Возникновение индустриально – городских экосистем было вызвано в основном процессами урбанизации. В современной экологии сформировались два тесно связанных между собой научных направления – экология городов (урбоэкология) и экология городского населения.
Урбанизация – это рост и развитие городов, увеличение доли городского населения в стране за счет сельской местности, процесс повышения роли городов в развитии общества. Рост численности населения и его плотности – характерная черта городов.
Исторически самым первым городом с миллионным населением был Рим во времена Юлия Цезаря (44 – 10 гг. до н.э.). Самым большим городом мира в наше время является Мехико – 14 млн. человек (по данным на 1990 г.). Население Москвы в 2000 г. составило примерно 10 млн. человек.
В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом, энергией и информацией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориальными комплексами и другими городами.
Общая площадь урбанизированных территорий Земли в 1980 г. составила 4,69 млн. км2, а к 2007 г. она достигнет 19 млн. км2 – 12,8 % всей и более 20 % жизнепригодной территории суши. К 2030 г. практически все население мира будет жить в поселках городского типа. Плотность населения в крупных городах – от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч человек на квадратный километр, а в Гонконге – 1500 тыс/км2. Известно, что на человека не действуют факторы, зависящие от плотности популяции. Но это ведет к ухудшению здоровья, к появлению болезней, связанных с загрязнением среды, делает обстановку эпидемиологически опасной и др.
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 (за исключением теплоэлектроцентралей) расположены за его пределами. Это — месторождения нефти, газа, угля, гидро- и атомные электростанции.
Кроме того, чтобы накормить одного горожанина, требуется не менее 1 га сельскохозяйственных угодий (включающих пашню, сенокосы и пастбища). В России на одного горожанина приходится около 2 га сельхозугодий. Собственное производство продуктов питания (теплицы, пригородные сады) в городе незначительно.
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 горожанина 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 (продуценты) в составе городских экосистем растут в лесопарках, парках, садах, на газонах, но их главное назначение — не производство органического вещества (древесины, сена, съедобных плодов и т.д.), а регулирование газового состава атмосферы. Они выделяют кислород, поглощают диоксид углерода и очищают атмосферу от вредных газов и пыли, попадающих в нее при работе промышленных предприятий и транспорта. Растения также имеют большое эстетическое и декоративное значение.
Животные в городе представлены не только обычными в естественных экосистемах видами (в парках живут птицы: горихвостка, соловей, трясогузка, зяблик, славки; млекопитающие: полевки, белки и представители других групп животных), но и особой группой городских животных — спутников человека. В ее составе — птицы (воробьи, скворцы, ласточки, вороны, галки, голуби), грызуны (крысы и мыши) и насекомые (тараканы, клопы, моль, мухи и др.). Многие животные, связанные с человеком, питаются отбросами на помойках (галки, вороны, воробьи). Это — санитары города. Разложение органических отходов ускоряют личинки мух и другие животные и микроорганизмы.
Главная особенность экосистем современных городов в том, что в них нарушено экологическое равновесие. Все процессы регулирования потоков вещества и энергии человеку приходится брать на себя. Человек должен регулировать как потребление городом энергии и ресурсов — сырья для промышленности и пищи для людей, так и количество ядовитых отходов, поступающих в атмосферу, воду и почву в результате деятельности промышленности и транспорта. Наконец, он определяет и размеры этих экосистем, которые в развитых странах, а в последние годы и в России, быстро “расползаются” за счет загородного коттеджного строительства.
Таким образом, экологические проблемы городов связаны с чрезмерной концентрацией на сравнительно небольшой территории населения, транспорта и промышленных предприятий, с образованием антропогенных ландшафтов, очень далеких от состояния экологического равновесия.
Темпы роста населения мира в 1,5-2,0 раза ниже темпов роста городского населения, к которому сегодня относится 40% людей планеты. За период 1939-1979 гг. население городов выросло в 4, в средних - в 3 и малых - в 2 раза.
Социально-экономическая обстановка привела к неуправляемости процесса урбанизации во многих странах. Процент городского населения в отдельных странах равен: Аргентина - 83, Уругвай - 82, Австралия - 75, США - 80, Япония - 76, Германия -90, Швеция — 83. Помимо крупных городов-миллионеров быстро растут городские агломерации (Бостон-Вашингтон, Лос-Анджелес, Сан-Франциско в США; города Рура в Германии; Москва, Донбасс и Кузбасс в СНГ.
Круговорот вещества и энергии в городах значительно превосходит таковой в сельской местности.
Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз - газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт.
Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5-10%.
Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра.
Коренному преобразованию подвергается и почвенный покров городов. На больших площадях он фактически уничтожается, загрязняется бытовыми отходами, вредными веществами из атмосферы, обогащается тяжелыми металлами, обнаженность почв способствует появлению водной и ветровой эрозии.
Максимальная интенсификация хозяйства характерна для территорий, прилегающих к крупным городам и промышленным зонам. Прилегающие к крупным населенным пунктам сельскохозяйственные районы испытывают на себе влияние промышленного загрязнения. Наибольшую роль здесь играет загрязнение серой, которая в виде сернистых соединений легко разносится воздушными потоками.
Часто в городах наблюдаются смоговые явления. Смог - это результат комплексного воздействия различных загрязнителей. Различают 3 типа смога:
1) Лондонский (влажный) смог - представляет смесь пылевидных частиц (сажи, золы), тумана и химических загрязнителей ( сернистый ангидрид, окись углерода). Такой смог обычно образуется при температуре около 0°С и безветренной погоде. В таких случаях концентрация вредных веществ в приземном слое может быстро достигать опасных для здоровья значений. Поражаются органы дыхания, нарушается кровообращение, нередки случаи смерти, особенно среди малолетних детей, пожилых и больных людей.
2) Ледяной (аляскинский) смог - образуется при отрицательных и стабильных температурах и при малом количестве солнечной радиации. Представляет смесь твердых, газообразных веществ и кристаллов льда. Действие его сходно с лондонским.
3) Лос-анджелесский (фотохимический) смог – это результат вторичного загрязнения воздуха под влиянием фотохимических реакций. Непременное условие для его образования - наличие загрязняющих веществ, температурная инверсия и большое количество солнечной радиации. Основным исходным компонентом является двуокись азота, которая в присутствии ультрафиолетовых лучей преобразуется в окись азота и атомарный кислород, который образует озон. Озон в свою очередь разрушается и образует очень агрессивные загрязняющие вещества, часто более опасные, чем первоначальные.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему