Основы экологии урбанизированных территорий

Бурно развивающиеся в настоящее время сферы деятельности видимо, отдадут пальму первенства экологии, генетике и медицине. В этом случае основной приоритет общества будет направлен на управление экологией города, за слежением за стоянием здоровья горожан, за совершенствованием людского генофонда, за выживаемостью человека как биовида, за проблемой рождаемости, воспитания и старения.

Первые поселения возникли более 3000 лет назад на берегах Тигра и Евфрата, а позднее — Нила. Их появление было связано с необходимостью зашиты от врагов, развития ремесел и торговли. Постепенно поселения трансформировались в города, численность городского населения возрастала, а роль городов в развитии общества повышалась.

Значительная часть всего населения мира проживает в городах. По оценкам демографов в России в настоящее время в городах проживает 75% всего населения. Процесс увеличения численности городских поселений получил название урбанизация. Она является мощным фактором, сопровождающимся преобразованием ландшафта, земельных и водных ресурсов, массовым производством отходов, поступающих в атмосферу, водные и наземные экосистемы. Урбанизация поставила перед человечеством ряд экологических проблем: низкое качество среды обитания, потеря плодородных земель, удаление отходов. Урбанизация — объективный процесс, обусловленный потребностями общества. Крупный город изменяет почти все компоненты природной среды — атмосферу, растительность, почву, рельеф, гидрографию, гидрологию, грунты и даже климат. Закономерности взаимодействия человека с городской средой изучает научная дисциплина - экология города.

В XX веке максимальная средняя плотность населения отмечалась в г. Барселон — самом густонаселенном городе Европы — 70 тыс. человек на 1 км², в г. Париж она достигла 30 тыс. человек на 1 км². Сейчас плотность населения в г. Гонконг достигает 1,5 млн человек на 1 км²; в г. Париж абсолютная плотность населения— 250 тыс. человек на 1 км², в г. Москва плотность населения — 4770.21 чел./км². Общая площадь урбанизированной территории Земли составила в 1980 году 4,69 млн км². Ожидается, что в 2070 г. она достигнет 19 млн км², т.е. более 20% жизнепригодной территории суши (Н.Ф. Реймерс, 1990 г.).

На территории России все населенные пункты подразделяются на две категории: города и поселки городского типа; сельские населенные пункты. Для признания населенного пункта городом необходимы два условия: 1) численность населения, постоянно проживающего в данном населенном пункте, не менее 10—12 тыс. человек; 2) социальный состав — не менее 85% проживающих должны составлять рабочие и служащие. В иных случаях населенный пункт признается сельским (если большинство его жителей занимается сельским хозяйством), либо рабочим поселком (если большинство его жителей заняты в промышленности или на транспорте), дачным поселком (если большинство его жителей используют данный пункт в качестве базы для отдыха) или курортным поселком (если не менее половины его жителей являются приезжающими для отдыха или лечения).

Города и поселки в зависимости от численности населения подразделяются на крупнейшие, крупные, средние и малые.

В настоящее время город перерос в городскую агломерацию — пространственно, административно и функционально единую группировку поселений городского типа. Различают конурбацию и мегалополис.

Конурбаций — группа близко расположенных и экономически связанных между собой городов. Примерами конурбаций являются Большой Лондон, Большая Москва и т.п.

В наиболее развитых странах в результате разрастания городских агломераций появились гиперурбанизированные районы — мегалополисы. Мегалополис — очень крупная городская агломерация, включающая многочисленные жилые поселения, т.е. функциональное соединение ряда городских агломераций. Численность населения мегалополиса значительно превышает 1 млн человек. На территории США расположены три крупнейших мегалополиса. Мегалополис Южной Калифорнии (Лос-Анджелес, Сан-Дие-го) концентрирует более 11 млн человек. Мегалополис Москвы – почти 12 млн. чел. (2013).

Одно из первых мест в мире по темпам урбанизации занимает Япония. На тихоокеанском побережье в результате срастания Токио, Иокогамы, Киото, Нагой и Кобе образовался мегалополис, в котором проживает 60 млн человек — более 40% населения страны - на площади, незначительно превышающей 1% общей площади архипелага.

Хаотическое строительство небоскребов в крупных городах, постоянное увеличение этажности зданий — следствие роста цен на землю — привело к образованию «бетонных ущелий» куда не заглядывает луч солнца. Это усугубило и без того острые проблемы больших городов. Жизнь горожан усложняется из-за перегрузки узких улиц автомобилями и неизбежных автомобильных заторов, в результате которых средняя скорость транспорта в больших городах существенно уменьшилась.

Проблема современных крупных городов усугубляется резкой недостаточностью природно-пространственных ресурсов. Поэтому большое значение должно уделяться вопросам планировки городов. Под планировкой населенных мест понимается отрасль архитектуры, решающая вопросы комплексного упорядочения жизненного пространства.

Экологическое градостроение или градоустройство — новейшее направление в развитие городской среды, стремящееся максимально учесть экологические и социальные потребности конкретного человека. Экологическое градостроение старается приблизить людей к природе, создавая вблизи жилых массивов и домов зеленые зоны отдыха, избавить человека от монотонности городского пространства путем строительства домов различной конфигурации или окраски, правильно распределить население по площади (не более 100 человек на 1 га, строительство микрорайонов на 30 тыс. человек с соотношением малоэтажных и многоэтажных строений в пропорции 7:3), сохранить не менее 50% пространства населенного места для зеленых насаждений, изолировать население от трасс движения транспорта, создать условия для общения между людьми и т.д.

С древнейших времен люди были вынуждены жить в городах, построенных несколькими предыдущими поколениями, и лишь в мечтах они могли создать идеальные города, такие как «город Солнца» (Т. Кампанелла), «город-сад» (Э. Говард), «лучезарный город» (Л. Корбюзье). В современных условиях одним перспективных проектов является «город-сад» — город, максимально соединяющий горожанина с природой, чего можно достичь при площади зеленых насаждений около 50% городской территории. Город-сад характеризуется также широким развитием социальной инфраструктуры. Численность населения такого города, как правило, не должна превышать 50—70 тыс. человек, но иногда может достигать 150 тыс. Город-сад — небольшое, компактно организованное поселение, где места для труда, общения, отдыха и жилища находятся в пределах пешеходной доступности каждому жителю. В развитых странах для богатых людей построено более 30 таких городов. Примером экополиса в России является г. Пушкино Московской области. Принципы экополиса используются также в некоторых других городах, например, в Казани, Кишиневе (Молдавия).

Климат города. Заняв на поверхности Земли громадные территории, города не только оттеснили природные зоны, но и оказали активное воздействие на первоначальный климат. Климатические условия в городах значительно отличаются от окружающих районов, причем эти отличия при прочих равных условиях тем больше, чем значительнее территория города.

Одной из наиболее значительных особенностей городского климата является возникновение в городе так называемого «острова тепла», который характеризуется повышенными по сравнению с загородной местностью температурами воздуха. Проявляется такая аномалия ночью, при слабом ветре и малооблачной погоде. Средняя температура воздуха в большом городе обычно выше температуры окружающих районов на 1—2 °С, однако ночью при небольшом ветре разность температур может достигать 6—8 °С. Над центрами крупных городов «остров тепла» возвышается на 100-150 м, а в городах меньших размеров — на 30—40 м. Подобный эффект теплового воздействия, по некоторым данным, увеличивает температуру в г. Москве на 3-5 °С, безморозный период — на 10—12 дней.

Своеобразными аккумуляторами тепла являются бетонные, кирпичные здания, асфальтовые и другие искусственные покрытия, температура поверхности которых местами в Москве достигает 52 °С, в Ереване — 65—70 °С, Одессе — 73 °С, в Ташкенте — 80 °С. Они поглощают солнечную энергию днем и медленно остывают ночью, отдавая тепло атмосфере. В «островах тепла» понижается абсолютная и относительная влажность воздуха.

С эффектом «островов тепла» связано локальное увеличение интенсивности циркуляции конвекционных потоков воздуха. При этом значительно — на 20% по сравнению с сельской местностью — уменьшается горизонтальное движение воздушных масс, и усиливается восходящее движение над городом, напоминающее бриз. Увеличение шероховатости городской территории приводит к заметному уменьшению скорости ветра в городах по сравнению с загородными районами Загрязнение атмосферы различными твердыми, жидкими и газообразными примесями способствует образованию антропогенного аэрозоля. Увеличение концентрации аэрозоля над городами резко снижает солнечную радиацию (инсоляцию), поступающую на земную поверхность. В больших городах величина прямой солнечной радиации уменьшается примерно на 15%, ультрафиолетового излучения — в среднем на 30%, а в зимние месяцы ослабление этого излучения проявляется еще в большей степени; продолжительность солнечного сияния снижается на 10 —15%. Основную роль в ослаблении солнечной радиации в городах играет нижний слой воздуха, в котором содержится наибольшее количество аэрозольных частиц. В приземных слоях атмосферы резко снижена горизонтальная видимость, часто достигающая всего 10—20% от загородной зоны.

Высокая концентрация аэрозольных частиц в городском воздухе способствует увеличению частоты туманов — в 2—5 раз. Туманы снижают солнечную радиацию и сокращают дальность видимости на территории города. Повышенная концентрация аэрозолей и усиление восходящих движений воздуха приводит к увеличению облачности и вероятности выпадения осадков в городе. По данным исследований, проводимых в Великобритании и США, в больших городах зарегистрировано на 10% больше облачных дней, на столько же больше дождей, града и снега, на 30% больше тумана летом и на 100% - зимой по сравнению с рядом расположенной сельской местностью. Увеличение количества осадков над городом идет в ущерб другим районам, усиливая засушливость сельской местности, что не является благоприятным для сельского хозяйства.