Table of Contents

Расширение городов в Северной Америке коренным образом изменило ландшафты континента за последнее столетие, при этом лесные регионы несут основную тяжесть этой трансформации. По мере того, как столичные районы расширяются для размещения растущего населения и экономической деятельности, естественные среды обитания часто изменяются, фрагментируются или полностью превращаются в использование человеком. Эта динамика между городским ростом и лесными экосистемами поднимает критические вопросы о биоразнообразии, устойчивости к климату и долгосрочной устойчивости нашей построенной среды. Понимание масштабов, факторов и последствий этого расширения имеет важное значение для разработки сбалансированных подходов, которые согласуют развитие с императивами сохранения.

Исторические тенденции расширения городов

Структура городского роста в Северной Америке резко изменилась с течением времени.В начале 20-го века города были относительно компактными, и расширение произошло в основном за счет аннексии прилегающих сельскохозяйственных угодий и лесных участков. После Второй мировой войны эпоха открыла беспрецедентную пригородизацию, подпитываемую системой автомагистралей между штатами, федеральной ипотечной и культурной предпочтительностью домов для одной семьи.В период с 1950 по 2000 год площадь земли, предназначенная для городского использования в Соединенных Штатах, более чем утроилась, увеличившись с примерно 15 миллионов акров до более чем 60 миллионов акров, в то время как население примерно удвоилось.

С 1990-х годов городская экспансия ускорилась в регионе Санбелт, где такие города, как Атланта, Феникс и Даллас-Форт-Уэрт, пережили взрывной рост. Атланта, например, часто упоминается как самая разросшаяся столичная область в стране, с её урбанизированной земельной площадью, увеличивающейся более чем на 60% в период с 1990 по 2010 год, намного опережая рост населения. Это развитие с низкой плотностью потребляет большие участки лесных и сельскохозяйственных земель, создавая лоскутное одеяло подразделений, торговых центров и автомагистралей, которые фрагментируют естественные среды обитания.

Канада следовала по аналогичной траектории, особенно в Большом Торонто и Нижнем материке Британской Колумбии.Расширение Монреаля и Ванкувера подтолкнуло к окружающим лесным предгорьям и Низинам Святого Лаврентия, изменив экологическую связь и увеличив давление на охраняемые районы.

Количественная оценка потерь леса от урбанизации

Измерение точного воздействия расширения городов на леса требует подробных данных о землепользовании и спутниковых снимков. По оценкам программы Лесной службы США по инвентаризации и анализу лесов, в период с 1982 по 2010 год Соединенные Штаты потеряли более 33 миллионов акров лесных земель для развития, причем урбанизация составляет примерно одну треть от этого общего объема. Преобразование в городское использование особенно вредно, поскольку оно в значительной степени постоянно - в отличие от сельскохозяйственного заброшения, которое может привести к лесовосстановлению, асфальтированным поверхностям и зданиям, препятствующим восстановлению лесов.

Региональные различия являются резкими. Южные Соединенные Штаты испытали самые высокие темпы потери лесов, связанных с городами, обусловленные быстрым ростом населения в таких штатах, как Техас, Флорида и Джорджия. В период с 1990 по 2010 год Юг потерял около 10 миллионов акров леса для развития. На северо-востоке и Среднем Западе городская экспансия была более умеренной, но все еще значительной, особенно в пригородных кольцах вокруг крупных городов, таких как Бостон, Чикаго и Миннеаполис. Тихоокеанский Северо-запад видел меньше преобразования относительно общей площади лесов, но урбанизация в долине Уилламетт и регионе Пуджет-Саунд устранила критические леса с низким уровнем подъема и прибрежные места обитания.

Потеря лесов в Канаде от роста городов менее обширна в национальном масштабе, но локально тяжела в Ванкуверском острове и Нижнем материке, где урбанизация уменьшила местные фрагменты прибрежных тропических лесов до небольших изолированных участков. Потеря лесного покрова из-за разрастания городов часто недооценивается, потому что дистанционное зондирование не может легко различить леса, очищенные для развития, и леса, которые естественным образом восстанавливаются после вырубки.

Прямые экологические последствия для лесных регионов

Фрагментация среды обитания

Возможно, наиболее последовательным эффектом расширения городов является фрагментация среды обитания - разделение смежных лесов на более мелкие, изолированные участки. Фрагментация изменяет экологические процессы, которые поддерживают биоразнообразие. Краевые эффекты усиливаются по мере того, как лесные края становятся более сухими, ветровыми и более подверженными инвазивным видам и человеческим нарушениям. Специалисты по внутренним лесам, такие как многие лесные певчие птицы и амфибии, резко снижаются, когда участки сокращаются ниже порогового размера. Плотники, такие как черные медведи и рыси, требуют больших домашних ареалов и часто не могут сохраняться в фрагментированных ландшафтах.

Дороги, связанные с городским развитием, еще больше усугубляют фрагментацию, создавая барьеры для передвижения и увеличивая смертность от столкновений транспортных средств. Только система межгосударственных шоссе разделяет бесчисленные лесные коридоры. В южных Аппалачах, например, строительство I-40 через ущелье реки Пигеон фрагментировало ключевой коридор дикой природы, соединяющий Национальный парк Великих Дымных гор с Национальным лесом Чероки, что побудило к строительству переходов дикой природы в последние годы.

Потеря биоразнообразия

Урбанизация непосредственно уменьшает богатство местных видов. Растительные сообщества переходят от тенеустойчивых, позднепрецессионных видов к ранним прецессионным и сорняковым видам, терпимым к беспорядкам. Исследование лесных участков в столичном районе Вашингтона, округ Колумбия, показало, что городская близость была связана с 10-20% снижением богатства местных видов растений и увеличением неместных инвазивных растений. Птичьи сообщества подвергаются аналогичным сдвигам, при этом специализированные виды заменяются генералистами, такими как вороны, граклы и домашние воробьи.

Потеря структурных элементов старого роста - больших деревьев, зарослей и грубого древесного мусора - особенно остра в урбанизирующих регионах. Эти особенности требуют десятилетий или столетий для развития и обеспечения необходимой среды обитания для птиц, летучих мышей и многих беспозвоночных. Пригородное развитие часто избирательно удаляет самые большие деревья по соображениям безопасности, ухудшая сложность леса, даже когда остается некоторый покров навеса.

Гидрологические изменения

Леса играют решающую роль в регулировании потока и качества воды. Городская экспансия заменяет проницаемые лесные почвы непроницаемыми поверхностями - дорогами, крышами, парковками - которые увеличивают скорость и объем стока. Потоки, осушающие урбанизирующие водосборные бассейны, испытывают более яркие гидрографы, с более высокими пиковыми потоками во время штормов и более низкими базовыми потоками в засушливые периоды. Это нарушает водные экосистемы, рыскает ручьи и ухудшает среду обитания рыб. На северо-западе Тихого океана урбанизация низменных потоков была вовлечена в сокращение популяции лосося, поскольку измененная гидрология уменьшает нерест и среду обитания.

Повторное заполнение грунтовых вод также страдает. Леса захватывают и фильтруют осадки, позволяя воде просачиваться в водоносные горизонты. Городские районы, напротив, шунтируют воду в ливневые стоки, уменьшая подпитку и потенциально снижая уровень грунтовых вод. В регионе Пьемонт на юго-востоке США преобразование лесов в городские было связано с уменьшением потоков в ручьях, угрожая водоснабжению как для человеческих сообществ, так и для экосистем.

Загрязнение воздуха и воды

Городская экспансия вводит в лесные ландшафты целый ряд загрязняющих веществ. Оксиды азота и диоксид серы из транспортных средств и промышленных источников оседают в лесах под ветром, способствуя насыщению азота и подкислению. Осаждение азота в атмосфере в некоторых городских районах может превышать 10 кг на гектар в год, что намного превышает критические нагрузки для чувствительных лесных экосистем. В прибрежных районах Орегона и Вашингтона осаждение азота из близлежащих городских районов изменяет конкурентный баланс между видами деревьев и подлесковыми растениями.

Загрязнение воды в результате стока из городов, в результате которого образуются осадочные породы, тяжелые металлы, пестициды и дорожная соль, ухудшает состояние речных и прибрежных лесов. Эти загрязняющие вещества накапливаются в почвах и осадочных породах, что сказывается на росте растений и микробных сообществах. В районе Великих озер расширение городов связано с увеличением концентрации хлоридов в лесных потоках из-за использования соли, содержащей обезвоживание, что оказывает токсическое воздействие на водных беспозвоночных и амфибий.

Социально-экономические факторы и последствия

Модели роста населения и миграции

Доминирующим драйвером городской экспансии является рост населения, но связь не является линейной. Население США выросло с 151 млн в 1950 году до более 331 млн в 2020 году, что на 119% больше. За тот же период развитые земельные площади расширились примерно на 300%, что указывает на сильную тенденцию к развитию с более низкой плотностью населения. Это разделение населения и потребления земли обусловлено ростом доходов, которые позволяют строить большие дома на больших участках, а также изменением структуры домохозяйств, при этом больше домохозяйств с одним человеком и бездетными предпочитают пригородный образ жизни.

Внутренняя миграция также играет ключевую роль. Перемещение людей из Морозного пояса в Солнечный пояс с 1970-х годов сконцентрировало рост в регионах с большими лесными массивами - юго-восточный Пьемонт, Техасский пинейский лес и предгорья Сьерра-Невада. Столичные районы, такие как Атланта, Шарлотта, Нэшвилл и Остин, имеют одни из самых высоких показателей преобразования лесов на душу населения в стране.

Экономические стимулы для развития

Политика землепользования и экономические силы часто сильно благоприятствуют развитию по сравнению с сохранением лесов. Сельскохозяйственные земли обычно облагаются налогом по более низким ставкам, чем лесные угодья, создавая стимулы для очистки лесов для сельского хозяйства, которые позже могут быть проданы для развития. Во многих муниципалитетах налоги на имущество на неразвитые леса становятся непомерно высокими по мере роста стоимости земли, заставляя владельцев продавать застройщикам. Получающиеся модели развития скачка создают пригородные подразделения, которые вырезают глубоко в лесные массивы, эффективно фрагментируя большие блоки среды обитания, прежде чем они могут быть защищены.

Промышленное лесное хозяйство также взаимодействует с расширением городов. В таких регионах, как Тихоокеанский Северо-Запад и юго-восточная Прибрежная равнина, лесопромышленные компании владеют большими, смежными лесными участками. Когда эти компании решают отказаться от земли, земля часто привлекательна для застройщиков, что приводит к преобразованию рабочих лесов в жилые подразделения. Эта тенденция ускорилась в последние два десятилетия, поскольку собственность на лесопромышленные земли перешла к спекулятивным возможностям развития.

Воздействие на коренные и сельские общины

Расширение городов в леса непропорционально затрагивает общины коренных народов, которые полагаются на лесные ресурсы для культурных практик, средств к существованию и экономических средств к существованию.В Британской Колумбии, например, расширение Нижнего материка в долину Фрейзера посягнуло на заповедники и традиционные территории Stó:lō и других Первых Наций, уменьшив доступ к культурно важным растениям, охотничьим угодьям и духовным объектам.Так же, на Верхнем Среднем Западе, расширение области метро Миннеаполис-Сент-Пол в лесные земли племен Оджибве и Дакота вызвало обеспокоенность по поводу потери гарантированных договором ресурсов.

Сельские общины также сталкиваются с проблемами, поскольку экономика, основанная на лесах, - лесозаготовки, охотничье снаряжение, отдых - заменяется занятостью в секторе услуг, связанной с городскими центрами. Изменение землепользования может усугубить социальное неравенство, поскольку давние жители могут быть вынуждены покинуть свои дома из-за роста налогов на недвижимость и стоимости жизни, в то время как новички едут в отдаленные города.

Стратегии сохранения и смягчения последствий

Охраняемые территории и зеленая инфраструктура

Одним из наиболее прямых подходов к сохранению лесов в условиях расширения городов является постоянная защита критически важных мест обитания в парках, заповедниках и заповедных сервитутах. Крупные прилегающие охраняемые районы - национальные парки, национальные леса и государственные районы управления дикой природой - служат якорными средами обитания, но их часто недостаточно для поддержания экологической связи в быстро урбанизирующей матрице. Создание региональных сетей зеленой инфраструктуры, связывающих охраняемые районы через коридоры и буферные зоны, стало ключевым инструментом сохранения. Фонд сохранения и партнеры работали над созданием таких коридоров в регионах Аппалачи и Миссисипи, помогая поддерживать пути движения для широких видов.

Городские зеленые насаждения, хотя и не заменяют естественные леса, обеспечивают значительные экологические и социальные выгоды. Создание сетей лесных парков и зеленых дорожек в городах может уменьшить фрагментацию, обеспечить ступеньки для движения дикой природы и сохранить остатки местных экосистем. Примеры включают в себя Миссисипи Ривер Трайл и Изумрудное ожерелье в Бостоне, которые соединяют городские районы с более крупными лесными заповедниками. Эти пространства также предлагают критический доступ к природе для городских жителей, поддерживая физическое и психическое здоровье.

Умный рост и планирование землепользования

Принципы разумного роста направлены на то, чтобы сосредоточить развитие в уже урбанизированных районах при сохранении зеленых насаждений, включая леса. Подходы включают границы городского роста (UGB), которые ограничивают объем законно обрабатываемой земли за пределами определенного периметра; передачу программ прав на развитие (TDR), которые компенсируют землевладельцам неразвивающиеся лесные участки; и реформы зонирования, которые поощряют развитие с более высокой плотностью, смешанного использования. UGB Орегона, особенно вокруг Портленда, были приписаны сокращению внешнего разрастания, хотя давление на лесные угодья внутри границы остается интенсивным.

Местные органы власти могут также принять постановления о защите деревьев, требования по сохранению лесов во время разработки и сборы за воздействие для финансирования приобретения земли. Например, постановление города Остина «Спасите наши источники» ограничивает развитие в экологически чувствительных зонах в районе водоносного горизонта Эдвардса, защищая зоны подпитки лесов. Многие муниципалитеты теперь требуют от застройщиков откладывать процент лесных земель в качестве постоянного открытого пространства, что является обычной практикой на Среднем Западе и Северо-востоке.

лесовосстановление и восстановление

Хотя предотвращение потери лесов является наиболее эффективной стратегией, восстановление деградировавшей лесной среды обитания в урбанизированных ландшафтах может принести значительные экологические выгоды. лесовосстановление заброшенных участков, коридоров линий электропередач и бывших промышленных объектов помогает восстановить участки и улучшить качество среды обитания. В водоразделе Чесапикского залива крупномасштабные инициативы по посадке деревьев направлены на восстановление прибрежных буферов на ручьях, осушающих городские районы, одновременно улучшая качество воды и среду обитания диких животных. Программа Лесной службы США по городскому и общинному лесному хозяйству предоставляет техническую помощь и финансирование таких проектов по всей стране.

Необходимо тщательно спланировать усилия по восстановлению, с тем чтобы избежать создания некачественных "биологических пустынь" однородных, неместных древесных монокультур. Успешное восстановление городских лесов зависит от использования местных адаптированных местных видов, создания структурного разнообразия и обеспечения функционирования процессов естественной последовательности. В некоторых случаях может потребоваться помощь в миграции древесных видов, более подходящих для будущих климатических условий, но это остается спорным и требует тщательного научного мониторинга.

Тематические исследования в области расширения городов и воздействия на леса

Тихоокеанский северо-запад: Портленд и долина Уилламетт

Столичный регион Портленда является убедительным примером как городского роста, так и природоохранных инноваций. Несмотря на признанную на национальном уровне систему планирования землепользования в Орегоне, за последние три десятилетия регион пережил значительные потери лесов. В период с 1990 по 2015 год в районе метро Портленд-Ванкувер было добавлено более 800 000 жителей и преобразовано примерно 50 000 акров лесных и сельскохозяйственных земель в городское использование, большая часть которого находится в пригородных районах округа Вашингтон и округа Кларк (Вашингтон). Потеря мест обитания дубовой саванны и прерий, в частности, вызвала обеспокоенность, поскольку эти экосистемы являются одними из наиболее подверженных опасности на северо-западе Тихого океана. Группы по сохранению отреагировали на приобретение ключевых остатков, таких как Национальное убежище дикой природы реки Туалатин, и путем поощрения методов развития сохранения, которые объединяют дома и сохраняют природные районы.

Юго-восточный Пьемонт: расширение Атланты

Атланта часто описывается как «ребенок плаката» городского разрастания в Соединенных Штатах. Население столичной области более чем удвоилось с 1980, и его развитая земельная площадь, расширенная более чем на 150% в течение того же периода. Леса лиственных пород, которые когда-то покрывали область Пьемонта, были уменьшены до фрагментированных лесополос, многие из которых являются частной собственностью и не защищены. Область Атланты потеряла приблизительно 190 000 акров леса между 1990 и 2000 только. Область Атланты потеряла приблизительно 190 000 акров леса между 1990 и 2000 только. Раздробленность коридора реки Чаттахочи была особенно разрушительной, нарушая связь между горами Голубого хребта и Прибрежной равниной Персидского залива. В ответ, некоммерческие организации, такие как Охрана природы, работали, чтобы установить Речные земли Чаттахочи, сеть защищенных земель вдоль верхней реки, но проблемы влияния фрагментированного частного землевладения остаются сложными.

Регион Великих озер: Чикаго и долина реки Фокс

Городская экспансия в регионе Великих озер преобразовала многие из культовых дубовых лесов района и мозаики прерий-саванны. В шести округах Чикаго, где проживает более 9 миллионов человек, наблюдается устойчивый рост, особенно в округах Кейн, Кендалл и МакГенри. Потеря лесов в этом районе снизилась по сравнению с предыдущими десятилетиями, но совокупный эффект дополнительных подразделений и полосовых центров уменьшил лесную связь. Лесные заповедники региона - среди старейших систем парков округа в стране - имеют решающее значение для защиты крупных смежных блоков, таких как заповедники Палоса в округе Кук. Однако многие заповедники разделены пополам дорогами и окружены развитием, ограничивая их экологическую функцию. Восстановление усилий в регионе сосредоточено на удалении инвазивных облепиховых и жимолых пряжек и повторном введении предписанного огня для поддержания дубовых лесов, которые зависят от периодического сжигания.

Рамки политики и планирования

Федеральные и государственные правила

Ни один федеральный закон в Соединенных Штатах непосредственно не контролирует расширение городов в леса, но несколько законов влияют на результаты землепользования. Национальный закон об экологической политике (NEPA) требует, чтобы федеральные агентства рассмотрели экологические последствия крупных действий, включая проекты шоссе и другую инфраструктуру, которая часто катализирует развитие. Раздел 404 Закона о чистой воде, разрешающий программу, управляемую Инженерным корпусом армии США, может ограничить развитие в лесных водно-болотных угодий, хотя нормативный охват был сужен недавними решениями суда. Законы об экологическом обзоре на уровне штата, такие как Калифорнийский закон о качестве окружающей среды (CEQA), обеспечивают поддержку для оценки совокупного воздействия проектов развития на среду обитания лесов.

Государственные программы защиты лесных угодий, в том числе Программа лесного наследия (управляется через Лесную службу США), обеспечивают финансирование сервитутов для сохранения частных лесных угодий, которым угрожает развитие. По состоянию на 2023 год программа защитила более 3,1 миллиона акров по всей стране, но это представляет собой лишь небольшую часть лесных угодий, находящихся под угрозой. Во многих штатах также действуют программы налогообложения текущего использования, которые снижают налоги на имущество на активно управляемых лесных угодьях, обеспечивая финансовый стимул для сохранения земель в лесном покрове, а не продавать их для развития.

Местные инициативы и планирование на уровне общин

Учитывая ограниченность полномочий на более высоких уровнях управления, многие из наиболее инновационных стратегий сохранения лесов появились на местном уровне. Метрорегиональные организации планирования, такие как Столичный совет в городах-близнецах и Региональный совет Пугет-Саунд, приняли стратегии управления ростом, которые препятствуют разрастанию и росту каналов в назначенных городских центрах. Эти стратегии часто включают требования к сохранению природных территорий, включая леса, и для связи парковых и тропных систем.

Конструкция природоохранного подразделения - еще один инструмент, набирающий обороты. Этот подход позволяет разработчикам строить с той же плотностью, что и обычные подразделения, но концентрирует дома на небольших участках, сохраняя оставшуюся землю в качестве постоянного открытого пространства. Некоторые муниципалитеты теперь требуют, чтобы процент участка оставался в естественном, в значительной степени нетронутом состоянии. В сочетании с защитными сервитутами, удерживаемыми земельными трестами, эти подходы могут защитить основную среду обитания леса даже в расширяющихся пригородах.

Будущие перспективы и рекомендации

Заглядывая в будущее, давление городской экспансии на североамериканские леса, вероятно, усилится. Организация Объединенных Наций прогнозирует, что к 2050 году городское население Северной Америки увеличится еще на 85 миллионов человек, причем большая часть этого роста произойдет на юге и западе - регионы уже испытывают значительное преобразование лесов. Без более сильных вмешательств фрагментация лесов будет ухудшаться, и многие внутренние виды могут столкнуться с дальнейшим снижением. Изменение климата усугубляет эти угрозы, поскольку более серьезные засухи, лесные пожары и вспышки вредителей взаимодействуют с урбанизацией, чтобы ухудшить оставшиеся остатки лесов.

Для смягчения будущих потерь необходим многосторонний подход. Во-первых, планирование землепользования должно включать экологическую связь в качестве четкой цели, используя такие инструменты, как региональные планы сохранения и картирование коридоров дикой природы. Во-вторых, необходимо укрепить экономические стимулы для удержания лесов, включая рынки углерода, которые ценят потенциал секвестрации городских лесов и расширенное финансирование смягчения охраны. В-третьих, исследования и мониторинг городских лесных экосистем должны улучшиться, чтобы направлять адаптивное управление. Наконец, участие общественности и образование о ценности лесов в городах и вблизи городов могут создать политическую волю, необходимую для эффективной политики. Действуя решительно, североамериканские сообщества могут наметить путь к городскому росту, который является одновременно ярким и экологически устойчивым.