и техногенное изменение ландшафтов городских территорий в результате городской застройки становится причиной деградации почвы и нарушения структуры поверхностного водостока, изменения уровня залегания грунтовых вод и интенсивности протекания экзогеодинамических процессов.
Разнообразие городских мест обитания и мозаичное их распределение накладывается на более или менее выраженное функциональное зонирование городской среды. Это является крайне важным фактором в выборе животными мест обитания, одновременная и ограничивая выбор в силу того, что многие места обитания в городской среде являются уникальными и для животного представляет определенную трудность процесс адаптации к ним.
В настоящее время не существует единой общепринятой классификации зонирования и выделения структурных единиц в городе, однако выделяются различные типы городского ландшафта, такие как селитебные, промышленные, садово-парковые, транспортные и др.
Общей важной чертой таких ландшафтов является их общий динамический и непредсказуемый характер, при этом изменения в этих ландшафтах могут носить катастрофический характер для тех животных, которые в них обитают. В частности, снос домов, где обитают животные, расчистка больших площадей под застройку, ликвидация свалок, которые представляют собой убежища и места кормежки, закрытие и вывод в другое место предприятий, которые представляют собой постоянные источники корма (продовольственные склады, магазины, рынки и пр.) [7].
Перечисленные изменения приводя к тому, что животные вынуждены покидать уже освоенные места обитания и переселяться на новые территории, которые зачастую радикально отличаются от прежних. Высокая изменчивость городской обстановки, ее подвижность и постоянно возрастающие разнообразие природных компонентов среды значительно усложняют процессы адаптации животных на новом месте.
Дополнительную подвижность среде городских территорий придает и постоянное присутствие и деятельность человека. Использование различных ядов, направленных на сокращение численности «вредных» представителей городской фауны, таких как серая крыса, домовая мышь. Серая ворона, сизый голубь в итоге приводит к накоплению в городской среде токсичных компонентов, которые представляют смертельную опасность для животных.
Следовательно, мы можем рассматривать город в качестве специфической сред обитания животных, характерными признаками которой выступают такие параметры как особый энергетический режим и сильная степень изменения исходных местообитаний видов с частичной заменой их аналогами.
Указанные особенности городской среды являются экологическими барьерами, препятствующими вселению новых видов наземных позвоночных, однако в тоже самое время могут выступать в качестве благоприятных условий для формирования устойчивых сообществ и урбанизированных популяций, обладающих специфическими структурными и функциональными свойствами. В данном случае речь идет о синантропных видах, которые в большей или меньшей степени успешно адаптировались к городской среде [7].
Синантропные животные являются видами, для которых городские постройки и жилище человека представляют собой среду для жизни и размножения.
Существует несколько классификаций синантропных видов