Научные основы и теоретические постулаты урбоэкологии

На текущий момент термин «экология» потерял свое сугубо биологическое значение (возможно, это некорректно и не всегда обосновано!!!!!). Современная экология – это наука не только биологическая, но и социально-политическая, поскольку отношение человека к природной среде определяется социальным строем и политическими установками общества (данная сентенция также сомнительна, поскольку последнее её утверждение легко может быть отнесено к другим наукам и их направлениям: лесоведение и лесоводство, агрономия и т.п.!!!!!). Это также и экономическая наука, поскольку должен определяться ущерб, наносимый деятельностью человека среде и, наоборот, - тот эффект, который можно получить за счет рационального природопользования.

Экологию можно считать и такой, что также касается и географии, и педагогики, и гигиены, и лесоведения или лесоводства, однако, это не означает, что все эти науки или сама экология теряют свое значение. Напротив, обогащаясь экологическим подходом, они развивают и самих себя, и экологию. Оставлять за экологией место только биологической дисциплины было бы ошибочным и потому, что исследовать среду обитания человека, например, невозможно, не используя методы физической и социально-экономической географии (это в полной мере можно отнести к лесоводственным наукам!!!!!!), изучать экстремальные условия жизни современного человека нельзя без знаний, накопленных климатологией, метеорологией, гигиеной и др. Так же, без применения для решения вопросов экологии города методологию градостроительства, нельзя обеспечить успешное решение вопросов взаимодействия человеческих поселений и их систем с естественной средой.

 

Методологической платформой урбоэкологии как науки служит предложенный Н.Ф. Реймерсом территориальный принцип сохранения динамического экологического равновесия.

 

Научные основы урбоэкологии представляют собой научные направления, которые исследуют различные аспекты взаимодействия природы и общества на урбанизированных территориях.

 

В теоретическом плане первостепенное значение для урбоэкологии имеют экологические основы. Значение экологического подхода к градостроительству (созданию и развитию урбанизированных систем) определяется той исключительной ролью, которую играет живое вещество в планетарных процессах. Основополагающие труды Владимира Ивановича Вернадского, Владимира Николаевича Сукачева, Станислава Семеновича Шварца и других ученых показали, что развитие жизни стало ведущим фактором геологического развития планеты. Согласно широко распространенным взглядам, биологические закономерности больше других определяют темпы и формы преобразования веществ и энергии на Земле. И поскольку эволюция биосферы во все большей степени определяется деятельностью человека, будущее экологии как науки заключается в теории создания измененного мира. Экология стала теоретической основой поведения человека индустриального общества в природе.

Из перечня закономерностей и правил общей экологии урбоэкология использует только те, которые следует учитывать, рассматривая урбанизированный объект и природную среду. Это понятие о конкуренции видов, трофические цепи, энергетические пирамиды, продуктивность экосистем, экологические ниши и т.д.

Наиболее существенные для урбоэкологии положения можно сформулировать в следующей форме:

 

1. Правило 10% (правило Р. Линдемана): каскадный перенос энергии с одного трофического уровня системы на следующий более высокий уровень должно составлять не более 10%. Превышение этой доли свидетельствует о начале деградации экосистемы. Подсчитано, что на любой трофический уровень стабильной экосистемы поступает лишь около 10% (или чуть более) энергии предыдущего уровня, 90 % – теряется. Эта закономерность известна как правило 10 %.

2. Правило 1% – отбор от экосистем энергии более, чем на 1% может вывести систему из состояния гомеостаза. Закон одного процента в экологии – закон, в соответствии с которым изменение энергетики природной системы в пределах до 1%, как правило, не выводит природную систему из равновесного состояния (по другим сведениям такие изменения энергетических параметров системы составляют от 0,1 до 3 процентов).

3. Большое значение малых величин. Вважное значение в экологии имеют малые величины, поскольку даже незначительные изменения в единичном и частном могут оказать существенное влияние на поведение экосистемы в целом (например, считается, что слабые загрязнения окружающей среды оказывают менее пагубное влияние, чем концентрированные; однако радиоактивные вещества имеют способность концентрироваться в живых тканях, яды - накапливаться в пищевых цепях, а тяжелые металлы чем более раздроблены, тем ядовитее);

4. Наличие эффекта обратных связей: в вещественно и объективно замкнутой системе биосферы, вмешательства, связанные с получением человеком определенных экономических выгод, всегда сопровождаются обратными отрицательными реакциями со стороны природной среды.

5. Необходимо учитывать влияние соседних экосистем, которым во многом объясняется устойчивость (резистентность) биосферы как системы в целом.

6. Наличие эффекта «привыкания»: нарушенные антропогенной деятельностью крупные природные комплексы успешно восстанавливаются, при этом они более устойчивы к антропогенным нагрузкам чем нетронутая природа.

7. Наличие эффекта «опушки»: разнообразие растительного и животного мира в пограничных зонах экосистем значительно выше, чем в самих биогеоценозах и, следовательно (так принято считать), природной среде в пределах стыковых зон присуща большая пластичность (связать с работами Н.И. Вавилова о центрах видообразования и генетическом разнообразии граничных популяций!!!!), что в конечном итоге обеспечивает большую устойчивость, инертность и стабильность системы в целом (?).

8. Наличие кумулятивного эффекта ряда факторов. Притом, что эффект влияния концентрированного воздействия, как правило, признается большим в сравнении с результатами слабого загрязнения окружающей среды, радиоактивные вещества, яды, тяжелые металлы, ДДТ и др. способны накапливаться в организмах и пищевых цепях. Важное значение малых величин…

 

Главные экологические принципы в условиях неизбежной прогрессии антропогенного изменения природной среды, обоснованные академиком С.С. Шварцем, состоят в том, что биогеоценозы в индустриальном урбанизированном мире не могут быть сохранены в естественном состоянии (кроме природных территорий заповедников, заказников, национальных парков и т.п.).

 

По мнению Станислава Семеновича Шварца, преобразования экосистем (трансформация экосистем) на урбанизированных территориях должны быть основаны на выполнении следующих условий (Шварц С.С. Экологические закономерности эволюции. М.: Наука, 1980):

Принципы и методы современной экологии животных. — Свердловск, 1960;

Пути приспособления наземных позвоночных животных к условиям существования в Субарктике. – Свердловск, 1963;

Метод морфофизиологических индикаторов в экологии наземных позвоночных. – Свердловск, 1968 (совм. с В. С. Смирновым и Л. Н. Добринским);

Эволюционная экология животных. – Свердловск, 1969;

Эффект группы в популяциях водных животных и химическая экология. – М., 1976 (совм. с др.).

 

1. Биомасса всех основных трофических уровней экосистем максимальна. Преобладание фитомассы над зоомассой, характерное для антропогенного ландшафта, выражено не резко, что обеспечивает синтез большого количества кислорода и продуктов животного и растительного происхождения.

2. Большему объему продукции экосистем (или биогеоценоза – БГЦ) соответствует их высокая производительность. Произведение производительности и биомассы (как показатель или оценка) максимально, что является главной предпосылкой для быстрой компенсации возможных потерь биомассы на отдельных трофических уровнях, возможных вследствие случайных или преднамеренных внешних воздействий.

3. Сложная структура экосистем и разнородность отдельных трофических уровней в их составе, что обеспечивает стабильность экосистем в широком спектре внешних условий. При этом важно сохранить состояние гомеостаза не только для популяций доминантных видов животных и растений, но и для экологической системы в целом. Поддержание экосистем в состоянии динамического равновесия обеспечивает состояние гомеостаза в абиотических составляющих экосистем (гидрологического режима, газового состава атмосферы и т.д.), что делает экологическую систему в целом более устойчивой к внешним воздействиям.

4. Высокая скорость обмена веществом и энергией в биогеоценозах (или экосистемах) как предпосылка привлечения к биотическому круговороту всей продуцируемой в БГЦ биомассы, которая производится в течение короткого времени, может обеспечить максимальную скорость биологического самоочищения экосистемы.

5. Самая высокая производительность и наибольшая стабильность экосистемы, как предпосылка наиболее высокой степени ее устойчивости и гибкости, то есть способности к быстрой перестройке структуры сообщества живых организмов и способности к сравнительно быстрым эволюционным преобразованиям популяций (в классическом понимании этого термина), доминантных видов БГЦ под влиянием направленного изменения внешней среды.

 

Все это может обеспечить поддержание экосистем в оптимальном состоянии в случае изменения среды.

 

Окружающую среду характеризует высокая неоднородности и пространственная изменчивость, что имеет очень большое экологическое значение. Поскольку важнейшим средством познания территориальной специфики окружающей среды выступает наука география, географическое изучение окружающей среды – необходимое условие любых экологических исследований.

 

Для урбоэкологии особое значение имеют методы физической географии (включая климатологию, метеорологию, биогеографию и т.д.), прежде всего методы ландшафтоведения, геохимии ландшафта, а также некоторые разделы социально-экономической и политической географии, географии населения. Географические методы делают в принципе возможными определения устойчивости природного ландшафта к загрязнениям через сопоставление характера преобразования и объема миграции вещества внутри самого ландшафта, а также интенсивности обмена веществом с сопредельными территориями. Знание геохимических особенностей территорий, использования результатов геохимических исследований в практических целях позволяют в рамках урбоэкологии более обоснованно выполнить соответствующее зонирование территории и принять необходимые меры по охране окружающей среды (работы А.Б. Захарова).

Ландшафтоведение в комплексе географических наук, исследующих окружающую природную среду, имеет особое значение, поскольку его объектами выступают целостные природные и природно-хозяйственные системы, характеризующиеся взаимодействием слагающих их компонентов.

 

Ландшафтоведение – это наука, изучающая строение, происхождение, функционирование и трансформацию земных ландшафтов.

 

Различают структурно-генетическое ландшафтоведение; структурно-функциональное ландшафтоведение; Эволюционно-динамическое ландшафтоведение.

 

Рассматривая ландшафтоведение в контексте задач урбоэкологии, следует учитывать, что каждому типу ландшафта соответствует определенное сочетание факторов превращения (трансформации) и перемещения (трансфера или транспорта) вещества. Поэтому географические методы делают в принципе возможным определение устойчивости природных ландшафтов к загрязнениям путем сопоставления характера превращения и миграции вещества внутри самого ландшафта, а также интенсивности обмена веществом со смежными территориями. Знание выявленных геохимических особенностей территорий (в том числе их устойчивость к антропогенным нагрузкам), использование результатов геохимических исследований в практических целях позволяют в рамках урбоэкологии более обоснованно выполнить соответствующее зонирование территории и наметить необходимые мероприятия по охране окружающей природной среды.

В этой связи весьма важной задачей урбоэкологии является определение устойчивости ландшафтов к физическим антропогенным нагрузкам: рекреационным, транспортным и другим, выявление динамики ландшафта, что без использования специальных методов физической географии весьма сложно из-за неоднозначности картины последствий воздействия на различные ландшафты. Например, в ланшафтах лесостепной зоны от длительного механического воздействия (вытаптывание травянистого покрова, езда без дорог и т.п.) песчаные, лессовидные и супесчаные почвы теряют связанность и рассыпаются. При интенсивном вытаптывании в березово-осиновых лесах исчезает подлесок, а в травяном ярусе появляются злаки. В результате березово-осиновых леса преобразуются в остепненные березняки и осинники с низкой полнотой и преобладанием видов растений, типичных для луговой степи. Вследствие тех же причин и вызываемых ими процессов остепненные дубняки уступают место зарослям степных кустарников.