Żyją, rosną, chorują

Najlepiej widać to w nocy, gdy ciemność zaciera szczegóły. Wystarczy wtedy stanąć przy jednym ze skrzyżowań wielkiego miasta i zmrużyć oczy. Reflektory samochodów, zapalające się i gasnące światła budynków, mrugające reklamy. Każdy idzie w swoją stronę, ludzie płynnie mijają się na chodnikach nauczeni zasad poruszania się w tłumie. Uliczne światła dokładnie regulują moment przepływu kolejnej fali pojazdów. Wszystko działa idealnie, każdy element doskonale pasuje do swojego miejsca. Choć czasami zdarzy się jakaś stłuczka czy awantura, to i tak nie zmieni ona działania całego systemu.

Niewiele jest struktur o takiej złożoności, które działają równie precyzyjnie i są odporne na zakłócenia. Stworzone przez nas miasta można porównać chyba tylko do żywych organizmów, w których miliony komórek o różnych funkcjach zajmują się własnymi sprawami, jednocześnie tworząc tkanki i działające struktury całego ciała.

Jednak ta analogia to nie tylko efekt naszych lirycznych skłonności wywołanych hipnotycznym działaniem błyskających w ciemnościach światełek. Powstawanie, rozwój i funkcjonowanie miast jest celem badań wielu naukowców, którzy starają się znaleźć mechanizmy pozwalające przewidywać zmiany, jakim podlegają ludzkie skupiska. Po licznych teoretykach, którzy od XIX wieku obserwowali gwałtowny rozwój wielkich miast, poważnie do porządkowania tego wszystkiego zabrali się moderniści. Od 20‑lecia międzywojennego aż do lat 70. mieszano architekturę i filozofię z socjologią oraz naukami ścisłymi, budując osiedla i miasta tak, jak wydawało się wieszczom. Efekty, choć fascynujące, nie za bardzo nadawały się do mieszkania i życia, choć dzięki powiązaniu ich z rozmaitymi teoriami społecznymi i tak długo się trzymały.

Z czasem jednak zaczęto odchodzić od podejmowania decyzji o przestrzeni życiowej na podstawie jedynie słusznych ideologii i zaczęto się przyglądać temu, jak wyglądają prawdziwe miasta – nie te wykreślone na papierze, ale takie, które powstawały przez setki lat i dziesiątki ludzkich pokoleń. Urbaniści spuścili nieco z tonu i zwrócili się do naukowców o analizę i opracowanie schematów, które dopasowywałyby się do ludzkich potrzeb, a nie usiłowały je zmieniać. Nastąpił powrót do idei z końca XIX wieku przedstawiającej miasta jako żywe organizmy, jednak tym razem takie analogie poparte są solidnymi naukowymi podstawami.

Metropolia w tempie myszy

Pewne podobieństwa są oczywiste – dystrybucja dóbr/składników odżywczych, zbieranie, przetwarzanie i usuwanie śmieci/produktów przemiany materii, przepływ informacji/impulsów nerwowych.

Jednak naukowcy początku XXI wieku mają materiał badawczy, jakim nie dysponowali ich koledzy sto lat wcześniej – ogromną bazę danych liczbowych i obserwacji. To właśnie XX wiek stał się czasem niezwykłej ekspansji miast, która została udokumentowana dzięki dokładnym pomiarom i wyliczeniom. W ciągu kilkudziesięciu lat powstały twory wcześniej niewyobrażalne. Nowy Jork w 1900 roku liczył 4,2 miliona mieszkańców. 108 lat później ma ich 19 milionów, a i tak chowa się wobec megagiganta wszech czasów – metropolii Tokio‑Yokohama liczącej 35 milionów mieszkańców. Czy miasto z 20 milionami mieszkańców jest z punktu widzenia struktury i działania złożeniem 20 jednomilionowych miast? Czy Warszawa to 10 Olsztynów, a Manila – 10 Warszaw?

W przypadku żywych organizmów z pewnością ta zasada się nie sprawdza. Weźmy choćby zapotrzebowanie na energię – wzrost rozmiarów ciała oczywiście wiąże się z koniecznością dostarczania większej ilości pożywienia, ale ta zależność jest daleka od liniowej. Ważąca siedem gramów ryjówka malutka zjada dziennie 8–9 gramów żywności. Szczęśliwie ja nie muszę pożerać 90 kilo – wystarczy około jednego kilograma jedzenia. Średni słoń waży mniej więcej 220 tysięcy razy tyle ile średnia mysz, jednak potrzebuje tylko 10 tysięcy razy więcej energii. Im większy organizm, tym efektywniej gospodaruje energią. Równocześnie spada tempo jego metabolizmu – u większych zwierząt wolniej bije serce, wolniejszy jest oddech. Zależności te da się opisać kilkoma prostymi, a co ważniejsze, uniwersalnymi wzorami.

Czy jednak twory innego typu, miasta, poddają się takim regułom? One również składają się z ogromnej liczby mniejszych elementów – zamiast komórek są pojedynczy mieszkańcy. By sprawdzić związek między biologią a urbanistyką, trzeba było opracować nowe metody badawcze. Łatwo określić tempo metabolizmu myszy, sprawdzając, ile kalorii wchłania codziennie. Jak jednak zmierzyć metabolizm miasta?

Tu czynników jest bez porównania więcej. Postanowiono uwzględnić zużycie prądu i wody, ale też struktury będące „organami” miasta – pralnie, stacje benzynowe czy restauracje. Takich składowych zebrano kilkadziesiąt, a tworząc model miasta organizmu, uwzględniono dane z kilkuset miast Europy, USA i Azji.

Okazało się, że wszędzie tam, gdzie bierzemy pod uwagę elementy infrastruktury, zasada znana z biologii sprawdza się bardzo dobrze. Jeśli 10‑tysięczne miasto potrzebuje pięciu stacji benzynowych, to stutysięcznemu nie trzeba ich aż 50 – w zupełności wystarczy kilkanaście, może 20. Podobnie sprawa ma się z długością i szerokością dróg czy zużyciem energii. To między innymi efekt zmian w strukturze miasta – wraz ze wzrostem liczby mieszkańców w miejscu pojedynczych domów pojawiają się większe budynki wymagające stosunkowo mniej energii na ogrzewanie i oświetlenie. Rozrasta się sieć komunikacji, ograniczając przejazdy prywatnymi samochodami- zużywającymi więcej paliwa. Co jednak ciekawe, proporcja- wielkości miasta do elementów jego struktury pozostaje niemal identyczna jak ta, która łączy rozmiary organizmu z jego funkcjonowaniem.

Miasto jak liść

Badacze odkryli jeszcze jedną cechę łączącą rozwój miast z rozwojem żywych organizmów. By zauważyć ten związek, nie trzeba wyrafinowanych narzędzi. Wystarczy zerwać z drzewa liść, a w drugą rękę wziąć plan pokazujący większy fragment miasta – powiedzmy, Krakowa. Najpierw przyjrzyj się strukturze żyłek na liściu – od tych najgrubszych odchodzi sieć cienkich, od nich jeszcze jeden lub dwa poziomy najcieńszych. A teraz rzut oka na plan. Autostrad co prawda zbyt wielu nie znajdziesz, ale rzadsza sieć głównych dróg przepleciona jest gęstszym splotem ulic i drobną siateczką pojedynczych osiedlowych uliczek.

Oba systemy są zadziwiająco podobne, choć każdy powstał w wyniku działania innych mechanizmów. Oba jednak powstają tak, by jak najbardziej efektywnie łączyć nowo powstające osiedla/fragmenty liścia z istniejącą strukturą dróg/żyłek.

Matematykom łatwo udało się odtworzyć algorytm rządzący obydwoma procesami. Gdy napisanemu na jego podstawie programowi zlecić wyrysowanie sieci linii, powstanie coś, co do złudzenia przypomina znane już struktury. Jeśli pokolorujemy taki rysunek na czerwono i żółto, zobaczymy miasto, jeśli na biało i zielono – liść.

Poza podobieństwami miast do żywych organizmów znaleziono też ciekawe różnice. Wśród zwierząt obowiązuje zasada: „Im jesteś większy, tym wolniej i dłużej żyjesz”. Serce myszy bije 500 razy na minutę, człowieka – 60. Mysz żyje półtora roku, człowiek – 80 lat. Ta zależność rozmiaru ciała, tempa metabolizmu i długości życia również daje się opisać wzorem sprawdzającym się dla większości żywych organizmów. Jednak miasta działają dokładnie odwrotnie. By określić tempo „metabolizmu” miasta, wyznaczono kolejne pomysłowe współczynniki. Badano między innymi szybkość chodzenia ludzi po chodnikach, liczbę patentów, wysokość zarobków. Tym razem wyniki były zgodne z intuicją – im miasto większe, tym szybciej i intensywniej żyje. W małych miasteczkach nikt się specjalnie nie spieszy, ale też nie są one ośrodkiem intelektualnego fermentu.

Żółtko w centrum

Takie badania to nie tylko zabawa w „znajdź podobieństwa między zwierzęciem, rośliną a miastem”. Dzięki opisaniu podobnych algorytmów można skuteczniej planować rozwój wielkich metropolii. Powoli odchodzi się bowiem od przygotowywania całej struktury na desce kreślarskiej czy ekranie komputera. Okazuje się, że miasta „naturalne”, powstające przez setki lat, lepiej sprawdzają się pod względem komunikacyjnym niż wyrysowane na eleganckiej siatce spotykanej często w amerykańskich metropoliach. Więcej w nich możliwości ominięcia korków, unika się sytuacji, w której ludzie blokują się wzajemnie w jednym punkcie. Dobrze byłoby więc nauczyć się tak projektować przestrzeń, by od razu powstawały „postarzone” ulice ułożone tak, jakby kształtowały się przez wieki.

Nowe podejście do projektowania miast związane jest też z pojawieniem się zupełnie nowej potrzeby – dbałości o ochronę środowiska. Nigdy wcześniej nie zastanawiano się nad tak abstrakcyjnym pojęciem, a większe działania związane z usuwaniem odpadów podejmowano po prostu wtedy, gdy smród stawał się już nie do zniesienia.

Mieszczanie z przedmieść

Jednak ostatnie stulecie przyniosło ogromne zmiany. Inna stała się struktura miast. Początkowo za miasto uważano tylko to, co mieściło się w granicach murów obronnych. Stopniowo budynki zaczęły się pojawiać na większym obszarze, utrzymywała się jednak ścisła zabudowa i charakterystyczna sieć ulic. Dopiero po wojnie, wraz z upowszechnieniem się samochodów, miasta rozlały się niczym niezbyt świeże jajko. Ogromne, liczące często ponad tysiąc kilometrów kwadratowych centra/żółtka nadal budowane są tak jak przez tysiące lat. Jednak wokół rozpływają się jak białko jaja gigantyczne przedmieścia. To tam żyje większość faktycznych mieszkańców miasta, ludzi, którzy spędzają w nim większość dnia. Taki układ zmienia sposób myślenia. Na pytanie o największe miasto Polski bez wahania odpowiadamy – Warszawa. Stolicę wraz z rozległymi przedmieściami i satelitarnymi miastami zamieszkuje około 3,3 miliona osób. Tymczasem aglomeracja katowicka to według niektórych obliczeń nawet ponad 3,5 miliona osób. Oczywiście żyją one na
wielkim obszarze, jednak z funkcjonalnego punktu widzenia jest on ze sobą ściśle powiązany i połączony siecią dróg tak gęstą, że przypominającą jedno gigantyczne miasto.

Właśnie takie przemiany struktury wymuszają inne niż dotychczas planowanie. Przestawić się trudno – widać to na przykładzie władz Warszawy, które dopiero zaczynają rozumieć, że Piaseczno, Łomianki, Otwock czy Wołomin to też Warszawa, choć nie z administracyjnego punktu widzenia. Z tych miejsc dojeżdża do pracy w stolicy niemal drugie tyle ludzi, ile w niej mieszka. Większość korzysta z samochodów, które po drodze liczącej kilkadziesiąt kilometrów emitują ogromne ilości spalin, a później próbują zaparkować w mieście. Oczywiście formalnie nie ma problemu, bo nie są to mieszkańcy Warszawy, a więc wyborcy władz, ale ignorowanie tej grupy powoduje, że ludzie zameldowani na obszarze miasta zaczynają odczuwać problem przeładowania.

Dlatego każdy mechanizm pozwalający na skuteczne planowanie rozwoju aglomeracji jest bardzo ważnym narzędziem, dzięki któremu można przygotować szersze drogi, lepszą komunikację publiczną, miejsca parkingowe na obrzeżach miasta i wiele innych rozwiązań, które sprawią, że miasta XXI wieku nie zaduszą się własnym gigantyzmem. Czas na takie działania jest już najwyższy – na przełomie tego i zeszłego roku ludzkość przekroczyła ważną granicę. Po raz pierwszy od 12 tysięcy lat, a więc od wynalezienia stałych osad, w miastach zamieszkało więcej ludzi niż poza nimi. Ta tendencja przyspiesza – w 1900 roku tylko 10 procent ludzi mieszkało w miastach. W 2050 będzie to już ponad 70 procent. Musimy być na to przygotowani.

Piotr Stanisławski