можно ли город рассматривать как особую экосистему свой ответ обоснуйте
Городские экосистемы
Урок 31. Экология 5 класс
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Городские экосистемы»
Вы уже знаете, что искусственные экосистемы, в том числе и города, появляются на территориях, где раньше существовали природные экосистемы. Поэтому компоненты неживой и живой природы играют весьма значительную роль в их жизни.
К компонентам неживой природы относятся: рельеф занимаемой городом территории, солнечный свет и тепло, воздух, поверхностные и подземные воды и т. д. Растительность, животный мир — это компоненты живой природы.
Город — искусственная экосистема, получающая энергию, пищу, воду и другие вещества с больших площадей, находящихся за её пределами.
Города можно отличить от других поселений по ряду признаков:
значительная численность населения, занятого преимущественно
вне сельского хозяйства;
более высокая плотность населения;
характер жилой застройки;
исторически сложившийся статус города;
Города занимают всего лишь 2 % площади суши нашей планеты, однако в них проживает больше половины населения Земли. В 2018 году городское население достигло 4,2 миллиарда человек, или 55 % населения мира.
Показатель доли городского населения различен в разных странах. Выше всего доля в Монако, Сингапуре, Ватикане. Высока доля и в странах Европы, США, Бразилии, Кувейте, Саудовской Аравии.
Максимальная доля городского населения
Для сравнения: доля городского населения Бурунди (Африка) или Непала — менее 40 %.
В мире множество городов — древних и созданных недавно, огромных и совсем маленьких, расположенных на берегу моря или высоко в горах, промышленных центров и городков, мало чем отличающихся от деревень и поселков.
В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом, энергией и информацией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориями и другими городами. Главный компонент городской экосистемы — это городское население и его деятельность.
К городским населённым пунктам относятся города и посёлки городского типа. В разных странах критерии выделения города различны.
На уровне ООН были сделаны попытки установить единый, общий для всех стран, критерий для определения статуса города — не менее 20 тыс. чел. Но при этом количество городов мира сразу бы уменьшилось на четверть. Тогда было решено вести учёт городов по данным каждого государства.
Но, конечно, бывают исключения. Например, если город очень важен, а количество жителей в нем меньше 12 тыс. человек. Таким населённым пунктом является город Певек — самый северный город России. Он находится на Чукотке, и живёт в нем примерно 4 тыс. чел.
Кроме городов, к населённым пунктам относятся посёлки городского типа. В них проживает значительно меньше людей: от 3 до 12 тыс. жителей. Зачастую это семьи военных, шахтёры, работники небольших предприятий, лесозаготовочных пунктов, а также железнодорожных пунктов, аэропортов или портов. Например, посёлком городского типа является Тикси.
Города в России очень разные: у каждого есть своя история, функция, людность. Термином «людность» обозначают количество жителей в населённом пункте. По людности города делятся следующие группы:
· малые (12—50 тыс. человек),
· средние (50—100 тыс. человек),
· крупные (100—500 тыс. человек),
· крупнейшие (500 тыс. — 1 млн человек),
· миллионеры (свыше 1 млн человек).
Больших городов в стране немного: всего 15 % от общего их количества, но живёт в них половина населения России.
Например, в одном из самых маленьких городов России — Магасе (столице Ингушетии) — проживает 8 771 человек (по данным на 2018 год), а в Москве — самом большом городе России — более 12,5 млн чел. (по данным на 2018 год). Это гораздо больше, чем в Норвегии и Финляндии вместе взятых, или же примерно столько же, сколько в Чехии и Бельгии. А ведь это только официальные данные.
Москва — самый населённый из городов, полностью расположенных в Европе, входит в первую десятку городов мира по численности населения. Места в Москве хватает не всем, поэтому было принято решение о расширении границ столицы.
Самыми важными являются города-миллионеры. Количество жителей в каждом из них — более 1 млн чел. Количество городов-миллионеров меняется, так как меняется людность каждого из них.
По данным на 2018 год, в России располагается 15 городов-миллионеров.
В середине 80-х годов двадцатого века число городов-миллионеров на земном шаре достигло 300. На 2018 год уже около 50 % горожан проживает в городах, численность жителей которых превышает 500 тыс. человек, и с каждым годом эта цифра увеличивается.
Нельзя не отметить, что города-миллионеры часто связаны с термином «агломерация» — это скопление и срастание более мелких населённых пунктов вокруг более крупного. Крупнейшая агломерация мира — Токио. Столица Японии с населением более 37,8 миллиона человек имеет больше населения, чем вся страна Канада (35,3 млн человек).
Другой классификацией городов является деление их по функциям. Различают города — промышленные центры (Магнитогорск), города-порты (Сидней), административные центры и города-столицы (Вашингтон), научные центры (Оксфорд), города-курорты (Ницца), туристические центры (Лас-Вегас). Однако наиболее часто встречаются многофункциональные города (Москва, Шанхай, Нью-Йорк).
Нельзя не затронуть тему экологии промышленных центров. В современном городе сосредоточено очень большое количество промышленных предприятий, транспорта и населения. Именно города играют одну из ведущих ролей в загрязнении окружающей среды.
В любом большом городе сформирован особый микроклимат. Дело в том, что жилые застройки сильно снижают скорость ветра, и воздух как бы застаивается. Возникающий смог сокращает количество солнечного света, что способствует возникновению различных заболеваний.
Кроме того, все городские объекты являются источниками радиационного тепла, и городская атмосфера нагревается. В городе температура воздуха всегда гораздо выше, чем средняя температура данной местности.
Отсутствие тишины — одна из главных проблем городских жителей. Особенно это касается тех, кто живёт или работает в оживлённых районах, рядом с автотрассой.
При уровне шума 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.
В крупных городах высокий уровень населённости. Люди, соприкасаясь в транспорте, в очередях, в магазинах, быстрее распространяют инфекционные заболевания. Огромный вред здоровью наносят курильщики. Они не только сами вдыхают вредные вещества, но и загрязняют атмосферу, подвергают опасности других людей.
Город является самостоятельной экологической системой
Город превратился в самостоятельную экосистему, и некоторые виды животных и растений научились в ней выживать. Одни виды осваивают город другие из него уходят. Однако никаких «мутантов» в городе не появляется. Город обживают различные виды животных, которые могут изменить свое поведение и адоптироваться к городской жизни.
О формировании экосистемы города рассказывает старший научный сотрудник лаборатории экологии и охраны природы биологического факультета МГУ Владимир Фридман.
– Как природа приспосабливается к условиям города?
– Очень интересно, как меняется лесная экосистема в городе. Ведь в городе воздух существенно более сухой, чем за городом, почва сильнее уплотнена, а значит, она содержит меньше воды. То есть в город деревья и кустарники вынуждены расти в условиях похожих на степь или полупустыню. Когда участок леса заключен городскими кварталами, то деградирует верхний ярус: самые крупные деревья и так сказать обычная травянистая растительность леса, зато пышно разрастаются деревья второго-третьего яруса, некоторые виды кустарников и крупный бурьян. То есть верхние и нижний ярусы исчезают, а промежуточные ярусы за счет избытка органики получают дополнительное развитие. Кроме того в городе воздух содержит гораздо больше твердых частиц, и возникают специфические ветры, и это тоже похоже на условия пустыни: там растения сечет песком, а в городе – частницами, которые образуют дымку, висящую над городом. В городе имеют преимущества виды более южные, виды с более плотными кожистыми листьями. Естественная растительность у нас в Москве сохраняется только на достаточно крупных участках, но если, например, Лосиный остров уменьшить до некоторого предела, он исчезнет, то есть лес начнет деградировать, зато территорию заселят виды более южные. И через озеленение, и через естественный завоз. Такая смена флоры отмечена на территории всей Европы. Это очень интересно. Город оказывается отдельной экосистемой со своими правилами динамики, со своим климатом, со своим набором видов. Это надо изучать в рамках отдельной дисциплины, в которую превращается экология города.
– Иногда появляются слухи о неожиданных эволюционных процессах, например, есть мнение, что в метро и московских подземельях появились крысы-мутанты чуть ли метр длиной, что много мутантных рыб вылавливается в Москве-реке.
– Изменения эволюционного характера кроме образования популяций городских диких видов и кроме появления устойчивости к ядохимикатам в городе пока не зафиксировано. То есть крыс-мутантов нет. Уродства у рыб, их подъем, как мне кажется, вполне подобен подъему врожденных аномалий развития у людей, проживающих в экологически неблагоприятных районах. Это именно аномалия развития с почти нулевой наследуемостью. Это не мутация, а просто нарушение развития из-за грязной воды. Это аберрация. И при этом виды, которые аберрацию дают, в первую очередь плотва, имеют высокую численность и совершенно не собираются исчезать.
– Верно ли, что некоторые рыбы научились питаться бензиновой пленкой на поверхности воды?
– Про это я никогда не слышал. Есть вещи более чудесные. Скажем, в реке Яузе, которая больше напоминает сточную канаву, чем живую реку живут пескарь и белоперый пескарь. Чудо в том, что это рыбы прозрачных речек с песчаным дном, богатых кислородом. Что такого в них внутри произошло в биохимии, в физиологии, что они там живут, на мой взгляд, это более чудесная вещь, чем питание нефтяной пленкой.
– В Москве увеличилось количество крыс. Насколько это опасно, чем это грозит и, соответственно, что с этим делать?
– В советское время была единая служба дератизации, которая крыс подавляла по некоторому графику. Перед Олимпиадой захотели очистить город от крыс, то примерно через два-три года численность крыс и домовых мышей восстановилась. То есть нужен постоянный планомерный контроль. Сейчас есть много дератизационных служб, работающих частным образом. И естественно, что крысам в этих условиях выживать вольготнее. Крысы опасны в эпидемиологическом отношении, тут я не буду врать, я не специалист в эпидемиологической области, но они переносят массу всяких заболеваний, нападают на людей, если они живут в подвалах и так далее. В городе живут бомжи, которые с крысами контактируют, крысы их кусают, и эти люди становятся источниками эпидемиологической опасности. До революции большинство эпидемий в городах начинались как раз от крыс через таких людей, и эпидемия чумы, холеры. Плюс то, что крысы на лето переселяются в городские леса, в парки и там оказываются разорителями гнезд, истребителями мелких видов. Я читал в «Сайнтифик Американ» про проблемы с крысами в Бостоне и Нью-Йорке, где другой уровень богатства страны, другой уровень городской культуры, а проблемы те же самые.
– Cуществует сильное движение защитников прав животных, они еще не запретили травить крыс?
– Я не думаю, что защитники прав животных будут защищать крыс, разве что белых, которые в лабораториях, которых они выпускают. Во всяком случае, я не помню, чтобы защитники прав животных воспротивились предупредительному забою скота во время эпидемии коровьего бешенства. Никто из защитников животных ничего не сказал, эту необходимость они понимают.
– Некоторые эксперты указывают на опасность того, что эволюция в новых изменяемых человеком условиях может пойти у некоторых форм каким-то непредсказуемым путем. Как вы думаете, есть такой риск, что вдруг какой-нибудь из видов насекомых, или птиц, или животных вдруг начнет как-то эволюционировать опасным для человека образом?
– Мне кажется, это маловероятным. Если взять скажем теорию экосистемой регуляции и эволюции Владимира Жерихина, то там предполагается, что в условиях антропогенного кризиса экосистемы, когда человек крушит природные биомы, фрагментирует их, включает в состав городов, из-за того, что ломаются привычные экосистемные связи, видообразование пойдет очень быстро, будут возникать новые формы. Мне кажется, это предсказание не оправдывается. То есть за последние пятьсот лет, когда урбанизация шла по всей планете и фактически сейчас не осталось непрерывных массивов, естественных местообитаний, даже тропические леса изрядно изменены, фрагментированы, виды только вымирают. Быстрого появления новых видов, которое предсказывает эта теория, в общем не произошло.
– Может быть это связано с тем, что сама антропогенная среда меняется очень быстро, и город сегодня и город 50 лет назад для животных совершенно разные условия предоставляет.
– Заведующий кафедрой низших растений профессор Дьяков рассказывал на Радио Свобода, как новые виды грибов, в том числе патогенных, появляются буквально на глазах у исследователей. Недавно появился новый вид, вызывающий болезни у деревьев.
– Он появился именно в связи с антропогенным изменениями или это побочное следствие? Потому что есть виды птиц, возникшие в результате изоляции при завозе на острова. Но это параллельный процесс. Есть виды, возникающие из-за генетических изменений, которые дают нескрещиваемость сразу. Но это с антропогенным кризисом не связано. Есть такой итальянский воробей, который живет соответственно в Италии в городах. По окраске он промежуточный между обычным домовым и живущим в сельской местности испанским. Судя по всему, это стабилизированная гибридная форма, которая возникла за последние две-три тысячи лет. Вот это, пожалуй, единственный пример, когда новый вид возник в экосистеме города.
– Что происходит с попугаями в городах, теми попугаями, которые вылетают из клеток?
– В последнее издание определителя птиц Европы включены несколько видов попугаев, которые натурализовались в городах Италии, Испании, Франции, ФРГ. То есть можно сказать появился дикий европейский попугай. Скажем, попугай Крамера, попугай-монах, которые большие гнезда строят, они живут, я сам видел в Палермо и в Сиракузах. Точно так же, как ткачики-астрильды, которых португальцы завезли из своих африканских колоний, натурализовались в Португалии и Испании.
— Влияет ли на проникновение новых видов в города глобальное потепление?
– Мне кажется, что да. Иначе эти птицы не выдерживали суровых зим, которые с некоторой периодичностью случались и в Италии. И в предыдущих изданиях этого же определителя этих видов не было.
Можно ли рассматривать город как особую экосистему? Почему?
Начнем по порядку – с «экологического равновесия». Точнее, с общих закономерностей экологической системы населенных пунктов. Они и определяют, каким образом складываются те или иные относительно устойчивые («равновесные») состояния городской экосистемы.
Упрощенно говоря, экологическая система – это рассматриваемая как целое совокупность живых существ, со всеми своими взаимными связями, находящихся в общей для них среде обитания.
Город как экосистема значительно отличается от экосистем природных. Рассмотрим разницу подробнее, особо обращая внимание на наиболее интересующие нас, значимые виды животных.
Современный город как среда обитания – прежде всего совершенно эволюционно уникальное и абсолютно новое в истории Земли сочетание искусственных неживых объектов (дома, дороги, автотранспорт и т.д.) и огромного количества особей одного вида разумных существ – то есть людей, создающих и изменяющих эти объекты. Города возникли и существуют в природных, естественных ландшафтах; их экосистема в какой-то мере включает в себя элементы прежней, существовавшей до возникновения города, природной экосистемы – но это лишь отдельные элементы, а не целостная система.
Пищевые связи между видами в природной экосистеме существуют в виде сложных долгосрочных многозвенных цепей, образующих целые биоценотические сети. Каждый вид животных потребляет «органику», предоставляемую другими организмами, и сам служит пищей для следующих звеньев пищевых цепочек. Общее направление цепочек (точнее, «цепей выедания») таково: растения служат кормом для травоядных, а травоядные – для хищников. Причем некоторые относительно слабые хищники в свою очередь являются пищей для более сильных.В городе же пищевые связи в значительной степени случайные и короткие – потому, что в питании животные привязаны к человеку, а не друг к другу (за исключением остатков природной среды в виде лесопарков и т.д.).
Размах человеческого регулирования потенциально почти безграничен и лимитирован только специфическими цивилизационными факторами: доступными технологиями и экономической целесообразностью. Например, теоретически можно строить здания абсолютно без малых пустот и полостей, в которых живут грызуны, но в массе это технологически сложно и экономически невыгодно (пока?). В эти параметры регулирования, кстати, может входить и благоприятствование одному виду в ущерб другому (см. ниже).Комменсализм городских животных по отношению к человеку. Пищевые цепи.
(Как и при природном комменсализме, численность хозяина-человека трофически не зависит от численности нахлебников (но не наоборот!). В биологическом смысле это односторонняя связь – ведь комменсалы не объедают человека как вид, конкурируя с ним за пищу, и не охотятся на него. (Впрочем, категоричность этого тезиса в отношении собак в современных российских условиях можно поставить под сомнение, так, бездомные собаки могут перехватывать у бомжей объедки из контейнеров – конкуренция, а случаи гибели людей от нападений собак можно расценивать как пример охоты. Однако эти исключения не делают погоды. Кроме того, человек подчиняется не только непосредственным биологическим закономерностям, и животные могут оказывать на него воздействие в других сферах: санитарного благополучия и комфортности среды обитания, социально-психологической и др. Но в любом случае, животные намного больше зависят от человека, чем он от них).
Следовательно, в городе та или иная экологическая ситуация (относительно устойчивое состояние, характеризующееся определенным числом животных разных видов и их соотношением) возникает не сама собой, а определяется как равнодействующая сил действия или бездействия человека, зависит от его умения или неумения управлять созданной им экосистемой.
2. Какое экологическое значение имеет адаптация? Перечислите профессии и виды деятельности, где важно учитывать адаптативые возможности человека.
Животные и растения вынуждены приспосабливаться к множеству факторов непрерывно изменяющихся условий жизни. Динамичность экологических факторов во времени и пространстве зависит от астрономических, гелио климатических, геологических процессов, которые выполняют управляющую роль по отношению к живым организмам.
Признаки, способствующие выживанию организма, постепенно усиливаются под действием естественного отбора, пока не будет достигнута максимальная приспособленность к существующим условиям. Приспособление может происходить на уровне клетки, тканей и даже целого организма, затрагивая форму, размеры, соотношение органов и т. п. Организмы в процессе эволюции и естественного отбора вырабатывают наследственно закрепленные особенности, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность в изменившихся экологических условиях, т.е. происходит адаптация.
Выделяют следующие пути адаптации живых организмов:
· а) активный путь, способствующий усилению сопротивляемости, развитию регуляторных процессов, поддерживающих постоянство внутренней среды организма (такой вид адаптации называют также адаптацией по типу резистентности);
· б) пассивный путь, связанный с подчинением жизненных функций организма изменению факторов среды. В случае резкого ухудшения условий среды организмы некоторых видов могут приостанавливать свою жизнедеятельность и переходить в состояние анабиоза (оцепенение насекомых, зимний покой растений, спячка позвоночных животных, сохранение семян и спор в почве и т.п.). Такой вид адаптации называют адаптацией по типу толерантности;
Существует эмпирический закон относительности действия экологического фактора: направление и интенсивность действия экологического фактора зависит от того, в каких количествах он берется и в сочетании с какими другими факторами действует.
Явление разделения экологических ниш в результате межвидовой конкуренции получило название экологической диверсификации.
Экологическая диверсификация осуществляется по трем параметрам: пространственному размещению, пищевому рациону и распределение активности во времени. Для значительного ослабления или полного устранения конкуренции достаточно возникновения четких различий по одному из этих параметров.
Межвидовая и внутривидовая конкуренции, действуя в противоположных направлениях, приводят к очень важным экологическим последствиям. Межвидовая конкуренция, способствуя сужению диапазона используемых местообитаний и ресурсов, увеличивает специализацию вида, экологическая ниша сужается. При внутривидовой конкуренции происходит дифференциация вида, он занимает большую территорию, экологическая ниша расширяется. Таким образом, конкуренция прямо способствует диверсификации видов и их расселению, приводя к развитию биосферы и увеличению биологического разнообразия.
Психологическая адаптация – процесс согласования личности и окружающей среды в ходе осуществления свойственной человеку деятельности, позволяющий человеку удовлетворять актуальные потребности и реализовывать связанные с ними значимые цели при обеспечении соответствия деятельности и поведения требованиям среды. Адаптация компенсирует недостаточность привычного поведения в новых условиях. Если адаптация не наступает, возникают дополнительные затруднения в освоении предмета и условий деятельности вплоть до нарушений её регуляции. В адаптационный процесс включены физиологические, эндокринные и другие реакции организма, психические процессы, опыт, состояния и свойства личности.
Факторы адаптации можно разделить на две группы. К первой группе относятся особенности личности самого человека. Это такие характеристики, как общая и специальная подготовленность, характер, темперамент, психические процессы, исходное психическое состояние и возраст. Вторую группу составляют объективные факторы. Этими факторами являются: средства ознакомления с характером обстановки и решаемыми задачами, качества и пример окружающих, подготовительная работа. Адаптация ускоряется, если проведена предварительная работа по ознакомлению с возможными ситуациями и действиями.
В теории психической адаптации различают устойчивую адаптацию, переадаптацию, дезадаптацию, реадаптацию. Устойчивая адаптация определяется регуляторными реакциями, психической деятельностью, системой отношений, возникшими в процессе развития человека в конкретных экологических и социальных условиях и не требующие значительного нервно-психического напряжения. Психическая дезадаптация – состояние «прорыва» адаптационных барьеров и ломки сложившихся динамических стереотипов психической деятельности под длительным и сильным воздействием экстремальных факторов. Психическая переадаптация – приспособление человека к изменяющимся условиям жизнедеятельности. Реадаптация – процесс возвращения человека из измененных условий в обычные, с отказом от новых динамических стереотипов и восстановлением прежних. Чем более продолжительный срок пребывания в измененных условиях, тем труднее и дольше происходит реадаптация. Альпинист, боксер, футболист, дайвинг, пилот, художник, певец и артист, шахтёр.