Деревья в городах позволяют жителям адаптироваться к изменению климата и смягчать его последствия, а также положительно влияют на здоровье. При этом создание зеленых зон в городах требует особых усилий: вид деревьев, их местоположение и плотность размещения могут быть важными инструментами для градостроителей и ландшафтных дизайнеров, а также влиять на развитие городов в эпоху климатических изменений.
Но стоит учесть, что, во-первых, возможности городского озеленения остаются ограниченными: земля стоит дорого, деревьям требуются экономические и экологические ресурсы для выживания в суровых городских условиях. Во-вторых, городские деревья не приносят непосредственной пользы для всех. Сложная физиология деревьев означает, что усилия по оптимизации одного «хорошего» качества (например, увеличения тени) могут вызывать нежелательные эффекты (увеличение аллергенов в воздухе). Это усложняет планирование городского озеленения и инвестирование в необходимые работы.
Необходимо оценивать воздействие деревьев целостно. Растительность обеспечивает тень и влажность, и может принести значительные сопутствующие выгоды в области общественного здравоохранения, так как городские деревья воздействуют на физическое и психическое здоровье.
Подход к услугам городских экосистем
Концепция экосистемных услуг часто используется для определения выгод, получаемых от городских деревьев. С аналитической точки зрения это означает, что все внимание сосредоточено на выявлении, количественной оценке и моделировании выгод (и затрат) экологических и биофизических процессов, связанных с городской зеленой инфраструктурой.
В общепринятом понимании типология услуг из четырех частей различает:
- обеспечивающие услуги (продукты, представляющие ценность для человека – пища)
- регулирующие услуги (поддержание инженерных процессов – очистки воды и воздуха)
- вспомогательные услуги (процессы, оцениваемые косвенно – опыление)
- культурные услуги (социальный и духовный смысл)
В этом исследовании уличные деревья рассматриваются как особый компонент экосистемы, участвующий в предоставлении услуг и достижении ряда социальных целей. При этом упор делается на регулирующие и вспомогательные услуги, смягчающие последствия изменения климата и влияющие на здоровье человека. Анализ экосистемных услуг должен основываться на их биофизическом и социальном контексте.
Роль уличных деревьев в предоставлении регулирующих услуг
1. Микроклимат
В результате урбанизации в городах формируется более теплый и сухой климат, чем в сельской местности, особенно в ночное время. Большое количество твердых теплоемких поверхностей (асфальт, стены зданий и т.д.) генерируют «острова тепла». Увеличение растительного покрова приводит к снижению температуры окружающей среды и поверхности, увеличивает суммарное испарение, улавливает осадки и сокращает сток. Поэтому увеличение плотности растительности считается эффективным вариантом смягчения последствий жары в городах.
Большинство исследований используют среднесуточную температуру или максимальную дневную температуру. Это наиболее подходящий параметр прогнозирования смертности или заболеваемости, так как городские жители особенно подвержены риску теплового стресса, особенно во время экстремальной жары.
Исследования действительно показывают, что увеличение растительного покрова приводит к снижению как средней температуры воздуха, так и пиковых температур. Некоторые исследования также показали, что охлаждающий эффект растительности в региональном масштабе более выражен ночью.
Простые статистические корреляции, использованные в подобных исследованиях, сложно применить в других контекстах. Например, увеличение растительного покрова на 20% привело к снижению средней суточной температуры на 7,18% в Фениксе (Аризона), что снизило среднегодовое число обращений в службы экстренной помощи на 11% — это частный случай, характерный для жаркого и засушливого климата, определенного размера города и плотности его зеленых зон.
Такой же подход может привести к искажению результатов и оказаться неточным для прогнозирования местного воздействия уличных деревьев в других условиях. Например, в Нью-Йорке схожий масштаб увеличения озеленения приведет к незначительному снижению температуры, и процесс изменения микроклимата займет больше времени.
Чтобы понять процессы, которые влияют на изменения климата, необходимо охарактеризовать и понять процессы местного масштаба. Деревья создают тень, блокируя попадание солнечного излучения и ограничивают нагрев поверхностей с высокой теплоемкостью и теплопроводностью – например, бетона. Это уменьшает накопление тепла. Также растительность может увеличивать альбедо (здесь: коэффициент отражения солнечного света, способность отражать солнечный свет)
В местных масштабах обширное покрытие деревьев может обеспечить значительные снижения температур, особенно во время экстремальной жары. Эти значения могут быть намного больше, чем региональные эффекты, их трудно обобщить из-за множества переменных. Например, в Бангалоре (Индия) дневная температура воздуха на дорогах, обсаженных деревьями, будет на 5,6 °C ниже, а температура поверхности дороги на 27,5 °C ниже, чем на улицах без деревьев. Воздействие на местный климат зависит от регионального климатического контекста, географического положения города, его размера, плотности деревьев, их пород, возраста и состояния.
Наличие уличных деревьев также может изменять температуру в помещении, затеняя здания и снижая риск перегрева помещений. Это может принести пользу там, где недостаточно ресурсов для охлаждения зданий, или обеспечит дополнительные выгоды за счет снижения потребления энергии. При этом очень сложно обобщить влияние деревьев на тепловые характеристики здания, так как оно зависит от материалов, архитектуры и дизайна, пород деревьев, климата и времени года.
Однако положительное влияние уличных деревьев в дневное время летом необходимо уравновешивать их воздействием в ночное и зимнее время. В ночное время уличные деревья задерживают тепло и уменьшают вентиляцию, предотвращая рассеивание тепла, которое накапливается в течение дня.
Падение температуры окружающей среды зимой из-за затенения от вечнозеленых уличных деревьев может оказать негативное влияние на здоровье. Снижение уровня освещенности в зимнее время также может повлиять на психическое здоровье людей, склонных к сезонным аффективным расстройствам. Повышенное затенение также может привести к появлению плесени и увеличению влажности в зданиях, а также увеличению потребления энергии для отопления зданий зимой.
Важную роль в поддержании здоровья деревьев играет вода. При достаточном уровне влаги в почве деревья повышают влажность воздуха за счет вытягивания влаги из почвы и испарения ее через листья. Обеспечить деревья водой можно при помощи системы сбора дождевой воды ливневыми системами. Такой подход благоприятно скажется на качестве воды в естественных водоемах, качестве почвы, ее влагоемкости и устойчивости к эрозии.
2. Качество воздуха
Потенциальное влияние уличных деревьев на качество воздуха остается одной из наименее изученных экосистемных услуг. Уличные деревья могут регулировать качество воздуха, поглощая загрязняющие вещества и увеличивая их осаждение на листьях. Но еще они выделяют загрязнители в виде биогенных летучих органических соединений и пыльцы. Из-за множества процессов, действующих в различных масштабах, очень трудно предсказать чистое влияние уличных деревьев на качество воздуха в любой среде.
3. Поглощение загрязнителей
Влияние на качество воздуха деревьями в городской среде на здоровье в основном изучается в региональном масштабе с использованием моделирования. Результаты таких исследований не были широко подтверждены полевыми испытаниями. Большинство моделей в региональном или городском масштабе показывают умеренное снижение концентрации загрязнения на 5% и меньше. Деревья замедляют поток воздуха, тем самым улучшая процессы осаждения и абсорбции загрязнителей. Они также поглощают CO2 и газообразные загрязнители, такие как O3, NO2, SO2, через устьица или поверхность листьев. А еще удерживают переносимые по воздуху частицы более эффективно, чем другие городские поверхности.
В локальных масштабах становится важным взаимодействие между городом и растительностью, увеличивается влияние характеристик кроны деревьев, их густота и близость к строениям, а также видовой состав. Деревья с большой площадью поверхности листьев могут удалять в год в 60-70 раз больше газообразных загрязняющих веществ, чем мелкие. Тем не менее, степень уменьшения концентрации частиц рассчитать сложно. Она зависит от размера частиц и способности определенных видов очищать запыленный воздух. А на эту способность, в свою очередь, влияют морфологические характеристики растений: высота полога, его размер, форма, текстура и шероховатость листьев.
4. Выбросы биогенных летучих соединений
Деревья выделяют биогенные летучие органические соединения (БЛОС) в качестве реакции на стресс в окружающей среде: высокая интенсивность света, повышенная или пониженная температура, низкая доступность воды и т.д. В дневное время чаще всего выделяется изопрен, который способствует образованию озона в присутствии оксидов азота и солнечного света. Другие БЛОС, такие как монотерпены и сесквитерпены, выделяются не только в дневное, но и в ночное время.
Увеличение концентрации озона из выбросов БЛОС может быть скомпенсировано сокращением озона из-за осаждения и поглощения деревом, но это будет зависеть от множества условий, в том числе концентраций оксидов озона.
На количество и тип выбросов БЛОС влияет вид растений. Если сравнить воздействие миллиона деревьев с низким уровнем выбросов БЛОС с миллионом деревьев с высоким уровнем выбросов, разница может быть эквивалентна выбросам загрязняющих веществ от 490 000 автомобилей. Наибольший потенциал для улучшения качества воздуха имеют сосна, лиственница и серебристая береза, в то время как дубы, ивы и тополя могут ухудшить качество воздуха с подветренной стороны, если их посадить в большом количестве.
5. Снижение уровня шума
Шум в городских районах приводит к раздражению, нарушениям сна и гипертонии. Деревья могут ослаблять уличный шум и маскировать его. Природные звуки воздействуют на людей не так агрессивно, как антропогенные, поэтому и источник звуков так же важен, как и его интенсивность. Деревья могут значительно изменить звуковой ландшафт шелестом листьев на ветру и привлечением птиц, снижая воздействие от шума дорожного движения.
6. Пыльца
Пыльца — аллерген, негативно влияющий на здоровье и вызывающий ринит, обострения астмы и экзему. Интенсивность воздействия зерен пыльцы варьируется в зависимости от породы дерева и условий окружающей среды.
К пыльце одного или нескольких разных видов деревьев могут быть чувствительны до 50% населения, что делает ее серьезной проблемой для здоровья.
Большая часть аллергенной пыльцы деревьев в Европе производится березой, а в регионах Средиземноморья – оливами и кипарисами. Несмотря на высокую аллергенность, они используются в качестве декоративных растений. На пыльцу березы реагируют до 54% жителей европейских городов (лидер — Цюрих, Швейцария). Японский кедр, популярный в Азии и Северной Америке, также обладает высокой аллергенностью с серьезными последствиями для здоровья населения.
В некоторых случаях породы деревьев, эффективно снижающие загрязнение воздуха, оказываются активными производителями пыльцы – например, лондонские платаны.
Культурные ценности, экосистемные услуги и значение городских деревьев
Деревья на городских улицах для одних людей могут способствовать соединению с природой, а другим доставлять неудобства. Этот эффект можно исследовать при помощи различных методик.
1. Количественный подход
Количественные подходы к пониманию значения городских экосистем для человека часто сводятся к документированию психологических, рекреационных и эстетических преимуществ природной среды для здоровья и благополучия человека. Один из методов исследования пространственных отношений между деревьями и социальными группами — картирование. А для понимания взаимодействия людей с городскими деревьями и их отношения к ним эффективно используются опросы.
Моделирование также может быть эффективным методом исследования. Например, в одном из исследований использовалось экономическое моделирование для выявления готовности населения платить за посадку деревьев. Оказалось, что люди не только готовы платить за озеленение улиц, но и логично отдают приоритет тем улицам, на которых виден дефицит деревьев.
Еще один количественный подход — это оценочные исследования в масштабах города или региона. Они используют метаданные для оценки городских деревьев и увеличения их плотности. Этот метод оценивает чистую выгоду, которую городские деревья приносят региону с финансовой точки зрения.
2. Качественный подход
Качественные подходы, напротив, стремятся понять, какие отношения и значения имеют вес для участников исследования, будь то городские жители, политики, ученые или активисты. Такие подходы направлены на понимание личного отношения к деревьям в конкретных городских условиях. Методики таких исследований могут включать интервью, текстовый анализ, фокус-группы, дневники участников и открытые опросы.
Рекомендации
Чрезмерное внимание к одному процессу при обосновании необходимости городских деревьев (например, уменьшение загрязнения воздуха или смягчение последствий изменения климата) может иметь непредвиденные последствия (увеличение количества пыльцы). Существующая база фактических данных не позволяет надежно спрогнозировать последствия решений и не дает представления о специфике посадки деревьев с учетом особенностей районов.
Рамки принятия решений должны быть адаптированы к местным условиям и встроены в процессы принятия решений снизу вверх. Сообщества должны сформулировать то, что для них важно в отношении городских деревьев. Инициативы по озеленению городов следует реализовывать при постоянном обсуждении различных значений городских деревьев для жителей.
Источник:
Health and climate related ecosystem services provided by street trees in the urban environment // Jennifer A. Salmond, Marc Tadaki, Sotiris Vardoulakis, Katherine Arbuthnott, Andrew Coutts, Matthias Demuzere, Kim N. Dirks, Clare Heaviside, Shanon Lim, Helen Macintyre, Rachel N. McInnes & Benedict W. Wheeler
