Типы экологических исследований в городской среде

Цицерон (1989) идентифицировал четыре типа экологических исследований в городской среде, из которых мы нашли примеры каждого (подробно ниже): (1) сравнение различных типов землепользования в городских условиях (например, Woolfenden and Rohwer, 1969b; DeGraaf и Wentworth, 1981), (2) сравнение городской зоны с близлежащей «естественной» областью (например, Woolfenden and Rohwer, 1969a; Emlen, 1974; Guthrie, 1974), (3) градиентный анализ (например, Klausnitzer and Richter, 1983; Ruszczyk, 1986; Ruszczyk и др., 1987; Sustek, 1987, 1992, 1993; Ruszczyk и de Araujo, 1992; Goszczynski и др., 1993; Pouyat и др., 1994; Medley и др., 1995; Blair, 1996; Natuhara and Imai, 1996; Blair and Launer, 1997; McDonnell et al., 1997) и (4) исследования динамики развития городов путем мониторинга одной области во времени (например, Erz, 1964; Walcott, 1974).; Розенберг и др., 1987). В дополнение к этим четырем типам городских экологических исследований, существует также анализ экологического следа (Rees, 1996; Wackernagel and Rees, 1997).

Сравнения в городских условиях - эти исследования подтвердили, что город неоднороден в пространстве, что означает, что городская среда представляет собой мозаику областей, которые имеют разные физические свойства и использование (Hohtola, 1978; Dulisz and Nowakowski, 1996; Hadidian et al., 1997; Sewell and Catterall, 1998). С точки зрения сравнения различных типов землепользования в городской местности, сравнительно немного исследований рассчитывали структурные переменные, такие как процент растительного покрова, средняя высота здания или плотность застройки (например, Ruszczyk et al., 1987; Edgar and Kershaw, 1994; Friesen et al., 1995; Blanco and Velasco, 1996; Natuhara and Imai, 1996). Чаще всего исследователи определяли городскую среду в терминах общих категорий землепользования, таких как «жилой двор» или «парк» (например, Hooper et al., 1975; Weber, 1975; Huhtalo and Jarvinen, 1977; Hohtola, 1978; Goszczynski et al., 1993; Jokimaki and Suhonen, 1993; Mirabella et al., 1996; Hadidian et al., 1997; Sewell and Catterall, 1998).

«Городские» и «естественные» - в этих исследованиях проводилось сравнение между городскими районами и неразвитой природой (WoolfendenandRohwer, 1969a; Emlen, 1974; Guthrie, 1974). В этих исследованиях предполагалось, что неразвитые районы представляют собой районы за пределами человеческого влияния, причем «городские» характеризуются присутствием людей и «естественным» их отсутствием. «Городской» и «натуральный» таким образом, экологи рассматривались экологами, как противоположные стороны спектра, представляющие дихотомию истории, структуры, функции и ценности (McDonnell et al., 1997; Walbridge, 1997).

Градиентный анализ - в этих исследованиях экологические эффекты урбанизации оценивались по градиенту (обычно это просто расстояние от географического центра города, а не количественный показатель градиента переменных, таких как плотность жилья, качество воздуха и т. Д.). При градиентном подходе потенциальная трудность в определении четких границ городских экосистем признается неявно. В самом буквальном смысле градиентный анализ использует пространственно непрерывный линейный градиент от центра города к сельской местности, как это предусмотрено в простых моделях, таких как концентрическая теория городской структуры и роста (Park et al., 1925). Биотические, физические и социальные переменные (например, плотность населения, плотность размещения, объем трафика, качество воздуха, богатство видов) затем соотносятся с положением вдоль этого градиента. Отклонение от силы препятствия часто приводит к тому, что существуют пространственные корреляции между растущей человеческой активностью и переменными экологической реакции, причем более приближенные объяснительные переменные и механизмы оставлены для более подробных последующих исследований.

Однако многие города, особенно те, которые развивались в последние 10–20 лет, состоят из нескольких ядер, имеют жесткие границы и растут благодаря быстрому скачкообразному развитию над остатками незастроенного открытого пространства. Более того, некоторые эффекты, связанные с городами, не уменьшаются по интенсивности по простой линейной или концентрической схеме из одного центра. Например, закономерности загрязнения атмосферного воздуха городов, полученные из горючих ископаемых, часто встречающихся в «сложных территориях», при резиноптических и топографически контролируемых потоках воздуха, приводят к закономерностям в концентрациях закиси азота, мелких частиц и озона низкого уровня, которые могут незначительно соответствовать пространственному распределению основных районов города (Plaza et al., 1997; Sillman, 1999; Ellis et al., В печати). В таких ситуациях не происходит простого линейного уменьшения урбанизации с удалением от центра города. Поэтому необходима более косвенная форма градиентного анализа, при которой экологические переменные измеряются и используются для построения градиента урбанизации из участков, разбросанных по городской территории (например, Medley et al., 1995; McDonnell et al., 1997). В таких случаях особенно важно иметь легко измеримые, независимые критерии, по которым определяется городской градиент. Хотя градиентный анализ полезен для указания на то, что влияние урбанизации является непрерывным, а не бинарным, отсутствие градиентной количественной оценки, которое мы наблюдали в большинстве исследований, вызывает беспокойство. Кроме того, применения градиентного анализа до настоящего времени просто коррелировали нарушения окружающей среды с агрегированными или очень простыми показателями урбанизации (Alberti, 1999).

 Преемственность городов. В очень немногих исследованиях изучалось, как экологические модели и процессы в городских мозаиках изменяются со временем, или предпринимались попытки количественно оценить темпы изменений в городских условиях и сравнивать, насколько эти показатели отличаются от тех же процессов, происходящих в полуестественных и естественных экосистемах (Уолкотт, 1974). В тех исследованиях, в которых рассматривался временной компонент урбанизации, урбанизация рассматривалась как форма нарушения, создающая «естественный эксперимент» (sensu Diamond, 1986). Нарушение урбанизации затем обрабатывалось аналогично последствиям пожара или наводнения, позволяя проводить сравнения между нарушенными и нетронутыми районами или с течением времени в одной области (до и после нарушения) (Erz, 1964; Розенберг и др., 1987).

Экологический анализ «следа» - экологическая экономика пытается рассматривать «социально-экономическую (ые) систему (ы) как часть общей экосферы, подчеркивая проблемы пропускной способности и масштабирования в связи с ростом человеческого населения и его деятельностью» (Costanza et al., 1997). Как расширение экологической экономики, анализ «экологического следа» направлен на преобразование материальных и энергетических потоков, необходимых для поддержания человеческого населения и промышленного метаболизма в определенной области (региональной, национальной или местной, например, в городе), в землю / Эквивалент площади экосистемы (Folke et al., 1997; Rees, 1996). То есть, вместо того, чтобы рассматривать влияние сосредоточенной популяции только на ее непосредственное окружение, экологический анализ «следа» учитывает влияние людей как на их непосредственное окружение, так и на области влияния гораздо дальше. В анализе «следа» города обычно определяются как районы, в которых доминирует «потребленная или деградировавшая земля», то есть «застроенная среда» (Wackernagel and Rees, 1997). Определение границ таким образом было источником критики, особенно там, где крупный городской район пересекает границы естественных экосистем (van denБерг и Вербругген, 1999). Более последовательные и междисциплинарные способы определения того, что является городским, принесут пользу анализу «следа» и помогут решить проблемы сопоставимости данных между дисциплинами. Эти пять типов городских экологических исследований представляют различные подходы к общему предмету. Недостатки определения «городского» были обнаружены у всех пяти типов.

Некоторые проблемы с определениями «урбанистики» в экологии

В подавляющем большинстве рассмотренных нами работ определение того, что было городским, было просто принято, а не определено явно, во многом так же, как определение «леса» должно быть известно читателям. Там, где система была определена вообще, это обычно делалось с использованием общих и неопределенных терминов (таблица 1). Например, рассмотрим следующее утверждение: термин «урбанизация» относится к развитию …, например, к строительству дорог и зданий, а также к другим изменениям в землепользовании с сельских на жилые и промышленные, которые приводят к увеличению непроницаемой поверхности, накоплению токсичных веществ. вещества, увеличение нагрузки на бытовые сточные воды и увеличение спроса на воду из-за увеличения численности населения...»(Kemp and Spotila, 1997). В области городского ландшафтного планирования типичное определение «городской» сходно с определением, данным Hendrix et al. (1988): «Все жилые земли с плотностью, превышающей одну жилую единицу на акр, все коммерческие и государственные учреждения, рельсы, верфи и автомагистрали». Такие определения невелики и не позволяют адекватно сравнивать результаты между различными городскими системами, которые могут иметь разные атрибуты. В другом типичном случае «городской» был определен как просто «застроенный» (Erskine, 1992).

Таблица 1 Примеры того, как «городской» был определен в экологии и в различных социальных науках, с некоторыми сильными сторонами и слабые стороны каждого определения

В еще одном документе «городской» относится к любой области, находящейся под воздействием человека, такой как управляемый сад в сельской местности (Majzlan and Holecova, 1993). Такое разнообразие в использовании этих терминов указывает на отсутствие консенсуса в отношении того, что подразумевается под городским, что приводит к отсутствию строгости в использовании терминологии (см. Mack, 1999 для обсуждения того, как слабое использование терминологии в экологии в целом имеет создали проблемы в процессах рецензирования и публикации). Таким образом, наш обзор показал, что большинство экологических исследований городской среды рассматривали города как еще один биом, антропогенный аналог пустынного или умеренного леса (Botkin and Beveridge, 1997). Однако, в то время как «естественные» биомы определяются экологами на основе таких переменных, как температура, осадки, почва и доминирующие типы растительности, городская среда, по-видимому, определяется исключительно на основе присутствия человека. В городских исследованиях предполагалось, что такая среда будет просто распознаваться без необходимости ее четкого определения, поэтому характеристики городской среды обычно не определяются количественно. Чаще всего использовался качественный (категориальный) подход, обычно основанный просто на наличии человеческих конструкций. Эта неопределенность не позволяет проводить сравнительные исследования с какой-либо степенью точности.

Тем не менее, есть некоторые и относительно недавние исключения из этой недостаточной количественной оценки (например, Ruszczyk et al., 1987; Ruszczyk and de Araujo, 1992; Edgar и Kershaw, 1994; Friesen et al., 1995; Medley и др., 1995; Blanco и Velasco, 1996; Natura и 1996; Natura и 1996; Natuha 1996 и Блэр и Лаунер, 1997). В этих исследованиях измерялись различные физические (и некоторые социально-экономические) переменные, обычно вдоль градиента урбанизации (обычно плотность людей или зданий). Мы также отметили связанную с этим тенденцию в том, как городские экосистемы рассматривались с течением времени. Более ранние исследования были в основном описательными и изучали растения или животных, которые произошли в городах, тогда как более поздние исследования были более количественными и были установлены в рамках городской экологии (экология городских экосистем в отличие от экологии в городских экосистемах, Sensu Fisher, 1997). Несмотря на эту тенденцию, по-прежнему не хватает опубликованных исследований, в которых конкретно рассматривается экология городов. Приблизительно половина рецензий (46%) была написана ранее 1990 года, что свидетельствует об интересе к городской экологии в течение нескольких лет. Действительно, еще в 1935 году экологи обратились с просьбой интегрировать воздействие человека в свою дисциплину (Адамс, 1935). Таким образом, серьезный научный интерес к городской экологии, по-видимому, возник довольно рано в экологии, но озабоченность мировыми войнами, ограниченным финансированием и отсутствием технологического совершенства, необходимого для решения проблем в масштабах города (например, технологии дистанционного зондирования), могут иметь место до недавнего времени исключалось продвижение поля (см. также Адамс, 1940; Линдеман, 1940). Ускорение роста численности населения, однако, сделало эту проблему незамедлительной (Pickett and McDonnell, 1993).

Однако наиболее поразительным был тот факт, что в большинстве исследованных нами исследований отсутствовало четкое понимание социально-экономических компонентов системы турбулентности. В отличие от экологии и других естественных наук, социальные науки были разработаны специально для изучения человеческих систем. Поэтому мы отобрали определения и методы из различных социальных наук, которые помогут экологам интегрировать социальные переменные таким образом, чтобы они соответствовали их собственным уникальным исследовательским целям. Хотя существует много литературы по общественным наукам, в которой есть только молчаливое понимание того, что означает город (как в большей части экологической литературы), мы представляем признаки, которые характеризуют городские условия, которые обычно включаются в исследования по общественным наукам, и предлагают место для них в экологической исследования.