Организация на территории Стригиновкского бора сценарного отдыха

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Актуальность работы определяется бурным ростом потребностей жителей города в отдыхе в природных ландшафтах обладающих признаками рекреационных территорий.

Основные виды деятельности в данных ландшафтах соотносятся с бытийным опытом рекреантов (рекреация - восстановление физических и духовных сил) и организуются ими самодеятельно. Данные виды рекреационной деятельности ориентированы на максимальное потребление ресурсов, без затрат на санацию и рекультивацию территории.

Поэтому они могут рассматриваться как тип нерационального и даже хищнического природопользования ведущего к деградации природного комплекса.

Стригиновский бор по факту становится доступной для моторизированных рекреантов территорией от железной дороги по Арзамасскому направлению до М-7 Богородского направления.

Цель - рассмотреть варианты перевода видов рекреационной деятельности на территории Стригиновкского бора в организованный сценарный отдых как комплекс услуг.

Исходя из поставленной цели автором работы были сформулированы следующие задачи:

1. Сделать анализ использования рекреационных территорий в городских парках.

2. Изучить структуру лесопарковой зоны Стригиновского бора.

3. Изучить характер использования территории в настоящее время.

4. Разработать маршрут экологической тропы по территории стригиновского бора.

5. Произвести зонирование территории с выделением функциональных зон, в том числе с предоставлением возмездных услуг.

Объектом исследования является природный парк Стригиновский бор.

Предметом исследования выступает разработка экологической тропы.

Работа состоит из глав, библиографического списка, списка сокращений и приложений.

Глава 1. Использование рекреационных территорий в городских парках и пригородных лесных массивах

1.1 Зонирование городского пространства

При планировании градостроительства опираются, прежде всего, на зонирование земель. Зонирование может быть функциональным, территориально-экономическим, строительным или ландшафтным. Благодаря зонированию осуществляется контроль за использованием земель городов и поселений. К тому же зонирование влияет и на стоимость земельных участков. Основными территориальными зонами, которые указаны в Земельном и Градостроительном кодексах Российской Федерации [1], являются жилые, производственные и региональные. Но на самом деле формируется некоторое число других зон по различным признакам.

Функциональное зонирование городских территорий и земель поселений позволяет легко учитывать требования к наиболее рациональному землепользованию. Сюда входят как нормативные параметры вроде целевого назначения участка, его возможных предельных размеров, коэффициента застроенности, доли открытых пространств и озеленения. Территория города при этом делится на зоны в зависимости от характера использования. Согласно положениям функционального зонирования можно выделить земли, уже занятые жилищным фондом и объектами ЖКХ, предназначенные для жилищного строительства, предназначенные для индивидуального жилищного строительства, предоставленные под личное подсобное хозяйство, огородничество, садоводство или животноводство или сельскохозяйственные нужды юридических лиц. Также в пределах поселений располагаются земли, отведенные под транспортные инфраструктуры, инженерные зоны, производственные зоны и зоны сельскохозяйственного использования. К тому же каждая форма жизнедеятельности населения - труд, быт, отдых - выдвигает свои требования к организации городского пространства. Генплан любого города, который определяет развитие города и основных его структурообразующих элементов, предполагает наличие плана зонирования земель. Данный графический документ сопровождается пояснительной запиской, которая представляет укрупненное функциональное зонирование территории. Это своеобразный каркас, который определяет дальнейшие перспективы развития. Однако на генеральный план оказывает влияние и изменения социально-экономических условий. Особенно сильно данное влияние сказывается на транспортной и инженерной инфраструктурах. Однако территориальное экономическое зонирование зависит от кадастрового деления города. Экономические зоны города выделяются по их градостроительной ценности. Отличаются они, прежде всего, удобством проживания, а значит и стоимостью объектов.

Для осуществления территориально-экономического зонирования проводят комплексную экономическую оценку, разделяя городское пространство на территориально-экономические оценочные зоны, представляющие собой однотипные участки с примерно одинаковой качественной, социально-экономической и экономической ценностью, ограниченные преградами (как естественными, так и искусственными). При этом учитываются наличие водоемов, зеленых зон, крупных дорог, газопроводов высокого давления, полос отчуждения железнодорожных путей, высоковольтных линий. В различных оценочных зонах устанавливаются свои базовые ставки земельного налога и арендной платы. Ведь зоны различаются архитектурной планировкой, транспортной инфраструктурой, инженерным обустройством, коммунальным обслуживанием, природными факторами. Однако периодически возникают те или иные факторы, которые могут повлиять на оценку городских земель в некоторых оценочных зонах, что может приводить к введению системы поправочных коэффициентов, снижающих или повышающих базовые ставки платежей. Городское пространство характеризует городские земли в соответствии с осуществляемыми на них видами деятельности, т.е. с целевым назначением по общепринятой классификации. Есть административные, торговые, жилые, культурные и промышленные земли. Организация городского пространства зависит от размеров и формы города. По форме есть города компактные, вытянутые, многоядерные и расчлененные. Размеры определяют по численности населения: малые, средние, большие, крупные, крупнейшие и города-миллионеры. Все это помогает контролировать и использовать рационально городское пространство, направлять спрос, стимулировать развитие. В то же время происходит контроль за расчетами за пользование землей и элементами инфраструктуры, защита социальных прав при изменении форм собственности.

1.2 Многообразие и разнообразие парков

На протяжении всей истории развития градостроительства выдвигались самые разнообразные идеи по включению участков естественной природы в планировочную структуру города. Некоторые из них не потеряли своей актуальности и в наше время. Специалисты выделяют три основных периода, принципиально различающихся подходом к решению этой задачи. Первый из них начался с появлением городов, а закончился в XIX в. Системы зеленых насаждений имели правильные геометрические (кольцевые, концентрические и т. п.) очертания (схемы Ж. Перре, Г. Шарпа, Ш. Фурье). Город рассматривался без учета внешнего окружения. Второй период связан с возникновением крупных промышленных центров и рождением агломераций (конец XIX -первая половина XX в.). Новые архитектурно-планировочные решения городов потребовали разработки систем озелененных территорий в виде зеленых поясов, зеленых клиньев, диаметров и т. п. (схемы Т. Фритша, Э. Говарда, Р. Энвина, С. Шестакова, И. Леонидова, Ле Корбюзье, П. Аберк-ромби и др.). В это время идут поиски оптимального соотношения застроенной и озелененной территории. Обращается внимание на санитарно-гигиеническую, эстетическую, рекреационную роль зеленых насаждений. В схемы генеральных планов развития городов начинают включаться пригородные зеленые массивы. Третий период (вторая половина XX в.) отличается от предыдущих комплексным подходом к проектированию города и прилегающей к нему территории. В городах более 50 % территории, а в микрорайонах до 70 % общей площади отводится зеленым насаждениям, которые объединяют отдельные здания, сооружения и их группы в ансамбли микрорайона или квартала и вместе с обводнением территории, совершенствованием рельефа, инженерным благоустройством формируют современный город. Быстрое развитие города по вертикали и горизонтали резко снижает привлекательность ландшафта местности. Интересные природные объекты -- рощи, живописные холмы, берега рек и озер, надпойменные террасы смогут играть существенную роль в формировании городской среды, если будут сохранены и органично включены в систему городских зеленых насаждений, а это значит и в архитектурно-планировочную структуру города. Живописность ландшафта, меняющееся во времени разнообразие красок, аромат цветов, шелест листьев благотворно действуют на психологическое и физическое состояние человека, его настроение и нервную систему, способствуют созданию комфортных условий жизни человека в городе. В современном городе применяют гибкие планировочные структуры, способные реагировать на изменяющиеся потребности и условия, поэтому системы озелененных территорий города постоянно усложняются, а их отдельные элементы все больше дифференцируются.

Рис.1 Теоретические схемы систем зеленых насаждений городов

Где: 1- идеальный город Ж. Перре. Зеленые насаждения окружают крепостные стены, внутри города они практически отсутствуют (1601);

2 - город из «Кодекса природы» Морелли;

3 - «Образцовая» схема колониального города Г. Шарпа. Вокруг компактного города создаются пояса общественных парков и пояса садов и ферм (1794);

4 - кольцевая схема размещения зеленых насаждений Ш. Фурье (1820);

5 - первый «водно-зеленый диаметр» в утопической схеме Э. Кабе (1840)

Если в небольшом городе, как правило, существуют один многофункциональный парк и несколько городских садов, бульваров и скверов, то с увеличением города возрастает дифференциация объектов его системы озеленения по типам, размерам, функциям. Разнообразие применяемых систем озеленения города обусловлено наличием конкретных градостроительных условий -- местоположением города в системе группового расселения. Народнохозяйственным профилем; величиной и принятой схемой зонирования территории; размещением общественных центров, жилой застройки, промышленности; архитектурно-планировочным решением территории; схемой транспортных магистралей; возможностью организации единой системы озелененных пространств города и его зеленого пояса, перспективой развития. Важная роль отводится природно-климатическим, санитарно-гигиеническим, ландшафтно-экологическим, физико-географическим и некоторым другим факторам. На формирование и развитие городских зеленых насаждений влияют природные особенности данного района: климат, рельеф, существующая растительность, почва, наличие водоемов, геологические и гидрологические условия. В числе климатических характеристик первостепенное значение имеют радиационный, температурный, ветровой режимы, количество атмосферных осадков, скорость и направление ветров. Степень влияния различных факторов на приемы озеленения меняется в каждом конкретном случае. При этом особая роль отводится комплексной оценке существующего состояния городской среды. В зависимости от градостроительных и природных условий система озеленения города может быть в виде: равномерно разбросанных по территории города зеленых «пятен»; нескольких крупных зеленых массивов -- клиньев, проникающих в центр города; водно-зеленого диаметра (системы парков, бульваров, открытых пространств вдоль поймы реки, пересекающей город); одной или нескольких полос зеленых насаждений, протянувшихся вдоль застройки, иногда полосы располагаются поперечно, деля город на отрезки (при линейном развитии города); озелененных территорий, окружающих отдельные городские районы (при децентрализованной схеме планировки города).

парк бор рекреационный городской

Рис.2 Схема систем зеленых насаждений городов с конца XIX в. до настоящего времени

1 - линейный город Сориа-и-Мата. Зеленые насаждения (сельское хозяйство, отдых) сопровождают узкую ленту сплошной застройки вдоль магистрали (1884);

2 - дифференциация пригородных территорий на парковый (вблизи городского центра) и хозяйственной (вблизи промышленных предприятий) секторы (Т. Фритш, 1895);

3,4 - идея зеленого пояса между крупным городом и его спутниками. Город-сад (Э. Говард, 1898 -- 1902);

5 - равномерно расположенные в плане города пятна и кольца (Е. Энар, 1904);

6 - зеленые клинья в сочетании с внешним зеленым поясом (Р. Эбейрштадт, 1910);

7 - непрерывная система зеленых насаждений (Р. Энвин, 1922);

8 - линейный город И. Леонидова -- лента насаждений отделяет жилье от промышленных и хозяйственных территорий (1930);

9 - полосовая схема зеленых насаждений, связанных с многоступенчатой системой обслуживания (Н. Баранов, 1950);

10 - биотехнический город (П. Солери, 1960);

11 - город с лучевым развитием (Р. Хиллебрехт, 1961);

12 - город скоростной дороги (И. Груза, 1972)

Зеленые насаждения, органично включенные в композицию застройки, улучшают структурно-планировочные и архитектурно-художественные достоинства города, помогают создать выразительный объемно-пространственный облик города, живописный силуэт. Влияние природных факторов на формирование города особенно заметно в новых городах небольшого размера, имеющих ландшафтную доминанту -- например, водно-зеленый диаметр, который становится главной композиционной осью города. Система озеленения города должна обеспечивать относительно равномерное размещение насаждений на селитебных территориях, в жилых районах и микрорайонах, в общественных и культурных центрах, в промышленных и санитарно-защитных зонах. На формирование системы городских зеленых насаждений оказывают влияние: соотношение застроенных и открытых городских территорий; удельный вес существующих насаждений, их качество и место в планировочной структуре города; величина и дробность отдельных озелененных участков, их функциональная роль; ландшафтные особенности; транспортная и пешеходная доступность. Взаимосвязь между массивами городских и загородных озелененных территорий осуществляется с помощью непрерывной цепи бульваров, набережных, прогулочных пешеходных аллей, зеленых полос вдоль магистралей. Специальных защитных полос, которые вместе с водоемами, образуя водно-зеленые диаметры, зеленые клинья или полосы, равномерно расчленяют городскую застройку по направлению благоприятных ветров и течению рек, связывая центральные городские районы с зеленым поясом города.

Укрупнение массивов зеленых насаждений является в настоящее время наиболее важным требованием, предъявляемым к. формированию систем городских зеленых насаждений.

В городе целесообразно вводить массивы зеленых насаждений шириной свыше 0,5 км, которые расчленят городскую застройку на районы площадью около 1000 га. Исследователи считают, что в системе озеленения крупного города обязательно должны существовать зеленые массивы площадью не менее 50--100 га, которые обеспечивают приемлемые условия роста деревьев и кустарников. Города, расположенные в природных условиях, где есть возможность включать в структуру города существующие зеленые массивы, должны развивать лучшие качества естественного ландшафта за счет оптимальных планировочных решений и благоустройства территорий. Гигиенические и декоративные качества растений формируются на протяжении длительного времени и во многом определяются развитием первоначальной идеи, заложенной в систему зеленых насаждений города и архитектурно-планировочное решение отдельных объектов. Для достижения наилучшего оздоровительного эффекта и создания нормальных условий развития растений система городских зеленых насаждений должна учитывать существующее состояние окружающей среды, а также возможность ее изменения в связи с предполагаемым развитием города. Результаты оценки состояния окружающей среды наносятся в виде графических схем на планы городских территорий. Комплексная оценка дается путем совмещения схем каждого из проводимых анализов. Этот метод успешно применяется при составлении вариантов планировочных решений. Для улучшения микроклимата в городах с неблагоприятным ветровым режимом важная роль отводится специальным посадкам для защиты от сильных ветров, пыльных бурь, суховеев. Ветрозащитное озеленение формируется в виде закрытого ландшафта. В городах со значительными источниками загрязнения необходимо использовать научно обоснованные схемы размещения и организации санитарно-защитных зон, проводить озеленение промышленных, коммунальных и транспортных территорий. Санитарно-защитные зоны между промышленными и жилыми районами создают в виде полос, перпендикулярных направлениям господствующих ветров. Зеленые насаждения размещают с учетом создания оптимального аэрационного режима на городской территории. Специально направленные широкие аллеи и массивы зелени улучшают проветривание застройки и предупреждают возможность застоя загрязненного воздуха в низинах. Взаиморасположение открытых и озелененных пространств позволяет регулировать тепловой баланс и создавать конвекционные точки воздуха в городской застройке. Для обеспечения аэрации территории города благоприятными ветрами устраивают разрывы в зеленых насаждениях в направлениях господствующих ветров в виде просек либо систем полян, лугов и водных пространств, объединенных в ландшафтную композицию. В архитектурно-планировочном решении городской территории следует учитывать, что близлежащие водоемы, зеленые массивы способны создавать бризы, существенно влияющие на микроклимат. Процесс аэрации застроенных городских территорий значительно усиливается при разуплотнении застройки на берегу водоемов и на границе зеленых насаждений и открытии внутреннего пространства жилых районов в сторону водной поверхности и зелени. В условиях пересеченной холмистой местности городская планировка, проведенная с учетом естественных горных бризов, возникающих ночью, позволяет в значительной степени удалять из города скопившиеся за день загрязняющие вещества от промышленных предприятий и автотранспорта. Широкие улицы, расположенные на склоне холма, ориентированные вдоль направления господствующих ветров (с отклонением до 20 °), способствуют увеличению скорости ветра на 10--30 % по сравнению со скоростью ветра на открытом пространстве. Возникновение новых городов, как правило, связано с развитием промышленности, и их озеленение имеет свои особенности, определяемые спецификой конкретных технологических процессов, применяемых в данном производстве. Города с добывающей промышленностью, размещенные на территориях отработанных шахт, рудников, имеют зоны нарушенных земель (карьеры, выработки, отвалы, терриконы), которые используются для расширения территорий зеленых насаждений. Их озеленение осуществляется газоустойчивыми, не требовательными к почве и влаге растениями. В городах, имеющих невредную промышленность (приборостроение, оптика, точная механика), озеленение проводится с целью защитить производство от пыли и загрязнений воздуха, возникающих в жилых районах. Ассортимент деревьев и кустарников так называемых обратных санитарно-защитных зон должен исключать растения с легкими, разносимыми ветром плодами и выделяющие при цветении пыльцу. Создание озелененных территорий в городах с неблагоприятными природными условиями (пустыни, тундра) усложнено трудоемкостью проведения необходимых посадочных работ и последующего ухода за растениями. В городах-оазисах создаваемая искусственно система озеленения находится в условиях избыточной инсоляции, поэтому растения целесообразно располагать компактно на относительно небольших участках вблизи жилья, торговых и общественных центров, в виде бульваров и аллей вдоль каналов, арыков, обеспечивая затенение пешеходных связей между жилыми комплексами и городскими центрами притяжения.

Города, расположенные среди ценных сельскохозяйственных угодий, развивают системы зеленых насаждений за счет совмещения хозяйственных и рекреационных функций. В городах, размещенных в речных долинах, на морских побережьях и испытывающих недостаток зелени, используют территории, отвоеванные у воды,-- искусственно намытые. В компактных городах зеленые массивы -- парки и лесопарки -- располагаются на окраине, а среди застройки лишь отдельные вкрапления зелени в виде скверов, небольших садов, бульваров. В таких городах жилая застройка значительно приближена к загородным лесным массивам, благодаря чему ускоряется поступление свежего воздуха в центр города. В системе городских зеленых насаждений могут быть выделены территории для кратковременного отдыха, в основном в лесопарковом поясе и пригородной зоне. При этом должны учитываться удобная доступность, хорошие санитарно-гигиенические и микроклиматические условия, живописность ландшафта. Участки для повседневного отдыха размещаются вблизи жилья, городских центров и мест приложения труда. Один из основных принципов современной экологии гласит, что наиболее устойчив к нарушениям ландшафт, в котором чередуются преобразованные и естественные участки, поэтому на озелененных территориях, особенно в массивах значительных размеров, выделяют специальные заповедные участки. Для памятников садово-паркового искусства и уникального природного ландшафта устанавливают специальный режим охраны и преобразования ландшафтов, выделяют «охранные зоны» с целью создания условий, способствующих максимальному сохранению естественной природы, защите ее от чрезмерного наплыва посетителей и воздействия промышленных и транспортных выбросов. Создаются «буферные зоны», принимающие на себя значительные рекреационные нагрузки, привлекающие посетителей. На территориях парков, лесопарков, национальных и природных парков, зон охраны памятников культуры и природы не допускается размещение зданий, сооружений и коммуникаций, не связанных с обслуживанием посетителей. В генеральном плане развития города формирование системы зеленых насаждений предусматривается на расчетный срок 25--30 лет. Периодическая стабилизация границ города позволяет окрепнуть деревьям и кустарникам зеленого пояса, сдерживает разрастание застройки и слияние населенных мест. По окончании расчетного срока граница города расширяется за счет присоединения территорий, расположенных за сложившимся зеленым поясом. Насаждения зеленого пояса (лесопарки, парки дворов и усадеб, фруктовые сады и т. д.) при расширении города, включенные в границы его селитебной территории, трансформируются в городские насаждения с новыми функциями, а взамен их предусматривается создание нового зеленого пояса в новых границах города.

1.3 Парки культуры и отдыха Нижнего Новгорода

Сегодня в Нижнем Новгороде остро ставится вопрос о широком развертывании полноценной досуговой сети, и городские парки занимают в этом процессе значительное место. В городе находятся такие парки как: Центральный парк культуры и отдыха Автозаводского района, Парк им. 777-ия города Нижнего Новгорода, Парк культуры и отдыха «Швейцария», Сормовский парк культуры и отдыха, Парк культуры и отдыха им. 1 Мая. Так же существуют ландшафтные парки: Ландшафтный парк им. А.С. Пушкина, Ландшафтный парк им. Кулибина, Детский парк им. Свердлова, Ландшафтный парк «Дубки», Ландшафтный парк им. Маяковского (Станкозавод).

Крупные лесопарковые зоны Нижнего Новгорода:

1. Лесопарковая зона «Стригино» (Автозаводский район) .

2. Лесопарковая зона в районе поселка Сортировочный (Канавинский район).

3. Березовая пойма (Московский район).

4. Зеленый город (Нижегородский район).

5. Лесопарковая зона в районе ипподрома (Приокский район).

6. Щелковский хутор (Советский район).

7. Копосовская дубрава (Сормовский район).

Глава 2. Стригинский бор

2.1 Фитоценозы на территории Стригинского Бора

Городские экосистемы отличаются от всех видов внегородских (даже от т.н. «устойчивого хуторского ландшафта») не только предельной нарушенностью почвы и растительности, сильной обеднённостью фауны; в конце концов, даже климаксный бореальный или широколиственный лес есть мозаика пятен, представляющих собой нарушения на разных стадиях зарастания. Главное отличие в том, что в городе наблюдаются такие системные диспропорции, которые никогда не фиксируются в однотипных природных сообществах (с аналогичными почвенными условиями и растительностью).

Первая - это техногенная аридизация климата. Городские экосистемы - это не просто «острова» лесных, кустарниковых или травянистых биотопах, разделённые зданиями, сооружениями и коммуникациями. Город отличается тем, что растительные сообщества лесной зоны существуют в условиях, соответствующих положению на 200-300 км южнее, то есть зоне сухих степей и полупустынь.

Так, в исследованиях Э.Г.Коломыца с соавт. (2000) выявлена общая тенденция урботехногенной аридизации лесных экосистем (исследовали экосистемы двух полигонов в низменном Заречном районе Нижнего Новгорода: 1) лесопарковый массив "Стригинской Бор" с достаточно высокой рекреационной нагрузкой и слабым загрязнением природных сред; 2) Сормовский городской парк культуры и отдыха, испытывающий сильное геохимическое воздействие от окружающих его промышленных предприятий и автотранспортных магистралей и также подверженный рекреации. Эталоном для сравнения послужил сосново-лесной участок заповедника "Керженский", находящийся в 50 км к северо-востоку от Нижнего Новгорода (Низменное Заволжье) в аналогичных геолого-геоморфологических и биоклиматических условиях.).

Почвы Нижнего Новгорода по гидротермическому режиму и по однозначному сдвигу обменной кислотности в щелочную сторону приближаются к аридному (пустынно-степному) типу, в отличие от зональных дерново-подзолистых почв, что сопровождается их активным засолением. Совместное геофизическое и геохимическое техногенное воздействие вызывает общий кумулятивный эффект - экстразональное опустынивание природного комплекса. В первую половину лета температура почвы в Стригинском бору и Сормовском парке оказывается на 2-8?С выше, а влажность на 5-10% ниже, чем в Керженском заповеднике. Запасы влаги в метровом слое почвы оказались меньше в 1,5-3 раза - соответственно 60-100 мм и 40-160 мм по сравнению с 160- 220 мм.

В спонтанных условиях этот гидротермический сдвиг отвечает меридиональному смещению территории города к югу на 200-300 км - от смешанно-лесной зоны в зону лесостепи. Наиболее существенные гидротермические сдвиги (температуры почвы на 6-8⁰С, влажности на 25-35%, запасов влаги в слое 1 м на 200-300 мм) свойственны трансаккумулятивным и аккумулятивным геотопам. Происходит пространственное выравнивание локальных гидротермических полей, при одновременном росте их неупорядоченности, мозаичности.

На примере почв Автозаводского городского парка удалось проследить не только тенденцию, но и скорость геохимических изменений лесных почв за 50-летний период (1939-1989 гг.). В конце 30-х годов, когда работа предприятий ГАЗ только начиналась, в парке не было нейтральных и слабощелочных почв. Спустя 50 лет они составляли уже более 10% от общего количества обработанных нами образцов. Сдвиг рН составил в среднем 2% в год.

Техногенное подщелачивание почв снижает подвижность различных химических элементов и, следовательно, уменьшает их токсичность [выступая механизмом устойчивости городской экосистемы - wolf_kitses]. Очевидно высокощелочная реакция почв промышленных территорий низинного Заречья (рН7,5) является экологически положительным фактором, препятствующим миграции токсичных элементов (прежде всего, тяжелых металлов) по трофическим цепям. В гумусовых горизонтах повышается содержание обменных катионов, что усиливает буферные свойства почвы. В этом проявляется эффект отрицательной обратной связи в системе техника - природа, компенсирующей негативные для биоты процессы техногенеза.

Урботехногенная аридизация лесных экосистем отчетливо проявляется также в автотрофном биогенезе. Общая первичная продуктивность (Р) сосняков Керженского заповедника составляет 5,5-12,5 т/га в год, что лежит в диапазоне первичной продуктивности от средней тайги до луговых степей. В пределах города экстремальные значения Р падают в 4-5 раз, причем в отрицательных формах рельефа гораздо сильнее, чем в положительных. Поэтому разница в значениях продуктивности между типами МП существенно сглаживается. Происходит своего рода локальное выравнивание величин продукции лесных фитоценозов на фоне общего снижения интенсивности продукционного процесса.

Сосняки Стригинского бора и Сормовского парка производят ежегодно в среднем 2,5-3,7 т фитомассы, а во многих случаях эти цифры снижаются до 1,3-2,0 т. Столь низкую продуктивность в естественных условиях имеют экосистемы крайне северных и крайне южных природных зон умеренного пояса - кустарничковые тундры, сухие степи и эфемерно-кустарничковые пустыни, а также сфагновые болота. Таким образом, общая первичная продуктивность лесных экосистем смешанно-лесной зоны, находящихся под прессом урбанизации, снижается до пустынно-сухостепного уровня, что и составляет важнейший функциональный признак их антропогенного опустынивания».

Э.Г.Коломыц, А.С.Керженцев, О.В.Глебова, 2000. Механизмы трансформации лесных экосистем в высокоурбанизированной среде// Экополис и устойчивое развитие города. М.: изд-во РАМН. С.110-116.

Далее, лесные сообщества вне мегаполиса (уже сильно изменённые рекреацией и другими формами воздействия) организованы так, что характер растительности целиком определяется существующими формами рельефа (градиентами от водоразделов к пойме ручьёв и пр.), определяющими различия гидрологического режима и других условий среды вдоль соответствующих градиентов.

В городе эта зависимость растительности от форм рельефа и структуры ландшафта через гидрологию полностью разрушается, заменяясь зависимостью от антропогенных нарушений и антропогенного же «удобрения» территорий органикой, нитратами, фосфором, эти два фактора формируют градиенты, заменяющие ландшафтные.

Далее те же авторы: «сила влияния литогенной основы как исходного фактора природно-территориальной организации снижается почти в 2 раза. Не наблюдается сколько-нибудь однозначной приуроченности к формам микрорельефа и локальными типами влажности, температуры, морфологии почв, ценотических групп леса, мощности и массы лесной подстилки. Прямое влияние геоморфологических условий сохраняется лишь на типы биогеоценозов и их экологическими группами растительности, минуя параметры влажности почвы. Геоморфологический каркас в значительной мере теряет контроль над важнейшим функциональным параметром лесной экосистемы - увлажнением почв.

Температура почвы утрачивает свои свойства индикатора состояния лесной экосистемы. Она больше не зависит от литогенных условий и влажности почв. Режимы влажности и температуры почвенных горизонтов все больше зависят от структурных характеристик лесопаркового фитоценозов подверженных прямому антропогенному воздействию. Происходит определенное выравнивание контрастов гидротермического режима почв между различными элементами микрорельефа, а в Сормовском парке температуры почвы вообще не зависят от типа местоположения.

Одновременно в первый эшелон ландшафтных связей выходят ценотические группы лесных экосистем, которые наравне с факторами литогенной основы определяют всю систему межкомпонентных связей. Это вызвано глубокой антропогенной трансформацией напочвенного покрова в городских лесопарковых экосистемах: первоначальным олуговением травостоя и последующей заменой лесных и луговых видов сорной и рудеральной растительностью, которая оказывается почти не связанной с увлажнением почв. [То есть буферные свойства почвы в городах дополняются и компенсируются буферными свойствами увеличивающейся биомассы рудеральной растительности, тем более что при умеренном нарушении природных сообществ запасы фитомассы резко возрастают. См. Жигарев И.А., 2002. Лесные биологические сообщества в условиях рекреационных нарушений// Антропогенная динамика экосистем (ред. Н.М.Чернова). Научные труды МНЭПУ, серия “Реймерсовские чтения”. М.: изд-во МНЭПУ. С.71-96.].

Процесс техногенной трансформации природного комплекса не ограничивается "расшатыванием" его моносистемной структуры. Наряду с этим развиваются определенные адаптивные механизмы, способствующие его выживанию в урбанизированной среде. Выявлены два таких механизма. Первый связан с преобразованием естественных ценотических групп леса (боровой, таежной, дубравной и др.) в антропогенные (лесную, лесолуговую, луговую, сорно-рудеральную). Этот процесс наиболее ярко выражен в понижениях микрорельефа, где суммарный эффект загрязнения почвы максимален и где поэтому напочвенный покров трансформируется в наибольшей степени - до бурьянистой стадии. Развитие сорно-рудеральной растительности сопровождается весьма резким снижением видового разнообразия травостоя и столь же заметным увеличением зеленой массы и ее годичного прироста, что вызывает общий рост продуктивности и соответствующее повышение индекса упругой устойчивости лесного фитоценоза.

Второй адаптивный механизм носит почти повсеместный характер и связан с повышением функциональной роли растительных группировок под пологом леса. В экстремальных условиях общей деградации древостоев происходит смещение оптимума функционирования городской лесной экосистемы с верхнего (древесного) яруса на нижние ярусы - подрост, подлесок и напочвенный покров, где резко возрастает доля ежегодно возобновляемой зеленой массы, способствующей повышению устойчивости всей экосистемы к техногенному загрязнению. Именно такие фитоценотические параметры, как высота и обилие подроста, подлеска и травостоя, предотвращают полный распад моносистемной организации лесного природного комплекса, сохраняя в той или иной мере всю сеть межкомпонентных связей. [То есть в условиях города преимущественно деградируют древесный и травянистый ярус, но усыхание, уменьшение жизенности видов-средообразователей во всех городских лесах компенсируется повышенным развитием деревьев 2-го яруса, вроде клёна, липы, и бурным развитием кустарников вроде свидины, пузыреплодника, жимолости лесной и пр. - wolf_kitses]».

Далее, городской климат существенно отличается от внегородского, в первую очередь высокой степенью загрязнённости твёрдыми частицами, дымом и пылью (поэтому в крупном городе выпадает существенно больше дождей, чем вне города, при большей сухости воздуха и меньшем содержании водяного пара - больше ядер кристаллизации носится). Они оказывают то же действие на растение, что песчаная буря в настоящей пустыне - секут нежные листья песчинками. Поэтому в крупных городах юга и даже средней полосы наши исконные виды деревьев и кустарников потихоньку вытесняются более южными видами с более ксероморфной структурой листа - кожисто-блестящей, опушённой и т.п. как-то защищённой от воздействия городских «самумов». Поскольку специфически городская конвекция воздуха от более тёплого центра, где «остров тепла», к более холодным окраинам, и от жилых кварталов к паркам и водоёмам создаёт постоянные ветры типа городских бризов, то проблема иссечения растений частицами очень существенная. В Европе, где степень урбанизации много выше нашей (урбанизированные районы сливаются, образуя мегалополисы с населением 20-50 млн. человек, и уже выражаются в масштабе карты, превосходя по размеру массивы природных ландшафтов - лесных, луговых или болотных) эта особенность городской атмосферы ведёт к направленной смене местной растительности в городах на более южные формы. См. Морозова Г.Ю., Злобин А.Ю., Мельник Т.И., 2003. Растения в урбанизированной природной среде: формирование флоры, ценогенез и структура популяций// Журн. общей биологии. Т.64. №2. С.166-181.

Далее, «экосистемы Земли сильно различаются не только по продуктивности, но и по устойчивости к стрессам. Тропическая экосистема, например, функционирует почти как проточная система. Она содержит минимум почвенного гумуса, поскольку функционирует в наиболее благоприятных условиях среды и не нуждается в системе защиты своих ресурсов, находящихся в постоянном обороте. В степных экосистемах, регулярно испытывающих смену благоприятных и неблагоприятных условий среды, создана сложная система накопления и экономного расходования (дозирования) ресурсов жизнеобеспечения в виде некромассы, включающей запасы ветоши, опада, дернины и почвенного гумуса с его сложной фракционной структурой.

Дождевой тропический лес с его гигантской биомассой и высшей скоростью круговорота при воздействии негативных факторов может превратиться в пустынный ландшафт (Аравийская пустыня, железистые коры выветривания и т.п.). Степные экосистемы, накопившие огромные запасы гумуса, способны противостоять тысячелетним прямым воздействиям варварской агротехники и обеспечивать человека первичной биологической продукцией, соответствующего потребностям человека состава и качества. Благодаря сложному составу гумуса, его реакция на стрессы сдерживается масштабами характерного времени каждой фракции.

Современный город перерабатывает природные ресурсы в изделия и отходы. Изделия позволяют поддерживать высокую плотность популяции, а отходы создают ей ограничения. Если отходы превратить в изделия и ресурсы, они будут не ограничивать, а стимулировать рост численности популяции. Искусственные изделия - здания, сооружения, машины, механизмы, материалы, вещества, продукты, напитки - выполняют ту же роль, что и почвенный гумус в естественной экосистеме.

Это такая же временная перегруппировка ресурсов, удобная для биоты. Каждое изделие служит определенный срок, после чего должно возвращаться в исходное состояние - в ресурсы. В природных экосистемах гумификация обязательно сопровождает минерализацию отмершей биомассы - некромассы, создает запасник вторичных ресурсов для оперативного использования автотрофной биотой. Многоступенчатая система синтеза фракций гумуса и их минерализации обеспечивает надежность функционирования экосистемы в многолетнем цикле даже при возникающем регулярно дефиците ресурсов. Гумификация и урбанизация по функциональной сути аналогичные процессы, своеобразные петли гистерезиса на кривой катаболизма, сдерживающие энтропию.

Город - наиболее комфортная экологическая ниша, снабжающая одновременно большое число людей ресурсами жизнеобеспечения, выдерживающая сверхвысокую плотность популяции с помощью современных технологий и технических средств. Однако устойчивость такой системы к стрессам минимальна. Для ее разрушения достаточно усилий одного террориста или серьезной аварии энергосистем. Жизнеобеспечение сельского жителя менее комфортно, зато более надежно. Разрушить его гораздо сложнее. Всегда найдутся запасные варианты защиты.

Заложенное в человеке стремление к комфорту является двигателем прогресса, стимулирующим переход сельского населения в городское. Эта тенденция, в пределе, создает угрозу надежности функционирования урбанизированной системы. Если все человечество станет городским, то угроза его исчезновения от случайной аварии станет актуальной. Поэтому расчеты альтернативных вариантов будущего расселения человека должны учитывать и эту тенденцию. Можно рассматривать два крайних варианта: а) сосредоточить население в мегаполисах - островах урбанизации среди моря естественных и аграрных экосистем; б) рассредоточить людей равномерно по всей поверхности планеты в мелких хуторах и поселках.

Более предпочтителен первый вариант в сочетании со вторым. Будущее поселение землян нам представляется как мегаполис, окруженный роем мелких поселений-саттелитов, погруженный в океан естественно-аграрных экосистем. Однако надо учитывать, что ядро урбанизации - мегаполис может функционировать только при наличии надежной многоступенчатой системы защиты его функций от всевозможных стрессов и сбоев.

…Все природные системы (клетка, организм, экосистема, биосфера) имеют единый принцип действия - обмен вещества и энергии или метаболизм, который представляет собой способ поддержания жизни путем взаимодействия противоположных процессов: анаболизма и катаболизма. В биосфере функцию анаболизма - ассимиляции простых веществ в сложные - выполняет растительность, а функцию катаболизма - диссимиляции сложных органических веществ в простые минеральные - выполняет почва. Согласование этих процессов осуществляется в процессе некроболизма - запрограммированного генетически процесса умирания биоты, в результате которого происходит передача жизненно важных метаболитов в продолжающие функционировать органы и организмы (потомство).

Процесс анаболизма состоит из двух противоположных процессов: фотосинтеза и дыхания. Процесс катаболизма - из минерализации и гумификации. Это значит, что в процессе анаболизма, часть синтезированного органического вещества используется для осуществления функций автотрофов, а в процессе катаболизма часть минерализованного вещества используется для вторичного синтеза почвенного гумуса. Почвенный гумус выполняет в экосистеме несколько функций. Он является одновременно накопителем невостребованных растениями минеральных элементов, хранителем стратегического запаса элементов и дозатором минеральных элементов, регламентирующим их передачу фитоценозу.

Биота экосистемы по экологической специализации делится на три взаимно уравновешенные группы: продуценты, консументы, редуценты. Экологический кризис обусловлен тем, что человек преодолел естественный лимит численности популяции и нарушил сложившееся равновесие, создав искусственные преимущества для консументов за счет подавления продуцентов и редуцентов. Поэтому выход из созданного человеком экологического кризиса надо искать либо в сокращении численности, активности и массы консументов, либо в искусственном стимулировании продуцентов и редуцентов. Иными словами, если человек не найдет способа сокращения численности населения Земли, он должен взять на себя выполнение функций продуцентов и редуцентов.

Современное земледелие и растениеводство является примитивным проявлением функции продуцента. Надо изменить масштабы и принципы этой деятельности. Работа в этом направлении ведется непрерывно. Совершенствуется агротехника, мелиорация, селекция, семеноводство. Функции редуцента человеком освоены гораздо слабее и проявляются в избирательной утилизации отходов жизнедеятельности. Но именно здесь заложены причины современного экологического кризиса - перепроизводство отходов, с которыми не справляется природная гетеротрофная биота.

В биосфере продуценты синтезируют первичную биологическую продукцию, консументы - вторичную, а человек создал новый класс биологической продукции - третичную, которая включает здания, сооружения, машины, механизмы, искусственные материалы, вещества, произведения искусства, памятники культуры. Первичная и вторичная биопродукция по завершении жизненного цикла поступает в распоряжение редуцентов и подвергается рециклированию до исходных элементов, которые направляются в новый цикл анаболизма. Третичная продукция постоянно накапливается в биосфере, нарушая цикл круговорота, поскольку природные редуценты не справляются с большой массой вещества неестественного состава. Кроме этого, неутилизированная масса третичной продукции оказывает негативное влияние на функции естественных продуцентов и редуцентов.

Город, как ядро урбанизированной системы, должен выполнять функцию катаболизма подобную той, которую почва выполняет в природной экосистеме. Пока он является накопителем и хранителем запасов вещества, необходимого для обеспечения анаболизма или синтеза первичной биологической продукции - фитомассы. Искусственный тромб круговорота вещества или цикла метаболизма зарождается и накапливается именно в этом звене. Для его рассасывания нужна региональная система перегруппировки вещества и передачи его в функциональный блок анаболизма - окружающие город естественные и аграрные экосистемы. Для этого у города есть все условия: квалифицированные кадры, современные технологии и технические средства, максимальная концентрация массы третичной продукции. Надо перенять у естественной почвы механизм функционирования и на его основе построить хозяйственный цикл города.

В природной экосистеме гармония между почвой и растительностью достигается тем, что они адекватно реагируют на колебания гидротермических условий. Почва регулярно поставляет фитоценозу нужное ему количество минеральных элементов, получая взамен отмершую биомассу. Согласованность достигается за счет сложного многофракционного состава гумуса, каждая фракция которого содержит разное количество зольных элементов, связанных углеводородной матрицей разного состава и прочности. В конкретных гидротермических условиях активизируется определенная микрофлора, разлагающая определенные фракции. В результате высвобождается определенное количество минеральных газов, солей и коллоидов.

Несогласованность, обусловленная разной инерционностью реагирования почвы и фитоценоза на изменения гидротермических условий, а также автономной реакцией фитоценоза на свет, а педоценоза на кислород, компенсируется каждым из компонентов экосистемы по-своему. В том случае, если почва выделяет больше минеральных элементов, чем требуется фитоценозу в данный момент, их избыток реагирует со свободными радикалами разлагающейся некромассы, образуя специфические для почвы гумусовые вещества и временно консервируются. Если же фитоценозу требуется больше минеральных элементов, чем выделено в данный момент почвой, растения сами провоцируют прикорневую микрофлору корневыми выделениями, а последняя минерализует гумус и устраняет или смягчает дефицит.

Принцип работы этого природного механизма надо воспроизвести в городской агломерации. Всю массу поступающего в город вещества можно отождествить с природным опадом, поступающим в блок катаболизма. В результате утраты самых подвижных фракций он через короткое время превращается в подстилку. Дальнейшая деструкция подстилки сопровождается вторичным синтезом новообразованных гумусовых веществ. Каждая фаза деструкции выделяет определенное количество минеральных элементов и консервирует остальное в форме новых более плотных фракций с более высокой концентрацией зольных элементов. Последняя, наиболее плотная фракция гуминов освобождается от углеводородной и зольной составляющих и выпадает в осадок в форме вторичных и первичных минералов. Так образуются шлаки экосистемы -остатки вещества, не востребованные фитоценозом и не вынесенные за пределы экосистемы водными и воздушными потоками.

В городе все отработавшие машины, механизмы, материалы, вещества, продукты, промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы (аналог природного опада) должны превратиться в единую по назначению субстанцию - в исходное сырье для вторичной переработки (аналог лесной подстилки). Далее должен начаться процесс ступенчатого уплотнения вещества вследствие потерь наиболее легких для утилизации фракций (аналог гумификации). Оставшаяся после извлечения всех полезных для нового цикла анаболизма элементов часть вещества формирует шлаки, выпадающие в осадок, используемый для закладки фундаментов новых зданий и сооружений, линий коммуникаций и захоронения.

В природной экосистеме выход вещества метаболизма в шлаки не превышает 1% общей массы экосистемы. По сравнению с ней урбанизированная экосистема является проточной, где возврат ресурсов не выше 10% и дисбаланс круговорота составляет около 90%. Если мы сумеем снизить дисбаланс хотя бы до 20%, можно быть уверенным в преодолении экологического кризиса. Только после этого можно будет говорить о переходе биосферы в ноосферу. Объективным признаком перехода биосферы в ноосферу должен стать управляемый гомеостаз биосферы, когда человек с помощью разума и созданной им техники сможет взять на себя дополнительные функции продуцента и редуцента, чтобы соотнести их с прогрессирующими функциями консумента».

Размещено на Allbest.ru