Городская экосистема. Что это такое?

Городская экосистема, такая же как и любая экологическая система, но расположенная в черте города или другого густонаселенного района, или, в более широком смысле, более крупная экологическая система, составляющая всю агломерацию. Крупнейшие городские экосистемы в настоящее время сосредоточены в Европе, Индии, Японии, восточном Китае, Южной Америке и США, прежде всего на побережьях с гаванями, вдоль рек и на пересечениях транспортных путей.

Крупные городские районы характерны для промышленно развитых стран Европы и Северной Америки с 19 века. Однако сегодня наибольший рост городов происходит в Африке, Южной и Восточной Азии и Латинской Америке, а к 2030 году там окажется большинство мегаполисов (то есть с населением более 10 млн человек).

Городские экосистемы, как и все экосистемы, состоят из биологических компонентов (растения, животные и другие формы жизни) и физических компонентов (почва, вода, воздух, климат и топография). Во всех экосистемах эти компоненты взаимодействуют друг с другом на определенной территории. 

Однако в случае городских экосистем биологический комплекс также включает в себя человеческие популяции, их демографические характеристики, их институциональные структуры и используемые ими социальные и экономические инструменты. Физический комплекс включает в себя здания, транспортные сети, измененные поверхности (например, парковки, крыши и ландшафтный дизайн) и изменения окружающей среды в результате принятия решений человеком.

Физические компоненты городских экосистем также включают использование энергии и импорт, преобразование и экспорт материалов. Такие энергетические и материальные преобразования связаны не только с полезными продуктами (такими как транспорт и жилье), но также с загрязнением, отходами и избыточным теплом.

Городские экосистемы часто теплее, чем другие экосистемы, которые их окружают, имеют меньшую инфильтрацию дождевой воды в местную почву и демонстрируют более высокие скорости и объемы поверхностного стока после дождя и штормов. Тяжелые металлы, кальциевая пыль, твердые частицы и антропогенные органические соединения (например, удобрения, пестициды и загрязняющие вещества от фармацевтических препаратов и средств личной гигиены) также сосредоточены в городах.

^{Городская экосистема включает популяцию человека и инфраструктуру, фото: drive2}
Расширение больших городских территорий приводит к превращению лесов, водно -болотных угодий, пустынь и других прилегающих биомов в районы, предназначенные для жилых, промышленных, коммерческих и транспортных целей. Такое преобразование может привести к образованию бесплодных земель. 

Кроме того, процесс преобразования фрагментирует оставшиеся дикие или сельские экосистемы на все более мелкие участки, и относительно большое количество субоптимальной среды обитания обнаруживается на границах между оставшимися естественными экосистемами и теми, которые были изменены для использования человеком. Такие «краевые местообитания» угнетают специализированные виды растений и животных, т. е. виды, которые могут переносить узкий диапазон условий окружающей среды. Кроме того, негородские экосистемы с подветренной стороны и ниже по течению от городских экосистем подвержены высоким нагрузкам от загрязнения воды, загрязнения воздуха и интродукции экзотических видов.^{Расширение города за счет уменьшения береговой линии, фото: forumdaily}
В городских сообществах животных, как правило, преобладают животные среднего размера, такие как еноты, койоты, опоссумы, скунсы, лисы, собаки, коты и другие животные, способные выжить в широком диапазоне условий окружающей среды. В городских экосистемах как правило, преобладают интродуцированные виды растений и животных, которые имеют долгую историю связи с людьми и демонстрируют приспособление к городским условиям.

Например, пение птиц в городских районах часто имеет более высокий тон и большую громкость, чем в негородских популяциях того же вида. Более громкая и пронзительная песня позволяет птицам общаться, несмотря на более высокий уровень шума в городах и их окрестностях, а также в пригородных транспортных коридорах.^{Городские птицы, фото: naked-science}
Ученые пытаются изучить и понять, как растения, животные и другие организмы адаптируются к городской экосистеме с небольшим изменением их поведения и генов.

В то время как многие местные виды исчезают, когда природный ландшафт превращается в городской, некоторые виды выживают и процветают. Некоторые растения, животные и другие организмы приспосабливаются к вызовам городской жизни, изменяя свое поведение, а также немного изменяя свой генетический состав.

По сравнению с растительными и животными сообществами, встречающимися в диких и сельских экосистемах по всему миру, биологические сообщества, встречающиеся в различных городских районах, имеют тенденцию быть похожими друг на друга. Это экологическое сходство является побочным продуктом структурного сходства городской среды (сопоставимые типы зданий, ландшафтный дизайн и инфраструктура) и преднамеренного или случайного внедрения сходных видов в города, пригороды и пригородные районы, а также доступа к воде и питательным веществам который обеспечивают люди и их деятельность.^{Животные в экосистеме города, фото: ecopolitic}
Введенные группы включают грызунов, дождевых червей, тенистые деревья, сорняки и насекомых вредителей. Кроме того, популяции животных в городских районах иногда демонстрируют признаки генетической дифференциации от сельских популяций того же вида.

Отличия в дизайне

Хотя между городами мира есть много общего, различия возникают в культуре, истории, управлении и влиянии глобальной экономики. Некоторые из оставшихся различий возникают из-за физических условий, таких как засушливость, топография, стихийные бедствия (например, риск повреждения землетрясением, вулканами и погодными условиями), а также удобства, представленные уникальным расположением городской территории на поверхности Земли. 

Во всем мире центры городов становятся менее плотными по мере того, как люди переселяются в пригороды, которые, в свою очередь, становятся более плотными. Однако пространственные следы городов отличаются от одной части мира к другой.^{Будапешт, фото: tourister}
Североамериканские города, такие как Лос-Анджелес и Атланта, печально известны своей протяженностью, в то время как европейские города, такие как Будапешт и Париж, как правило, больше сконцентрированы на общественном транспорте. Следовательно, энергоэффективность выше в городах с высокой концентрацией, чем в мегаполисах, демонстрирующих все признаки разрастания городов.

Хотя урбанизация традиционно ассоциировалась с более высоким качеством жизни для горожан по сравнению с сельскими жителями, ряд проблем, таких как концентрированная городская бедность, экологическое неравенство и ограниченные экономические возможности, преследуют новые города в развивающихся странах, а также старые постиндустриальные города. ^{Экологичное планирование городов, фото: archidom}
Такие проблемы могут быть решены за счет лучшего планирования и экологически сознательного городского проектирования. Одним из решений может быть увеличение «зеленых насаждений» и их более эффективное распределение по городскому ландшафту. Фактически, количество зеленых насаждений, присутствующих в городах, трудно предсказать, исходя из плотности или возраста поселения. 

В некоторых густонаселенных старых американских городах есть зеленые насаждения площадью 6000 акров (2400 га) парков Нью-Йорка, которые являются частью почти 39 000 акров (около 15 800 га) открытого пространства города. Бостон и Кливленд — два других старых города с хорошо развитой сетью открытых пространств. В некоторых крупных городах, таких как Атланта , которые значительно выросли с 1970-х и 80-х годов, очень мало парковых насаждений, в то время как в других, таких как Феникс, поблизости есть большие пустынные горные парки, но мало интегрированных открытых пространств внутри городской инфраструктуры.^{Городские зеленые зоны, фото: yugtimes}
Городские зеленые насаждения, в том числе пустыни и водно-болотные угодья, дают возможность улучшить экологическую обработку загрязнений и смягчить местный климат. Открытое пространство также обеспечивает зеленые удобства — тень от деревьев, эстетические преимущества природных пейзажей и пространство для отдыха — для всех горожан.

Городская экология

Зарождающаяся наука о городской экологии, поддисциплина экологии, изучающая взаимодействие между организмами и экосистемами, в которых доминируют люди, в которых они обитают, может предоставить дополнительные решения экологических проблем городов.^{Устойчивый городской транспорт, фото: un}
Экологи впервые начали проводить комплексные исследования растений, животных, почв и условий окружающей среды в городах вскоре после Второй мировой войны, когда в европейских городах было много свободных мест. Они начали традицию исследования открытых пространств, которые поддерживали добровольные растительные сообщества и связанные с ними популяции животных.

Экологическое планирование возникло как профессиональная дисциплина, в которой применялись знания об открытых пространствах в городских районах, чтобы увеличить биологическое разнообразие и удобства, происходящие из зеленых участков в городах.^{Загрязнения вызванные деятельностью человека и инфраструктурой, фото: korrespondent}
Другая традиция зародилась в социологии, которая применяла экологические концепции, такие как конкуренция и преемственность, к человеческим сообществам городов. В 1990-е годы активизировались экологические исследования в городских районах. Чтобы справиться со сложной мозаикой землепользования, из которых сейчас состоят города и пригороды, традиции были объединены со знаниями, взятыми из других дисциплин, чтобы установить комплексный экологический подход к изучению городских экосистем.

Экология городов приобретает все большее значение в результате миграции большей части населения Земли в города. Одним из побочных результатов этого беспрецедентного явления является то, что городские районы мира расширяются и превращаются в экологически чувствительные районы, где они изменяют структуру экосистемы за счет загрязнения и преобразования землепользования в естественную среду обитания. Знания, полученные в результате изучения биологических сообществ в городах, могут помочь в разработке улучшенного городского дизайна и принятии решений для решения таких проблем.