Город как экосистема реферат

Обновлено: 18.05.2024

Город — неполная экосистема, получающая энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за ее пределами. В разных районах мира города занимают от 1 до 5% площади суши.

На единицу площади расходуется большее количество энергии. Потребность в энергии плотно населенных индустриально-городских районов на 2-3 порядка выше потока энергии, поддерживающего жизнь в естественных или полу- естественных экосистемах, субсидируемых Солнцем. Для этого необходим большой приток концентрированной энергии извне (главным образом за счет сжигания ископаемого топлива).

Человеку для удовлетворения физиологических потребностей требуется в год около 1 млн ккал энергии в виде пищи. В городах расходуется около 87 млн ккал энергии на человека в год (расходы на ведение домашнего хозяйства, работа промышленности, обеспечение торговли, транспортные услуги и др.).

При современных методах ведения городского хозяйства солнечная энергия не только не используется, но и становится дорогостоящей помехой, так как нагревает бетон, асфальт. Это в свою очередь способствует образованию смога (см. гл. 6).

Резкое отличие наблюдается и в содержании различных токсичных веществ между городскими и сельскими экосистемами (табл.

Более того, снижение скорости ветра на 20—30% способствует увеличению влажности городского воздуха до 8%, а частые туманы в сочетании с загрязнением атмосферного воздуха снижают видимость на 80%. Солнечное освещение из-за снижения прозрачности атмосферы падает на 10-15%. Уменьшение интенсивности ультрафиолетовых лучей достигает 30%, что может снижать синтез витамина D в организме городских жителей.

Для обеспечения собственных потребностей городу требуются большие поступления веществ извне (продукты питания, питьевая вода).
Поток отходов с территории города является более мощным и ядовитым. Многие отходы — синтетические соединения, более токсичные, чем естественное сырье, из которого они получены.
Города приводят к разрушению и деградации окружающих их естественных экосистем. Их строительство может быть основной причиной эрозии почв.
Существуют определенные особенности и в функционировании трофических уровней в городе (аутотрофы, гетеро- трофы).

Аутотрофная составляющая, т.е.

смягчает колебания температуры в городе;.
уменьшает шумовое и другие загрязнения.

Более половины годичного прироста аутотрофов в виде древесины, листьев и срезанной травы вывозится на свалки. Для общества было бы полезнее использовать это органическое вещество для удобрения почв на полях и огородах.

Гетеротрофная составляющая городских экосистем обеднена (ограниченное количество видов животных, птиц и т.д.).

Число факторов, воздействующих на человека, в городе неограниченно велико, а время этого воздействия значительно короче. Следовательно, городские популяции подвергаются более мощному экологическому стрессу.
Города отличаются специфичным составом городского населения. Мощные миграционные потоки, формирующие городское население, сопровождаются высоким темпом генетической эволюции, протекающей вне связи с процессами роста численности популяции и ее приспособленности, что коренным образом отличает городскую популяцию от естественной. Факторы городской среды способствуют увеличению мутационного давления на жителей больших городов, что ведет к росту наследственных заболеваний.
В городах деформирован биоценоз. Общение с животным и растительным миром почти исключено, общение с себе подобными — избыточно. Дефицит положительных эмоций приводит к нарушениям деятельности центральной нервной системы (ЦНС), внутренних органов, астенизации, нев- ротизации.

Гомогенные поля — однообразные видимые поля с малой насыщенностью зрительными элементами. В такой среде не могут функционировать многие механизмы зрительного анализатора: затрудняется работа бинокулярного аппарата; при переводе взгляда с гомогенной стены на четкий объект может возникать двоение.

В городская экосистема это город, искусственная среда обитания, построенная человеком для себя, в которой взаимосвязаны абиотические факторы и живые существа. Физическая основа является продуктом конструктивной активности человека, а естественный компонент сокращается или очень контролируется.

В отличие от естественных экосистем, городские экосистемы фундаментально зависят от поступления вещества и энергии человеком. Это тот, кто в больших городах проектирует и контролирует присутствие окружающей среды.

Точно так же переменные окружающей среды, такие как воздух, температура, почва, инфильтрация и водный сток, изменяются вмешательством человека. Почву заменяют насыпью и покрытием из бетона, асфальта и других материалов.

Состав воздуха изменяется из-за загрязняющих веществ, производимых городом, температура повышается за счет тепла, выделяемого городом, и тепла, аккумулируемого строительными материалами. Циклы естественного освещения изменяются искусственным освещением, и даже видение ночного неба изменяется под действием искусственного света.

Со своей стороны, живой компонент человеческой экосистемы сосредоточен на человеке, а присутствие других, таких как растения и животные, определяется их отношениями с людьми.

Характеристики городской экосистемы

Городская экосистема - это территория, где искусственное преобладает над природной составляющей, поскольку город изменяет все факторы природной среды. С другой стороны, он характеризуется большим динамизмом и ускоренными темпами изменений и доминированием культурной сферы как максимального выражения человеческого существа.

Контраст с природными экосистемами

Городская экосистема представляет собой крайность по сравнению с естественными экосистемами из-за вмешательства человека в процессы. В естественной экосистеме биотические и абиотические факторы устанавливаются в соответствии с действием естественных принципов и законов, в то время как в городе почти все эти факторы созданы человеком.

Контраст с сельскими экосистемами

Что касается сельской экосистемы, то здесь ситуация более опосредованная, поскольку сельская экосистема находится на полпути между естественной и городской экосистемами. Однако город выделяется решительным доминированием искусственного в ландшафте.

Изменение естественных переменных

Город как экосистема создает особые условия окружающей среды с точки зрения температуры, ветрового потока, стока и проникновения воды и рельефа. В дополнение к входам и выходам энергии в систему.

Большие города представляют собой обширные территории, покрытые искусственным слоем (бетон и асфальт), ограничивающим проникновение и увеличивающим сток воды. В свою очередь, вода направляется и транспортируется искусственно, а чистая вода также подается искусственно.

Облегчение

Рельеф городской экосистемы определяется построенными конструкциями, влияющими на течение ветров. Кроме того, город генерирует энергию или импортирует ее искусственно, в основном в виде электроэнергии и газа, потребление которых, в свою очередь, генерирует тепло.

Остров тепла

Нарушенный воздух

Наконец, воздух также изменяется из-за высоких выбросов газов из систем отопления, промышленных предприятий и автомобильных двигателей.

Составные части

Биотические факторы в городской экосистеме

Живые существа, населяющие городскую экосистему, имеют человека в качестве основного элемента с точки зрения доминирующих видов. Кроме того, в городе обитают виды растений, которые в основном выращиваются в качестве декоративных растений и продуктов питания (городские сады).

С другой стороны, есть виды, которые ведут себя как сорняки в парках и садах, а также в городских садах. Что касается компонентов животного происхождения, то сами дикие виды относительно немногочисленны.

Большинство из них - домашние животные (особенно домашние животные) и домашние животные-вредители, такие как тараканы и грызуны, или сельскохозяйственные животные (в садах и садах). Группа животных, которая действительно влияет на некоторые города, сохраняя при этом в значительной степени свое дикое состояние, - это птицы.

Абиотические факторы в городской экосистеме

Неживые факторы являются наиболее измененными в городской экосистеме, от самого городского ландшафта до изменения климата. Контекст, в котором виды развиваются в этих экосистемах, формируется сложной системой, построенной людьми.

Это жилые дома, офисные здания, автомагистрали, пешеходные дорожки, парки и вся городская инфраструктура. Весь этот инертный физический контекст создает разные микробытовые среды для людей и остальных живых существ в этой экосистеме.

Флора

Культурные растения

В зависимости от климатической зоны, в которой расположена урбанистическая или городская экосистема, именно эти виды встречаются в качестве украшения на ее улицах и в парках. Учитывая, что во многих случаях это экзотические виды (в частности, не типичные для региона).

Например, на многих улицах Лондона (столицы Великобритании) наблюдаются деревья Гинго билоба, растение родом из Китая. В других случаях местные виды, такие как бананы (Платан Икс Латиноамериканец), на улицах и площадях Европы.

Сорные растения

Другая группа видов растений, населяющих город, - это сорные растения, которые вторгаются в парки и другие районы города. Эти виды также меняются от города к городу, что определяется климатической зоной и флорой страны.

Фауна

Есть много видов животных, которые приспособились к жизни в среде человека, будучи обычными обитателями городской экосистемы, их называют синантропными видами. Например, такие вредители, как тараканы и грызуны.

Точно так же есть и другие виды, которые не наносят ущерба, но регулярно населяют город, например, многие птицы, рептилии и те, которые используются в качестве домашних животных.

Домашние животные

Основным элементом городской фауны являются домашние животные, особенно собаки, кошки и птицы, хотя другие виды также используются в качестве домашних животных. Сюда входят бродячие собаки и кошки, населяющие город без прямого контроля человека.

Вредители

Хотя это нелегко понять, самые многочисленные популяции животных в городской экосистеме являются вредителями. К ним относятся тараканы, грызуны, комары, мухи, постельные клопы и многие другие виды.

Набеги на дикую природу

С другой стороны, в города происходят вторжения диких животных, некоторые даже делают их своей обычной средой обитания. Последнее особенно верно в отношении птиц, но другие виды, такие как опоссум, также встречаются в тропических городах.

Также енот в городах с умеренным климатом и белки - обычные обитатели парков самых разных зон. В некоторых канадских городах медведи вторгаются на городские свалки, а во Флоридском канале аллигаторы иногда появляются в городских районах.

Есть дикие птицы, которые проникают в городскую экосистему и адаптируются, получая приют и кормушки. Так обстоит дело, например, с различными видами цапель, такими как цапли рода Egretta.

Иногда эти виды явно занесены людьми, например, ара, которые в настоящее время населяют город Каракас (Венесуэла). Этих птиц специально разводили и выпускали в городе, их естественная среда обитания - юг страны.

Примеры городских экосистем

Нью-Йорк (США)

Нью-Йорк - одна из крупнейших городских экосистем в мире с 12 844 км2 и более чем 20 000 000 жителей. Его масштабы значительно расширяются по вертикали, учитывая количество небоскребов (883) и около 113 км2 парков, включая зоопарк и 23 км морских пляжей.

В известных Центральный парк, - одна из последних популяций ильмов (Ulmus americana) В этом регионе США, кроме того, обитает около 300 видов животных, в основном птицы и 150 видов деревьев.

Среди домашних животных, помимо собак и кошек, выделяются лошади, которые тащат багги в парке. С другой стороны, этих животных также использует конная полиция Нью-Йорка.

Мехико (Мексика)

Это еще один мегаполис мира с площадью 1 495 км² и населением более 20 000 000 человек. Эта территория уже была крупной городской экосистемой до испанской колонизации в 15 веке с населением около 300 000 человек.

Сегодня в этом городе есть несколько парков, в том числе лес и зоопарк Чапультепек, крупнейший в Латинской Америке площадью 678 га. Эти парки изобилуют флорой и фауной, особенно в Чапультепеке, где, например, произрастают какомиксы (Bassariscus astutus), братья енотовидные.

В то время как среди растений выделяется ауэуэте (Taxodium huegelii), национальное дерево Мексики, также известное как кипарис моктесума или сабино. Это растение, достигающее 500 лет жизни, имеет более 30 м в высоту и до 15 м в диаметре ствола.

Содержание

Вложенные файлы: 1 файл

Философия.docx

Экологическое равновесие в естественных экосистемах

Как осуществляется динамическое равновесие в естественных системах

Все животные и растения состоят из органического вещества, а для поддержания жизни им нужна энергия. Первичным источником энергии для большинства экосистем являются солнечные лучи. Они используется растениями для производства органических веществ из неорганических. Часть растений служит пищей для растительноядных животных. Они в свою очередь могут стать пищей для животных- хищников, а те в свою очередь могут стать жертвами еще более крупных хищников. Пример такой последовательности: травянистые растения — растительноядные насекомые — лягушки — хищные звери. Так происходит перенос вещества в экосистеме через ряд организмов: последующий питается предыдущим, получая от него органическое вещество и заключенную в нем энергию. Такой ряд принято называть пищевой (трофической) цепью, а вышеприведенный пример — образец такой цепи, которая называется цепью выедания. Обычно такие цепи насчитывают от 3 до пяти-шести звеньев.

В сложных естественных экосистемах каждый из видов как правило связан пищевыми цепочками со множеством других. Например, большинство хищников не ограничивается поеданием только одного вида жертв, существуют всеядные животные — одновременно и растительноядные и хищные (медведь) и т.д. Пищевые цепи, следовательно, переплетаются, образуя пищевую сеть. Она — отражения сложного баланса интересов видов, как между уровнями пирамиды, так и на одном уровне. Этот динамический баланс интересов формировался на протяжении тысячелетий вместе с формированием экосистемы, точнее, вместе с трансформацией одной экосистемы в другую. Ни один из видов, даже доминирующий по численности или биомассе не является в естественной экосистеме единоличным властителем. Он зависим не только от лимитирующих факторов внешней среды (например, климата), но и от других видов, населяющих экосистему.

Особенности городской экосистемы заключаются в следующих характеристиках: полиморфность, зависимость от смежных экосистем, неуравновешенность основных структур.

В таблице 1 приведены ориентировочные объемы некоторых ресурсов и размеры территорий, необходимых для покрытия их дефицита городом с населением в миллион человек.

РЕСУРС
или КОМПОНЕНТ

Территория необходимая для покрытия дефицита (тыс. га)

Растительность и почва в местах отдыха

1000-2000 тыс. га

Сырье, строит. материалы

Антропогенная урбанистическая система. Тривиальность фауны

Конечно, человек же является и основным потребителем-консументом. Городские животные-доминанты являются дополнительными потребителями-консументами органического вещества. Фактически они кормятся от хозяйских излишков, подъедают то, что не доел или не успел съесть человек. Таким образом, эти животные находятся на той же ступеньке экологической пирамиды, что и человек, но в своем питании зависят от него. Такое явление в экологии принято называть сотрапезничеством (комменсализмом). Примеры естественного комменсализма — рыба прилипала на акуле или песец, следующий за белым медведем. В этих случаях более мелкий зависимый вид следует за более крупным, питаясь остатками его пищи.

Структура любой системы определяется соотношением в пространстве и во времени слагающих ее элементов и их связей. Пространственный аспект структуры характеризует порядок расположения элементов в системе, а временной – отражает смену состояний системы во времени. Структура является выражением иерархичности и организованности системы. Характер связей и взаимодействия между элементами и с внешней средой представляет собой различные формы вещественного, энергетического и информационного обмена.

Характер, структура, число, интенсивность, устойчивость таких связей определяют специфические свойства любой системы: сложность или простоту, стабильность или функционирование, статичность или динамичность, поли- или моноструктурность и пр.

При наличии связей системы с внешней средой границы являются открытыми, в противном случае – закрытыми.

Урбосистема (городская система) – неустойчивая природно-антропогенная система, состоящая из архитектурно-строительных объектов и интенсивно нарушенных естественных систем (Реймерс, 1990).

В наиболее полном современном понимании экосистема – это информационно саморазвивающаяся, термодинамически открытая совокупность биотических экологических компонентов и абиотических источников вещества и энергии, единство и функциональная связь которых в пределах характерного для определенного участка биосферы времени и пространства обеспечивают превышение на этом участке внутренних закономерных перемещений вещества, энергии и информации над внешним обменом (в том числе между соседними аналогичными совокупностями) и на основе этого неопределенно долгую саморегуляцию и развитие целого под управляющим воздействием биотических и биогенных составляющих (Реймерс, 1990).

Функциональную схему экосистемы составляют четыре основных компонента – поток энергии, круговороты веществ, сообщество и управляющие петли обратной связи (рис. 1.4). Сообщество представлено в виде пищевой сети, состоящей из автотрофов (А) и гетеротрофов (Н), запасы питательных веществ обозначены буквой S.

Город – это специфическая экологическая система, в которую входят две субсистемы – природная и антропогенная.

Рис. 1.4. Функциональная схема экосистемы (Одум, 1975)

Природная субсистема включает природную среду города и его биоту, делится на четыре подсистемы. В свою очередь, каждая из подсистем делится на системы более низкого ранга (рис. 1.5). Антропогенная субсистема включает все антропогенные объекты города, делится на три подсистемы.

Характер функционирования городской системы определяется динамикой процессов, протекающих в субсистемах, а также интенсивностью прямых и обратных положительных и отрицательных связей между ними.

Природная (естественная) субсистема города характеризуется сложными биологическими и геохимическими процессами, протекающими на территории города и в зоне его влияния (преобразованием горных пород, трансформацией ландшафтов, изменением видового разнообразия флоры и фауны, сокращением количества экологических ниш, изменением биотопов и т. д.). Она изначально способна к саморегуляции, однако под воздействием антропогенной субсистемы в развитых городских агломерациях частично или полностью утрачивает эту способность.

Рис. 1.5. Городская экосистема (Хомич, 2002)

Антропогенная субсистема характеризуется все более глубокими преобразованиями экосферы в техносферу. При этом человек (элемент природной субсистемы), выступает как основной компонент антропогенной субсистемы и как фактор, ее создающий.

Город является функционирующей, динамической, полиструктурной экосистемой гетеротрофного типа, которую формируют такие системообразующие процессы, как потоки вещества и энергии. На рис. 1.6 показаны отличительные черты естественной экосистемы и урбоэкосистемы.

Рис. 1.6. Отличительные черты естественной экосистемы и урбоэкосистемы

Особенности урбоэкосистемы проявляются в таких характеристиках, как полиморфность, сверхоткрытость, зависимость, аккумулятивность, неравновесность.

Полиморфностъ – когда структура экосистемы города формируется и определяется как материальными, так и нематериальными объектами.

Сверхоткрытостъ – экологические системы являются открытыми, но способны поддерживать материально-энергетический гомеостаз только при постоянном притоке вещества и энергии извне.

Зависимость – экосистема города полностью зависит от внешнего притока вещества и энергии.

От большинства природных экологических систем урбоэкосистема отличается следующими особенностями:

• более интенсивным метаболизмом на единицу площади, для чего используется в первую очередь не солнечная энергия, а энергия горючих материалов и электричества;

• активной миграцией веществ, в которую вовлекается перемещение металлов и других неорганических материалов, пластических масс и прочих эластомеров, причем не столько в пределах системы, сколько на входе и на выходе из нее;

• мощным потоком отходов, многие из которых вообще не утилизируются и являются более токсичными, чем естественное сырье, из которого они получены.

Без постоянных поступлений пищи, строительных материалов, топлива, электроэнергии и воды город вскоре прекратил бы существование. На рис. 1.7 представлены схемы двух экологических систем гетеротрофного типа: устричной банки и города. Обращает на себя внимание то, что 1 м 2 городской системы потребляет в 70 раз больше энергии, чем соответствующая площадь естественного биогеоценоза, а также наличие более интенсивных потоков энергии и вещества на входе и выходе из системы.

Аккумулятивностъ – положительный баланс обмена веществ в пределах экосистемы города приводит к накоплению вещества. Наиболее велика аккумуляция вещества в промышленных мегаполисах, где за счет накопления вторичного вещества (культурный слой, терриконы, отвалы, карьеры, наносной материал, свалки и пр.) формируется техногенный рельеф, преобразующий территорию в техногенный андшафт.

Рис. 1.7. Гетеротрофные экологические системы: а – устричная банка; б – современный город (Одум, 1975)

Неравновесностъ – определяется масштабом антропогенной нагрузки на окружающую среду в зависимости от уровня развития урбанизированной территории.

Материальный баланс города упрощенно может быть описан следующим образом: в город поступают потоки электрической энергии, топлива, сырья, пищевых продуктов. После их переработки и получения продукции в пределах территории города в атмосферу выбрасываются газы, аэрозоли, пыль, происходит акустическое и электромагнитное загрязнение; в естественные водоемы города сливаются промышленные и бытовые сточные воды; на городские свалки поступают отходы промышленных производств и жизнедеятельности населения города. Эти выбросы, сточные воды, твердые и жидкие отходы содержат вещества, загрязняющие воздух, воду и почву города.

Жизнедеятельность города – это последовательность непрерывных потоков энергии, веществ и продуктов их переработки. Интенсивность этих потоков зависит от численности и плотности городского населения, статуса города, отраслевого профиля и развития промышленности, объема и структуры транспорта.

Потоки веществ и энергии, а также продуктов их переработки, поступающие на территорию города, нарушают материальный и энергетический баланс природной среды и изменяют естественные процессы круговорота веществ и перехода энергии по трофическим цепям.

Экологическое равновесие – это динамическое состояние природной среды, при котором осуществляется ее устойчивое функционирование. При этом ее основными функциями являются функции самовосстановления и самоочищения. Экологическое равновесие населенных мест сохраняется при допустимых антропогенных нагрузках, не превышающих емкость территории.

Емкость территории — это количественно выраженная способность ландшафта удовлетворять потребности населения данной территории без нарушения экологического равновесия. Показателем, характеризующим потребности населения, является демографическая емкость.

Демографическая емкость – это максимальное количество жителей, которое может проживать в границах района, при условии обеспечения потребностей населения и сохранения экологического равновесия.

Характеристиками функционирования природной среды, определяющими экологическое равновесие, являются: репродуктивная способность территории, ее экологическая емкость, геохимическая и биохимическая активность, устойчивость территорий к физическим нагрузкам.

Репродуктивная способность территории – это способность территории воспроизводить основные компоненты природной среды: кислород атмосферного воздуха, воду, почвенно-растительный покров.

Экологическая емкость территории определяется как плотность биомассы представителей животного и растительного мира на единицу территории с учетом оптимального состава и численности для данного природно-географического района. Экосистема тем устойчивее к неблагоприятным антропогенным воздействиям, чем полноценнее ее видовой состав, т. е. чем больше ее биоразнообразие.

Геохимическая активность территории – это способность территории перерабатывать и выводить за свои пределы продукты техногенной деятельности – загрязняющие вещества.

Биохимическая активность территории обусловлена ее способностью биологически перерабатывать органические загрязнения и нейтрализовать вредные воздействия неорганических загрязняющих веществ.

Устойчивость территории к физическим нагрузкам характеризует сопротивляемость ландшафта к физическим антропогенным нагрузкам (воздействие застройки, транспорта, инженерной инфраструктуры, рекреационных зон и т. п.).

Каждая из этих характеристик выражается количественными показателями.

Полное экологическое равновесие зависит от климатических и гидрологических условий местности, лесистости или распаханности, хозяйственного освоения территории. Принято считать, что территория находится в равновесии, если природная среда обеспечивает воспроизводство всех своих компонентов; фито- и зоомассы этих территорий сбалансированы и сложившееся биоразнообразие сохранено; степень геохимической активности ландшафтов и степень биохимической активности экосистем соответствуют уровню антропогенных загрязнений, а уровень физической устойчивости ландшафтов соответствует силе техногенных нагрузок.

Очевидно, что полное экологическое равновесие современных освоенных территорий практически недостижимо, поэтому, кроме полного различают условное и относительное экологическое равновесие территории. При условном экологическом равновесии компоненты природной среды не воспроизводятся в полной мере. При относительном экологическом равновесии не соблюдаются как условия воспроизводимости компонентов природной среды, так и условия баланса биомассы. При этом геохимическая, биохимическая активности, а также физическая устойчивость территории соответствуют антропогенным воздействиям.

В отличие от естественных экосистем биомасса в городе в основном представлена биомассой населения, которая во много раз превышает фитомассу. Первичная продукция и продуктивность городских экосистем ничтожны по сравнению с естественными. Именно абсолютное преобладание биомассы над продуктивностью определяет крайнюю неустойчивость городской экосистемы по отношению к внешним воздействиям. В связи с этим даже относительное экологическое равновесие городской экосистемы может быть достигнуто только за счет специальных мероприятий, осуществляемых человеком.

Город представляет собой модель крайне неустойчивой и уязвимой системы, утратившей способность к самовосстановлению, неспособной противостоять негативным воздействиям среды, включая антропогенное воздействие.

В табл. 1.1 приводится сравнение природных и городских экосистем.

Однако естественные и городские экосистемы наряду с глубокими экологическими различиями имеют и некоторые общие черты, например: наличие границ; самоподдержание за счет обмена веществ и притока энергии; стабилизация за счет круговорота энергии; тенденция перехода от экспансии к интенсивному росту. Таким образом, урбоэкосистема характеризуется созданием новых типов искусственных техногенных систем в результате деградации, уничтожения и (или) замещения природных экосистем. Антропогенные нарушения функций компонентов в городской экосистеме зависят от источника и вида вмешательства человека, факторов нагрузки, качества среды, что приводит к определенным последствиям, в большинстве своем негативным по отношению как к естественной, так и техногенной среде (рис. 1.8).

Урбоэко система в целом обладает меньшей рекреационной ценностью, нарушенностью биокруговорота, сокращенностью биоразнообразия как по составу, так и по структурно-функциональным характеристикам. Изменение качества среды обитания человека в городе ведет к снижению комфортности жизни населения, что подтверждается соответствующими медико-демографическими показателями.

Примечания. Нарушения и изменения круговорота в экосистеме города вызывают:

1) ухудшение условий проживания человека, высокий уровень заболеваемости, рост генетических заболеваний, появление новых болезней;

2) необеспеченность чистой питьевой водой и чистым воздухом;

3) накопление поллютантов в организме человека, миграция в трофических цепях.

Рис. 1.8. Антропогенные нарушения функционального круговорота в городской экосистеме (Добровольский, 1997)

Таблица 1.1. Сравнение природных и городских экосистем (Клауснитцер, 1990)

Городские экосистемы гетеротрофны, доля солнечной энергии, фиксированная городскими растениями или солнечными батареями, расположенными на крышах домов, незначительна. Основные источники энергии для предприятий города, отопления и освещения квартир горожан расположены за его пределами. Это - месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные электростанции.

Город потребляет огромное количество воды, лишь незначительную часть которой человек использует для непосредственного употребления. Основную часть воды тратят на производственные процессы и на бытовые нужды. Личное потребление воды в городах составляет от 150 до 500 л в сутки, а с учетом промышленности на одного гражданина приходится до 1000 л в сутки.

Использованная городами вода возвращается в природу в загрязненном состоянии - она насыщена тяжелыми металлами, остатками нефтепродуктов, сложными органическими веществами, подобными фенолу, и т.д. В ней могут содержаться болезнетворные микроорганизмы. Город выбрасывает в атмосферу ядовитые газы, пыль, концентрирует на свалках токсичные отходы, которые с потоками весенней воды попадают в водные экосистемы.

Растения, в составе городских экосистем растут в парках, садах, на газонах, их главное назначение - регулирование газового состава атмосферы. Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в неё при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения имеют также большое эстетическое и декоративное значение.

Животные в городе представлены не только обычными в естественных экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогузка; млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и особой группой городских животных - спутников человека. В её составе - птицы (воробьи, скворцы, голуби), грызуны (крысы и мыши), и насекомые (тараканы, клопы, моль). Многие животные, связанные с человеком, питаются отбросами на помойках (галки, воробьи). Это санитары города. Разложение органических отходов ускоряют личинки мух и другие животные и микроорганизмы.

Промышленное загрязнение среды.

В городских экосистемах наиболее опасно для природы промышленное загрязнение.

Химическое загрязнение атмосферы. Этот фактор относится к числу наиболее опасных для жизни человека. Наиболее распространенные загрязнители - сернистый газ, оксиды азота, оксид углерода, хлор, и др. В некоторых случаях из двух или относительно нескольких относительно не опасных веществ, выброшенных в атмосферу, под влиянием солнечного света могут образоваться ядовитые соединения. Экологи насчитывают около 2000 загрязнителей атмосферы.

Главные источники загрязнения - ТЭС. Сильно загрязняют атмосферу также котельные, нефтеперерабатывающие предприятия и автотранспорт.

Химическое загрязнение водоемов. Предприятия сбрасывают в водоемы нефтепродукты, соединения азота, фенол и многие другие отходы промышленности. При добыче нефти водоемы загрязняются засоленными видами, нефть и нефтепродукты также разливаются при транспортировке. В России от нефтяного загрязнения более всего страдают озера Севера Западной Сибири. За последние годы возросла опасность для водных экосистем бытовых стоков городской канализации. В этих стоках повысилась концентрация моющих средств, которые микроорганизмы разлагают с трудом.

Загрязнение поверхности почвы твердыми отходами. Городские свалки промышленного и бытового мусора занимают большие площади. В составе мусора могут оказаться ядовитые вещества, такие, как ртуть или другие тяжелые металлы, химические соединения, которые растворяются в дождевых и снеговых водах и затем попадают в водоемы и грунтовые воды. Могут попасть в мусор и приборы, содержащие радиоактивные вещества.

Поверхность почвы может быть загрязнена золой, оседающей из дыма ТЭЦ, работающих на угле, предприятий по производству цемента, огнеупорного кирпича и т.д. Для предотвращения этого загрязнения на трубах устанавливают специальные пылеуловители.

Химическое загрязнение грунтовых вод. Токи грунтовых вод перемещают промышленные загрязнения на большие расстояния, и не всегда можно установить их источник. Причиной загрязнения может быть вымывание токсичных веществ дождевыми и снеговыми водами с промышленных свалок. Загрязнение подземных вод происходит и при добыче нефти современными методами, когда для повышения отдачи нефтяных пластов в скважины повторно закачивают соленую воду, поднявшуюся на поверхность вместе с нефтью при её откачке. Засоленные воды попадают в водоносные горизонты, вода в колодцах приобретает горький вкус и оказывается не пригодной для питья.

Шумовое загрязнение. Источником шумового загрязнения может быть промышленное предприятие или транспорт. Особенно сильный шум производят тяжелые самосвалы и трамваи. Шум влияет на нервную систему человека, и потому в городах и на предприятиях проводятся мероприятия по шумозащите. Железнодорожные и трамвайные линии и дороги, по которым проходит грузовой транспорт, нужно выносить из центральных частей городов в малонаселенные районы и создавать вокруг них зеленые насаждения, хорошо поглощающие шум. Самолеты не должны летать над городами.

Шум измеряют децибелах. Тиканье часов - 10 дб, шепот - 25, шум от оживленной магистрали - 80, шум самолета при взлете - 130 дб. Болевой порог шума - 140 дб. На территории жилой застройки днем шум не должен превышать 50-66 дб.

Также к загрязнителям относят: загрязнение поверхности почвы отвалами вскрышных пород и золы, биологическое загрязнение, тепловое загрязнение, радиационное загрязнение, электромагнитное загрязнение.

Загрязнение атмосферы. Если принять за единицу загрязненность воздуха над океаном, то над селами она выше в 10 раз, над небольшими городами - в 35 раз, а над большими городами - в 150 раз. Толщина слоя загрязненного воздуха над городом составляет 1,5 - 2 км.

Наиболее опасными загрязнителями являются бенз-а-пирен, диоксид азота, формальдегид, пыль. В Европейской части России и на Урале в среднем в течении года на 1 кв. км выпадало свыше 450 кг атмосферных загрязнителей. По сравнению с 1980 г.. количество выбросов диоксида серы выросло в 1.5 раза; 19 млн. т атмосферных загрязнителей выбросил в атмосферу автомобильный транспорт.

Сброс сточных вод в реки составил 68,2 куб. км при постпотреблении 105,8 куб. км. Потребление воды промышленностью составляет 46%. Доля неочищенных сточных вод с 1989 г. уменьшается и составляет 28%.

Кислотные дожди отрицательно повлияли на половину лесов Европы, начался процесс усыхания лесов и в России. В Скандинавии из-за кислотных осадков, поступающих из Великобритании и ФРГ, погибло уже 20.000 озер. Под влиянием кислотных дождей гибнут памятники архитектуры.

Вредные вещества, выходящие из дымовой трубы высотой 100 м, рассеиваются в радиусе 20 км, высотой 250 м - до 75 км. Труба - чемпион построена на медно-никелевом комбинате в г. Садбери (Канада) и имеет высоту более 400 м.

Разрушающие озоновый слой хлорфторуглероды (ХФУ) попадают в атмосферу из газов охладительных систем (в США - 48%, а в остальных странах - 20%), от использования аэрозольных баллончиков (в США - 2%, а несколько лет назад их продажу запретили; в других странах - 35%), растворителей, используемых в химчистках (20%) и при производстве пенопластов, включая стайроформ (25-30%).

Основной источник фреонов, разрушающих озоновый слой - промышленные холодильники - рефрижераторы. В обычном бытовом холодильнике 350 г фреона, а в промышленных - десятки килограммов. Рефрижераторное хозяйство только в Москве ежегодно использует 120 т фреона. Значительная часть его из-за несовершенства оборудования оказывается в атмосфере.

Загрязнение пресноводных экосистем. В Ладожское озеро - резервуар питьевой воды для шестимиллионного Санкт-Петербурга - в 1989 г. было сброшено со сточными водами 1,8 т фенолов, 69,7 т сульфатов, 116,7 т синтетических поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Загрязняет водные экосистемы и речной транспорт. На озере Байкал, например, плавают 400 судов разного размера, они сбрасывают в воду около 8 т нефтепродуктов в год.

В развивающихся странах ежегодно умирает 9 млн. человек. К 2000 г. питьевой воды не будет хватать более чем 1 млрд. человек.

Загрязнение морских экосистем. В Мировой океан сброшено около 20 млрд. т мусора - от бытовых стоков до радиоактивных отходов. Каждый год на каждый 1 кв. км водной поверхности добавляют еще по 17 т мусора.

Ежегодно в океан выливается более 10 млн. т нефти, которая образует пленку, покрывающую 10-15% его поверхности; а 5 г нефтепродуктов достаточно, чтобы затянуть пленкой 50 кв. м водной поверхности. Эта пленка не только уменьшает испарение и поглощение диоксида углерода, но и вызывает кислородное голодание и гибель икры и молоди рыб.

Радиационное загрязнение. Предполагают, что к 2000 г. в мире накопится 1 млн. куб. м высокоактивных радиоактивных отходов.

Естественный радиоактивный фон воздействует на каждого человека, даже на того, который не соприкасается в работе с АЭС или ядерным оружием. Все мы за свою жизнь получаем определенную дозу радиации, 73% которой приходится на излучения природных тел (например, гранита в памятниках, облицовке домов и пр.), 14% - на медицинские процедуры ( в первую очередь от посещения рентгеновского кабинета) и 14% - на космические лучи.

За жизнь (70 лет) человек может без большого риска, набрать радиацию в 35 бэр (7 бэр от естественных источников, 3 бэра от космических источников и рентгеновских аппаратов). В зоне Чернобыльской АЭС в наиболее загрязненных участках можно получить до 1 бэра за час. Мощность излучения на кровле в период тушения пожара на АЭС достигала 30.000 рентген в час и потому без радиационной защиты (свинцового скафандра) смертельную дозу облучения можно было получить за 1 минуту.

Часовая доза радиации, смертельная для 50% организмов, составляет 400 бэр для человека, 1000-2000 - для рыб и птиц, от 1000 до150.000 - для растений и 100.000 бэр для насекомых. Таким образом, самое сильное загрязнение - не помеха для массового размножения насекомых. Из растений наименее устойчивы к радиации деревья и наиболее устойчивы травы.

Загрязнение бытовым мусором. Количество накапливающегося мусора постоянно растет. Сейчас его на каждого горожанина приходится от 150 до 600 кг в год. Больше всего мусора производят в США (520 кг в год на одного жителя), в Норвегии, Испании, Швеции, Нидерландах - 200-300 кг, а в Москве - 300-320 кг.

Для того чтобы в природной среде разложилась бумага, требуется от 2 до10 лет, консервная банка - более 90 лет, фильтр от сигареты - 100 лет, полиэтиленовый пакет - более 200 лет, пластмасса - 500 лет, стекло - более 1000 лет.

Способы уменьшения вреда от химических загрязнений

Самые распространенные загрязнения - химические. Существует три основных способа уменьшения вреда от них.

Разбавление. Даже очищенные стоки необходимо разбавлять в 10 раз (а неочищенные - в 100-200 раз). На предприятиях сооружают высокие трубы, чтобы выбрасываемые газы и пыль рассеивались равномерно. Разбавление - малоэффективный способ уменьшения вреда от загрязнения, допустимый лишь как временная мера.

Очистка. Это основной способ уменьшения выбросов вредных веществ в окружающую среду в России сегодня. Однако в результате очистки образуется много концентрированных жидких и твердых отходов, которые также приходится хранить.

Замена старых технологий новыми - малоотходными. За счет более глубокой переработки удается снизить количество вредных выбросов в десятки раз. Отходы от одного производства становятся сырьем для другого.

Уровень загрязнения среды в России еще очень высок, и экологически неблагоприятная обстановка, опасная для здоровья населения, сложилась почти в 100 городах страны.

Проблемы экологии городов - это в первую очередь проблемы уменьшения выбросов в окружающую среду различных загрязнителей и защита от городов воды, атмосферы, почвы. Их решают путем создания новых малоотходных технологий и производственных процессов и эффективных очистных сооружений. Большую роль в смягчении влияния факторов городской среды на человека играют растения. Зеленые насаждения улучшают микроклимат, улавливают пыль и газы, благотворно влияют на психическое состояние горожан.

Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Экология России. Учебник из Федерального комплекта для 9 - 11 классов общеобразовательной школы. Изд. 2-е, перераб. И доп. - М.: АО МДС, 1996. - 272 с ил.

Читайте также: