МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до практичних занять
з дисципліни
«УРБОЕКОЛОГІЯ»
(електронне видання)
ЛУГАНСЬК 2009
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до практичних занять
з дисципліни
«УРБОЕКОЛОГІЯ»
(для студентів, що навчаються за напрямом
«Екологія, охорона навколишнього середовища
та збалансоване природокористування»)
(Заняття 1 – 7)
електронне видання
З А Т В Е Р Д Ж Е Н О
на засіданні кафедри екології.
Протокол № 12 від 07.04.09
Луганськ 2009
УДК 504.75
Методичні вказівки до практичних занять з дисципліни «Урбоекологія» (для студентів, що навчаються за напрямом «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування») / Укладачі Ігнатов О. Р., Шеховцов Ю. І. – Луганськ: Видавництво Східноукраїнського національного ун-ту імені Володимира Даля, 2009. – 42 с.
Наведені приклади вирішення завдань до практичних занять з дисципліни «Урбоекологія», які супроводжуються необхідними схемами і таблицями. Дані варіанти завдань для самостійного виконання. Методичні вказівки призначені для студентів, що навчаються за напрямом «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокоритсування».
Укладачі: О. Р. Ігнатов, доц.,
Ю. І. Шеховцов, асист.
Відп. за випуск Л. С. Заіграєв, доц.
Рецензент Б.Т. Харківський, проф.
Заняття 1, 2 Екологічна рівновага на урбанізованих територіях
Мета заняття: вивчити поняття екологічної рівноваги в рамках урбоекології.
Завдання заняття:
Вивчити поняття екологічної рівноваги і основні умови такого стану навколишнього природного середовища.
Навчитися оцінювати рівень екологічної рівноваги за умовами і ознаками, що характеризують його.
За описом екологічної ситуації на території заданого району коротко охарактеризувати стан довкілля і оцінити рівень екологічної рівноваги, якщо такий стан спостерігається.
Фундаментальною основою вивчення урбоекології є поняття, закономірності і принципи загальної екології.
Прикладною основою вивчення урбоекології є прикладні аспекти збереження гомеостазу на рівні біоценозу.
Гомеостаз – здатність відкритої системи зберігати постійність свого внутрішнього стану за допомогою скоординованих реакцій, направлених на підтримку динамічної рівноваги. У природних екосистемах спостерігається в клімаксових угрупованнях з максимально можливою біорізноманітністю за сприятливих умов навколишнього середовища.
Принципи формування урбанізованих біогеоценозів (екосистем) за С. С. Шварцом:
Біомаса всіх основних трофічних рівнів біогеоценозу максимальна. Перевага фітомаси над зоомасою, характерна для антропогенних ландшафтів, виражена ,не різко, що забезпечує синтез великої кількості кисню і продуктів тваринного і рослинного походження;
Великому об’єму продукції біогеоценозу відповідає його висока продуктивність. Створення продуктивності і біомаси максимально, що є головною передумовою для швидкої компенсації можливих втрат біомаси на окремих трофічних рівнях, можливих в результаті випадкових або навмисних зовнішніх дій;
Складна структура біогеоценозу в цілому і різнорідність окремих його трофічних рівнів, забезпечує високу стабільність біогеоценозу в широкому спектрі зовнішніх умов. При цьому важно зберегти стан гомеостазу не лише для популяцій домінуючих видів тварин і рослин, але і для екосистеми в цілому. Підтримка біогеоценозу в стані динамічної рівноваги забезпечує стан гомеостазу і для абіотичних складових біогеоценозу (гідрологічного режиму, газового складу атмосфери і т. д.), що робить екосистему в цілому стійкою до зовнішніх дій;
Висока швидкість обміну речовиною і енергією в біогеоценозі, як передумова залучення до біотичного кругообігу всієї продукованої біомаси протягом короткого часу, може забезпечити максимальну швидкість біологічного самоочищення екосистеми;
Висока продуктивність і стабільність екосистеми є передумовою високого ступеня її резистентності і гнучкості, т. є. здібності до швидкої перебудови структури угруповання живих організмів і до швидких еволюційних перетворень популяцій домінуючих видів при направленій зміні навколишнього середовища.
Всі ці властивості природного середовища можуть бути забезпечені лише за однієї умови, якщо сила, частота і тривалість прямих зв’язків в системі «суспільство – природа» повинні відповідати тим же показникам зворотних зв’язків або реакцій природного середовища на антропогенний тиск. Це означає, що взаємодія людського суспільства і природного середовища повинна відбуватися в умовах екологічної рівноваги.
Під екологічною рівновагою в рамках урбоекології слід розуміти такий стан природного середовища району, при якому забезпечується саморегуляція, належна охорона і відтворення основних його компонентів – атмосферного повітря, водних ресурсів, ґрунтово-рослинного покриву та тваринного світу.
Для локальних масштабів розселення – міської агломерації і урбанізованих районів, втрата екологічної рівноваги може обернутися катастрофою, наслідки якої завдадуть збитку не лише природі, але і господарству, і соціальним умовам в тому або іншому районі. Тому підтримку екологічної рівноваги слід вважати найважливішим екологічним принципом вирішення конструктивних завдань розселення в рамках регіонального розселення і районного планування.
Умови екологічної рівноваги:
Відтворення основних компонентів природного середовища забезпечує їх баланс в міжрайонних потоках речовини і енергії;
Масштаби виробничих і комунально-побутових забруднень навколишнього середовища відповідають ступеню геохімічної активності ландшафтів (у тому числі наявність умов для досить високих темпів міграції продуктів техногенезу);
Рівень антропогенних забруднень відповідає ступеню біохімічної активності екосистеми району (у тому числі наявність умов для біологічної переробки органічних і нейтралізації шкідливої дії неорганічних забруднень);
Сила дії транспортних, інженерних, рекреаційних і інших антропогенних навантажень відповідає рівню фізичної стійкості ландшафтів;
Спостерігається баланс біомаси в непорушених або слабо порушених антропогенною діяльністю ділянках екосистеми району.
Наявність в межах району формування системи розселення першої і останньої умов у ряді випадків може розглядатися як досить надійна гарантія задоволення всіх інших умов екологічної рівноваги.
Якщо розглянути всі умови екологічної рівноваги на різних територіальних рівнях, можна відмітити різницю в можливостях їх реалізації. На глобальному рівні всі ці умови мають бути, безумовно, виконані. Як правило, їх можна виконати і на макротериторіальному рівні (континенти, крупні країни, окремі регіони найбільших держав). На мікротериторіальному рівні стосовно локальних систем розселення (агломерація, міста) можна виконати лише частину умов екологічної рівноваги, в чому неважко переконатися, розглянувши спрощений екологічний баланс абіотичних компонентів природного середовища міста з населенням 1 млн. жителів.
Територія, приблизно 20 тис. га, навіть дуже озелененого міста (такого, наприклад, як Донецьк) за один рік утворить не більше 25 – 30 тис. т кисню. Споживання цього газу промисловістю, енергетикою, транспортом міста складе не менше 10 млн. т (без врахування його щорічного споживання на окислення органічних продуктів опаду рослинності, яке можна вважати постійним і незалежним від антропогенної діяльності). Якби повітряний басейн такого міста був обмежений якою-небудь перешкодою, то кисню його мешканцям вистачило б всього на 40 – 50 років. Завдяки тому, що повітря постійно перемішується і відновлюється, спад кисню над урбанізованими територіями практично не відчувається. В середньому витрата кисню мільйонним містом може бути поповнена за рахунок регенерації цього газу відкритими просторами, які займають не менше 15 – 20 тис. км2. Таким чином, міста існують за рахунок відкритих просторів – лісів, лугів, полів, акваторій.
На локальному рівні розселення неможливо виконати п’яту умову екологічної рівноваги – забезпечити в місті баланс біомаси. Величезні кількості забруднюючих речовин, що виділяються промисловістю, транспортом, комунально-побутовим сектором, які навіть при кардинальній зміні технології виробництва залишаться вельми істотними ще довгі роки. Все це свідчить про те, якщо при вирішенні конструктивних завдань розселення ставити і екологічні цілі, то задовільне вирішення проблеми може бути знайдене, лише в рамках достатньо великого району, зокрема, в межах групових систем населених місць.
Різноманіття об’єктів містобудівного проектування, їх різний економічний і демографічний потенціал, різноманітність природних умов зумовлюють і різні можливості для збереження екологічної рівноваги у межах цих об’єктів, тому виділяють три рівнях екологічної рівноваги: повний, умовний, відносний.
Повна екологічна рівновага може бути досягнута при задоволенні всіх її умов. Необхідними передумовами для цього мають бути значна територія району формування системи розселення і наявність в ньому досить збалансованих стосунків між природою і технікою, урбанізацією і природною середою. Критерії досягнення екологічної рівноваги цього рівня різні в різних природно-екологічних зонах країни і залежать від багатьох конкретних умов (клімату, лісистості, гідрологічних умов, міри господарського опанування території і т. д.). Цей найвищий рівень екологічної рівноваги, наприклад, для півночі Луганської області може бути забезпечений на території з щільністю населення не більше 50 – 60 осіб на квадратний кілометр і лісистістю не менше 20 – 30 %.
Умовну екологічну рівновагу можна забезпечити за відсутності лише першої умови, т. є. коли природні ресурси природно відтворюються, але не повною мірою. Це реально на територіях з щільністю населення не вище 100 осіб на квадратний кілометр, досить високою долею відкритих просторів і при значній лісистості (не менше 20 – 30 %).
Відносна екологічна рівновага може бути забезпечена у всіх останніх випадках. Обов’язкова вимога при цьому задоволення умов відповідності геохімічної і біохімічної активності, а також фізичної стійкості території даного району антропогенним діям, т. є. виконання, трьох з п’яти умов екологічної рівноваги. Стан природного середовища характерний для відносної екологічної рівноваги забезпечується не стільки за рахунок резистентності (опірності) природної середи району формування системи розселення, скільки за рахунок стабілізації зростаючих антропогенних навантажень шляхом послідовного здійснення комплексу гігієнічних, інженерно-планувальних, технологічних і інших заходів, компенсуючих шкідливу дію на природне середовище.
Будь-яка система розселення є ієрархічною структурою, що складається з багатьох супідрядних елементів нижчого порядку. Для досягнення повної екологічної рівноваги на досить великих територіях як мінімум необхідно, щоб рівень екологічної рівноваги в межах системи розселення вищого рангу не був нижче відповідного рівня підсистем наступного, нижчого рангу, цієї системи.