2. Город как урбогеосоциосистема

Город занимает определенную часть земной поверхности, имеет в составе популяцию человека с высоким показателем плотности, производственный комплекс, инфраструктуру и специфическую природную, искусственную и социально-культурную среду обитания и, таким образом, представляет собой урбогеосоциосистему, или, сокращенно, урбосистему (Голубец, 1994).

Город формируется на основе природной экосистемы, которая изменяется и функционирует под влиянием техногенных и социальных факторов. К техногенным факторам относятся архитектурно-планировочное решение городов, промышленное производство, транспортные потоки и другие виды хозяйственной деятельности. К социальным — управление функционированием городского комплекса через органы власти и средства массовой информации, демографические процессы и т.д..

Таким образом, город представляется как комплексная система, в состав которой входит урбоэкосистема (рис. 1), т.е. видоизмененная под воздействием человека природная экосистема городской территории; социальная подсистема, т.е. функционально дифференцированная совокупность людей, или социосфера города; промышленный комплекс, или техносфера города.

Рис. 1 Город как урбогеосоциосистема

Города являются открытыми системами, элементы которых связаны между собой и со своей внешней средой потоками энергии, вещества и информации.

Социальный блок в такой системе выполняет системообразующую и управляющую функции.

Состояние и устойчивость урбоэкосистемы, включая ее способность к самоочищению, зависит от размеров городской территории и ее особенностей (характер ландшафта и городской застройки, наличие открытых пространств, водоемов, зеленых насаждений), климатических условий, количества поступающих загрязнений. В этой зависимости заложены определенные возможности управления состоянием урбоэкосистемы путем уменьшения поступления загрязняющих примесей и соответствующей организацией городского пространства, например, улучшением условий проветривания городской территории за счет рациональных архитектурно-планировочных решений, перенесением транспортных потоков в объезд города, увеличением площади зеленых насаждений и водной поверхности и т.д..

3. Ресурсопотребление городов

Городам присущи некоторые характеристики живого организма. Они также потребляют ресурсы, перерабатывают материалы и энергию, в них производятся новые продукты и образуются отходы, т.е. как и живой организм, город характеризуется метаболизмом. Как живой организм город вместе с геологической основой и составляющими образует открытую экосистему. В город вводят сырье, полуфабрикаты, продовольствие. Он живет за счет кислорода окружающей атмосферы, выкачивает грунтовые воды, использует энергию топлива. Если сравнить ввод и вывод основных пищевых продуктов, строительных материалов, промышленного сырья и топлива больших городов, то оказывается что импорт превышает экспорт в среднем в 10 раз, а по отдельным статьям (камень, песок) в сотни.

Потребности современного города обширны, и прежде всего ему нужна территория. Город отбирает ее у природы путем переустройства естествен­ных ландшафтов, строительства жилых массивов, прокладки улиц и магист­ралей, сооружения аэропортов, вокзалов и т.д. Это сопровождается вырубкой лесов, засыпкой болот и оврагов, регулированием стока рек, созданием водо­хранилищ. Ориентировочно площадь города с населением 1 млн человек со­ставляет .

Естественной потребностью людей является воздух. Город с населением 1 млн человек нуждается примерно в 3 млн т кислорода в год. Поступление его в атмосферу осуществляется за счет фотосинтеза, осуществляемого фито­планктоном Мирового океана и массивами лесов. Даже при интенсивном озеленении городской территории и наличии собственных водных объектов городские возможности воспроизводства кислорода существенно ниже по­требности, которая может быть покрыта лишь за счет растительности и вод­ной поверхности неурбанизированных пространств, общая площадь которых в 20—30 раз превышает городскую территорию.

Потребность миллионного города в воде оценивается в 400—500 млн . На территории города не может сформироваться такое количество поверхностного стока, а запасов подземных вод, как правило, недостаточ­но. Естественно, что город получает воду из рек, водохранилищ и озер, водосборный бассейн которых в несколько раз превышает его собствен­ную территорию.

Миллионный город нуждается в больших количествах пищи. Суточная потребность человека в ней составляет от 1 до 2 кг. Для города в 1 млн жителей необходимо ежедневно завозить и производить на месте около 2 тыс. т продовольствия, или 35 железнодорожных вагонов в день. Для производства такого количества пищи необходимо, в зависимости от качества питания и плодородия почв, в среднем около 0,2 га сельскохозяйственных земель на человека, или около 2 тыс. для миллиона горожан, что на порядок превышает площадь самого города.

Город нуждается в значительном количестве энергии. Ориентировочно эта потребность может быть оценена в 10 кг условного топлива на человека в сутки, т.е. для миллионного города — 10 тыс. т, или более 150 вагонов услов­ного топлива ежедневно. Установлено, что рост потребления энергии на про­изводственные и коммунальные нужды опережает рост городского населения и составляет 5 — 6% в год. Резкий подъем в потреблении энергии совпадает с пиком урбанизации. Основные источники энергии для города — это тепло­вые, атомные и гидравлические электростанции. Первые две группы станций обеспечивают базисную (дневную) потребность города в электроэнергии, а гидравлические — вечернюю и утреннюю (пиковую) потребность. К концу XX столетия стало очевидным, что запасы традиционных источников энергии приближаются к исчерпанию, и для выхода из грядущего глобального энергетического кризиса человече­ству придется решать проблему освоения новых видов энергии. При этом должен учитываться опыт, приобретаемый человечеством на путях выхода из современного экологического кризиса. Это значит, что поиск и разработка новых технологий получения энергии должны вестись с соблюдением требо­ваний защиты окружающей природной среды.

Современный город нуждается в рекреационных ресурсах, т.е. местах и сооружениях для отдыха горожан. Внутренние рекреационные возможности города в виде пригородных зеленых зон, скверов, парков, водоемов составля­ют в разных городах, по имеющимся оценкам, от 10—15% до 50—60% его общей территории. Однако этой площади совершенно недостаточно для рек­реации. По современным представлениям (Кучерявый, 1999), площадь рек­реационных зон должна в 5—10 раз превышать собственную территорию го­рода. Обычно это комплексная зеленая зона города.

Таким образом, территория, обеспечивающая минимально необходимые потребности миллионного города в воздухе в 20, а в воде, пище и рекреации в 10 раз превышает территорию самого города.

Удовлетворение запросов растущих городов в воде, пище, энергии, рек­реации и других ресурсах потребует в ближайшие годы качественного изме­нения технологий их получения и использования. Это относится в первую очередь к сокращению забора воды из природных источников путем сниже­ния водопотребления производств и увеличения повторного использования воды, снижению удельной энергоемкости во всех сферах человеческой дея­тельности, повышению урожайности сельскохозяйственных угодий и рекуль­тивации, развитию новых форм рекреации и формированию психологии жизни "без излишеств". Такое направление технологического и социального разви­тия общества диктуется ресурсными ограничениями нашей планеты.

Ускорение процесса урбанизации сопровождается нарастанием потреб­ления природных ресурсов. Растущим городам требуется все больше продук­тов питания, воды и энергии.

Т. о. город потребляет ресурсы энергии (рис. 2) в виде ископаемого топлива и пищи, воды, использует поступающие извне информационные ресурсы, "вбирает" в себя новых обитателей.

Рис. 2 Город как открытая система – объект экологического исследования

Результат функционирования городской системы выражается не только в производстве материальных и духовных благ, новой информации, но и значительного количества твердых, жидких и газообразных отходов, являющихся загрязнителями окружающей природной среды, и разного рода воздействий, изменяющих местный климат (рис. 2).

Города представляют собой замыкающиеся звенья в цепи ресурсных циклов, протекающих в рамках глобального круговорота. Слово «цикл» подразумевает замкнутость процесса. Однако ресурсный цикл фактически не замкнут. На каждом этапе неизбежны потери – следствие особенностей технологии, либо иных причин.

Считается, что на всех этапах ресурсного цикла в окружающей среде рассеивается 90% добываемого сырья. Особенность в том, что рассеиваются не исходные, а трансформированные в той или иной степени ресурсы и возврат происходит не в местах бывшей локализации, а в современном городе в виде загрязнителей.

Количество отходов, приходящееся на типичный город с населением 1 млн. человек является поразительным. Так ежедневно в городскую канализацию поступает 80% количества воды, которое подается на 1 жителя. Образуется 150 т сажи, 2000 т твердых отходов. Теоретически в условиях города возможно избежать загрязнения ОС. Для этого, по-видимому, пришлось бы получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать с/х культуры. Вероятно, все отходы можно было бы подвергнуть рециркуляции и изготовлять из них товары. Однако в этом случае город был либо полностью изолирован от окружающего мира, либо предусматривалась возможность подвода или отвода чистой воды и свежего воздуха. Согласно законам термодинамики, такое изолированное существование не может продолжаться долго, в противном случае город будет казаться мертвым, а в нем не будет отсутствовать вообще какая-либо активность.

Любая деятельность оказывает отрицательное воздействие на суммарные ресурсы земли. Так если мы предпочитаем очищать сточные воды, то в результате такой деятельности образуются отходы другого вида. Которые должны быть удалены. Для этого необходима энергия другого вида, которая должна быть найдена в окружающей среде (уголь и т.д.).

Таким образом, наша деятельность причиняет ущерб ОС, независимо от наших добрых намерений и наша задача состоит в том, чтобы сделать последствия этой деятельности менее пагубными.

Современные города поглощают значительно больше предусмотренными нормами природного ландшафта и территориальных ресурсов, чем необходимо для выполнения ими социально-экономических функций. Поэтому нарушения экологического равновесия, деградация природной среды в городе и его окрестностях - не столько следствие народно-хозяйственного развития, сколько результат сложившегося территориального планирования, проектирования и управления.