1.2. Город как экосистема

Город — неполная экосистема, получающая энергию, пи­щу, воду и другие вещества с больших площадей, находя­щихся за ее пределами. В разных районах мира города зани­мают от 1 до 5% площади суши.

Город отличается от природных неполных экосистем ни- жеследующими особенностями. '

• На единицу площади расходуется большее количество энергии. Потребность в энергии плотно населенных индуст­риально-городских районов на 2—3 порядка выше потока энергии, поддерживающего жизнь в естественных или полу­естественных экосистемах, субсидируемых Солнцем. Для этого необходим большой приток концентрированной энер­гии извне (главным образом за счет сжигания ископаемого топлива).

Человеку для удовлетворения физиологических потреб­ностей требуется в год около 1 млн ккал энергии в виде пи­щи. В городах расходуется около 87 млн ккал энергии на че­ловека в год (расходы на ведение домашнего хозяйства, ра­бота промышленности, обеспечение торговли, транспорт­ные услуги и др.).

При современных методах ведения городского хозяйства солнечная энергия не только не используется, но и стано­вится дорогостоящей помехой, так как нагревает бетон, ас­фальт. Это в свою очередь способствует образованию смога (см. гл. 6).

Высокое удельное потребление энергии делает города «горячими точками». В больших городах температура возду­ха в среднем выше на 1—2 °С. Причины такой тепловой ано­малии — посторонние примеси, своеобразие воздушных по­токов (к центру города), нарушение естественного радиаци­онного режима. Эти факторы способствуют концентрации загрязняющих веществ в приземном слое воздуха. По дан­ным различных авторов, в условиях современного города концентрация загрязняющих веществ в 5-25 раз может пре­вышать нормативные уровни.

Резкое отличие наблюдается и в содержании различных токсичных веществ между городскими и сельскими экосис­темами (табл. 1.1).

Более того, снижение скорости ветра на 20—30% способ­ствует увеличению влажности городского воздуха до 8%, а частые туманы в сочетании с загрязнением атмосферного воздуха снижают видимость на 80%. Солнечное освещение из-за снижения прозрачности атмосферы падает на 10-15%. Уменьшение интенсивности ультрафиолетовых лучей до­стигает 30%, что может снижать синтез витамина ^ в орга­низме городских жителей.

Таблица 1.1

Тепловые пятна вокруг городов изменяют погоду. Летом на 9—27% увеличивается количество атмосферных осадков и число гроз. Образующиеся в результате функционирования города тепло, пыль и другие вещества, загрязняющие воз­дух, заметно изменяют климат городов по сравнению с кли­матом окружающей местности.

• Для обеспечения собственных потребностей городу тре­буются большие поступления веществ извне (продукты пита­ния, питьевая вода).

• Поток отходов с территории города является более мощным и ядовитым. Многие отходы — синтетические сое­динения, более токсичные, чем естественное сырье, из кото­рого они получены.

• Города приводят к разрушению и деградации окружаю­щих их естественных экосистем. Их строительство может быть основной причиной эрозии почв.

• Существуют определенные особенности и в функциони­ровании трофических уровней в городе (аутотрофы, гетеро-трофы).

Аутотрофная составляющая, т.е. городской «зеленый по­яс», имеет в основном эстетическую и рекреационную цен­ность:

• смягчает колебания температуры в городе;.

• уменьшает шумовое и другие загрязнения.

Однако работа, затрачиваемая на поддержание «зеленого пояса», увеличивает энергетические и финансовые расходы на жизнь в городе. Ежегодные энергетические дотации для города (труд, топливо, удобрения и т.п.) оцениваются в 528 ккал/м².

Более половины годичного прироста аутотрофов в виде древесины, листьев и срезанной травы вывозится на свалки. Для общества было бы полезнее использовать это органи­ческое вещество для удобрения почв на полях и огородах.

Гетеротрофная составляющая городских экосистем обеднена (ограниченное количество видов животных, птиц и т.д.).

В силу этих и других причин нагрузки, которые испыты­вает популяция городского населения, во много раз превы­шают те, которым подвергается коренное население есте­ственных экосистем. Следовательно, в городах повышен уровень заболеваемости, и она имеет свои особенности.

• Число факторов, воздействующих на человека, в городе неограниченно велико, а время этого воздействия значительно короче. Следовательно, городские популяции подвергаются более мощному экологическому стрессу.

• Города отличаются специфичным составом городского населения. Мощные миграционные потоки, формирующие городское население, сопровождаются высоким темпом ге­нетической эволюции, протекающей вне связи с процесса­ми роста численности популяции и ее приспособленности, что коренным образом отличает городскую популяцию от естественной. Факторы городской среды способствуют уве­личению мутационного давления на жителей больших горо­дов, что ведет к росту наследственных заболеваний.

• В городах деформирован биоценоз. Общение с животным и растительным миром почти исключено, общение с себе подобными — избыточно. Дефицит положительных эмоций приводит к нарушениям деятельности центральной нерв­ной системы (ЦНС), внутренних органов, астенизации, нев-ротизации. Постоянные психические перегрузки, стрессо­вые состояния на работе, отрицательные эмоции при поезд­ках на транспорте, в очередях, неустроенность быта, семей­ные неурядицы приводят часть городской популяции к пси­хической инвалидизации, а наименее устойчивых — к суици­дальным попыткам, по числу которых крупные города вы­шли на самые высокие показатели.

• Десинхронизация биологических ритмов. Одно из суще­ственных нарушений состоит в том, что естественная син­хронизация светового дня и активности человека сдвинута в сторону темной части суток. Суточная десинхронизация физиологических процессов требует напряжения адаптаци­онных механизмов, что истощает приспособительные воз­можности организма.

• Деформированность видимой среды. В городе преоблада­ют серый цвет и плоские поверхности. Длительное пребыва­ние человека в видимой среде, бедной зрительными элемен­тами, сопровождается нарушениями движений глаз, ухудше­нием самочувствия и возникновением ощущения диском­форта. В городских условиях преобладают гомогенные и агрессивные видимые поля.

Гомогенные поля — однообразные видимые поля с малой насыщенностью зрительными элементами. В такой среде не могут функционировать многие механизмы зрительного анализатора: затрудняется работа бинокулярного аппарата; при переводе взгляда с гомогенной стены на четкий объект может возникать двоение.

Агрессивные поля состоят из большого числа однородных элементов. Нарушения зрения связаны с перенасыщением мозга информацией, так как после быстрого движения глаз в мозг поступает мало изменяющаяся информация.

• В городе выражено шумовое загрязнение. Показано, что лица с повышенной чувствительностью к шуму составляют 30%, с нормальной чувствительностью — 60%, нечувстви­тельны к шуму 10% населения. Реакция на шум во многом определяется психофизиологическими особенностями лич­ности, типом нервной системы, характером самого источни­ка шума. Транспортный и жилищно-бытовой шум оказыва­ют существенное влияние на слуховой анализатор, который должен работать с большим напряжением. Под действием шума нарушается равновесие процессов возбуждения и торможения в ЦНС, что приводит к снижению внимания и работоспособности, к переутомлению. У жителей, прожива­ющих в зданиях, расположенных на улицах с интенсивным движением, резко нарушается сон при уровне шума 40 дБ, при 50 дБ период засыпания удлиняется, время глубокого сна сокращается до 60%. Отсутствие полноценного отдыха приводит со временем к развитию утомления, которое не исчезает и переходит в хроническую форму, что способству­ет возникновению различных заболеваний.

• Инфекционная заболеваемость в городе изменена. Тес­ный контакт людей друг с другом приводит к росту вирус­ных и внутрибольничных инфекций, исчезновению некото­рых природно-очаговых инфекций. Увеличивается роль в патологии человека условно-патогенных микроорганизмов. Можно отметить, что уровень инфекционной заболеваемос­ти городского населения почти в 2 раза превышает уровень заболеваемости сельского населения.