Всемирный английский парк и исчезнувшие стервятники. Почему город — это экосистема и каково ее устройство

А город — это экосистема?

Рассмотрим одно из классических определений природной экосистемы, данное в 1935 году британским экологом Артуром Тенсли: совокупность совместно обитающих разных видов организмов и условий их существования (элементов физической среды), находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом, связанных между собой циклами питательных веществ и потоками энергии.

Это может быть и описанием города. Ведь городские пространства — совокупность различных видов организмов: зеленых насаждений, водных объектов, небиологических структур, биофизических процессов, потоков энергии и людей.

Многие эксперты соглашаются с тем, что города — это экосистемы. Но есть и специалисты, которые скептически относятся к тому, что концепция экосистемы играет главную роль в планировании комфортных городов, и считают, что важнее социально-экологический и ландшафтный подход к городам.

Важный вопрос: что дает нам представление о городе как экосистеме? Помогает ли такой подход в решении городских проблем, в планировании, продвижении целей устойчивого развития?

Чтобы разобраться, предлагаю разбить вопрос на составляющие и сделать собственные выводы. Для начала разберемся с городами и горожанами.

К августу 2022 года в мире проживало 7 968 582 800… человек. Последние две цифры постоянно меняются. На официальном сайте вы можете наблюдать за изменением численности Земли в реальном времени. Конечно, это не настоящее число, но оно достоверно смоделировано на основе данных ООН и Бюро переписи населения США.

На протяжении большей части истории человечества его прирост составлял в среднем 0,05% в год. Серьезные изменения произошли во время промышленной революции: если до первого миллиарда человечество доросло только приблизительно к 1800 годам, то до второго добралось уже за 130 лет (1930), до третьего — за 30 лет (1960), до четвертого — за 15 лет (1974) и до пятого миллиарда всего за 13 лет (1987). Таким образом, только за ХХ век население мира выросло с 1,65 млрд до 6 млрд. А в 1970 году на планете было примерно вдвое меньше людей, чем сейчас.

По прогнозам, человечество продолжит расти и в ХХI веке, но гораздо медленнее. С конца 1960-х темпы роста замедлились почти вдвое и продолжат снижаться в ближайшие годы. Подсчитано, что человечество увеличится еще на 50% и достигнет 9 млрд к только к 2037 году, то есть почти через 40 лет.

Как и стремительный рост населения Земли, урбанизация — тоже недавнее явление: только в 2007 году городское население превысило сельское.

Сегодня в городах проживает 57% людей, прогноз на 2050 год говорит об увеличении этой цифры до 68,6%. При этом уже сейчас в развитых экономиках 79% людей живут в городах.

Где же расположены эти города? Большинство мегаполисов с населением более 10 млн человек расположено в Азии (21), Латинской Америке (6) и Африке (3). А крупнейшей на сегодня агломерацией является Токио: в нем порядка 38 млн человек. Его догоняет Дели, который, по подсчетам ООН, к 2030 году станет крупнейшим городом. При этом есть поселения с численностью менее 100 человек, и они тоже называются городами. Что их объединяет? Человек, который активно меняет среду под свои нужды, создавая уникальную систему. С точки зрения экосистемы город с тысячью жителей и мегаполис с десятком миллионов ближе друг к другу, чем к природным экосистемам за их границами.

Итак, мы видим, что население планеты становится городским. Соответственно, наше благополучие во многом зависит от состояния городской среды, где мы проводим большую часть нашей жизни. И хотя города занимают менее 2% суши, следует помнить об их огромном влиянии, вернее, процессов их жизнедеятельности, на всю планету.

Города часто описывают как новые экосистемы, которые не имели природного аналога до экспансии городского населения. А городские экосистемы были определены как «те, в которых люди живут с высокой плотностью и где построенные структуры и инфраструктура покрывают большую часть поверхности земли».

Насколько городская среда похожа на экосистему в природе?

Город действительно можно сравнить с природной экосистемой. При этом городские экосистемы очень неоднородны, одна подсистема резко сменяется другой — парк соседствует с дорогой, река с промзоной. К тому же городская экосистема очень динамична: постоянно что-то строят, что-то сносят, меняют местами и пр.

Но один ключевой элемент — господство человека как драйвера изменений — отличает ее от многих других экосистем. И это меняет всё: состав, процессы, динамику, функции. Создавая городскую инфраструктуру для удовлетворения своих потребностей, люди перераспределяют организмы и потоки энергии и материалов, что приводит к особой биогеохимии, биоразнообразию и энергетическим и материальным циклам.

Например, городской климат. Он сильно отличается от естественного вокруг города. Многие слышали об островах тепла — в городах почти всегда теплее, чем в их естественном окружении. Это происходит по нескольким причинам: из-за замены природных ландшафтов дорогами и зданиями, из-за выделения тепла транспортом, производствами, кондиционерами, канализацией, людьми. Эффект острова тепла хорошо ощущается в ясную или малооблачную безветренную погоду — при таких условиях максимальное количество солнечной энергии достигает города. Это явление можно наблюдать вечером после захода солнца, когда нагретые поверхности начинают отдавать тепло.

Острова тепла сильно влияют на здоровье горожан: повышается риск теплового удара, болезней, связанных с жарой, и даже смертности. Так, данные Национальной метеорологической службы США за 2021 год говорят, что наибольшее число смертей из-за погодных явлений вызвано жарой.

Интересно, что жесткие карантинные ограничения, введенные в Москве весной и летом 2020 года, привели к уменьшению островов тепла. Как отмечают ученые из МГУ, это было вызвано и погодными условиями — повышенной облачностью в тот период, и деятельностью человека — уменьшением интенсивности автомобильного движения, количества людей на улице и промышленных выбросов.

Зеленая инфраструктура городских экосистем тоже сильно отличается от природной, особенно в мегаполисах, — часто преобладает не характерная для климатической зоны растительность.

Так, Москва находится в зоне южной тайги, для которой естественны хвойные виды, а не газоны и яблони. Происходит «глобализация городской флоры», как говорит профессор Университета Западной Австралии Марина Игнатьева. Исторические корни унификации городской флоры лежат во времени, когда колонизаторы привозили привычные им растения и ландшафтный стиль на новые территории. Распространение получили два вида британского ландшафта: picturesque (английский пейзажный стиль) и gardenesque (культивирование экзотических растений и нарочитая декоративность). Особенно заметен «глобальный picturesque», для которого характерна однотипная структура: обширные газоны и разбросанные на них деревья и рощи.

Сначала эти стили распространились во всех британских колониях, а в ХХ веке и в городах по всему миру. Поэтому вы не увидите различий между фотографиями городских парков Дубая или Нью-Йорка. В местах, где привезенные растения не приживаются, используют местные, схожие по внешнему виду. Например, в Австралии вместо плакучей ивы используют дерево агонис.

Большую роль в унификации городской флоры сыграли также крупные коммерческие питомники, в которых схожий ассортимент растений по всему миру. Яркий пример — повсеместное использование канарской пальмы (финик канарский) на всех курортах мира как признака тропического рая.

То же самое можно сказать про почвы: здесь наблюдается гомогенность и глобализация.

Глобальное полевое исследование микробиома почвы, проведенное в 112 парках в городах из 17 стран на 6 континентах показало, что почвенные микробы имеют много общих характеристик по всему миру — урбанизация оказывает на них эффект гомогенизации в той же степени, что и на сообщества городских птиц и бабочек.

Например, микробы в городских зеленых насаждениях, как правило, растут быстрее, чем в естественной среде, и связаны с болезнями человека, выбросами парниковых газов и устойчивостью к антибиотикам.

Профессор Дэвид Элдридж, комментируя исследование, советует городским планировщикам создавать зеленые пространства, содержащие различные сообщества растений, чтобы получить разнообразие микробов:

«Если у вас есть сочетание различных видов растений в пределах вашего зеленого пространства, вы, скорее всего, получите лучшее сочетание микробов, так как смесь различных типов растений обеспечит смесь микробов, оказывающих различные эффекты».

Что такое экосистемные услуги?

Если город — это экосистема, пускай и отличающаяся от природной, то ей присущи экосистемные сервисы, или услуги (от англ. ecosystem services). Эта концепция всё чаще применяется в городах по всему миру для планирования изменений и принятия решений.

Экосистемные сервисы — это те аспекты природы, которые приносят пользу людям. После того как в 1983 году термин был введен экологами из Стэнфорда Полом Эрлихом и Гарольдом Муни, количество научных статей, посвященных этой теме, медленно увеличивалось в течение ряда лет, но затем резко возросло. Так, в 1980-х годах при поиске в Web of Science термина «экосистемные услуги» находилась только статья Эрлиха и Муни. В 1995 году термин употреблялся в статьях пять раз, в 2005-м — более 100 раз, а в 2014-м — более 1900 раз.

Такой популярности и выдвижению на передний план политических дебатов во всем мире концепции экосистемных услуг способствовал отчет ООН «Оценка экосистем на пороге тысячелетия» (Millennium Ecosystem Assessment), опубликованный в 2005 году. В качестве авторов было привлечено более 1300 участников из 95 стран. Основные цели исследования заключались в оценке потенциального влияния изменения экосистем на благополучие человека с акцентом на экосистемные услуги. В нем же были определены четыре класса экосистемных услуг:

1. обеспечивающие услуги: пища, вода, древесина и волокна;
2. регулирующие услуги: влияющие на климат, наводнения, болезни, отходы и качество воды;
3. культурные услуги: обеспечивающие рекреационные, эстетические и духовные функции;
4. вспомогательные услуги: почвообразование, фотосинтез и круговорот питательных веществ.

Очевидно, что города зависят от экосистем за своими пределами, но также они получают выгоды от своих внутренних экосистем, и исследований на эту тему становится больше с каждым годом. Если раньше города соревновались в производственных показателях, то сегодня — в комфорте среды, чистоте воздуха, количестве и качестве зеленых насаждений и т. п. Цель № 11 в области устойчивого развития ООН четко определяет роль экосистемных услуг в городских условиях. Города должны стать «более открытыми, безопасными, жизнестойкими и экологически устойчивыми». Частичным решением становится широкое использование городских зеленых технологий на основе концепции экосистемных сервисов.

Всё больше ландшафтных архитекторов и градостроителей признают услуги городской экосистемы мощной концепцией, которая направляет развитие городов в сторону большей устойчивости и пригодности для жизни.

Ряд исследований демонстрирует связь между состоянием городских экосистем и здоровьем населения через экосистемные услуги, такие как смягчение последствий жары, улучшение психического здоровья и повышение благополучия благодаря контакту с природой, управление ливневыми стоками, фильтрация воды и снижение нагрузки на ливневую канализацию, хранение и улавливание углерода, снижение уровня шума и пр.

Также оценка экосистемных услуг в монетарном эквиваленте помогает горожанам понять нашу зависимость от среды, а городским управленцам и бизнесу принимать эффективные решения. Нам не совсем понятен эффект тонны углерода, зато понятен его денежный эквивалент. Один из простых примеров влияния экосистемных сервисов — стоимость городской недвижимости.

Например, в исследовании 2009 года был проведен анализ цен на недвижимость вблизи Национального заповедника дикой природы Грейт-Медоуз в Массачусетсе, популярного места для наблюдения за птицами. Исследователи обнаружили, что собственность, расположенная на 100 метров ближе к заповеднику, была дороже на 984 долларов. Они отметили, что близость к заповеднику ценилась больше, чем близость к сельскохозяйственным угодьям, кладбищам и другим озелененным территориям.

При этом многие горожане по-прежнему считают зеленые зоны скорее роскошью, чем важным компонентом городской инфраструктуры, таким как дороги или канализация. Результатом является отсутствие планирования и бюджетирования ухода за зелеными насаждениями. Например, во многих городах отсутствуют программы систематического ухода за деревьями, мало внимания уделяется влиянию на озелененные участки почвенных условий, ограничений роста корней и засухи, вызванных запечатанностью почвы, эффектом островов тепла и отсутствием подлеска. Даже если внимание к зеленым зонам высокое, отсутствует видение и управление ими как взаимосвязанной общегородской системой, а не отдельными единицами — сквер, двор, парк.

Для решения вопроса мониторинга и управления озеленением в городах всё чаще применяют смарт-технологии. Представьте, например, Москву — большой город с обширными озелененными территориями: если точно знать, где и какие деревья растут, и наблюдать за их состоянием в режиме реального времени, то можно эффективно планировать уход за ними и максимально использовать их экосистемные сервисы.

Для этого применяется технический софт на базе GIS-технологий. Один из примеров — платформа GreenSpaces, куда можно загрузить данные о всех существующих элементах зеленого пространства, их свойствах, работах по эксплуатации, фото и видео, а также данные о состоянии окружающей среды в реальном времени. Такие решения используется в Римини, Кракове, Амстердаме и многих других городах.

Помимо подобных платформ для мониторинга за деревьями применяется интернет вещей — получение информации от деревьев удаленно и в режиме реального времени с помощью тритокеров (от англ. tree-talker). Это датчики, прикрепленные к деревьям и отправляющие информацию об их состоянии: транспирация, светопропускание кроны, влажность и рост диаметра ствола, его трехмерное положение для исследований стабильности дерева и многое другое. Подобные датчики доступны широкому кругу людей, вы можете самостоятельно установить тритокер у себя в саду.

Птицы и их влияние на города

Если роль деревьев в городской экосистеме более-менее понятна большинству, то какова польза от наличия птиц и их разнообразия, объяснить сложнее. Однако исследование влияния биоразнообразия городских парков показывает, что физические и психологические преимущества контакта горожан с природой растут с увеличением видового разнообразия как зеленых насаждений, так и птиц. То есть разнообразие птиц положительно влияет на восприятие человеком природных территорий в городе.

Целью другого исследования был подсчет стоимости экосистемных услуг птиц в городе, а именно экономической ценности взаимодействия с обычными городскими птицами. Для расчета были выбраны два города: Берлин (Германия) и Сиэтл (США). Жители обоих городов покупают корм для птиц, участвуют в различных мероприятиях по поддержке пернатых, как правило, готовы платить небольшую сумму для сохранения местных видов. Было обнаружено, что на эти решения влияют демографические, культурные и социально-экономические факторы, а также особое отношение к птицам и общее отношение к сохранению природы. В ходе исследования нижняя граница была оценена примерно в 120 млн долларов США в год в Сиэтле и 70 млн долларов США в год в Берлине.

Но хотя птицы важны для функционирования экосистем и предоставляют экосистемные услуги людям, мы продолжаем терять многие виды. Наиболее ярким примером экологических последствий являются стервятники Южной Азии, особенно Индии. В результате отравления препаратом диклофенак популяция стервятников в Индии за последнее десятилетие ХХ века сократилась в 100–1000 раз. Стервятники обеспечивают критически важные санитарные услуги в Индии. Упадок их численности привел к нашествию крыс и диких собак, многие из которых являются переносчиками бешенства, в итоге смертность от бешенства в Индии увеличилась.

Было подсчитано, что исчезновение стервятников привело примерно к 48 000 дополнительных человеческих смертей из-за бешенства и повлекло за собой экономические издержки в размере 34 млрд долларов с 1992 по 2006 год.

Помимо оказания санитарных услуг, стервятники были важны для приверженцев религиозной секты парсов, которые пережили духовный кризис из-за невозможности больше соблюдать традицию «небесных погребений», оставляя своих умерших стервятникам.

Роль изучения городской среды как экосистемы

Исследование городских экосистем — относительно новая тема в экологии, возникшая в середине 1970-х годов. Эта концепция обсуждается во многих научных областях, включая городскую экологию, ландшафтную экологию, науку об окружающей среде, науку об экосистемных услугах и общественное здравоохранение. Также она всё чаще используется в науке об устойчивом развитии, ландшафтной архитектуре, архитектуре, инженерии, городском дизайне и городском планировании.

По словам Гомес-Баггетуна и Бартона, городские экосистемы по-прежнему остаются открытым полем для исследований экосистемных услуг и необходимо учитывать взаимосвязь между экономическими затратами и социокультурными воздействиями, чтобы повысить устойчивость и качество жизни в городах.

В своей книге «Города, которые мыслят как планеты» Марина Альберти (директор Исследовательской лаборатории городской экологии Вашингтонского университета, США) выдвигает гипотезу, что города представляют собой гибридные экосистемы, продукт совместной эволюции человека и природных систем. С экологической точки зрения они заметно отличаются от исторических экологических систем, но также существенно отличаются и от исторических поселений человека. Они представляют собой новую среду обитания и имеют характеристики как природные, так и человеческие.

Мифы и предположения об устройстве природы привели к неудачам в проектировании городской среды и управлении ею. Городские проектировщики, например, долгое время исходили из того, что экосистемы стабильны, а их процессы и динамика относительно хорошо изучены и предсказуемы, поэтому можно найти оптимальное решение среди множества альтернатив, — но это не соответствует реальности городских экосистем.

«Вместо того чтобы стремиться к контролю, мы должны принять неопределенность и пересмотреть принципы проектирования, чтобы признать сложность гибридных экосистем», — говорит профессор Альберти.

Похоже, ключ к пониманию роли городов в деле создания устойчивых, постоянно приспосабливающихся поселений, — большая неоднородность городских экосистем в сравнении с естественными. Расшифровка того, как конфигурация парков, рек, транспортной инфраструктуры, жилых домов и центральных деловых районов влияет на биоразнообразие, функции экосистемы или экосистемные услуги, необходима для создания устойчивых городов.

Как говорит ученый-эколог Нэнси Гримм из Университета Аризоны, «крайне важно продолжать расширять концепцию городской экосистемы, привнося обширные знания о культурных и социальных системах, ценностях и иерархиях, которые были получены благодаря работе наших коллег-социологов, знания о потребностях инфраструктуры, полученные от наших коллег-инженеров, креативность и дальновидность наших коллег-дизайнеров, а также практическое понимание практиков, которые работают и принимают повседневные решения в городах. Будучи инклюзивной концепцией, экосистема может вместить эти идеи и различные точки зрения для лучшего понимания и в конечном итоге пути к преобразующим действиям для наших городов».