Текст книги "Экологические особенности городской среды"

Таблица 1 – Ранжирование типов микроклимата по степени комфортности и потенциальным условиям рассеяния примесей (РП)

Потенциальные условия рассеяния примесей ухудшаются в рангах в алфавитном порядке от А до Д, то есть наилучшие условия соответствуют рангу А. Как видно из таблицы, комфортным микро– и биоклиматическим условиям не всегда соответствуют лучшие условия рассеяния загрязнителей.

2.3 Особенности среды обитания городской растительности

В городе растения испытывают воздействие целого ряда экологических факторов: климатических, эдафических, техногенных и других. Зеленые насаждения на значительной части своей территории испытывают высокую антропогенную нагрузку, подвергаются химическому, физическому, биологическому и комплексному загрязнению. Следствием этого являются особые условия существования фитоценозов, возможности и условия их выживания, особенности функционирования, уровень их экологической значимости и выполнение ими средоохранных, санитарно-гигиенических и других полезных функций.

Крупные города представляют собой «острова тепла», с особым режимом воздуха, характеризующимся повышенными температурами. Задымление, запыленность воздушного бассейна уменьшают прозрачность атмосферы, что приводит к ослаблению солнечной радиации. Общая загрязненность атмосферы в городах намного выше, чем на прилегающих территориях.

Почвы в городах сильно изменены в результате антропогенной деятельности. Естественные почвы просто отсутствуют, их заменяют искусственные насыпные антропопочвы. Для них характерна повышенная уплотненность, которая, в свою очередь, отрицательно воздействует на температурный режим почв, на состояние микроорганизмов и т. д. Городские почвы обеднены усвояемой органикой, они содержат повышенные концентрации соединений металлов, солей, строительный мусор и другие отходы. Это нарушает естественные процессы, происходящие в почве, обедняет ее элементами питания растений, тормозит развитие последних.

Асфальтные покрытия затрудняют доступ воды и кислорода в почву. С водонепроницаемого асфальта дождевые воды стекают в канализационную сеть, поэтому для растений возрастает вероятность почвенной засухи. Кроме того, наличие подземных коммуникаций и сооружений в зоне корневой системы деревьев неблагоприятно как для отдельных растений, так и для насаждений в целом.

По сравнению с естественными местообитаниями изменен в городах и световой режим. Наличие дополнительного освещения растений в ночное время нарушает естественное поведение многих видов насекомых-фитофагов и способствует их перераспределению, скоплению в пределах городских насаждений и подчас сильному повреждению последних.

Основными антропогенными факторами неблагоприятного воздействия на растительность крупных городов России являются:

– загрязнение атмосферы, поверхностных и грунтовых вод и почвы. В зеленой массе растительности уменьшается содержание хлорофилла. Ткани растений, пораженные хлорозом, изменяют цвет на желтый и охристый, более сильное поражение вызывает некроз (омертвление) тканей. Установлена связь пораженности растительности и накопления в растениях, относительно фона, ряда химических элементов вблизи производств и автомобильных дорог;

– нарушение гидрологического режима и эрозийные процессы, вызванные неправильными хозяйственными мероприятиями и промышленной деятельностью;

– пожары в пригородных лесах, связанные с нарушением населением требований пожарной безопасности в засушливые сезоны года;

– несовершенство режима ведения лесохозяйственной деятельности, при котором из-за отсутствия или запаздывания санитарных и лесовосстановительных рубок создаются условия для нарушения оптимальной возрастной структуры лесов, увеличиваются площади перестойных насаждений, роста очагов гнилевых болезней;

– избыточное рекреационное воздействие, сопровождающееся уплотнением почвы, нарушением мохово-травянистого покрова, уничтожением и повреждением подроста и подлеска, образованием непланируемых дорог и заездов по границам крупных массивов и прочие.

Расчленение автомобильными дорогами особо охраняемых природных территорий и лесных массивов в городах и пригородных зонах является другой серьезной опасностью. Происходящие в результате этого «эрозии краев» уже будут распространяться на два лесных участка. В каждом из них из-за создания препятствия для биологических обменов, путей миграции обитающих там организмов вновь должно формироваться экологическое равновесие.

Комплексное воздействие вышеперечисленных и других экологических факторов среды обитания привело к тому, что в городской экосистеме возникают и формируются специфические растительные сообщества. При этом практически параллельно протекают два противоположных процесса: исчезают одни виды растений (местные или аборигенные), появляются новые (пришлые, аллохтонные) виды. При этом сравнительно недавно попавшие виды называют адвентивными. Внедрение какого-то нового вида растений в местные биоценозы называется интродукцией.

Доля адвентивных видов в городской флоре велика, она может доходить до 40 %. В ряде случаев такие виды быстро вытесняют аборигенные растения.

Характерной чертой городской флоры и отличающейся от естественной является большая динамичность и непостоянность. Ее состав и общее количество видов может измениться за достаточно короткий промежуток времени. При этом, чем моложе город или микрорайон, те более нестабильна его флора. Способствует этому и такие факторы, как расширение застройки, снос старых зданий, развитие промышленности и транспорта.

Кроме культурных травянистых растений в городе встречается много сорных и мусорных растений. Отличаясь высокой степенью устойчивости по отношению к антропогенным факторам, эти растения в большом количестве растут на пустырях, около дорог, по железнодорожным насыпям, на запущенных свалках. Доля этих растений постоянно увеличивается, в результате чего флористический состав городов даже разных климатических зон становится очень похожим. Так 15 % видов растений являются общими для всех городов Европы, а если сравнить только центры этих городов, то этот показатель будет намного выше – до 50 %. Продолжительность жизни городских растений существенно меньше, чем естественных. Например, в подмосковных лесах липа доживает до 300 – 400 лет, в то время как в московских парках – до 125 – 150 лет, а на улицах – всего до 80 – 90 лет.

На ходе жизненных процессов растений, их внешнем виде и строении органов сильно сказываются и особенности городской среды. Например, у городских деревьев фотосинтетическая активность снижена, поэтому они имеют более редкую крону, мелкие листья, короче побеги. Из-за ослабленности городских деревьев они уязвимы перед нашествием вредителей и всевозможных болезней, что является причиной их преждевременной гибели.

Таким образом, из-за особенности существования растительности в городе городская флора резко отличается от естественной. При этом наблюдается тенденция уменьшения видового разнообразия растений в городской зоне.

2.4 Категории озелененной территории в городе

В современном городе складывается специфическая и во многом неблагоприятная для жизнедеятельности человека экологическая обстановка. Она характеризуется повышенным содержанием атмосферных загрязнений, более резкими колебаниями температурного и радиационного режимов, наличием шума и вибраций разного рода, а также электромагнитных излучений.

В условиях непрерывного повышения техногенных нагрузок на городского жителя покрытые растительностью пространства города становятся мощным средством частичной нейтрализации негативного воздействия отрицательных факторов жизни на урбанизированных территориях.

Зеленые насаждения города входят в состав комплексной зеленой зоны – единой системы взаимосвязанных элементов ландшафта города и прилегающего района, предназначенной для решения вопросов охраны природы и улучшения условий труда, быта и отдыха населения.

Комплексная зеленая зона города состоит из ядра (территории городской застройки) и внешней зоны. В ядре выделяют:

а) микрорайоны, кварталы;

б) зеленые насаждения;

в) улицы, дороги и площади;

г) промышленные территории.

Внешняя зона включает:

– внегородскую застройку и промышленные территории;

– курорты и места отдыха (учреждения отдыха, лечения и туризма, спортивные комплексы, пляжи и дачные поселки;

– дороги (железные и автомобильные);

– зеленые массивы (пригородные леса, лесопарки, градозащитные лесные массивы, облесненные неудобья, полезащитные и другие полосы);

– сады и виноградники, питомники;

– неозеленяемые территории (сельскохозяйственные и другие земли);

– водоемы.

Все виды озелененных территорий городов, согласно градостроительной классификации, делятся на три группы:

а) общего пользования – общегородские парки культуры и отдыха, районные парки, городские сады, сады жилых районов и микрорайонов, бульвары, лесопарки;

б) ограниченного пользования – зеленые насаждения на жилых территориях микрорайонов и жилых районов, на участках детских садов, школ, спортивных комплексов, учреждений здравоохранения, культурно-просветительских, административных и других учреждений, вузов, техникумов, ПТУ, промышленных предприятий и складов;

в) специального назначения – насаждения на городских улицах и магистралях, территории санитарно-защитных и водоохранных зон, ботанические и зоологические сады, насаждения на территориях питомников, цветочных хозяйств, кладбищ.

Применительно к урбанизированным территориям и городам часто употребляют такие понятия, как лес, лесопарк, парк, сад, сквер, бульвар:

а) лес – один из основных типов растительности, состоящий из совокупности древесных, кустарниковых, травянистых и других растений (мхи, лишайники), включающий животных и микроорганизмы, биологически связанные в своем развитии и влияющие друг на друга и на внешнюю среду. Лес представляет собой природную систему, состоящую из взаимодействующих и взаимосвязанных компонентов. Эта система характеризуется динамическим равновесием, устойчивостью, авторегуляцией, высокой способностью к восстановлению и обновлению, особым балансом энергии и вещества, динамичностью процессов с тенденциями к их стабильности. Природная лесная растительность на территории городов сохранилась лишь фрагментарно. Однако и там она подвержена сильным антропогенным изменениям и не является в полном смысле слова естественной;

б) лес защитный – естественная или искусственная древесно-кустарниковая растительность, сохраняемая или культивируемая в целях создания благоприятной природной среды для жизни людей, регулирования водного режима, предупреждения эрозии почв, создания условий для жизни ценных животных и других задач, включая защиту технических и строительных объектов от заноса снегом, песком, пылью;

в) лесопарк – довольно обширный естественный лес, обычно недалеко от крупного населенного пункта или внутри него, приспособленный для массового отдыха, спорта, развлечений и удовлетворения культурных и эстетических потребностей людей. Мероприятия по «окультуриванию» могут быть ограниченными или включать специально продуманные комплексы архитектуры малых форм в сочетании со спортивно-оздоровительными учреждениями и сооружениями, а также мероприятиями, направленными на обогащение флоры и фауны лесопарка. Лес и лесопарк, лесопарк и парк, парк и сад отличаются друг от друга по комплексу выполняемых ими в системе городских территорий функций: средозащитных и санитарно-гигиенических, природоохранных, а также визуально – размерами, степенью благоустройства и режимом использования;

г) парк, как правило, это сочетание зеленых насаждений с дорогами, аллеями и водоемами, предназначенное для украшения и оздоровления местности, где отдыхают люди. Различают регулярный парк с геометрически правильной планировкой, подстриженными деревьями и кустарниками и ландшафтный парк – искусственно созданный, а чаще окультуренный привлекательный для людей охраняемый антропогенный ландшафт. Парк и сад имеют полное благоустройство вплоть до освещения и зонирования: детская, спортивная и зона тихого отдыха, и отличаются друг от друга только размерами.

Для крупных городов определены следующие градации: парк – это массив не менее 15 га, сад – массив от 3 до 15 га. Сад – озелененная территория с ограниченным набором видов рекреационной деятельности, предназначенная преимущественно для прогулок и повседневного тихого отдыха населения. Бульвар – озелененная территория линейной формы, предназначенная для транзитного пешеходного движения, прогулок, повседневного отдыха, шириной не менее 15 м. В этом его отличие от уличных насаждений. Сквер – компактная озелененная территория, предназначенная для повседневного и пешеходного передвижения населения размером до 2 га. Обычно его устраивают посреди площади города или на перекрестке улиц. Иногда устраивается перед домом, отнесенным в глубину квартала.

В некоторых городах устраивают сад ботанический, представляющий собой коллекцию живых растений дикой флоры (обычно со значительной долей древесных пород); он создается, как правило, для научных целей. Иногда создают исторический сад – декоративное окружение какого-то объекта или самостоятельное декоративное единство; такой сад представляет наряду с историческим и эстетический интерес.

Города часто разбивают на отдельные микрорайоны, которые подвергают озеленению. В микрорайонах города различают четыре основных вида озелененных территорий: придомовые, территории школ, дошкольных учреждений и учреждений культурно-бытового обслуживания.

Озелененные территории городов России составляют около 1,2 млн. га, в том числе площадь зеленных насаждений общего пользования – около 110 тыс. га. В ряде городов (Оренбург, Тверь, Владимир, Набережные Челны, Чебоксары и др.) обеспеченность населения зелеными насаждениями общего пользования отстает от нормативов и не превышает 3 – 7 м² на человека. Москва и Санкт-Петербург – города, достаточно благополучные в отношении наличия зеленых территорий. Однако и там прослеживается устойчивая тенденция к их сокращению. В Москве за последние 10 лет площадь зеленых насаждений уменьшилась более чем на 10 тыс. га.

2.5 Санитарно-гигиенические функции зеленых насаждений

При встрече загрязненного воздушного потока с зеленым массивом, он снижает скорость; часть содержащейся пыли оседает на поверхности листьев, хвои, веток, стволов и во время дождя или полива смывается на землю. Распространение пыли хорошо сдерживается также газонами. Пылезадерживающие свойства различных пород деревьев и кустарников неодинаковы (таблица 2). В частности, опушенные или клейкие листья задерживают значительно больше пыли, чем гладкие.

Среди зеленых насаждений запыленность воздуха в 2 – 3 раза меньше, чем на открытых городских территориях. Например, древесные насаждения уменьшают запыленность воздуха в вегетационный период на 42,2 %, а при отсутствии лиственного покрова на 37,5 %. Даже сравнительно небольшие городские сады снижают запыленность городского воздуха в летнее время от 30 % до 40 %.

Таблица 2 – Пылеулавливающие свойства некоторых растений

Зеленые насаждения, поглощая из воздуха вредные газы и нейтрализуя их в тканях, способствуют сохранению газового баланса в атмосфере, биологическому очищению приземного воздуха. На использовании газоочистных свойств древеснокустарниковых насаждений основан принцип устройства санитарно-защитных зон.

Вредные газы в процессе транспирации поглощаются растениями, а твердые частицы аэрозолей оседают на листьях, стволах и ветвях растений. Посадки расположенные поперек потока загрязненного воздуха, разбивают первоначальный концентрированный поток на различные направления. Таким образом, вредные выбросы разбавляются чистым воздухом, и их концентрация в воздухе уменьшается. Наиболее активно зеленые насаждения снижают содержание газов в воздухе в облиственном состоянии. Содержание оксида углерода после появления листьев уменьшается в 2 – 2,5 раза по сравнению с безлиственным периодом.

Действие древесной растительности на содержание вредных химических соединений в городском воздухе проявляется также в способности деревьев к окислению паров бензина, керосина, ацетона и т.п. Кроме того, зеленые насаждения способны улавливать и содержащиеся в воздухе радиоактивные вещества. Листья и хвоя деревьев могут поглощать до 50 % радиоактивного йода. Необходимо подчеркнуть, что зеленые насаждения защищают застройку от пыли и газов только в том случае, если они располагаются между источником загрязнения и застройкой.

Зеленые растения играют огромную роль в обогащении окружающей среды кислородом и поглощении образующегося диоксида углерода. Дерево средней величины за 24 часа восстанавливает столько кислорода, сколько необходимо для дыхания трех человек. [13].

Важнейшим свойством растений является их способность уменьшать бактериальную загрязненность воздуха, повышать его ионизацию, обогащать различного рода фитонцидами. Зеленые насаждения в три раза увеличивают количество легких отрицательно заряженных ионов и способствуют уменьшению количества тяжелых ионов, которые ухудшают видимость, отрицательно влияют на дыхание людей, вызывают усталость. В наибольшей степени улучшают ионный режим атмосферного воздуха смешанные хвойно-лиственные насаждения, а также многие цветущие растения.

Многие растения выделяют фитонциды – летучие вещества, способные убивать болезнетворные бактерии или тормозить их развитие и тем самым оздоравливать окружающую среду. Фитонциды убивают туберкулезную палочку, белый и золотистый стафилококк, холерный вибрион и др. Степень фитонцидности зависит в значительной степени от вегетационного состояния растений. Наибольшая антибактериальная активность отмечается в период почкования и цветения. В основном растения проявляют фитонцидные свойства летом, и лишь немногие – зимой. Фитонцидная активность зависит также от метеорологических факторов – уменьшается в пасмурную и дождливую погоду и увеличивается в теплую солнечную.

Зеленые насаждения снижают уровень городского шума, ослабляя звуковые колебания в момент прохождения их сквозь ветви, листву и хвою. Звук, попадая в крону, переходит как бы в другую среду, которая обладает значительно большим, чем воздух, акустическим сопротивлением, отражает и рассеивает до 74 % и поглощает до 26 % звуковой энергии. Снижение шума зависит от плотности кроны, густоты листвы, расположения насаждений по отношению к источнику шума и пропорционально ширине озелененной полосы. Способностью поглощать шум обладают также газоны и вертикальные озеленения. Травяной покров способен снизить шум на 6 дБ. Зеленая масса лиан, покрывающая стены, увеличивает их звукопоглощающую способность в 6-8 раз.

Зеленые насаждения улучшают микроклимат городской территории, предохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий, тротуары, создают более комфортные условия для отдыха на открытом воздухе. В инфракрасной, или тепловой, области солнечного спектра растения обладают очень высокой величиной альбедо – около 90 %. Температуру воздуха способны снижать даже травянистые газоны: в жаркий день на дорожке у газона температура воздуха на высоте роста человека почти на 2,5 ºС ниже, чем на асфальтированной мостовой. Суммарная солнечная радиация под кроной отдельных видов деревьев почти в 9 раз меньше, чем на открытом пространстве.

На теплоощущения человека сильно влияет не только температура воздуха, но и его влажность – различные комбинации температуры, относительно влажности и скорости ветра создают одинаковые восприятия теплового эффекта. Повышение относительной влажности воздуха воспринимается человеком в большинстве случаев как понижение температуры. Увеличение относительной влажности воздуха связано с испаряющей способностью растительного покрова. Благодаря большому испарению воды листьями зеленые насаждения увеличивают полезную для человека влажность вокруг себя на 30 %.

Зеленые насаждения могут выполнять функцию ветрозаграждения. В жилых районах, находящихся под влиянием ветрозащитных свойств леса, отмечено снижение от 20 % до 30 % расходов на отопление. Изменяя скорость и направление ветровых потоков, зеленые насаждения повышают воздухообмен городских территорий, предохраняют человека от переохлаждения зимой и перегрева летом.

Для повышения эффективности влияния зеленых насаждений на микроклимат прилегающих территорий рекомендуется создавать в городах зеленые полосы шириной от 75 до 100 метров через каждые 400 – 500 метров.

Следует подчеркнуть, что в реальных условиях городского окружения лишь значительные по площади зеленые массивы оказывают заметное влияние на микроклимат территории. Именно поэтому следует стремиться к расширению площади зеленых насаждений в городах.

Основными факторами, оказывающими негативное влияние на состояние городских насаждений, их жизнестойкость, являются:

– экологические условия города, в целом неблагоприятные для произрастания многих растений;

– нарушение технологии посадки;

– неудовлетворительное состояние почвы;

– повреждения вредителями и болезнями;

– случайные факторы (вандализм, механические повреждения).

Практически все растительные сообщества в городе чрезмерно уязвимы. По мере увеличения возраста древесных растений ослабевают их естественные защитные механизмы, снижаются возможности противодействия антропогенным факторам, устойчивость к засухам, морозам, ветрам и болезням.

Для того чтобы повысить качество озеленения, в городах вводят различные нормы и правила, устанавливающие минимальные требования, которые необходимо соблюдать при проведении озеленительных работ. При проектировании зеленых насаждений должны быть учтены техногенные и рекреационные нагрузки на ту или иную территорию. То есть, учитывая влияние различных антропогенных факторов, надо подбирать породы, максимально адаптированные к тем или иным условиям.

Посадка древесных и кустарниковых растений осуществляется не произвольно, а в виде растительных группировок. Основные их типы следующие: солитер (одиночное растение), рядовая посадка, аллея, живая изгородь, живая стена, группа, букетная посадка (сверхплотная группа, либо посадка нескольких экземпляров в одну посадочную яму), куртина, массив.

Исходя из практики, разработаны рекомендации по количеству насаждений на различных территориях города и ориентировочный процент озеленяемых территорий на участках, отличающихся по функциональному значению. Самыми зелеными территориями общего пользования должны быть бульвары (от 200 до 300 деревьев, от 1200 до 1300 кустарников на 1 га), а также участки, прилегающие к больницам и другим лечебным учреждениям (от 180 до 250 деревьев, от 720 до 1000 кустарников на 1 га). Обеспеченность последних зелеными насаждениями должна быть от 50 % до 65 %, не меньше. На участках жилой застройки должно быть озеленено от 40 % до 60 % территории. Минимальная обеспеченность зелеными насаждениями на участках производственной застройки – от 10 % до 15 %. Если невозможно увеличить зеленые территории за счет стационарного озеленения (посадка в грунт), рекомендуется использовать мобильные способы, устанавливать растения в контейнерах, кадках, вазонах и т.д.

Должное внимание необходимо уделять содержанию насаждений в городах. Предлагаются нормы, сроки и кратность полива. В среднем за период вегетации необходимо поливать 2-3 раза из расчета от 30 до 50 л на 1 м². Приведены методические рекомендации о том, как производить обрезку кроны, стрижку «живой» изгороди, газона.

Состояние деревьев и кустарников считается:

– хорошим, если растения «здоровые, нормально развитые, без механических повреждений, густо облиственные, окраска и величина листьев нормальная»;

– удовлетворительным, если растения «условно здоровые (с начальными признаками заболеваний или устраняемыми повреждениями), с наличием усохших ветвей, с неравномерно-развитой кроной, недостаточно облиственные»;

– неудовлетворительными, если «крона слабо развита, изрежена, усыхание кроны более 50 % , имеются признаки поражения болезнями и вредителями, значительные механические повреждения».

Не менее значима в создании озелененных территорий и газонная растительность. По своему воздухоочистительному потенциалу 4 м² газона сопоставимы с одним деревом. Около трети территории общего пользования в городе лишены газонной растительности, что приводит к резкому запылению оголенных поверхностей, уменьшает количество получаемого кислорода, увеличивает уровень шумового загрязнения и загрязнения водоемов.

Для создания декоративных и устойчивых газонов используют различные травосмеси, для чего смешивают от 3 до 5 видов трав различных типов кущения, расположения и мощности корневой системы, различной высоты. Для создания многолетних цветущих газонов служат: клевер белый, маргаритка, мак альпийский, ромашка белая, тысячелистник, колокольчик. Иногда вводят и рано цветущие луковичные растения. Злаковые травы в травосмесях для цветущих многолетних газонов составляют примерно от 40 % до 50 %.