Экология города

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уральский федеральный университет 
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина 

В. Л. ВЕРШИНИН

ЭКОЛОГИЯ ГОРОДА

Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов,  
обучающихся по программам бакалавриата и магистратуры  
по направлениям подготовки 060301 «Биология», 060401  
«Биология», 050306 «Экология», 050406 «Экология»

3-е издание, стереотипное

Москва
Издательство «ФЛИНТА»
Издательство Уральского университета
2017

ББК 28.708я73-1
УДК 502.22(075.8)
     В 37

Рецензенты:
Т. Н. Филинкова, кандидат биологических наук, доцент кафедры 
биологии, экологии и методики их преподавания УрГПУ;
О. А. Жигальский, доктор биологических наук, профессор, 
заведующий лабораторией ИЭРиЖ УрО РАН.

  Вершинин, В. Л.
  Экология города [Электронный ресурс] : [учеб пособие] / В. Л. 

Вершинин.  — 3-е изд., стер. — М. : ФЛИНТА : Изд-во Урал. ун-та, 2017. 
—  88 с.

ISBN 978-5-9765-3062-1 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1349-5  (Изд-во Урал. ун-та) 

В пособии приводятся точки зрения на ландшафтную типизацию, генезис 
человеческих поселений, структуру фауны и флоры городских территорий. 
Выделены общие закономерности преобразования биоты городских агломераций. 
Обсуждается связь проблем городской экологии с вопросами экологии человека. 
Во второе издание включены новые сведения о трансформации 
коэвлюционных систем «паразит – хозяин» в условиях урбанизации, о роли 
эпигенетических механизмов в формировании дефинитивного фенотипа. 
Издание адресовано студентам, преподавателям биологических дисциплин, 
учащимся школ и средних специальных заведений, интересующимся 
экологическими проблемами современности.

ББК 28.708я73-1
УДК 502.22(075.8) 

© Вершинин В. Л., 2014
© Уральский федеральный 

ISBN 978-5-9765-3062-1 (ФЛИНТА)
ISBN 978-5-7996-1349-5  (Изд-во Урал. ун-та) 
         университет, 2014

В 37

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Глава 1. Современная биосфера и место урбанизированных  
территорий в ней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

Глава 2. Типизация урбанизированных территорий.  
Представление о классификациях городских ландшафтов  . . . . .13

Глава 3. Генезис городских агломераций в условиях развития  
промышленного производства. Специфика человеческих  
поселений на Урале  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

Глава 4. Биота урбанизированных территорий.  
Закономерности формирования урбоценозов  . . . . . . . . . . . . . . . .26

Глава 5. Специфика пространственного распределения  
и структуры популяций в условиях городских агломераций  . . . .35

Глава 6. Структурно-функциональные особенности  
видовых сообществ в условиях антропогенных воздействий  . . .40

Глава 7. Адаптивные и негативные процессы,  
наблюдаемые в урбоценозах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

Глава 8. Проблемы экологии городских сообществ  
и их связь с вопросами экологии человека  . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

Глава 9. Некоторые вопросы экологического мониторинга.  
Значение и методология биоиндикационных исследований  . . . .65

Глава 10. Общетеоретическое значение экологических  
исследований на территории городских агломераций  . . . . . . . . .75

ВВЕДЕНИЕ

Прогрессивное развитие человечества невозможно остановить или повернуть вспять, также как необратимы эволюционные 
процессы. В связи с этим можно сказать, что урбанизация – это 
будущее всего человечества, поскольку доля городского населения 
на планете неуклонно растет. В определенном смысле урбанизированные ландшафты представляют собой модельные территории, на примере которых специалистам-биологам предоставляется 
шанс решить ряд вопросов глобальной экологии, экологии человека и современных проблем эволюции.
Сейчас, когда накоплен достаточно большой объем информации об эволюционных процессах, а методическая и методологическая база исследований достигли небывалого доселе уровня, мы 
вплотную приблизились к принципиально новой ступени познания биоты как планетарного явления.
Следует заметить, что современные проблемы экологии не 
сводятся к сумме химических анализов образцов почвы, воды и 
воздуха, оценке биоаккумуляции и доза-эффекта. Это лишь та 
часть информации, которая предшествует и сопутствует анализу 
собственно биологических явлений. Многообразие жизни и ее реакций – прекрасная иллюстрация к последнему утверждению.
Проблемы городской экологии при должном методологическом подходе могут стать ключом к решению ряда серьезных теоретических вопросов общебиологического характера.
Идея написания настоящего пособия возникла в процессе чтения автором курса лекций по экологии города и проведения спецсеминаров на эту тему. 
В настоящее время понятие экологии вышло за рамки собственно научной категории, что во многом связано с усложнением экологической ситуации в глобальных масштабах в первую 
очередь в густонаселенных промышленных регионах Земли, а 
также антропоморфным восприятием комплекса современных 
экологических процессов как «экологического кризиса» или 
«экологической катастрофы», которые случались многократно за 
период существования биосферы. Все эти процессы обусловили 
значительный рост социальной значимости экологических иссле

дований в целом и на антропогенно преобразованных территориях в частности.
По вышеупомянутым причинам исследования в области городской экологии в данное время можно отнести к одним из наиболее актуальных направлений. Поскольку в антропогенных ландшафтах уже в течение относительно продолжительного времени 
на громадных территориях ведущую роль в поддержании природного баланса играют несколько видов-убиквистов, то в функционировании современной биосферы популяционные механизмы 
поддержания биогеоценологического равновесия имеют большее 
значение, чем в нетронутой природе. Именно поэтому наиболее 
перспективным является проведение экологических исследований 
на уровне популяций и видовых комплексов. 
В данном пособии мы даем обзор наиболее распространенных представлений о составе городской флоры и фауны, генезисе 
литогенной основы урбанизированных территорий и селитебных 
комплексов. 
Учебное пособие составлено с использованием литературных 
и оригинальных материалов автора из курса лекций по городской 
экологии в соответствии с учебной программой УрФУ. Приводятся 
различные точки зрения на ландшафтную типизацию, генезис человеческих поселений, структуру фауны и флоры городских территорий. Содержатся сведения, относящиеся к методологии и практике 
экологического мониторинга. Выделены общие закономерности 
трансформации биоты городских агломераций. Обсуждается связь 
проблем городской экологии с вопросами экологии человека, а также теоретическая значимость подобных исследований.
Излагаемые в пособии сведения соответствует последним научным достижениям в данной области и содержат новые сведения об экологии ряда систематических групп наземных животных 
(элатерид, амфибий, мелких млекопитающих), занимающих важное место в биогеоценозах естественных и антропогенных ландшафтов Урала.
Одна из важных региональных особенностей урбоценозов 
связана с многовековой спецификой истории развития Уральского 
региона. Так как большинство крупных уральских городов создавались как заводы, то проблема промышленного загрязнения здесь 

возникла одновременно с человеческими поселениями. Благодаря 
этому на Урале сложился уникальный комплекс городских агломераций с высокой концентрацией крупных промышленных предприятий, в течение длительного времени оказывающий значительное воздействие на окружающую среду, что, в свою очередь, не 
могло не привести к возникновению новых видовых сообществ и 
качественно специфических популяций.
Пособие не только представляет собой обзор ряда точек зрения и представлений по базовым аспектам городской экологии, но 
и содержит библиографические ссылки к каждой из 10 глав, которые позволяет студентам при необходимости обратиться к первоисточникам приведенной информации.
Содержание книги изложено в доступной форме, в соответствии с терминологическим и понятийным аппаратом современной экологии, а также методическими и научными требованиями 
преподавания биологических и экологических дисциплин. Автор 
надеется что, представленное пособие в доступной форме и концентрированно излагает современные ключевые вопросы городской экологии и будет интересно и полезно специалистам-экологам, студентам биологических специальностей при подготовке к 
соответствующим спецкурсам и самостоятельных занятиях, а также читателям, интересующимся кругом современных проблем экологии и охраны природы.

Глава 1 

СОВРЕМЕННАЯ БИОСФЕРА  
И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ  
НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Хотим мы того или нет, эволюция человечества и биоты взаимозависимы и протекают совместно. К настоящему моменту эволюция человека и развитие человеческого общества привели к ситуации, когда технологические возможности цивилизации превышают способность человечества полностью адекватно оценивать и 
прогнозировать последствия применения этих технологий. Человечество, его эволюция и судьба во многом зависят от дальнейших 
путей развития цивилизации.
В течение уже достаточно продолжительного времени хозяйственная деятельность человека носит глобальный характер и достигает планетарных масштабов. Результаты этой деятельности 
легко обнаруживаются во всех трех средах. По объемам она сопоставима с геологическими процессами, что не может не сказываться на состоянии биоты и путях ее эволюции. Деятельность человечества, ничтожного по своей биомассе, оказывает влияние на состав земных океанов и атмосферы. Сейчас уже можно сказать, что 
человек, овладев громадной энергией, сам является мощнейшим 
фактором эволюции биосферы. Человечество – уникальный, естественный интегрирующий компонент биосферы, его повсеместное присутствие сделало экосистемы Земли наиболее открытыми 
с точки зрения обмена веществом и энергией [Jacobs, 1975]. Только сейчас, благодаря хозяйственно-производственной деятельности человека, вовлекаются в глобальный круговорот (по словам  
В. И. Вернадского) осколки былых биосфер в виде запасов углеводородов (угля, нефти, газа и т. п.). 
Экологические кризисы в истории Земли не являются чем-то 
исключительным и происходят с определенной регулярностью, 
но, в отличие от прежних, современный, вызванный антропогенными причинами, обладает рядом особенностей, поскольку 
спровоцированные человечеством вымирания не приводят к по

явлению свободных ниш, а к их уничтожению или заполнению 
человеком.
Новые, омоложенные биогеоценозы, не обладающие внутренней согласованностью, характерной для древних сообществ, отличаются меньшей степенью замкнутости; число доминирующих 
видов в таких биогеоценозах резко сокращается, стабильность 
сообщества поддерживается биологической пластичностью и популяционной внутривидовой разнородностью нескольких видовубиквистов [Шварц, 1976]. 
Ареной быстрых эволюционных изменений в первую очередь 
становятся популяции на наиболее загрязненных и измененных 
человеком территориях [Захаров, Сергиевский, 1984; Bengtsson, 
Rundgren, 1988]. Некоторые из примеров высоких темпов микроэволюционных процессов стали уже хрестоматийными.
Среди различных типов антропогенно трансформированных ландшафтов особое место принадлежит городам и городским агломерациям. На территориях крупных промышленных 
городов, в условиях значительного комплексного загрязнения, 
высокой разнородности всех параметров среды, темпы микроэволюционных преобразований могут существенно отличатся 
от естественных экосистем. Наблюдаемые нами трансформации 
биогеоценозов в изменяемой человеком среде и примеры быстрого появления ядостойких популяций свидетельствуют, что происходящие процессы, представляют собой естественную реакцию 
популяций и сообществ на изменения среды [Шварц, 1976]. Новые сообщества наиболее соответствуют преобразованной среде, 
а экологическая ситуация на антропогенно трансформированных 
территориях нередко не контролируема и не поддается прогнозированию.
Именно по этим причинам городские экосистемы – один из 
самых интересных объектов для экологов-популяционистов и эволюционистов. Это удобный естественный полигон для изучения 
микроэволюционных процессов, нормы реакции, диапазона изменчивости, толерантности и адаптивных возможностей популяций. В условиях пространственной изоляции, низкой численности, 
измененной химии среды и других ее параметров многие закономерности популяционной динамики и микроэволюционных пре

образований приобретают более ярко выраженный, рельефный характер, а скорость подобных процессов выше, чем в естественных 
сообществах. В наблюдаемых изменениях наличествуют адаптивная и негативная составляющие. Первая способствует популяционному успеху, выживанию и нормальному воспроизводству популяций в новых условиях среды. Вторая отражает последствия 
изоляции, низкой численности, роста генетического риска вследствие инбридинга и аутбридинга, а также действия поллютантов 
и разного рода иных стрессорных воздействий на онтогенез и наследственный аппарат.
Выделение и исследование вышеперечисленных особенностей возможно только при проведении разносторонних, комплексных исследований, базирующихся на современных теоретических 
представлениях, из которых, как следствие, вытекает (сопутствующий фундаментальному) прикладной аспект.
Проблемы городской экологии – квинтэссенция экологических 
проблем современности. Биота на территории городских агломераций подвержена наиболее мощному и глубокому преобразованию 
благодаря комплексной трансформации среды и сочетанному действию поллютантов. Существенные изменения происходят на всех 
уровнях организации живого – сообществ, популяций, особей, 
тканевом, цитогенетическом (что может иметь весьма серьезные 
отдаленные генетические последствия). 
Несмотря на то, что за время, прошедшее с момента возникновения человека, его роль как средопреобразующего эволюционного фактора значительно выросла, нельзя однозначно сказать, что 
все происходящие в биосфере и биогеоценозах изменения – исключительно следствие применения нашей цивилизацией различных новых технологий, вообще имеют место и столь необратимы, 
как, например, гипотеза парникового эффекта, история с озоновыми дырами, которые существовали всегда (развернутая кампания 
была, судя по всему, направлена против производителей фреонов и 
традиционных аэрозолей). Репаративные способности биоты весьма высоки – первые признаки восстановления появляются вскоре 
после прекращения воздействия (достаточно вспомнить ситуацию 
с Великими американскими озерами, Рейном, Карабашским медеплавильным заводом на Южном Урале).