Лекция 3 ГОРОД КАК ЭКОСИСТЕМА.

 Лекция 3

 

ГОРОД КАК ЭКОСИСТЕМА.

 

Понятие городская система. Системой называют такой объект, который можно расчленить на составные части - подсистемы различного уровня. При этом между такими подсистемами должно существовать определенное взаимодействие, в процессе которого происходят взаимные связи. Характер, структура, число, интенсивность,  устойчивость таких связей позволяют судить о системе как о сложной или простой, стабильной или функционирующей, статической или динамической, поли- или моноструктурной. Любой город (городская агломерация, система расселения) имеет несколько системных (в том числе экосистемных) характеристик, закономерности которых необходимо учитывать в процессе его исследовании, конструирования или управления им.

Город - сложная система, характеризующаяся многообразными внутренними и внешними связями естественного, технического, социального происхождения. Как сложную систему город можно представить в виде динамичного взаимодействующего сочетания двух субсистем - природной и антропогенной, которые, в свою очередь, подразделяются на ряд взаимодействующих подсистем: природная - на геосистему, гидросистему, аэросистему и биосистему; антропогенная - на подсистемы производственную, градостроительную, инфраструктурную.

Вполне понятно, что и природные, и антропогенные подсистемы можно подразделить на подсистемы более низкого ранга, последние - на еще более низшего ранга и т.д. Характер функционирования городской системы определяется динамикой процессов, протекающих в субсистемах, а также интенсивностью прямых и обратных положительных и отрицательных связей между ними. Так, природная субсистема характеризуется сложными геохимическими и биологическими процессами, идущими на территории города, - преобразованием горных пород, участием в регенерации кислорода и воды в результате реакции фотосинтеза и кругооборота в природе других элементов, почвообразованием и т.д. Антропогенную субсистему характеризуют создание и дальнейшее развитие структур техногенного происхождения, преобразование естественных ландшафтов в культурные. Взаимное влияние природной и антропогенной систем весьма велико, однако главное их различие заключается в том, что природная субсистема способна к саморегуляции и не нуждается в активном действии на нее антропогенной субсистемы (скорее, наоборот), а антропогенная система, напротив, всецело зависит от природной. При этом человек, как элемент природной субсистемы и одновременно социальное существо, не просто влияет на антропогенную субсистему - он ее создает, оказывая сильное влияние и на природную субсистему, нередко лишая ее способности к саморегуляции. Сложность городской системы состоит в том, что любое урбанистическое образование не функционирует в изоляции, внешние связи системы в целом, ее суб- и подсистем весьма велики. Так, градостроительная подсистема города одновременно представляет собой часть градостроительной системы более высокого ранга - региональной; гидросистема города служит составной частью более крупной водной системы – бассейновой и т.д. В соответствии с этим, и экзогенные (внешние) и эндогенные (внутренние) связи в городе как системы чрезвычайно сложны, что делает, по существу, невозможным их полный учет и доскональную оценку.

Город - функционирующая система, поскольку взаимосвязи ее элементов осуществляются в режиме повторяющихся циклов, что во многом определяет взаимодействие между ее субсистемами, подсистемами и отдельными элементами. Это свойство городской системы очень важно, так как позволяет хотя бы в самых общих чертах прогнозировать динамику протекающих в ней наиболее важных процессов.

Город - динамическая система, поскольку с течением времени он может количественно и, что не менее важно, качественно меняться. Это свойство города создает особые трудности при конструировании его перспективной модели, так как качественное его изменение, а, следовательно, и изменение его субсистем, происходит чаще всего в условиях большой неопределенности. Поэтому для городских систем необходимо знать не только их исходные элементы, но и виды действующих в них отношений и связей.

Экосистемные характеристики города. Будучи сверхсложной полиструктурной системой, город не перестает быть одновременно и системой экологической, поскольку последнюю, как и в природных условиях, формируют организмы (растения-продуценты, человек, животные-консументы, грибы и микробы-деструкторы) вместе со средой их существования. При этом главными системообразующими процессами являются потоки вещества и энергии.

Вместе с тем, город - особая экосистема, основное отличие которой от экосистем, известных в природе, заключается в том, что в ней доминирует человек. Имитируя многие естественно протекающие в природных экосистемах процессы, силой своего ума и логикой социального поведения человек искусственно создает и регулирует потоки вещества и энергии, формирует и разрывает трофические цепи, во многом влияет на процессы теплового и газового обмена. Он во многом автор и среды своего обитания, ибо материальная сфера города, его архитектура - результат деятельности человека именно как социального существа.

Особенности городской экосистемы в большой степени проявляются в таких ее характеристиках, как полиморфность, зависимость от смежных экосистем, аккумулирующая способность, неуравновешенность основных структур. Городская экосистема полиморфна, она не может полностью «вписаться» в природную или тем более антропогенную субсистему города, так как средой обитания человека в городе являются и природные (гидросфера, атмосфера, геосфера и др.), и антропогенные (здания, элементы инфраструктуры и т.д.) подсистемы. Экосистема города как бы врастает во все материальные структуры города, будучи его «третьим» измерением и одновременно одной из видов его основных структур (материальных, духовных, природно-экологических).

Город - чрезвычайно зависимая экосистема. Все экосистемы – открытые образования, но города - сверхоткрытые. Они полностью зависят от окружения, в чем проявляется экологический «паразитизм» урбанизированных образований. Город не может прокормить свое население, он «дышит чужим воздухом», «пьет чужую воду» и одновременно с этим выбрасывает в биосферу большое количество продуктов своего метаболизма. Помимо потребления природных ресурсов и энергии, стягиваемых с обширных пространств, современный город производит огромное количество отходов.

Город - аккумулирующая экосистема, поскольку положительный баланс обмена веществ в его пределах ведет к накоплению веществ. Для городов характерно образование на почве культурного слоя, достигающего толщины до 7-8 метров и включающего строительные и бытовые отходы былых эпох. Гигантские размеры приобретает аккумуляции вещества в промышленных городах, где образуется новый рельеф с террикониками, карьерами и т.д. и т.п. Нередко впадины коренного рельефа в городах сглаживаются, водоемы заполняются наносным материалом, ручьи и речки превращаются в подземные коллекторы

Город - неравновесная экосистема, поскольку его развитие определяется не законами природы, а деятельностью человека. Город – результат созидательной и разрушительной деятельности людей в течение многих лет.

Современные промышленные города чрезвычайно чувствительны к нарушению равновесия: сбой в работе водопроводного хозяйства, электроснабжения, отказы в работе очистных сооружений могут привести к локальному экологическому кризису. Как и в любой экосистеме, в городе особенно важны потоки вещества и энергии. Основной методологической предпосылкой анализа потоков вещества и энергии служит гипотеза о том, что эти потоки, как и в других экосистемах обуславливают организацию и внутреннюю структуру городской экосистемы. Вероятно, такой подход может помочь получить общие представления о закономерностях функционирования экосистемы города. Вместе с тем ясно, что характер этих процессов в естественных экосистемах иной, чем в городе. Город в тысячи раз больше потребляет, чем производит, и кажущаяся на первый взгляд сбалансированность потоков объясняется искусственным привлечением в город огромных количеств энергии, обеспечивающих жизнедеятельность городской экосистемы и позволяющих обеспечивать состояние искусственного гомеостаза (равновесия). В отличие от естественных экосистем биомасса в городе не сбалансирована - отношение фитомассы к зоомассе иное, чем в естественных экосистемах (главным образом за счет огромных масс людей), пищевые цепи и сети разомкнуты в основных их звеньях и метаболизм города (процессы потребления воды и пищевых продуктов и выделение отходов жизнедеятельности) сильно отличается от круговорота вещества в природе. Продуктивность городских экосистем ничтожна, но сильное преобладание биомассы над продуктивностью не обеспечивает высокой устойчивости городской экосистемы к внешним воздействиям из-за упрощенности ее состава. Поэтому и гомеостаз городской экосистемы может быть обеспечен другими средствами, нежели в естественных условиях.

Понятие города как системы. Обычно отличие городов от других населенных пунктов проводят по численности его населения, и в разных государствах этот критерий лежит на различном уровне. Для получения статуса города населенному пункту в Дании достаточно иметь 250 жителей, в Канаде – от 1000, в Германии - от 2000, в США - от 2500, в Нидерландах – от 20 000, а в России – 12 000. По Н.Ф. Реймерсу (1994), малыми городами считают населенные пункты численностью 10-50 тыс., средние - 50-100 тыс., крупные - 100-500 тыс. и крупнейшие - более 500 тыс. жителей.

Для города характерна определенная планировочная структура, которая характеризует его в единстве взаимосвязи различных частей (элементов). Центром этой планировочной структуры выступает планировочный каркас, который представляет собой совокупность основных функциональных узлов и транспортных коммуникаций между частями города, разными его функциональными зонами. Он придает целостность городу, состоящему из функционально и генетически разных частей, и рационализирует использование городской территории.

Сердцем планировочной структуры является центр города. Эго самая активная часть города, отличающаяся наибольшим разнообразием и наивысшей интенсивностью деятельности, престижная и удобная для контактов, для размещения наиболее притягательных объектов. Эго символ города. В сознании людей город обычно отождествляется с его центром. Он привлекает и жителей города, и в еще большей степени его гостей. Наряду с транспортно-планировочным каркасом в городе формируется имеющий немалое оздоровительное и эстетическое значение экологический каркас, образованный зелеными насаждениями и водными пространствами.

Планировочные структуры городов складываются под сильным влиянием природных условий местности, происхождения и промышленности города. Различные комбинации этих основных факторов определяют разнообразие планировочных структур; некоторые их типы являются наиболее часто повторяющимися. Выделяют несколько планировочных структур:

1) полосовидная структура образуется в случае, когда город вытягивается вдоль крупной реки или морского побережья, особенно когда береговые горные хребты препятствуют развитию города вглубь территории;

2) многолучевая, или звездчатая, структура возникает в городах, располагающихся в узле дорог;

3) многоядерная структура формируется при сближении нескольких рядом расположенных поселков (городов) в одно крупное образование (примером является Брянск);

4) кольцевая, или поясная, структура характерна для городов, образованных в узле дорог, причем ни один из районов во время формирования города не был приоритетным;

5) город с компактной структурой формируется на однородной местности. Обычно такая компактность наследуется от малого города, однако по мере роста она сохраняется до известного момента (таков, например, Тамбов);

6) расчлененная структура формируется у городов, которые с ростом «натыкаются» на какие-либо препятствия и «перепрыгивают» через них (такая структура свойственна Перми, Новосибирску, Красноярску).

Агломерации и мегаполисы. В настоящее время большие города перерастают в городские агломерации – это пространственно- и функционально единые группировки поселений городского типа, составляющих общую экологическую и социально-экономическую среду. Агломерация в пределах страны или региона характеризуется функциональными связями, сформировавшимися в результате производственной деятельности и производственных отношений.

Существует два пути формирования агломераций:

1) формирование «от города»;

2) формирование «от района».

В первом случае какой-либо город большого размера, с определенным хозяйственным профилем, находящийся в определенных локальных и региональных природных условиях, ощущает все большую потребность в новых ресурсах развития. Ему требуются новые территории, источники водоснабжения, инфраструктура. Однако в пределах городской черты они оказываются исчерпанными или близкими к исчерпанию. Дальнейшее расширение городской территории сопряжено с негативными последствиями. Ухудшение качества среды в центральных районах агломерации в числе прочих причин вызывает перемещение населения в пригородные зоны. Размещение новых построек, дорожное строительство влекут за собой отчуждение территории, разрушение естественного ландшафта, изъятие наиболее ценных окультуренных земель из сельскохозяйственного производства, сокращение рекреационного пространства. В связи с этим происходит планомерное развитие окружающего город района. Возникают поселения спутники, обычно на основе существующих небольших населенных пунктов различного профиля.

Агломерации «от района» появляются в ресурсных зонах, в местах развития добывающей промышленности, где при разработке крупных месторождений обычно возникает группа поселков сходной специализации. Постепенно один из таких поселков, расположенный удобнее других по отношению к ареалу расселения, притягивает к себе объекты не местного значения. Он становится организационно-хозяйственным и культурным центром, в нем в наибольшей степени развиваются различные отрасли промышленности и производства, сосредоточиваются транспортные, научные и образовательные организации. Все это определяет его приоритетный рост среди подобных поселений, которые со временем приобретают по отношению к нему роль спутников. Возникает город, который берет на себя функции центра агломерации. Жители его спутников работают в основном на расположенном в поселке предприятии, поэтому трудовые связи с городом-центром здесь слабее, чем в агломерациях первого типа.

Близкое расположение городов-центров агломерации и городов-спутников, высокая плотность их сети благоприятствуют их интенсивному и эффективному взаимодействию. Это первое фундаментальное свойство агломерации, использующей ближние связи, что снижает затраты на перемещение сырья, топлива, полуфабрикатов, узлов и деталей. Второе фундаментальное свойство агломерации - взаимодополняемость (комплементарность) составляющих ее элементов. Города и посёлки взаимно ориентированы на оказание друг другу услуг, что также определяет высокую плотность связей внутри агломерации.

Мегалополис - очень крупная городская агломерация, включающая многочисленные жилые поселения, т. е. функциональное соединение ряда городских агломераций. Мегалополисы, занимая огромные площади, не представляют собой территории сплошной застройки.

К основным чертам мегалополиса можно отнести:

1) линейный характер застройки, вытянутой в основном вдоль транспортных магистралей;

2) общая полицентрическая структура, обусловленная взаимодействием относительно близко расположенных друг к другу крупных городов;

3) нарушение экологического равновесия между деятельностью человека и природной средой.

В результате пространственного разрастания соседние, близко расположенные агломерации сливаются и превращаются в обширные по территории урбанизированные образования.