Щось мені підказує, що більшість із вас живуть у містах. Чи багато ви про них знаєте?

Зараз модно говорити про міста як про живі системи, що еволюціонують. Початок цього явища поклало створення теорії самоорганізації систем синергетики наприкінці 20-го століття. У її термінах місто називається «відкритою динамічною диссипативною системою», і можна побудувати її модель — «об'єкт, що ілюструє залежність трансформацій форми від змісту, що змінюється» і описати «внутрішні структурні перетворення з урахуванням можливості невизначеної поведінки системи в часі». Всі ці графіки, таблиці та алгоритми у незіпсованої людини викликають нормальну захисну реакцію заціпеніння. Але не все так безнадійно.

Під катом буде кілька біонічних аналогій, які дозволять з боку глянути на місто і зрозуміти, чим воно живе, як розвивається, ворушиться, хворіє та вмирає. Так не будемо втрачати часу і займемося розчленувати.

Крім математичних, когнітивних і формальних моделей існує ще такий прийом, як аналогія, яка використовується людиною багато тисяч років і непогано зарекомендувала себе спрощення розуміння. Звичайно, будувати прогнози на основі аналогій — справа згубна, але відстежити динаміку процесу можна: у кожній системі, що поважає себе, є джерела енергії, шляхи її передачі, точки використання, вектори зростання і так далі. Перші спроби застосувати концепцію біоніки до містобудування відносяться ще до 1930-х років, але особливого розвитку вони тоді не отримали, оскільки повної аналогії міста в живій природі не існує (якби знайшлася — це було б дійсно дивно). Проте окремі аспекти “фізіології” міста мають хороші відповідності. Як би мені не хотілося потішити місто, але в основному він поводиться як одноклітинна, лишайник, колонія мікроорганізмів або багатоклітинна тварина трохи складніше губки.

Архітектори виділяють у будові міста багато структур і підсистем, кожна зі своєю назвою, багато з яких вам могли зустрічатися, як транспортна система або структура житлового фонду, про інших ви напевно не чули, наприклад, про візуальний каркас або ментальну карту. Однак кожен елемент має своє чітке функціональне призначення.

Скелет

Найперше, на що ви натрапите, анатомуючи будь-яке поселення - його каркас з осей-кісток і вузлів-суглобів. Це те, що надає форми і з перших днів спрямовує розвиток. Каркас є у кожної окремої клітини, без нього ніякі процеси до ладу не організувати, тому логічно, що він є і у мегаполісу, і у самого схуднелого села. По-перше, це основні дороги, орієнтовані сусідні поселення. Вздовж них місту захочеться витягнутися і вони стануть найстійкішими, незмінними на століття лініями на плані. По-друге, в скелет входять перешкоди: річки, озера, болота, яри та інші географічні незручності, які зупиняють зростання, здавлюючи поселення, що росте, як зовнішній панцир. З іншого боку, саме такі елементи часто служили захистом для цитаделів середньовічних міст, і до них тяжіли органи управління, так що деякі форми рельєфу можна з чистою совістю назвати кістками черепа, що приховують мозок.

Якщо набір цих параметрів вже заданий, можна передбачити форму поселення в майбутньому і те, як розвинеться мережа менших доріг, на яких буде наростати м'ясо і нутрощі. І якщо в старих містах все працювало само собою, то за радянських часів при складанні генпланів нових міст авторам проектів довелося поворухнути звивинами, поєднуючи (не завжди вдало) природні тенденції та веління партійного керівництва.

Що з цього можна дізнатися:

• Скелет має бути зв'язковим, нові елементи завжди приєднуються до старих — якщо місто має проблеми зі зв'язковістю дорожньої мережі, він матиме проблеми зі зростанням і економічною стабільністю.
• Оточуючі тканини в місцях зчленувань суглобів мають складну і своєрідну будову — перехрестя вулиць притягують до себе торгівлю, обслуговування, вузли пішохідної мережі та, навпаки, «видавлюють» звичайне житло.
• Організм з великою кількістю елементів типу “панцир” або зупиняється у розвитку та зростанні, або змушений знищувати їх – ключовим моментом у розвитку величезної кількості міст є перехід на інший берег річки чи осушення болота, а якщо ресурсів для такого мега-проекту недостатньо, місто може перебувати у стагнації століттями, не збільшуючи територію та не підвищуючи свою економічну значимість;
• Вигідно прокладати основні кровоносні судини вздовж елементів скелета, оскільки вони є найбільш незмінними в часі — дороги та інженерні комунікації тяжіють один до одного неспроста, але про це нижче.

Фарш

М'ясо, воно ж м'язи і жир, а в клітин цитоплазма - це така штука, яка оточує кістки, утворюючи основну масу тіла живої істоти, накопичує та віддає ресурси, забезпечує рух та визначає загальну життєздатність. Для міста це, звичайно ж, те, що архітектори називають “міською тканиною”, “заповненням” та іншими нудними словами: звичайні квартали, в основному, житлові.

Як будь-яка істота нарощує масу за будь-якої можливості, так і місто при поліпшенні постачання починає залучати все більше людей і будувати нові спальні райони, навіть якщо воно не завжди може забезпечити цих “внутрішніх мігрантів” нормальним рівнем життя та роботою. Малоповерхові райони приємні, але малоефективні - це жир, слабо пронизаний судинами і містить мало корисних організму клітин.

Що з цього можна дізнатися:

• М'язи прагнуть рівномірного розташування вздовж скелета; на більш товстій кістці товщі шар м'язів. Житлові райони поводитимуться так само: біля великих магістралей щільність населення буде вищою, ніж близько другорядних.
• Якщо м'яз погано постачається кров'ю, він відмирає — райони з поганою транспортною доступністю ростуть повільніше за інші, житло в них дешевшає і не ремонтується, населення поступово маргіналізується.
• Якщо шматки жиру виявляються затиснуті з усіх боків м'язами (а малоповерхові старі райони багатоповерховими), ми можемо отримати “запалення”, яке призведе або до зникнення цього типу забудови (тоді вважайте, що ми просто тимчасово резервували цей обсяг), або перетворення всього навколишнього району на "бандитський" або до перетворення забудови на елітний, ляльковий і обгороджений квартальчик - це вже своєрідна "кіста".
• Якщо організм жиріє поверхнею (а місто по периметру), йому важко тягати стільки неефективної тканини, він задихається, кровоносні судини розширюються і забиваються тромбами, а внутрішні органи відчувають нерозмірне навантаження і збоять. Всі принади субурбанізації як вони є: пробки на дорогах, неможливість легко дістатися до роботи та інфраструктури, завантаження центральної інфраструктури в рази сильніше за розрахункову, відмирання соціальних зв'язків і так далі.

Це місто розвивається за спіраллю. Відразу ясно, що він виник природним шляхом, а не був збудований «з нуля».

Кровоносна система

Кожен процес потребує ресурсів. Для міста це люди, вантажі, вода, енергія, інформація та час. Кровоносна система ресурси перерозподіляє між органами. Людьми та вантажами займається транспортна система міста, енергією та інформацією – інженерні мережі. Транспортувати енергію на великі відстані не завжди вигідно, тому може перевозитися сировина для її виробництва, як глюкоза доставляється до мітохондрій.

Інженерні мережі всіх видів зазвичай групуються з транспортними артеріями з кількох причин: по-перше, вони підводяться до нових районів одночасно і працювати у двох місцях відразу накладно; по-друге, як говорилося, це острівець стабільності, “закопав і забув”, і завтра не зросте хмарочос; по-третє, існує можливість заощадити на оболонці судин, будуючи загальні захисні та інженерні споруди-колектори; по-четверте, важлива економія місця на відступах, адже є зони та елементи, які можуть бути сусідами, а інші шкідливі один одному.

Що з цього можна дізнатися:

• На великі відстані кров переносять широкі судини, так менше опір, але в периферії вони розгалужуються і швидкість знижується.
• М'язи постачаються кров'ю по мережі дрібних судин, тут важлива рівномірність забезпечення, а до життєво важливих органів йдуть великі.
• Кров як приносить ресурси, а й відводить відпрацьовані, тому системи каналізації підпорядковуються тим самим законам.
• Якщо базові комунікації вже підведені до району, він починає зростати дуже швидко та ефективно. Широко поширене зростання міста по спіралі: кожен наступний район примикає до попереднього і старої забудови, одночасно в двох місцях масштабні роботи зазвичай не ведуться (у великих сучасних містах може бути кілька таких «точок зростання», наприклад, за кількістю районів, тоді спіраль виходить не така помітна).

Нервова система

Нервова система складається з вузлів, що обробляють дані та посилають сигнали та шляхів передачі сигналу. Так як інформація у нас пішла по графі "ресурси", це все не про Інтернет. Це про управління. І в мене для вас сумні звістки: міста — дуже примітивні організми, і управляються вони дуже погано. Генплани не виконуються, реальна ситуація не відповідає даним адміністрації, керуючі сигнали часто не доходять або спрацьовують химерним чином, реакція на зміни завжди запізнюється.

Але зовсім без управління теж погано жити в мінливих умовах, тому місто зазвичай ділиться на райони, підвладні локальним "гангліям", у яких є шанс встигнути щось поправити і не дати ситуації зайти в глухий кут (крижовий "задній" мозок великих динозаврів підтверджує, це працює). При цьому, якщо адміністративний поділ зробили без урахування специфіки скелета, м'язової тканини та кровоносної системи, організм діятиме та розвиватиметься неоптимальним чином. Приклад із життя: річка місто ділить на північну та південну половини, а адміністративні райони – на східну та західну частини. Через війну маємо розподіл на четвертушки і постійну необхідність узгодження дій між двома адміністраціями.

До речі, зараз РФ переживає важкий період зміни системи жорстко накреслених генпланів, які в принципі погано працювали, на систему гнучких стратегій - майстер-планів, з якими поки мало хто взагалі розуміє, що робити. Тому моя кришталева куля передбачає: стабільного та логічного містобудування найближчими роками навіть і не чекайте.

Що з цього можна дізнатися:

• Великі міста погано балансують потреби та перспективи своїх районів. Кошти розподіляються і нерівномірно, і нераціонально. Імовірно, майстер-план зможе боротися з проблемою, але це не точно (с).
• Міста чисельністю понад 400 тисяч жителів визнали самоврядними системами ще за радянських часів, тому якщо ви живете в одному з таких, просто не шукайте логіку на масштабах більше кількох кілометрів. Щоб втілити в життя проект, який торкається кількох районів відразу, потрібні величезні кошти і потужний адміністративний ресурс, і все одно хтось напортачить, а останній кілометр кільцевої дороги будуватиметься десять років.
• У зонах на стику районів часто твориться всяка незрозуміла дичину, вони можуть навіть "підставляти" один одного, наприклад, збудувавши велику будівлю там, де могла б пройти дорога, важлива для іншого району.

Це місто добре ділиться навпіл. Головне, не переплутати як.

Травна система

Що відбувається з ресурсами, що надходять до міста? Їх або переробляють до невпізнання або дрібно подрібнюють і розподіляють по організму за допомогою кровоносної системи. Як жирні кислоти в печінці перетворюються на ацетооцтову кислоту, основна маса якої використовується за межами печінки, у різних тканинах та органах, так і їжа та товари зі складських зон розвозяться по всьому місту. У промислових ж комплексах відбуваються різні перетворення, але з результатами їх відбувається незмінно те саме: їх використовують для підтримки життєздатності організму. Не всі безпосередньо дістаються мешканцям, є і будівельна, і транспортна галузі, спрямовані на зростання (їх можна порівняти з білковим обміном, а товари повсякденного попиту з вуглеводним).

Що з цього можна дізнатися:

• Травна система дуже тісно пов'язана з видільною і не може без неї функціонувати.
• Промзони потребують підведення великої кількості ресурсів (у тому числі людей) та енергії. Великі артерії дороги, тому раціонально їх використання для кількох схожих процесів. Це призводить до кластеризації за транспортним принципом.
• Переробка ресурсів — часто справа поетапна і метаболіт одного процесу — вихідний матеріал для іншого. Це створює кластеризацію за принципом "комбінату" із послідовних стадій.
• Великі органи пов'язані з організмом лише у кількох точках, для інших тканин вони грають роль перешкод у кровопостачанні. Це диктує специфічність розташування промзон у місті. Міста, що переросли свою схему, потребують екстреної "порожнинної операції" - винесення промзон і перепрофілювання територій. З цим, до речі, у різних містах світу пов'язано багато унікальних проектів. Наприклад, скупі британці влаштували глобальну реконструкцію портово-складських районів Лондона під вивіскою підготовки до олімпіади.

видільна система

Без каналізації – немає цивілізації, це всім відомо. В організмі кров від шкідливих речовин фільтрують два органи: печінку та нирки (кількість нирок в організмів різне, тому не заглиблюватимемося). Нирки видаляють у незмінному вигляді те, що можуть, а печінка перетворює відходи (іноді у більш небезпечні метаболіти). Кишечник виносить назовні просто невикористані ресурси, у нашій аналогії це вивезення твердих відходів на звалища. Каналізаційна система виконує роль нирок (якщо у вас немає метан-танків, які перетворюють відходи на енергію). Сміттєпереробні, сміттєспалювальні заводи та метан-танки виконують функцію печінки.

Що з цього можна дізнатися:

• Перероблені відходи можуть бути отруйнішими за неперероблені, як метиловий спирт, який метаболізується алкогольдегідрогеназою в печінці до формальдегіду і мурашиної кислоти. Привіт-привіт, сміттєспалювальні заводи, я вас бачу.
• Відходи може бути цінним ресурсом. Після інтенсивної фізичної роботи лактат, що утворився при анаеробному гліколізі в скелетних м'язах, повертається в печінку і перетворюється там на глюкозу, яка знову надходить у м'язи. Якщо місто починає переробляти своє сміття і використовувати продукти всередині себе ж — це дуже круто і в плані економії сировини, і в плані логістики.
• Погано організована переробка та зберігання відходів може отруювати життя цілим районам, згадайте акції протесту проти звалищ, “ароматів” з полів фільтрації та сміттєспалювальних заводів, “битви” жителів та керуючих компаній через вивезення твердих побутових відходів. Природно, житло в районах з такими проблемами знецінюватиметься, перетворюватиметься на знімне, залучатиме малозабезпечених, малоосвічених і не дуже порядних громадян, які ще погіршать його імідж. Геттоізація — процес із позитивним зворотним зв'язком, а запустити його можуть різні чинники.

Насправді ця стаття далеко не вичерпна і тим більше не претендує на наукову точність. Про зростання міст, їх рух, хвороби, перетравлення простору та інші «фізіологічні процеси» я розповім якось іншим разом, щоб не валити все в одну купу. Якщо вам є чим доповнити, або постали питання — чекаю на ваші коментарі. Дякую, що прочитали, сподіваюся, було не нудно.

Джерело: habr.com