نقش دوسویه شهرها در ایجاد تنش های زیست محیطی و پتانسیل آنها برای تغییر جهت به سوی توسعه پایدار این مراکز را حساس و حایز اهمیت و با چالش های متعددی مواجه کرده است. به طوری که، امروزه چالش های محیط زیست و زیرساخت های شهری به عنوان یک مسئلة جدی در مقابل شهروندان و مدیران شهری و تصمیم سازان عرصه زندگی مدنی قرار گرفته است. رشد سریع جامعه های شهرنشین و افزایش بی رویه سکونتگاه های شهری در گروی تخریب، آسیب، و یا نابودی پتانسیل های محیطی و طبیعت بستر است. زیستگاه های آبی و خشکی و تنوع زیستی، پوشش گیاهی و حیات جانوری به شدت در معرض تهدید و نابودی است. رویارویی خردمندانه با این چالش نیازمند توانایی درک درست و سیستماتیک از هردو مفهوم و عملکرد محیط زیست به عنوان یک سیستم طبیعی و تولیدکننده از پیش تعریف شده، و شهر به عنوان یک سیستم انسان ساخت و مصرف کننده و وابسته به محیط بسترش عمل می کند. درک و فهم رابطه عمیق این پدیده مصنوع (شهر) و بستر طبیعی (محیط زیست) برای حل مشکلات شهر و محیط، و امتزاج و بهینه سازی سیستم ها و فرایندهای چندگانه طبیعی و انسانی امری اساسی است. درحالی که شهروندان، صاحب نظران، و دولت ها به دنبال راه حل های پایدار هستند که به طور همزمان تداوم رشد و توسعه و ارتقای کیفیت محیط زیست و بهبود عملکرد نهادهای شهری را فراهم کنند این امر جز با رویکرد کل نگر و استفاده از تجارب علمی و فنی و تخصص های مهندسی و مدیریتی برای حل موفقیت آمیز چالش های پایداری و برنامه های بحرانی میسر نخواهد شد.