Table of Contents

Расширение городов, часто описываемое как низкоплотное, зависимое от автомобилей расширение городов в ранее сельские или неразвитые земли, является одной из определяющих моделей современного землепользования во многих частях мира. Хотя оно было обусловлено такими факторами, как рост населения, спрос на жилье и желание больших домов и дворов, его экологические последствия глубоки. Это явление фрагментирует естественные среды обитания, нарушает водные циклы, усиливает эффект городского теплового острова и вносит значительный вклад в выбросы парниковых газов. Понимание полного объема этих эффектов имеет важное значение для педагогов, студентов, планировщиков и членов сообщества, которые стремятся построить более устойчивые и устойчивые сообщества.

Что такое городское разрастание?

Городское разрастание - это специфическая форма урбанизации, характеризующаяся несколькими ключевыми особенностями: развитие низкой плотности , разделение землепользования (жилое, коммерческое, промышленное]], тяжелая зависимость от автомобилей , и , которая пропускает неразвитые участки для создания рассредоточенных подразделений и полосовых центров. , в отличие от компактных, пешеходных городов, обширные регионы потребляют большое количество земли на душу населения, часто превращая основные сельскохозяйственные почвы, леса и водно-болотные угодья в застроенные районы. Процесс не случайный; он формируется законами о зонировании, ипотечной политикой, субсидиями шоссе и рыночными стимулами, которые благоприятствовали развитию зеленых насаждений по сравнению с заполнением и перепланировкой.

В глобальном масштабе наиболее ярко городское разрастание проявляется в Северной Америке, но оно также ускоряется в быстро урбанизирующихся регионах Азии, Африки и Латинской Америки. Организация Объединенных Наций прогнозирует, что к 2050 году почти 70% населения мира будет жить в городских районах, и большая часть этого роста будет происходить в разрастающихся пригородных зонах. Эта тенденция требует тщательного изучения экологических потерь, вызванных неконтролируемым расширением за пределы страны.

Влияние на биоразнообразие

Наиболее непосредственным и заметным эффектом разрастания городов на местные экосистемы является утрата и фрагментация естественных мест обитания.Когда леса, луга и водно-болотные угодья расчищаются для подразделений и дорог, местные растительные и животные сообщества вытесняются или уничтожаются. Остальные участки среды обитания становятся меньше и более изолированными, что приводит к каскаду экологических последствий.

Разрушение и фрагментация среды обитания

По мере того, как города расширяются наружу, они превращают разнообразные природные ландшафты в мозаику газонов, крыш, тротуаров и коммунальных коридоров. Эта потеря среды обитания является основной причиной снижения биоразнообразия в урбанизирующих регионах. Фрагментация усугубляет проблему, разделяя непрерывные экосистемы на небольшие, разъединенные участки. Виды, которые требуют больших домашних ареалов — такие как олени, волки и многие виды птиц — обнаруживают, что невозможно выжить в этих изолированных фрагментах. Например, пантера Флориды, когда-то простиравшаяся по юго-востоку Соединенных Штатов, теперь цепляется за существование в значительной степени из-за фрагментации среды обитания от разрастающегося развития. Меньшие виды, такие как земноводные и рептилии, сталкиваются с барьерами для передвижения по дорогам, где смертность может быть исключительно высокой.

Упадок коренных видов и распространение инвазивных средств

Городские окраины и нарушенные участки предоставляют идеальные возможности для инвазивных видов для установления и конкуренции местной флоры и фауны. Неместные растения, такие как кудзу, японский сорняк и читграсс, процветают в нарушенных почвах и измененных микроклиматах раскидистых пригородов. Эти захватчики уменьшают доступность местных источников пищи для насекомых, птиц и млекопитающих. В свою очередь, потеря местных каскадов растительности через пищевую сеть, затрагивая опылителей, диспергаторов семян и хищников. Исследования в Среднеатлантическом регионе Соединенных Штатов показывают, что богатство видов птиц снижается на 50% или более в сильно фрагментированных пригородных ландшафтах по сравнению с смежными лесами.

Конкретные примеры потери биоразнообразия из-за разрастания многочисленны:

  • В Калифорнии, городская экспансия сократила протяженность прибрежных шалфейных кустарников и местных лугов, сбив популяции исчезающего калифорнийского ловца мошек и креветок-фей Сан-Диего.
  • В Среднем Западе Соединенных Штатов фрагментация лесов от пригородного развития привела к уменьшению успеха гнездования для неотропических птиц-мигрантов, таких как древесная дрозда и птица-печка.
  • В Юго-Восточной Азии разрастание таких городов, как Бангкок и Джакарта, посягает на мангровые заросли и торфяные болота, критические места обитания мигрирующих береговых птиц и исчезающих хоботков.

Экосистемные услуги потеряны

Биоразнообразие - это не только харизматические виды - оно лежит в основе экосистемных услуг, на которые полагаются человеческие сообщества. Опыление, борьба с вредителями, циклическое питание и регулирование наводнений - все зависит от неповрежденных, разнообразных биологических сообществ. Разрастание городов разрушает эти услуги. Например, потеря пчел и других опылителей из-за фрагментации среды обитания может снизить урожайность в прилегающих сельскохозяйственных районах. Аналогичным образом, удаление водно-болотных угодий для жилищного строительства устраняет естественную очистку воды и буферы штормовых нагонов, что приводит к загрязнению ниже по течению и увеличению ущерба от наводнений.

Влияние на водные ресурсы

Городское разрастание глубоко меняет гидрологию региона. Преобразование проницаемой почвы в непроницаемые поверхности - дороги, парковки, подъездные пути, крыши - предотвращает проникновение дождевой воды в землю. Вместо этого вода течет по этим поверхностям, собирая загрязняющие вещества и вводя ливневые стоки и водные пути на высоких скоростях. Это имеет множество негативных последствий для местных водоемов и подземных вод.

Увеличение стока и наводнений

Даже скромные уровни разрастания могут резко увеличить объем и скорость стока ливневых вод. В природных водоразделах около 10% осадков становится поверхностным стоком; в высокоразвитых районах эта цифра может достигать 55% и выше. Вспышка наводнений становится более распространенной, особенно при перегруженности стареющей дренажной инфраструктуры. Результатом является не только повреждение имущества, но и прочесывание ручьев, эрозия берегов и осаждение водных местообитаний. Например, в разросшихся пригородах Хьюстона, штат Техас, в 2017 и 2020 годах произошли разрушительные наводнения отчасти из-за обширного непроницаемого покрова, предотвратившего водопоглощение.

Загрязнение воды

Сток ливневой воды является основным вектором загрязняющих веществ. От удобрений и пестицидов на газонах до моторного масла, тяжелых металлов и дорожной соли коктейль загрязняющих веществ, который смывает пригородные поверхности, попадает в близлежащие озера, реки и устья. Это может вызвать эвтрофикацию — цветение водорослей, питаемое избытком азота и фосфора — что истощает кислород и убивает рыбу. Агентство по охране окружающей среды США идентифицирует городской сток как ведущий источник ухудшения качества воды в национальных ручьях и прибрежных водах. Кроме того, протекающие септические системы в подразделениях низкой плотности могут вводить патогены и нитраты в грунтовые воды, угрожая поставкам питьевой воды.

Истощение подземных вод

По иронии судьбы, в то время как разрастание порождает больше стока, оно также уменьшает подпитку грунтовых вод. Непроницаемые поверхности запечатывают инфильтрацию, а большие газоны, распространенные в разрастающихся разработках, часто требуют интенсивного орошения, вытягивая местные водоносные горизонты. В таких регионах, как Юго-западные Соединенные Штаты , где вода скудна, разрастание усиливает конкуренцию за водные ресурсы между городскими пользователями, сельским хозяйством и природными экосистемами. Чрезмерное извлечение грунтовых вод приводит к оседаниям (потоплению земель), проникновению соленой воды в прибрежные районы и высыханию источников и водно-болотных угодий, которые поддерживают уникальные виды.

Стратегии смягчения последствий для управления водными ресурсами

Сообщества могут принять набор методов разработки с низким воздействием (LID) для смягчения гидрологического воздействия разрастания:

  • Зеленая инфраструктура: Установка дождевых садов, биосвалов и проницаемых тротуаров для захвата и проникновения ливневых вод в источник.
  • Дождевая вода : Использование цистерн и бочек для сбора сточных вод для орошения, снижение спроса на коммунальные поставки.
  • Восстановление водно-болотных угодий: Восстановление естественных водно-болотных угодий, которые могут поглощать паводковые воды, фильтровать загрязняющие вещества и обеспечивать среду обитания.
  • Разработка кластера: Концентрация зданий на части участка при сохранении остальных в качестве открытого пространства, тем самым уменьшая непроницаемый покров.

Примечательным примером является Портленд, Орегон, инициатива «Серый к зелёному», которая преобразовала сотни городских кварталов с зелеными крышами, экокрышами и плантаторами на улице, демонстрируя, что модернизация районов, пострадавших от разрастания, может улучшить качество воды и уменьшить комбинированные переливы канализационных стоков.

Изменение климата и разрастание городов

Расширение городов и изменение климата тесно переплетаются. Расширение моделей развития способствует выбросам парниковых газов и усугубляет местные последствия потепления климата. Понимание этих циклов обратной связи имеет решающее значение для разработки эффективных стратегий смягчения последствий и адаптации.

Транспортные выбросы

Низкая плотность, зависящая от автомобилей, заставляет жителей ездить на большие расстояния для работы, школы, покупок и отдыха. Более длительные поездки означают более высокое потребление топлива и большие выбросы CO2 на душу населения. Домохозяйство в обширном пригороде может выделять в два-четыре раза больше парниковых газов, связанных с транспортом, чем сопоставимое домохозяйство в компактном, обслуживаемом транзитом районе. Департамент транспорта США отмечает, что пройденные мили транспортных средств (VMT) резко возрастают с уменьшением плотности, а VMT на человека в больших лотах может быть вдвое больше, чем в центральных городах.

Потребление энергии в зданиях

Расширение обычно имеет большие дома с одной семьей с большей площадью внешней поверхности на единицу, что приводит к большим потребностям в энергии для отопления и охлаждения. Отдельные дома в разросшихся подразделениях часто не имеют повышения эффективности, возможного с прикрепленным жильем (городские дома, квартиры) или энергетические системы района. Кроме того, сама растянутая структура создает эффект теплового острова - темные крыши и тротуары поглощают солнечное излучение, повышая местные температуры на 2-5 ° C по сравнению с окружающими сельскими районами. микроклиматы Hotter увеличивают охлаждающие нагрузки, которые, в свою очередь, генерируют больше выбросов углерода, если электричество поступает из ископаемого топлива.

Городской тепловой остров и общественное здравоохранение

Эффект теплового острова от разрастающихся городов - это не просто энергетическая проблема - он непосредственно вредит здоровью человека. Во время тепловых волн плотно замощенные и застроенные зоны обширных районов метро задерживают тепло, усугубляя связанные с теплом болезни и смерти. Сообщества с низким доходом на этих островах тепла часто не имеют адекватной тени и зеленых насаждений, страдающих непропорционально. Кроме того, более высокие температуры ускоряют образование озона наземного уровня (FLT:0) смог, ухудшая респираторные заболевания, такие как астма. Таким образом, разрастание способствует как глобальному изменению климата, так и локализованным кризисам общественного здравоохранения.

Стратегии устойчивого городского развития

Решение проблемы климатических последствий разрастания требует перехода к более компактному, смешанному использованию, ориентированному на транзит развитию.

  • Умный рост: Фокусирование нового развития в существующих городских районах с реинвестированием в инфраструктуру, а не скачком в зеленые поля. Принципы интеллектуального роста подчеркивают прогулочность, смешанное землепользование и ряд вариантов жилья.
  • Государственные инвестиции в транзит : Расширение скоростного автобусного транспорта, легкорельсового и пригородного железнодорожного сообщения, чтобы предложить жизнеспособные альтернативы вождению. Такие города, как Куритиба (Бразилия) и Ванкувер (Канада), демонстрируют, как ориентированный на транзит рост может сократить выбросы.
  • Энергоэффективные здания: Принятие строгих строительных норм (например, LEED, Passive House) и модернизация существующих конструкций для снижения энергопотребления. Стимулы для зеленых крыш, солнечных панелей и эффективных систем HVAC помогают уменьшить углеродный след расползающихся пригородов.
  • Границы роста городов: Создание правовых границ, которые ограничивают экспансию за пределы страны, одновременно способствуя заполнительному развитию. Портленд, Граница городского роста в Орегоне является хорошо известным примером, который десятилетиями сохраняет окружающие сельскохозяйственные угодья и леса.

Социально-экономические издержки разрастания

Экологический ущерб, причиняемый разрастанием городов, сопровождается значительными социальными и экономическими издержками, которые влияют на благосостояние общин и финансовое здоровье.

Воздействие на здоровье человека

Помимо загрязнения тепла и воздуха, растянутые модели развития препятствуют физической активности, отделяя дома от школ, магазинов и парков посредством длительных поездок на автомобиле. Более низкие показатели ходьбы и езды на велосипеде в зонах разрастания коррелируют с более высокими показателями ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Исследование CDC показало, что люди, живущие в пешеходных районах, накапливают на 30–40 минут физической активности в неделю, чем в районах, зависящих от автомобилей. Кроме того, потеря близлежащих зеленых насаждений снижает возможности для снижения стресса и социальной связи, которые важны для психического здоровья.

Фискальные и инфраструктурные расходы

Разрастание дорог. Развитие с низкой плотностью требует больше линейных футов дорог, водопроводов, канализации и электрических линий на домохозяйство, чем компактное развитие. Муниципалитеты должны поддерживать обширные сети, часто растянутые на большие площади. По мере старения инфраструктуры стоимость ремонта становится тяжелым бременем на местных налоговых базах. В докладе организации Smart Growth America подсчитали, что разрастание стоит экономике США более 1 триллиона долларов в год в дополнительной инфраструктуре, транспорте и экологическом ущербе. Налогоплательщики в разросшихся метро часто платят более высокие расходы на душу населения для школ, аварийных служб и обслуживания дорог по сравнению с более компактными городами.

Потеря сельскохозяйственных земель и открытого пространства

Городское разрастание потребляет некоторые из самых плодородных почв в мире. Преобразование сельскохозяйственных угодий в подразделения не только снижает местное производство продовольствия, но и устраняет экосистемные услуги, предоставляемые сельскохозяйственными ландшафтами, такими как удержание углерода в почвах, удержание паводковых вод и среда обитания диких животных (например, для опылителей). Потеря культурного и живописного открытого пространства также снижает стоимость собственности и туристический потенциал сельских районов. Как только земля вымощена или разделена, она фактически теряется для сельского хозяйства навсегда, что делает продовольственную систему более зависимой от отдаленных источников и увеличивает углеродный след того, что мы едим.

Вовлечение и образование как катализаторы перемен

Для решения проблемы разрастания требуется не только техническое планирование, но и широкая общественная поддержка. Педагоги, студенты и члены общин могут играть ключевую роль в изменении моделей развития в сторону устойчивости.

Повышение осведомленности посредством формального образования

Интеграция городской экологии и устойчивого землепользования в школьные программы помогает следующему поколению понять связь между личным выбором, общественным дизайном и здоровьем окружающей среды. Полевые поездки на восстановленные водно-болотные угодья, проекты зеленой инфраструктуры и городские сады могут сделать уроки осязаемыми. Проекты обучения, которые включают студентов в мониторинг местного биоразнообразия или картирование непроницаемых поверхностей, дают им возможность как гражданским ученым, предоставляя ценные данные для планировщиков.

Гражданская наука и планирование участия

Усилия по мониторингу, осуществляемые под руководством сообщества, такие как Национальная федерация дикой природы (National Wildlife Federation’s Wildlife Watch] или местные биоблитцы, привлекают жителей к документированию видов в городских и пригородных районах. Эти данные могут информировать о приоритетах сохранения и выделять области, где необходима связь с средой обитания. Аналогичным образом, семинары по планированию с участием участников (иногда называемые шарретами) позволяют жителям озвучивать свои предпочтения в отношении пешеходных улиц, парков и транзитного доступа, противодействуя предположению о том, что все хотят разрастания низкой плотности. Когда члены сообщества проинформированы о расходах на разрастание - как экологических, так и финансовых - они с большей вероятностью будут поддерживать политику, такую как реформа зонирования, сборы за воздействие и инвестиции в общественный транспорт.

Правозащитные и политические рычаги

Образованные общины могут выступать за более эффективную политику землепользования на местном и региональном уровнях.

  • Формальные коды , которые регулируют форму и размещение здания вместо разделения использования, что позволяет использовать районы смешанного использования.
  • FLT:0 Полная политика улиц, которая требует новых дорог для размещения пешеходов, велосипедистов и транзита.
  • Передача прав на развитие (TDR) программы, которые позволяют землевладельцам продавать кредиты на развитие из чувствительных районов застройщикам, которые строят в обозначенных зонах роста.
  • Инклюзивное зонирование , которое предусматривает предоставление доступного жилья в рамках новых проектов, что снижает экономическую сегрегацию и транспортные расходы для домохозяйств с низким уровнем дохода.

Такие города, как Миннеаполис и Солт-Лейк-Сити , недавно ликвидировали зонирование только для одной семьи, что позволило использовать дуплексы и триплексы на земле, ранее зарезервированной для отдельных домов. Такие реформы имеют решающее значение для сдерживания разрастания, обеспечивая большую плотность вблизи существующей инфраструктуры.

Вывод: путь от разрастания к устойчивости

Расширение городов не является неизбежным побочным продуктом роста - это выбор, сформированный десятилетиями политических решений, которые благоприятствовали развитию, ориентированному на автомобили, с низкой плотностью. Последствия для местных экосистем являются серьезными: сокращение биоразнообразия, загрязнение и истощение водных ресурсов, усиление изменения климата и ухудшение здоровья человека и благосостояния сообщества. Тем не менее, инструменты для обращения вспять этих тенденций находятся под рукой. Приняв принципы разумного роста, инвестируя в зеленую инфраструктуру, реформируя коды зонирования и расширяя возможности сообществ посредством образования и гражданской активности, мы можем направить городскую экспансию к более устойчивой траектории. Задача состоит в том, чтобы признать, что здоровье наших местных экосистем неразрывно связано с тем, как мы строим наши города - и действовать на эти знания с срочностью, которую они требуют.