Т.В. ЛУКАРЕВСКАЯ

Растения в условиях города

Города – неотъемлемая часть лика Земли. Хотя они занимают всего лишь 2% площади суши, но в них сегодня живет половина населения нашей планеты. В городах сконцентрирован основной экономический, научный и культурный потенциал общества, поэтому они играют важную роль в экономической, политической, общественной жизни каждой страны в отдельности и всего человечества в целом.

К 2025 г. городское население составит 2/3 от мирового. Более половины горожан проживает в городах с населением более 500 тыс. человек, и с каждым годом доля населения, живущего в крупных городах, растет.

Для крупных городов характерны высокая плотность населения, плотная многоэтажная (как правило) застройка, широкое развитие общественного транспорта и систем связи, превышение застроенной и замощенной части территории над садово-парковыми, озелененными и свободными пространствами, концентрация источников негативного воздействия на окружающую среду.

Города, особенно крупные, – это территории с глубокими антропогенными изменениями. Промышленные предприятия загрязняют природную среду пылью, выбросами и сбросами побочных продуктов и отходов производ-ства. Кроме того, для городов характерны высокие уровни тепловых, электромагнитных, шумовых и других видов загрязнений.

Города влияют на экологическую обстановку огромных территорий благодаря переносу загрязняющих веществ поверхностными водами и воздушными потоками. Прямое негативное воздействие городов в некоторых случаях проявляется в радиусе 60–100 км. В России, по существующим оценкам, около 1,2 млн человек городского населения живут в условиях резко выраженного экологического дискомфорта и около 50% городского населения – в условиях шумового загрязнения.

Значительную роль в нейтрализации и ослаблении негативных воздействий промышленных зон города на людей и живую природу в целом играют зеленые насаждения. Высаживаемые на городских улицах и в скверах зеленые насаждения помимо декоративно-планировочной и рекреационной выполняют очень важную защитную и санитарно-гигиеническую роль.

Не все растения способны выжить в условиях города. Деревья и кустарники, высаживаемые на запыленных улицах, должны выдерживать мощный натиск цивилизации. Мы хотим, чтобы растения не только радовали наш глаз, дарили прохладу в знойный день, но и обогащали воздух живительным кислородом. Далеко не каждому растению это под силу.

Растения, произрастающие в условиях крупного города, – настоящие «спартанцы». Рост деревьев здесь весьма затруднен из-за загрязнения окружающей среды. На 1 км² крупного города ежегодно выпадает до 30 т различных веществ, что в 4–6 раз больше, чем в сельской местности. Ученые считают, что большая доля смертных случаев в городах всего мира связана именно с загрязнением воздуха.

Основной причиной фотохимического тумана являются выхлопные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. Фотохимический туман возникает в загрязненном воздухе в результате реакций, протекающих под действием солнечного излучения.

К выхлопным газам автомобилей добавляются двуокись серы, фтористый водород, окислы азота, тяжелые металлы, различные аэрозоли, соли и пыль, попадающие в устьица листьев и затрудняющие фотосинтез. Так, на улицах Москвы у 20–25-летних лип фотосинтез примерно вдвое слабее, чем у таких же деревьев в пригородном парке. Вдоль центральных магистралей, как правило, чаще наблюдается ослабление и частичное усыхание крон деревьев как лиственных, так и хвойных пород. Из-за замедления процесса фотосинтеза у городских деревьев снижен ежегодный прирост побегов. В кроне формируются более короткие побеги. Атмосферные загрязнения могут служить причиной и иных нарушений в росте и ветвлении. Так, например, у липы иногда образуются двойные почки. При обилии таких нарушений у деревьев возникают уродливые формы роста.

Необычен в городах и тепловой режим почвы. В летние жаркие дни асфальтовое покрытие, нагреваясь, отдает тепло не только приземному слою воздуха, но и почве. При температуре воздуха 26–27 ^oС температура почвы на глубине 20 см достигает 34–37 ^oС, а на глубине 40 см – 29–32 ^oС. Это самые настоящие горячие горизонты – как раз те, в которых сосредоточена основная масса корней растений. Недаром самые верхние слои городских почв практически не содержат живых корней. Для уличных растений создается необычная тепловая ситуация: температура подземных органов у них нередко выше, чем надземных. В естественных же условиях, наоборот, жизненные процессы у большинства растений умеренных широт протекают при обратном температурном режиме.

Из-за уборки опавших листьев осенью и снега зимой в холодный зимний период городские почвы сильнее выхолаживаются и глубже промерзают, чем в лесных массивах. Все это отрицательно сказывается на состоянии корневой системы растений.

Но не только микроклимат ухудшает жизнь растений в городе. Важнейший экологический фактор в жизни растений – вода. В городах растения часто испытывают недостаток в почвенной влаге из-за стекания ее в канализационную сеть.

Этим и объясняется тот факт, что видовой состав наиболее часто высаживаемых вдоль дорог и на улицах деревьев не слишком разнообразен. Основными породами в средней полосе являются липа, тополь, клен, каштан, береза, лиственница, ясень, рябина, ель, дуб, около 30 видов кустарников. По-следние часто используются для создания живых изгородей.

Какова же роль зеленых насаждений в очистке воздуха? В листьях дерева хлорофилловые зерна поглощают углекислый газ и выделяют кислород. В естественных условиях летом дерево средней величины за 24 ч выделяет столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек, а 1 га зеленых насаждений за 1 ч поглощает 8 л углекислого газа и выделяет в атмосферу количество кислорода, достаточное для поддержания жизнедеятельности 30 человек. Деревья очищают от углекислого газа приземный слой воздуха толщиной приблизительно 45 м.

Среди разнообразных пород деревьев, используемых для озеленения городов, особыми свойствами отличается каштан. Одно взрослое дерево каштана очищает от поступающих выхлопных газов пространство объемом до 20 тыс. м³. При этом, в отличие от многих других деревьев, каштан разлагает ядовитые вещества почти без ущерба для своего здоровья.

Устойчив к загрязнению воздуха и тополь. По количеству поглощаемого углекислого газа и выделяемого кислорода 25-летний тополь превосходит ель в 7 раз, а по степени увлажнения воздуха – почти в 10 раз. Так что для оздоровления воздуха вместо семи елей (трех лип или четырех сосен) можно посадить один тополь, который к тому же хорошо улавливает пыль.

Листва деревьев активно улавливает пыль и снижает концентрацию вредных газов, причем эти свойства у разных пород проявляются в разной степени. Хорошо задерживает пыль листва вяза и сирени (лучше, чем листья тополя). Так, посадка из 400 молодых тополей за летний сезон улавливает до 340 кг пыли, а вяза – в 6 раз больше. Акация, неприхотливый быстрорастущий шиповник и ряд других растений тоже обладают подобными свойствами.

В жаркий летний день над нагретым асфальтом и раскаленными железными крышами домов образуются восходящие потоки горячего воздуха, увлекающие с собой мельчайшие частицы пыли, которые долго держатся в воздухе. В то же время, над парком, расположенным где-нибудь в центре города, возникают нисходящие потоки воздуха, потому что поверхность листьев значительно прохладнее асфальта и железа. Пыль, увлекаемая этими нисходящими потоками, оседает на листьях деревьев парка. Один гектар насаждений деревьев хвойных пород задерживает за год до 40 т пыли, а лиственных – около 100 т.

В условиях высокой загазованности воздуха происходят некоторые изменения в фенологии растений, особенно тех, что растут вдоль автострад. Наблюдается сокращение периода вегетации, сроков цветения и созревания плодов, снижается степень цветения и плодоношения, качество и всхожесть семян.

За комфорт, предоставляемый транспортом, за огромное количество автомобилей мы расплачиваемся чистотой воздуха. При сгорании 1 л горючего в двигателе автомобиля в воздух попадает 200–400 мг свинца. За год один автомобиль может выбросить в атмосферу до 1 кг этого металла. Повышенное содержание свинца в овощах и фруктах, выращенных вблизи автострад, а также в молоке коров, которым скармливалась загрязненная трава, представляет опасность для здоровья человека.

Иногда летом можно наблюдать листопад у деревьев. Причина этого – высокое содержание свинца в воздухе. Деревья тяжело переносят свинцовое отравление. Верхний порог концентрации свинца для растений пока не установлен. Некоторые растения, например мхи и лиственница, поглощают его в относительно больших количествах, а береза, ива, осина – значительно меньше. Концентрируя свинец, растения тем самым очищают воздух. В течение вегетационного периода одно дерево может накопить столько свинца, сколько его содержится в 130 л бензина. Простой расчет показывает, что для нейтрализации вредного действия одного автомобиля необходимо не менее 10 деревьев.

Зеленые насаждения играют большую роль в борьбе с шумом. Высаженные между источниками шума и жилыми домами деревья снижают уровень шума на 5–10%. Кроны лиственных деревьев поглощают до 26% падающей на них звуковой энергии. Крупные лесные массивы снижают уровни шума авиационных моторов на 22–56% по сравнению с открытым местом (на одном и том же расстоянии от источника шума). Даже небольшой слой снега на ветвях деревьев усиливает поглощение шума.

Однако можно получить и противоположные результаты, если провести неправильную посадку деревьев и выбрать не те породы. Например, посадка деревьев с густой плотной кроной по оси улицы с оживленным транспортным потоком будет играть роль экрана, отражающего звуковые волны по направлению к жилым домам.

Наиболее эффективно выполняют шумозащитные функции посадки бузины красной, дуба красного, ирги канадской.

Интересно, что звуки поглощаются не листвой деревьев. Ударяясь о ствол, звуковые волны разбиваются, направляясь вниз, к почве, в которой и поглощаются. Наилучшим стражем тишины считается ель. Даже у самой шумной магистрали можно жить спокойно, если защитить свой дом рядом зеленых елей. И неплохо бы посадить рядом каштаны.

Деревья с широкими кронами и кустарники, посаженные вдоль тротуаров, улучшают микроклимат улиц.

Деревья и кустарники (более 500 видов) выделяют в воздух летучие вещества – фитонциды, обладающие способностью убивать микроорганизмы. Фитонциды, открытые в 1928 г. советским ученым Б.П. Токиным, оказывают большое влияние на жизнедеятельность растений, ускоряя или замедляя их рост и развитие. Активными источниками фитонцидов являются белая акация, береза, ива, дубы зимний и красный, ель, сосна, тополь, черемуха и др. Особенно важно, что фитонциды способны убивать некоторых возбудителей болезней человека и животных. Губительными для болезнетворных микробов являются хвойные леса. Ученые установили, что в хвойном лесу в 2 раза меньше бактерий, чем в лиственном. Так, например, 1 га можжевельника выделяет за сутки около 30 кг фитонцидов. Фитонциды сосны губительно действуют на возбудителей туберкулеза, а фитонциды пихты, тополя, дуба – на бациллы дифтерии. Опыты показали, что в июне-июле фитонциды черемухи обыкновенной подавляют размножение сальмонелл, шигелл и тормозят рост стафилококка, а фитонциды лиственницы сибирской подавляют размножение сальмонелл и тормозят рост шигелл.

Древесно-кустарниковые насаждения ослабляют негативное действие ветров. Но плотная посадка зеленых насаждений не выполняет ветрозащитных функций, поскольку приводит к усилению турбулентности воздушных потоков.

Зеленые насаждения в вегетативный период повышают влажность воздуха и стабилизируют влагообмен между поверхностью земли и атмосферой. В тени сада в жаркий день температура воздуха на 7–8 ^oСниже, чем на открытом месте. Если в летний день температура воздуха на улицах выше 30 €8С, то в парке или сквере термометр показывает лишь 22–24 €8С.

Наибольший вред зеленым насаждениям в городе приносит постоянный недостаток влаги в результате преобладания поверхностного стока над подземным. Вредное влияние на все виды насаждений оказывает загрязнение почвы, особенно тяжелыми металлами, солью, используемой зимой для борьбы с гололедицей.

Существенно ограничивают посадки зеленых насаждений вдоль улиц подземные коммуникации, прежде всего теплотрассы и газопроводы. А водосточные и канализационные коллекторы сами подвергаются разрушению под действием корней деревьев. Поэтому при проектировании зеленых насаждений улиц необходимо учитывать глубину залегания подземных коммуникаций (зона недосягаемости корневой системы должна быть более 3,4 м).

Деревья и кустарники, произрастающие в городе, ежедневно и ежечасно проводят огромную работу: поглощают пыль и углекислый газ, вырабатывают кислород, выполняют санитарно-защитные, водоохранные и шумозащитные функции, формируют микроклимат и своеобразный облик города.

Рекреационное значение зеленых насаждений связано с организацией оптимального отдыха. Скверы, парки, площадки с разнообразными растениями и композициями, дополненные малыми архитектурными формами, декоративными водными элементами (бассейны, фонтаны) способствуют полноценному отдыху населения. Зеленые насаждения служат не только украшением, они – подлинные защитники здоровья людей.