ПРЕДМЕТ И ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГРАДОСТРОИТЕЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ

Объекты градостроительной экологии представляют собой пространственные системы расселения разного уровня. С одной стороны, это системы регионов, районной планировки и агломераций, города и другие населенные пункты, городские районы и микрорайоны. С другой — территории застройки кварталов и жилых групп, объемы, планировочные, конструктивные и конструктивно-планировочные элементы зданий как замкнутые среды обитания человека.

Предметом градостроительной экологии является исследование процессов взаимодействия в системе «человеческая деятельность — окружающая среда на урбанизированной территории». Таким образом, градостроительная экология — это комплекс градостроительных, медико-биологических, географических, социально-экономических и технических наук. В рамках этой дисциплины изучают взаимодействия искусственной и природной сред на территориях городов и зон их влияния.

Градостроительство как область человеческой деятельности характеризуется высокой степенью природопотребления. Города используют ресурсы всех геосфер: литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы — флору, человеческие резервы и, опосредованно, фауну.

В результате урбанизации создается новая среда обитания. В ней геосфера активно взаимодействует с техносферой, поскольку градостроительные системы представляют собой совокупность природных и искусственно-планировочных образований. В этих системах изменяются природные условия, нарушается экологический баланс, сложившийся в результате протекающей уже много миллионов лет эволюции.

В современном мире численность горожан быстро возрастает. В начале третьего тысячелетия их доля составила 50% населения земли, которое уже сейчас перешло рубеж в 6 млрд. чел. Возрастают и потребности в природных ресурсах, причем не пропорционально численности населения, а более высокими темпами.

Последовательно увеличивается давление на геосферу. Значительные территории ранее нетронутой природы, сельскохозяйственных и лесных угодий осваиваются под города, жилые районы, промышленные и коммунальные предприятия, транспортные и инженерные коммуникации.

Экологические проблемы заключаются не только в отчуждении территорий. Весьма отрицательное воздействие оказывает загрязнение природной среды различными выбросами и отходами, которое во многих регионах мира достигло критического уровня. В результате этого в дальнейшем экологические системы могут деградировать.

Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу 200 млн. т оксида углерода, 150 млн. т диоксида серы, 120 млн. т золы, более 50 млн. т углеводов, большое количество оксидов азота, фтористых соединений, ртути и других токсичных веществ. По имеющимся оценкам общий объем выбросов в первые десять лет третьего тысячелетия может достигнуть 50 млрд. т.

Загрязнение атмосферы сопровождается массовой гибелью лесов — «легких планеты», снижением урожайности сельскохозяйственных культур, сокращением поголовья скота и исчезновением многих видов фауны, уменьшением репродуктивности рек и морей. Все это наносит невосполнимый урон здоровью людей и пищевым ресурсам. При этом общий экономический ущерб исчисляется десятками миллиардов долларов в год.

Возникли неизбежные противоречия между человечеством и природой, между антропогенной деятельностью и естественными процессами. Диалектическое развитие взаимоотношений общества и природы заключается в смягчении этих противоречий и поиске разных методов их разрешения. Таким образом, необходимо рациональное природопользование, позволяющее удовлетворить жизненные потребности человечества в сочетании с охраной природной среды и ресурсосбережением.

Человеческая деятельность наносит ущерб природе и в глобальном масштабе, и на местном уровне. Вырубка лесного покрова, этого производителя кислорода, оказывает весьма негативные последствия для жизни на всей земле. Человечество разрабатывает мероприятия, направленные на сохранение лесов в бассейне Амазонки и Сибири, единственных оставшихся на планете крупных лесных массивов.

Для экологии земли не менее важно ее предохранение от вредных выбросов промышленности в атмосферу на локальных территориях, которые являются причиной кислотных дождей, нарушения озонового слоя, повышения радиационного фона и других явлений, влияющих на экологическую ситуацию на целых континентах. Все эти проблемы изучаются в общих курсах экологии и охраны окружающей среды.

В градостроительной экологии исследуются «местные» территориальные проблемы на разных планировочных уровнях. Рассматриваются частные и интегральные отрицательные факторы, возникающие в неживой и живой природе в результате таких преобразований, как:

· отчуждение территорий в результате роста городов и зон их влияния;

· перераспределение атмосферных стоков, изменение режимов функционирования поверхностных вод, рек и водоемов;

· интенсивное потребление промышленностью полезных ископаемых и других ресурсов неживой природы;

· нарушение геологического строения местности и гидрологических режимов;

· засорение вредными отбросами атмосферы, грунтов, поверхностных и подземных вод;

· частичная или необратимая деградация живой природы, флоры и фауны;

· нарушение сложившихся социальных условий жизнедеятельности коренного населения.

Города — это системы, функционирующие столетиями, и отличие градостроительной экологии заключается в оценке не только последствий строительства объектов и их комплексов. Важно постоянное корректирование методов функционального и технического содержания этих комплексов, развития планировочных структур.

Отличие градостроительной экологии от инженерной заключается в том, что предметом дисциплины является не отдельное предприятие, а территориальные комплексы и системы населенных мест. Таким образом изучается территориально-градостроительное природопользование.

С этих позиций градостроительная экология является ключевой планировочно-технической дисциплиной. В ней исследуются методы достижения экологически оптимального компромисса между антропогенными системами разного уровня и природной средой. Решение этой многогранной проблемы возможно только на основе системного подхода. Необходимо комплексное взаимодействие ученых и практиков разных специальностей, поскольку рассматриваемая дисциплина стала не только биологической или географической. Она приобрела значение социально-политической, экономической и технической.

Понятийный аппарат градостроительной экологии формируется на стыке многих областей знаний. Ниже рассматриваются только основные из них, имеющие принципиальное значение для формирования прикладной теории и практики.

Основным понятием является «биогеоценоз» — совокупность взаимосвязанных природных явлений в литосфере, гидросфере, атмосфере и биосфере (растительном и животном мире), имеющих внутреннее диалектическое единство. В отдельных зонах земной поверхности взаимодействие этих явлений имеют свою специфику, подчиняется определенным закономерностям своего развития, обеспечивающим природное равновесие. Рассматриваемое понятие отождествляют с природной средой.

В отличие от биогеоценоза биоценозом называют системную совокупность всего живого (биоты), которая характеризуется относительным равновесием внутри компонентов зеленой массы (флоры), а также между флорой и представителями животного мира (фауны).

Следующим по значимости понятием является «экологическая система», относящаяся к классу сложных систем, где люди и природа сосуществуют и их выживаемость зависит друг от друга. Как среда обитания человека, вносящего значительные коррективы в природные взаимосвязи, она имеет свои специфические особенности:

· противоречивость поведения естественных и искусственных объектов, составляющих экосистему;

· многомерность формирующих и деградационных процессов, протекающих в системе;

· принципиальную неприменимость традиционных методов оптимизации по экономическим критериям хозяйственно-экономической целесообразности.

Экосистемы часто идентифицируют с окружающей средой, объединяющей природу и искусственно созданные материальные компоненты, где происходят производственные и социально-экономические процессы человеческой деятельности. Здесь изменяются природные условия, и это влияет на надежность функционирования природно-градостроительных систем. Надежность зависит от устойчивости, равновесия, живучести и безопасности. В эти понятия вкладывается следующее.

Устойчивость — внутреннее свойство, характеризующее способность экосистемы (окружающей среды):

· выдерживать изменения, вызванные внешними факторами, например техногенными воздействиями на природу;

· оказывать сопротивление внешним воздействиям, в основном техногенным;

· проявлять способность к самовосстановлению или принудительному восстановлению системы.

Равновесие — свойство экосистемы сохранять устойчивость в пределах регламентированных границ антропогенных изменений ее параметров.

Живучесть — свойство экосистемы, характеризующее ее способность к самовосстановлению и экологической защите от антропогенного вмешательства в природу.

Безопасность — свойство, определяющее риск потерь устойчивости, равновесия и живучести экосистемы.

Перечисленные свойства имеют структурную взаимосвязь. Она показана на рис. 1.

 

Рис. 1. Схема взаимосвязей надежности экосистемы

Управление этими свойствами связывают с охраной окружающей среды. Часто градостроительную экологию отождествляют с этим понятием, но следует исправить бытующую в практике методическую ошибку и рассматривать охрану среды как средство достижения цели — устойчивой экологичности.

Кроме описанных понятий, необходимо охарактеризовать еще следующие:

Репродуктивностъ территории — это способность воспроизводить основные элементы природной среды: атмосферный воздух, воду, почвенно-растительный покров.

Воспроизводство природных ресурсов — совокупность мероприятий, направленных на восполнение (репродукцию) или увеличение возобновляемых ресурсов или усиление полезных свойств геосферы. Воспроизводство биомассы связано с сукцессией.

Антропогенная сукцессия — это смена биоценоза, замедленная или внезапная, вызванная воздействием человеческой деятельности. В отличие от антропогенной, природная сукцессия представляет собой последовательную смену биоценозов, преемственно протекающих на одной и той же территории под влиянием в основном природных факторов, в том числе внутренних противоречий развития самих биоценозов и опасных природных процессов.

Циклическая сукцессия представляет собой вековую естественную динамику развития климаксовой экосистемы. Примером такого процесса может служить постепенное превращение лесного молодняка в спелый, а затем перестойный лес. Потом его заболачивание или саморазрежение (остепнение), затем естественное разболачивание или загущение молодняком того же видового состава.

Климакс — устойчивая фаза развития растительности, находящейся в полном единстве с почвенными и климатическими условиями местности. Иногда понятие трактуют шире, как финальную сукцессионную стадию развития биоценоза в данных условиях существования. Эта стадия характерна большой замедленностью процессов развития.

Кризисное состояние — потеря устойчивого взаимодействия элементов экосистемы, когда параметры этой системы приближаются к допустимым пределам изменений, переход через которые ведет к деградации.

Деградация природной среды — разрушение экосистемы, вызванное хозяйственной деятельностью за пределами норм ПДК (предельно допустимых концентраций) и ПДВ (предельно допустимых воздействий). Потеря устойчивого взаимодействия элементов геосферы, нарушение природного обмена веществ и энергии между природными и техногенными объектами (системами).

Экологический кризис —интегральные последствия накопления рисков до предельного состояния (деградации). Такой кризис выражается в неспособности преобразованной естественной среды выполнять функции обмена веществ и энергии, а социальной среды — исправлять это положение, опираясь на экологические законы. Экологический кризис является социальным явлением, вызванным отсутствием инвестиций в охрану окружающей среды. Он может быть и следствием экологической необразованности общества, влекущей за собой несоблюдение правил охраны природы и законов, регламентирующих хозяйственную деятельность людей.

Экологический риск — степень вероятности неблагоприятных для экологических ресурсов потерь любых естественных связей — последствий любых антропогенных изменений, нарушающих обмен веществ и энергии. Такие изменения могут быть преднамеренными или случайными, постепенными или катастрофическими. Они приводят к трансформации параметров среды или преображению объектов системы.

Охрана окружающей среды является практической реализацией целенаправленных действий, необходимых для обеспечения устойчивости градостроительных систем. Сюда относят управление состоянием городской среды на базе ее экологической оценки. Не менее важна обратная связь — экологический мониторинг градостроительной деятельности. Опираясь на оперативную информацию, можно принимать управленческие решения по ресурсопотреблению, сокращению и утилизации выбросов и отходов. Эти решения обосновывают не только оперативной информацией, но и нормативно-законодательными ограничениями. Поэтому необходима научная база разработки соответствующих норм и правил. Эти нормы выражают в виде предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в составляющих геосферы или предельно допустимых воздействий (ПДВ) на эти составляющие. Нормативными ПДК н ПДВ выражают минимальные н максимальные значения параметров загрязнения н воздействия. На их основе выявляют такие производные величины, как емкость, репродуктивность территории, воспроизводство природных ресурсов, деградация среды и экологический кризис. Базируясь на этих нормах, разрабатывают рациональные средства охраны природы.

Емкость территории — способность абсорбировать чужеродные внешние воздействия на природу без изменения ее состояния. Емкость измеряют плотностью населения на единицу площади, удельным весом посторонних веществ, избыточной энергией и т.п.