İklim değişikliği, dünya çapındaki kentsel merkezleri, aşırı ısı, felaket seling ve hava kalitesinin geri çekilmesinden tehdit ediyor. Bu sorunları kentsel ısı tasarımıyla bütünleştirerek, mühendisler ve ekolojistler, aktif sıcaklıkları düzenleyen, fırtına su ve arıtma havacılığı sağlayan yeni bir ekosistem mühendisliği dalgasıyla güçlendiriyorlar - şehirler nasıl adapte olurlarsa olsunlar.

Kentsel Context'da Ekosistem Mühendisliği Anlamak

Ekosistem mühendisliği geleneksel olarak, doğal ortamların organizmalar tarafından değiştirilmesini ifade eder – bu sistemlere ihtiyaç duyan veya doğal süreçleri geliştiren işlevsel altyapıdır. Örneğin, yeşil bir çatı, insan kılavuzluk aşamasındadır: mühendisler ve biyologlar, şehirlere ihtiyaç duyan, evrici bir tabaka ile organik sistemler yükler.

Kentsel ekosistem mühendisliğinin arkasındaki bilim, bitki fizyolojisinden, toprak mikrobiyolojisinden, hidroloji ve malzemeler biliminden oluşan bilim, son iki yılda, alan, küçük ölçekli deneysel arsalardan Singapur, Kopenhag ve New York gibi büyük şehirlere kadar olgunlaşmıştır. Bu araçlar, mühendislere, doğaüstü organizmaların veya onların türevlerinin, yoğun bir şehrin kısıtlamalarının ötesindeki performanslarını zorlamalarına izin vermektedir.

Key Biotechnologys Powering Urban Ecosystem Engineering

Biomühendis Yeşil Çatıları

Modern yeşil çatılar basit sedum matlarının çok ötesinde gelişti. Biyomühendislik şimdi bitki türlerinin seçimi ve modifikasyonunu kullanıyor ve ısıtımı, su tutma ve kirleticiler yüksek oranda gelişmiş kuraklık toleransı ile gelişmiştir.[Döneticileri yüksek miktarda buharlaşma ile birlikte gelişmiştir). Örneğin, bazı su kaydırakları ve su depolarını ısıtarak, yüksek su depolarını yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Toronto gibi şehirlerden gelen vaka çalışmaları, 2009 yılında yeşil bir çatıyı yasa dışı bir şekilde uyguladığını gösteriyor, aksi takdirde bu tür yüksekliklerde yaz çatılarını 30–40C'i azaltabilecek biyomükemmel çatılar. Singapur'da, hükümet "Garden City" inisiyatifi, büyük yeşil çatı kümelerinin üzerinde 10-20'lik bir azalmayla ilgili olarak temizleniyor.

Mikrobial Soil Değişiklikleri

Soil sağlığı, herhangi bir yeşil altyapının temelidir, ancak kentsel topraklar genellikle bitki kökleri ile donatılmıştır ve kirlenmiş. Biyoteknoloji, mikrobiyo değişiklikleri ile çözümler sunar: yararlı bakteri, mantarlar ve okaea bu restore et)

Son yenilikler, “mikrobiyal konsüller”i aynı anda birden fazla işlevi yerine getirmek için dikkatli bir şekilde dengeler içerir. New York park restorasyon projesinde kullanılan bir konsorsiyum, on iki bakteri türünde birlikte enjeksiyondan kaynaklanan karbon sequestrasyonunu% 25 oranında azaltmış topraklar, inşaat sırasında su infiltrasyonunu arttırmış ve daha dayanıklı kirleticilerin bozulması ve kirliliğin bozulmasına yol açıyor.

Yaşayan Duvarlar ve Dikey Ekosistem Mühendisliği

yatay alan yetersiz olduğu yerde, canlı duvarlar ekosistem hizmetleri dikey yüzeylere getiriyor. Bioteknoloji bu sistemleri, yıllık bitki türlerinin çeşitliliğine aktif olarak tedavi ederken, bazı canlı duvarlar "biofilik" tasarımları, hava akışını foliage yoluyla optimize ediyor, Londra'da bir çalışma, olgun bir ağaç olarak yılda 20square-meter yaşayan duvardaki bir nitrooksit miktarını kaldırdığını buldu.

Gelişmiş yaşam duvarları şimdi, hidroelektrik veya aeroponik sistemleri yeniden sirkül eden su ve besin maddelerini azaltıyor, bakımları azaltıyor. Araştırmacılar ayrıca Berlin'deki hiper-accumulate ağır metalleri kurşun ve kadiron gibi entegre ediyor. Bu “biorating” duvarları, yayaları korumak için yoğun bir yol boyunca yüklenebilir ve toksik araç emisyonlarından uzak sakinleri de deneyiyor.

Phytor postalandı ve Mühendis Wetlands

Kentsel runoff, su kirliliğinin büyük bir kaynağıdır, petrol, ağır metaller ve patojenler nehirlere ve göllere tertirilirler - bitkileri çıkarmak, degrad veya stabilize etmek için - on yıllardır endüstriyel temizlenmenin bir temeli olmuştur, ancak biyoteknolojiler şimdi onu şehir fırtınasu yönetimine tertemiz ediyor. Bilim adamları tespit edildi ve hiperaccumulator bitkileri, heceler gibi bitkiler -Brasica juncea) ve bazı su kaynakları, demiryolları ve bazı su kaynaklarına göre on katıldı.

Mühendisli ıslak bölgeler daha karmaşık bir ekosistem mühendisliği biçimi temsil eder. Biyoteknolojik olarak optimize edilmiş substratlar - bu geliştirmeler, genişletilmiş çamur ve biyokchar - organik kirleticileri kıran mikrofilmlerin% 90'ını destekler. Özel bakteri suları ek olarak, okyanusların yakınında büyük bir ıslak arazi, Oregon, bu geliştirmelerle tasarlanmıştır, toplam 90'ı temizle çalışır ve tüm askıya alınan sulardan ve zararlı azotun %70'ini etkiler.

Sponge City Concepts ve Biomühendis Permeable Pavements

Çin'de öncü olan “sponge şehri” yaklaşımı, zamanında permeability olarak kullanan ve sürekli olarak su kullanan kireçleri üretmek amacıyla kullanılan bakterileri tüketmiştir. Biomühendis beton karışımları, bu arada, altta yatan toprak tabakaları güçlendirilmiş ve zamanla besleyici olmayan mikroorganizmalar için sürekli olarak korumayı amaçlayan mikrobiyal betonlar yaratıyor.

Tamamlananların ötesinde, sünger şehri tasarımları yağmur bahçeleri, tutma gölleri ve yeraltı depolama odalarının %30'u aşan bir proje kullandı. Rotterdam'daki yeni bir proje, her yağış olayın ilk 10 milimetresini yakalamak ve tedavi etmek için bir biyokökezledi toprak katmanı kullandı.Sistem ayrıca gölge ve habitat sağlayan bir bahçe alanını da destekler.

Biotechnolojilerin Kent İklimi Kıymalarında Faydaları

Sıcaklık Yönetmeliği

Kentsel ısı adaları şehir sıcaklıklarını 3-7°C'nin kırsal alanları çevreleyen sulara kıyasla yükseltebilir. Biyoteknolojik olarak gelişmiş yeşil altyapı, buharlı hava sıcaklıklarını 1-2°C'ye kadar azaltmaktadır.En iyileştirilmiş bitki çeşitleri ile birlikte, hava kirliliği için% 10 ila 15'lik bir ısının değiştirilmesi ile birlikte, geniş yeşil çatılarla dolu binalar için% 10-15'e kadar enerji talebi azaltılabilir.

⁇

Intense yağış olayları iklim değişikliği nedeniyle daha sık oluyor.Şehirlerdeki amboliz yüzeyler geleneksel bahçe topraklarından daha fazla su tutabiliyor. Biyomühendis sistemler su tutmasını önemli ölçüde artırıyor: 100 yıllık bir yağışın 50-% 90'ını derinlik ve bitki örtüsüne bağlı olarak tutabilir.

Hava Kalitesi İyileştirme

Kısmi madde (PM2.5, PM10), azot dioksit (NO2) ve ozon (O3) solunum ve kardiyovasküler hastalık ile bağlantılı büyük kentsel hava kirleticileridir. Vejetasyon, yaprak yüzeyler ve konsültasyon yoluyla gazları absorbe eder, bu sistemler yüksek yaprak alanı indeksleri ve yapışkan iyonları sokaktaki% 10-30 oranında azaltılabilir.

Biodiversity Support

Kentsel yeşil alanlar genellikle İsviçre'deki küçük habitat değeri sağlayan monokültür yasalarından oluşur. Biyoteknolojik ekosistem mühendisliği biyolojik çeşitliliği kasıtlı olarak biyoçeşitlilik için tasarımlar yapılır veya uzman kirleticiler ve kuşlar için eklenmiş olan mikrobiyolojiler ile gelişmiştir. Bu biyoteknolojik ekosistemler, nadir türlerin çekilmesine karşı daha sağlam sistemlerle tasarlanmıştır, eski uzaya adım atılır.

Meydanlar ve düşünceler

Sözlerine rağmen, ekosistem mühendisliğine biyoteknolojik yaklaşımlar çeşitli engellerle karşı karşıyadır.ETHFLT:0)Ecological denge[Dönetici 1) birincil bir endişedir: non-native plant çeşitlerini veya mikrobiyal konortiayı tanıtmak, mevcut kentsel ekosistemleri bozmak veya in kontrollü ortamlardaki Rigorous testleri yaygın bir serbest bırakmadan önce gereklidir.

[FONT:0]Maintenance talepleri [Döneticileri için daha yüksektir. Yeşil çatılar, kaynaklanmış su hasarlarını ve bitkilerin değiştirilmesini gerektirir. Yaşam duvarlarının beslenme ve zararlı kontrolüne ihtiyacı vardır.Bu sistemlerin maliyeti, geleneksel toprakların kapatılmasının iki ila üç katıdır, bu da nakit para cezasına çarptırılan belediyelerin maliyetinden kaçınır.

[FONT:0]Scalability ve maliyet önemli engeller olarak kalır. Biyoteknolojik olarak optimize edilmiş bitkiler ve mikroplar standart çeşitlerden daha pahalıya mal olabilir. birim alanı, biyomühendis yeşil çatı sistemi geleneksel birden 30-50% daha pahalıya mal olabilir. Ancak üretim ölçekleri ve olgunlaşan teknikler olarak, vergi molaları veya yoğunluk bonusları gibi fiyatlar kabul edilebilir.

[FONT:0]Unintended results[[Dönetici:0] Ayrıca, bitki büyümesini geliştiren mikrobiyolojiler, kentsel su malzemelerinin bozulmasına dayalı olarak su talebini artırabilir. Benzer şekilde, hızlı büyüyen bitkiler, bu riskleri azaltmak için sistem tasarımları yerel iklim koşullarına ve zaman içinde izlenmesi gerekir.Adaptive management -sadeceleme türleri ve substratları performans verilerine dayanan - uzun vadeli dağıtımların önemli bir parçası.

[FONT:0]Kamu algısı ve politikası[[Dönetici:0) Bir rol oynar. Bazı vatandaşlar, biyoteknolojik olarak değiştirilmiş bitkilere şüphe ile bakar, genetik olarak değiştirilmiş ürünlerle ilgili kanıt ve güven hakkında iletişim kurabilirler. Politika çerçeveleri bu yeni teknolojilere izin vermek için güncellenmelidir. Örneğin, bina kodları genellikle geleneksel olmayan büyüyen medya veya bitki çeşitlerini kullanan yeşil altyapı için eksik değildir.

Future rotası ve Gelişen Yenilikler

Sonraki on yıl, kentsel ekosistem mühendisliği için daha sofistike biyoteknolojik araçlar vaat ediyor.ETHFLT:0) Akıllı biyomühendis sistemler[Döneticiler ve otonom kontrolü entegre eden sistemler, arazi nemi, hava tahminlerini ve bitki sağlığını izleyen yeşil bir çatıyı hayal ediyor, ancak gerekli olduğunda otomatik olarak sulama ve besin teslimiyetini optimize edebilir.

[FONT:0]Synic biyoloji[[Dönetici:0) Tüm yeni yeteneklere sahip bitkiler sunabilir. Bilim adamları düşük enerjili sokak aydınlatması veya yeniden inşa edilen bileşikler için biyolumines üretmek için mühendislik tesisleridir.Bu uygulamalar hala erken laboratuvarlarda olsa da, tek bir organizmaya birden çok ekosistem hizmeti dikme potansiyeli sağlar.

[FONT:0) Dijital ikizler ve Nesnelerin İnterneti (IoT))[değiştir | kaynağı değiştir] Şehir ölçeği yeşil altyapının optimizasyonuna izin verebilir.Eğer her yeşil çatı, biyoswale ve yaşam duvarı, su akışı ve kirletici düzeylerde gerçek zamanlı verilerle ilgili raporlar yayınlar, kentsel planlayıcılar tüm ekosistemi dinamik olarak yönetebilir.

[FONT:0]Policy yenilikleri tam ölçekli kabulün kilidini açmak için gerekli olacaktır. Şehirler, yeni gelişmelerde biyoteknolojik olarak gelişmiş yeşil altyapıyı yeni gelişmelerle birlikte, Toronto'nun yeşil çatıyı yasa dışı olarak da geliştirebilirler.

Sonuçta, biyoteknoloji ve ekosistem mühendisliğinin füzyonu, iklim değişikliğine güçlü bir yol sunuyor. Maliyetler düşerken, performans verileri doğadan ve insan ingenuity ile bunu geliştirmekle birlikte - beton ormanlarımızı sadece daha rahat ve canlı olmayan, aynı zamanda aktif katılımcıları da aktif hale getirebilir.