Los ecosistemas urbanos están, en cierta medida, aislados de otros paisajes geoquímicos. Aunque ocupan un territorio relativamente pequeño (menos del 6% de la superficie terrestre de la Tierra), las áreas urbanas dan refugio a la mayoría de la humanidad. En este sentido, la evaluación ambiental de las ciudades, así como los estudios de las condiciones favorables de desarrollo de la fauna urbana, son de suma importancia.

Varias razones primarias han causado los problemas ecológicos actuales. Primero, la fauna natural (salvaje) de los suburbios se incluye gradualmente en las áreas urbanas en crecimiento que desarrollan los territorios adyacentes (Burden, 2006; González-García et al., 2009). En segundo lugar, las áreas que rodean la ciudad han sido ampliamente utilizadas por sus residentes y los paisajes biogénicos (estepas, bosques, etc.) han comenzado a transformarse en áreas tecnogénicas, principalmente agrícolas, viales e industriales. Esto ha causado una migración significativa de la fauna de los suburbios a los asentamientos (Garden et al., 2006; Luniak, 2004). Este proceso involucra principalmente aves y roedores. En tercer lugar, el número de animales silvestres (por ejemplo, ardillas) y animales domésticos ha aumentado (Rhodes et al., 2011).

Parte de la fauna que se ha trasladado a las ciudades lo ha hecho portando enfermedades, encontrando condiciones inusuales en esos entornos. Este hecho es de suma importancia en la medida que, en la mayoría de los casos, este fenómeno tiene un impacto negativo. Como resultado, muchas enfermedades de animales y aves terrestres se han vuelto peligrosas para los humanos.

De acuerdo con la Ley del comportamiento de los elementos químicos en la biosfera (formulada por V. A. Alekseenko en 1992, 2006, 2017), el contenido, la distribución e incluso la aparición de formas de elementos químicos se transforman, particularmente, en paisajes residenciales en comparación con los naturales. Por ejemplo, el papel de la migración y acumulación tecnogénica, superpuesta a los procesos naturales, ha aumentado significativamente. Además, en la gran mayoría de los casos, las consecuencias de la tecnogénesis son primordiales.

Bajo la influencia de numerosos factores antropogénicos, como la contaminación electromagnética, térmica, sonora (ruido), radioactiva y lumínica, la composición de la materia viva puede sufrir ciertos cambios. De acuerdo con la Ley de conexión entre cambios en un solo paisaje (formulada por V. A. Alekseenko en 1992), estos cambios afectan con el tiempo las características geoquímicas de la atmósfera urbana, las aguas subterráneas y, en última instancia, la calidad de vida de la fauna.

Dado que los elementos químicos se transportan a paisajes residenciales, como resultado de procesos naturales regionales normales y como resultado de la tecnogénesis, las anomalías geoquímicas se forman a menudo en varias zonas de la ciudad en comparación con las áreas naturales circundantes. Teniendo en cuenta las condiciones de ocurrencia de tales anomalías, deben clasificarse como natural-tecnogénicas y poligénicas.

Su característica particular es una superposición parcial de anomalías compuestas por varios elementos químicos. Por lo tanto, estas anomalías pueden considerarse como componentes múltiples, diferentes de los análogos naturales. Primero, la anomalía urbana (o más bien, el grupo de anomalías) presenta los contaminantes en diferentes formas. En segundo lugar, los contaminantes suelen presentarse por numerosos elementos químicos (compuestos) que no tienen propiedades cristalinas químicas comunes. La extrema irregularidad de la abundancia de contaminantes debe entenderse como una particularidad de las anomalías urbanas.

Debate

Consideremos primero varias propiedades de las anomalías atmosféricas en el aire cercano a la superficie de la tierra de los paisajes residenciales:

1. La composición de los gases atmosféricos en las zonas urbanas es significativamente diferente de la de los paisajes naturales (biogénicos). De hecho, en las ciudades, nos enfrentamos a una gran anomalía tecnogénica en los químicos que conforman la atmósfera, formada por varios contaminantes y que, desde este punto de vista, es poligénica. Por ejemplo, definamos anomalía de química en una ciudad con una población superior al millón de habitantes, con varias industrias y vehículos que producen aproximadamente 1.500 toneladas de hidrocarburos, más de 600 toneladas de óxido de nitrógeno, 5.000 toneladas de monóxido de carbono, 500 toneladas de óxidos de azufre, etc. diariamente. Cerca de 90 toneladas de diversos aerosoles son también emitidos al aire.

2. Esta anomalía en los asentamientos grandes es absolutamente no homogénea y se divide en otras más pequeñas, que difieren en la composición y el contenido de los gases. Más del 30% de los aerosoles provienen de vehículos, y los óxidos de nitrógeno se derivan de la combustión del combustible. En consecuencia, existe una relación espacial entre anomalías y contaminantes.

3. La ubicación de ciertas anomalías atmosféricas en ciudades no está estrictamente fijada en diferentes distritos. Estas anomalías son móviles, según el contenido de contaminantes, e incluso pueden desaparecer completamente con las condiciones climáticas cambiantes y según horas punta en la actividad económica y el transporte.

Las aguas urbanas se caracterizan por las siguientes características:

1. El contenido de componentes permite identificar en los cuerpos de agua urbanos las principales anomalías hidroquímicas tecnogénicas;

2. En tales anomalías acuosas, la distribución de contaminantes, así como las características de oxidación-reducción y ácido-alcalino son irregulares;

3. El contenido de los contaminantes prioritarios está determinado por las industrias cercanas y varía según las estaciones y los años. Por ejemplo, en el centro de una ciudad, el contenido de calcio (Ca) en el agua subterránea suele ser de 10 a 20 veces mayor que el en los suburbios, y el contenido del mismo elemento en verano es 1.5 veces mayor que en invierno.

La vegetación en áreas urbanas es diferente de la cobertura vegetal de los paisajes que rodean los asentamientos:

1. Las plantas urbanas representan una anomalía geobotánica en comparación con la cobertura vegetal de los suburbios. Se diferencia en la composición de especies de plantas; la tasa de crecimiento de las ramas, la clorosis, la necrosis, el mareo, la muerte de ramas de árboles pequeños; secado y marchitamiento.

2. El contenido de numerosos elementos químicos en la vegetación urbana difiere significativamente de su contenido fuera de dichos asentamientos. Esto permite considerar una ciudad como una gran anomalía biogeoquímica multicomponente.

3. El desarrollo de cambios biogeoquímicos y geológicos en la vegetación de las áreas urbanas es un mosaico.

4. La especificidad en la aparición de anomalías biogeoquímicas y geobotánicas urbanas, junto con la eliminación de la hojarasca, da como resultado el ciclo biológico único de los elementos químicos, típico solo para paisajes residenciales. Esto, a su vez, hace que las condiciones de migración y acumulación de elementos químicos en los suelos urbanos sea específica (Tume et al., 2018).

De acuerdo con la Ley de desarrollo de cambios ecológico-geoquímicos dentro de un solo paisaje, las anomalías bioquímicas, geoquímicas, bioquímicas dentro de una sola área urbana constituyen una anomalía litoquímica (suelo) de toda la ciudad. En colaboración con el académico N.P. Laverov, se diseñó una metodología de investigación especial. Se eligieron métodos de análisis (a menudo por fiabilidad, duplicándose entre sí) y se determinaron los laboratorios líderes.

Todos estos temas fueron considerados en detalle en monografías y artículos arbitrados (Alekseenko, Alekseenko, 2013, 2014a, 2014b). Se estudiaron las características geoquímicas de los suelos de más de 300 ciudades en Europa, Asia, África, Australia y América; se escogió un número de muestras (entre 30 y 100) procedentes de diferentes asentamientos, seleccionadas de manera uniforme entre varios miles.

Todo el trabajo para establecer la abundancia de elementos químicos en los suelos urbanos tomó unos 20 años. Los datos obtenidos se compararon con las abundancias en los suelos de la Tierra (Tabla 1), caracterizando los patrones geoquímicos de los suelos de finales del siglo XX a principios del siglo XXI. Está claro que, con el tiempo, la abundancia de ciertos elementos cambiará, especialmente por la influencia de las tecnologías cambiantes implementadas por las actividades llevadas a cabo en zonas urbanas.

La migración biogénica y la presencia de organismos vivos determinan en gran medida las características del estado geoquímico del medio ambiente y son las características principales de la clasificación de los paisajes geoquímicos, incluidos los urbanos. La gente constituye la zoomasa predominante en las ciudades.

Esto determina la migración tecnogénica; constituye una parte importante del ciclo biológico; y es determinante en el exterminio directo y el surgimiento de nuevos tipos de fauna urbana. En estas circunstancias, los paisajes residenciales se dividieron en grupos según el número de habitantes (Alekseenko, Alekseenko, 2013, 2014b). Los contenidos promedio de los elementos químicos obtenidos en los suelos de estos grupos se muestran en la Tabla 2.

Conclusiones

Incluso un análisis superficial de la información obtenida permite extraer las siguientes conclusiones generales:

1. Los suelos urbanos heredaron la desigualdad extrema de la distribución de los elementos químicos y la conexión de sus contenidos con la masa atómica de los suelos naturales de la Tierra, lo que llevó al predominio de los elementos ligeros y de número par.

2. Los patrones geoquímicos contemporáneos del suelo se forman principalmente bajo el impacto tecnogénico. Las concentraciones de boro (B), bario (Ba), calcio (Ca), cloro (Cl), mercurio (Hg), litio (Li), elementos del bloque P, plomo (Pb), estroncio (Sr) y cinc (Zn) están elevadas debido a este impacto. Estos elementos químicos tienen una influencia primordial en todos los organismos vivos de las ciudades, incluida la fauna silvestre y doméstica.

3. Tales elementos cuyas concentraciones exceden los niveles de los suelos de la Tierra , como la plata (Ag) en 5.3 veces, arsénico (As) en 9.4 veces, bismuto (Bi) y molibdeno (Mo) en 2.2 veces, estaño (Sn) en 2.7 veces, wolframio (W) e iterbio (Yb) en 1.5 veces, pueden afectar la calidad de vida de los organismos urbanos.

4. En los suelos de ciertos grupos de asentamientos, divididos por el número de residentes, el contenido promedio de los elementos químicos difiere significativamente. En ciudades con más de un millón de habitantes, se encontró el mayor número de elementos un promedio alto de concentración: plomo (Pb), cinc (Zn), plata (Ag), arsénico (As), cobre (Cu), manganeso (Mn), cobalto (Co), níquel (Ni), titanio (Ti) y estaño (Sn). La menor concentración de elementos químicos con el contenido promedio elevado es típico de los suelos de poblaciones reducidas, aldeas y granjas. Esto debe tenerse en cuenta al considerar las condiciones adecuadas para la existencia de los organismos.

5. Las abundancia establecida de elementos en los suelos urbanos son sus propiedades geoquímicas (ecológicas y geoquímico), las cuales reflejan el impacto combinado simultáneo de los procesos tecnogénicos y naturales. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, las concentraciones pueden cambiar gradualmente aunque la tasa de tales cambios es meramente predecible.

Bibliografía
Alekseenko V., Alekseenko A. (2014a) The abundances of chemical elements in urban soils. Journal of Geochemical Exploration, 147 (B): 245–249.
Alekseenko V.A., Alekseenko A.V. (2013) Chemical elements in geochemical systems. The abundances in urban soils. Publ. House of South. Fed. Univ., Rostov-on-Don. 388 pp.
Alekseenko V.A., Alekseenko A.V. (2014b) Chemical elements in urban soils. Logos, Moscow. 312 pp.
Burden D. (2006). 22 benefits of urban street trees. Retrieved from http://www.walkable.org/download/22_benefits.pdf
Garden J., McAlpine C., Peterson A., Jones D., Possingham H. (2006) Review of the ecology of Australian urban fauna: A focus on spatially-explicit processes. Austral Ecology, 31, 126-148.
González-García A., Belliure J., Gómez-Sal A., Dávila P. (2009). The role of urban greenspaces in fauna conservation: The case of the iguana Ctenosaura similis in the ‘patios’ of León city, Nicaragua. Biodiversity Conservation, 18, 1909–1920.
Luniak M. (2004) Synurbization – adaptation of animal wildlife to urban development. Proceedings4th International Urban Wildlife Symposium, 50–55.
Rhodes J.R., Ng C.F., de Villiers D.L., Preece H.J., McAlpine C.A., Possingham H.P. (2011). Using integrated population modelling to quantify the implications of multiple threatening processes for a rapidly declining population. Biological Conservation, 144, 1081–1088.
Tume P., Gonzalez E., King R.W., Monsalve. V, Roca N., Bech J. (2018) Spatial distribution of potentially harmful elements in urban soils, city of Talcahuano, Chile. Journal of Geochemical Exploration, 184, B, 333–344.

Artículo publicado en la revista anual de la Academia de Ciencias Veterinarias de Cataluña, edición 2018.