Стольберг Ф.В. Экология города (урбоэкология)

Подождите немного. Документ загружается.

Раздел 5. Городская флора и фауна

261

• увеличение относительной влажности воздуха и "сглаживание" ее су-

точных и сезонных колебаний;

• выделение кислорода (как побочного продукта фотосинтеза) в ат-

мосфер/,

• увеличение концентрации отрицательно заряженных ионов (благопри-

ятно влияющих на здоровье человека) в атмосфере над древесно-кус-

тарниковыми насаждениями;

• выделение биологически активных веществ, подавляющих развитие па-

тогенных агентов в атмосфере;

• поглощение загрязняющих атмосферный воздух пыли и газов;

• снижение уровня шума вследствие поглощения энергии вызывающих

его механических колебаний;

• задержание части осадков и уменьшение поверхностного стока;

• в водных и болотных экосистемах — формирование условий аэробно-

го разложения загрязняющих воду веществ, поглощение биогенных

элементов;

• улучшение структуры, увеличение проницаемости и, в ряде случаев,

плодородия почв;

• задержание снегового покрова и талых вод;

• закрепление сыпучих грунтов, снижение уровня эрозии;

• улучшение визуальных свойств урбанизированных ландшафтов.

Сознательное использование человеком перечисленных функций расти-

тельного покрова в формировании и оптимизации урбанизированной среды

воплотилось в теории и практике фитомелиорации.

Фитомелиорация — направление прикладной экологии, состоящее в

исследовании, прогнозировании и использовании растительных систем

для улучшения геофизических, геохимических, биотических, простран-

ственных и эстетических характеристик окружающей человека среды,

проектировании и создании искусственных растительных группировок

(включая целенаправленное использование природных растительных со-

обществ) с высокими преобразующими физическую среду свойствами (Ку-

черявый, 1991).

Использование фитомелиоративных систем предполагает вовлечение

механизмов изменения среды обитания, основанных на принципах ком-

пенсации (например, восполнение запасов кислорода воздуха, потреблен-

ного населением, промышленностью и энергетикой), сопротивляемости

внешнему воздействию (например, способность слабо чувствительных к

газо-пылевому загрязнению растений поглощать примеси из атмосферы)

и усиления (например, выделение фитонцидов). В зависимости от комп-

лекса поставленных задач выделяют пять направлений фитомелиорации,

отображенные на рис. 5.4.

262

Экология городов

Рис. 5.4. Направления фитомелиорации (по Кучерявому, 1999)

5.3.2. Фитомелиоративные системы и их классификация

Любое растительное сообщество естественного или искусственного про-

исхождения, используемое в целях мелиорации окружающей человека среды,

является фитомелиоративной системой. Для классификации фитомелиора-

тивных систем используют различные признаки.

Во-первых, в зависимости от того, растения каких жизненных форм преобла-

дают в составе фитомелиоративных систем, различают древесно-кустарниковые

насаждения, травянистые наземные сообщества и водно-болотные сообщества.

Классификация древесно-кустарниковых насаждений и травянистых со-

обществ дана в разд. 5.2.3. Что касается водно-болотных фитомелиоративных

систем, то они бывают естественными и искусственными (последние в Укра-

ине получили название "биоплато", разд. 3.5.3 и 3.8.2), »в зависимости от

принадлежности видов растений к разным экологическим группам по при-

знаку условий произрастания их подразделяют на следующие типы:

• с преобладанием растений воздушно-водной группы;

• с преобладанием полупогруженных и погруженных растений;

Раздел 5. Городская флора и фауна 263

• с преобладанием плавающих растений;

• комбинированные.

Во-вторых, по происхождению и степени участия человека в контроле

функционирования растительных систем различают:

• культурфитоценозы — растительные сообщества, созданные человеком

для получения первичной продукции (поля, сады, газоны и т.п.);

• искусственные растительные группировки, не обладающие фитоценоти-

ческой структурой (искусственные уличные или внутриквартальные на-

саждения, с искусственными покрытиями между отдельными деревьями);

• спонтанные фитоценозы — нарушенные естественные сообщества и

сообщества синантропных растений;

• природные фитоценозы.

В-третьих, по признаку целевого использования фитомелиоративные си-

стемы делят на следующие категории:

• специальные, не используемые с целью получения первичной продук-

ции или эксплуатируемые в определенном режиме (парки, скверы, за-

щитные полосы, насаждения охраняемых территорий в пределах зеле-

ных зон городов);

• продукционные, фитомелиоративные функции которых используются

без ущерба для производства первичной продукции (поля, плодовые

сады, виноградники, фитоаквакультура и т.д.);

• рудеральные, фитомелиоративные функции которыми выполняются

спонтанно.

Независимо от того, в каком направлении используются фитомелиора-

тивные системы (разд. 5.3.1), все упомянутые группы фитомелиоративных

систем находят в них свое место.

В одних и тех же условиях различные фитомелиоративные системы или

же одни и те же фитомелиоративные системы в различных условиях облада-

ют различной эффективностью.

Эффективность фитомелиоративной системы определяется как:

• отношение количества поглощенного загрязняющего вещества к общему

количеству поступающего извне за определенное время (в случае фильт-

рующей функции по механизму сопротивления внешним воздействиям);

• отношение количества выделенного растениями за определенное вре-

мя в определенном объеме вещества с мелиоративными свойствами к

количеству вещества в некоторый исходный момент времени в том же

объеме до начала работы фитомелиоративной системы (в случае работы

системы по принципу усиления);

• отношение количества выделенного растениями вещества в определен-

ном объеме за определенное время к количеству этого вещества в том

же объеме, потребленного человеком за тот же период времени (в слу-

чае компенсирующего действия фитомелиоративной системы).

264

Экология городов

При определении фитомелиоративной эффективности рекультивирующих

систем используются косвенные показатели, такие как, например, содержа-

ние гумуса в почве до рекультивации и по прошествии определенного пери-

ода после введения в действие фитомелиоративной системы, т.е. скорость

гумусообразования в новых условиях.

Наибольшей эффективностью отличаются многовидовые, многоярусные

фитомелиоративные системы древесно-кустарниковых насаждений. Травя-

нистые рудеральные сообщества в целом уступают по эффективности при-

родным травянистым и древесно-кустарниковым, но, тем не менее, выпол-

няют ряд важных функций в урбоэкосистеме: закрепляют нарушенные суб-

страты, препятствуя запылению атмосферы, поглощают значительное

количество токсичных веществ, поступающих в окружающую среду с выбро-

сами предприятий и выхлопными газами от автотранспорта, например, до

400 г свинца/га в год (Duvigneaud, 1975; цит. по: Миркин, Сахапов, 1990).

Различные фитомелиоративные системы функционально дополняют друг

друга, поэтому в каждом крупном городе целесообразно использовать все

возможные в данных условиях фитомелиоранты в комбинациях, позволяю-

щих максимизировать желаемый эффект.

5.3.3. Свойства растений, используемых в составе

городских и пригородных насаждений

Среди различных свойств видов растений, использующихся в фитомели-

оративных системах, выделяют следующие характеристики, которые имеют

наибольшее значение для достижения высокой эффективности фитомелио-

ративных мероприятий:

• способность произрастать в широком диапазоне условий почвенного

богатства, определяемых механическим составом и запасом питатель-

ных веществ;

• широкий диапазон толерантности к условиям почвенного увлажнения;

• в ряде случаев, когда фитомелиоративные системы создаются в специ-

фических эдафических

условиях, для достижения желаемого эффекта

необходимо использовать растения, специализированные в произрас-

тании на очень богатых или, наоборот, очень бедных местообитаниях,

или в условиях одновременного затопления и засоления; растения за-

соленных местообитаний проявляют и свойства высокой устойчивости

к газо-аэрозольным выбросам;

• высокая устойчивость (соответственно, низкая чувствительность) к про-

мышленным газо-аэрозольным загрязнениям; как правило, листопад-

ные деревья умеренных широт и травянистые растения засушливых

местообитаний демонстрируют более высокую устойчивость к этому

фактору, чем, соответственно, хвойные растения и растения более влаж-

ных местообитаний;

Т.е. почвенных.

Раздел 5. Городская флора и фауна 265

• способность поглощать загрязняющие вещества из атмосферы или вод-

ной среды;

• хорошо выраженные фитонцидные свойства;

• хорошо выраженная способность к ионизации атмосферного воздуха;

• ветвистые кроны с густой листвой или плотной хвоей, что является необхо-

димым условием для использования растений в целях шумопоглощения;

• высокие эстетические качества: растения с красивыми, декоративными

кронами, побегами, цветками, плодами используются в архитектурно-

планировочной фитомелиорации.

Списки использующихся в озеленении населенных пунктов Украины

местных и экзотических видов растений с различными фитомелиоративными

свойствами, приведены в табл. 5.6 и 5.7.

Таблица 5.6. Свойства растений, используемых для создания санитарно-защитных

зон промышленных предприятий и озеленения городов и населенных пунктов

с развитыми промышленными функциями

Русское название Латинское название

Жизненная

форма

Средняя

относитель-

ная устойчи-

вость к газо-

пылевым

выбросам,

балл

Поглощение

одним

растением,

г/вегет.

период

Поглощение

пыли одним

растением,

кг/вегет.

период

1 2

Гледичия трехко-

лючковая*

Gleditsia

triacanthos

дерево

Дуб красный*

Quercus rubra дерево 4

Клен ясенелистный Acer negundo

дерево

30 33

Осина

Populus tremula дерево

Тополь черный Populus nigra дерево 4 180 4

Черешня обыкно-

венная

Cerasus avium дерево

Шелковица белая* Morus alba дерево 4

Тополь канадский* Populus deltoides

дерево

3,8

180 34

Ясень обыкновен-

ный

Fraxinus excelsior дерево

3,8

170 27

Ива козья Salix caprea

дерево 3,75

Тополь лавролист-

ный*

Populus laurifolia дерево 3,75 180 15

Рассчитан как среднее экспертных оценок устойчивости к выбросам предприятий различ-

ных отраслей (поданным СНиП "Проектирование санитарно-защитных зон", М., 1984).

Звездочкой отмечены интродуцированные виды.

266

Экология городов

Продолжение табл. 5.6

2 3

4 5

Тополь пирамидаль-

ный*

Populus italica дерево

3,75 180 30

Черемуха обыкновенная

Padus avium

дерево 3,75

Яблоня домашняя Malus domestica

дерево 3,75

50 5

Ива белая

Salix alba дерево 3,7

Каштан конский*

Aesculus hippocastanum дерево 3,6

100

Айлант высочайший* Ailanthus altissima

дерево 3,5

Вяз граболистный Ulmus caprinifolia

дерево

3,5 80 18

Дуб черешчатый Quercus robur

дерево 3,5

Клен остролистный

Acer platanoides

дерево

3,5

Клен полевой

Acer campestre дерево 3,5

Липа сердцелистная

Tilia cordata

дерево 3,5

100

Ясень зеленый* Fraxinus lanceolata

дерево

3,5

Робиния ложноакацие-

вая*

Robinia pseudoacacia

дерево

3,4

Вяз горный

Ulmus montanus

дерево

з,з

80 23

Ель колючая* Picea pungens

дерево

з,з

Тополь бальзамический* Populus balsamifera

дерево 3,3

180 30

Тополь белый Populus alba

дерево 3,3

Абрикос обыкновенный Armeniaca vulgaris

дерево

3,25 50 5

Клен татарский Acer tataricum

дерево

3,2

Береза бородавчатая Betula verrucosa

дерево 3 90

Вяз гладкий Ulmus laevis

дерево

80 18

Рябина обыкновенная Sorbus aucuparia

дерево 3 50

Ель обыкновенная Picea excelsa

дерево

2,5

Лох узколистный* Eleagnus angustifolia

кустарник 4 1,5

Жимолость татарская Lonicera tatarica

кустарник 3,8

0,2

Шиповник (разные

виды)

Rosa spp.

кустарник 3,8

0,3

Снежноягодник*

Symphoricarpus rivularis

кустарник 3,75

0,2

Чубушник*

Philadelphus coronarius

кустарник 3,75

0,2

Бересклет европейский Euonymus europaea

кустарник

3,7

0,6

Лох серебристый* Eleagnus argentea

кустарник

3,7

Смородина золотистая* Ribes aureum

кустарник 3,7

Раздел 5. Городская флора и фауна

267

Продолжение табл. 5.6

1 2 3

Бирючина обыкновенная

Ligustrum vulgare кустарник 3,6 0,3

Бузина красная Sambucus racemosa

кустарник

3,6

0,4

Смородина красная Ribes rubrum

кустарник 3,6

Карагана древовидная Caragana arborescens

кустарник 3,5 0,2

Смородина черная Ribes nigrum

кустарник

3,5

Спирея Вангутта* Spiraea [Vanhoutti]

кустарник

3,5

0,4

Скумпия кожевенная

Cotinus coggygria

кустарник 3,4

Спирея иволистная* Spiraea salicifolia

кустарник

3,3

Барбарис обыкновен-

ный

Berberis vulgaris кустарник 3,25 0,3

Сирень обыкновенная Syringa vulgaris

кустарник 3,25

1,6

Боярышник (разные

виды)

Crataegus spp.

кустарник 3,1 0,3

Аморфа кустарниковая Amorpha fruticosa

кустарник

0,2

Калина обыкновенная Viburnum opulus кустарник 3

Виноград дикий

пятилисточковый*

Partenocissus

quinquefolia

лиана

4,1

0,1

Таблица 5.7. Растения, используемые в санирующей, рекреационной

и эстетической мелиорации и их свойства (по Лаптеву, 1998, с изменениями)

Русское название Латинское

название

Жизненная

форма

Фитон-

цид-

ность

Сниже-

ние

окисле-

ния

воздуха

Повыше-

ние содер-

жания от-

рицатель-

но заря-

женных

ионов в

атмосфере

Сум-

марная

цен-

ность,

балл

1 2 3

4 5 6 7

Магнолия крупно-

цветковая*

Magnolia grandiflora дерево веч-

нозеленое

Дуб красный* Quercus rubra дерево листо-

падное

+ + +

Дуб обыкновенный Quercus robur

дерево листо-

падное

+ + +

Ива белая Salix alba дерево листо-

падное

Робиния ложноака-

циевая*

Robinia pseudoacacia дерево листо-

падное

+ +

268

Экология городов

Продолжение табл. 5.7

5 6 7

Рябина обыкновенная

Sorbus aucuparia дерево листо-

падное

+ +

Каштан конский*

Aesculum

hippocastanum

дерево листо-

падное

+ +

Клен остролистный

Acer platanoides дерево листо-

падное

+ +

Липа сердцелистная Tilia cordata

дерево листо-

падное

+ +

Липа широколистная*

Tilia platyphyllos дерево листопадное

+ +

Рябина ария*

Sorbus aria дерево листопадное

+ +

Айлант высочайший*

Ailanthus altissima дерево листопадное

Береза бородавчатая

Betula verrucosa дерево листопадное

Груша обыкновенная

Pyrus communis дерево листопадное

Платан западный*

Platanus occidentalis

дерево листопадное

Софора японская*

Sophora japonica дерево листопадное

Тополь Болле*

Populus bolleana

дерево листопадное

Черемуха обыкно-

венная

Padus avium дерево листопадное

Яблоня пурпурная*

Malus purpurea дерево листопадное

Яблоня лесная

Malus sylvestris дерево листопадное

Яблоня Недзвед-

ского*

Malus niedzwiedskii дерево листопадное

Лиственница сибир-

ская*

Larix sibirica

дерево хвойное

+ + +

Пихта сибирская*

Abies sibirica дерево хвойное

+ + +

Сосна обыкновенная

Pinus sylvestris дерево хвойное

+ +

Ель обыкновенная

Picea excelsa дерево хвойное

+ +

Туя западная*

Thuja occidentalis дерево хвойное

+ +

Кедр атласский*

Cedrus atlantica дерево хвойное

Кедр гималайский*

Cedrus deodara дерево хвойное

Кедр ливанский*

Cedrus libani дерево хвойное

Кипарис вечнозеле-

ный*

Cupressus sempervirens дерево хвойное

Кипарис лузитан-

ский*

Cupressus lusitanica дерево хвойное

Сосна алеппская*

Pinus halepensis дерево хвойное

Сосна итальянская,

пиния*

Pinus pinea дерево хвойное

Раздел 5. Городская флора и фауна

269

Продолжение табл. 5.7

2 3

6 7

Сосна крымская Pinus pallasiana

дерево хвойное

Лавр благородный*

Laurus nobilis

кустарник вечно-

зеленый

Магония падуболист-

ная*

Mahonia aquifolium

кустарник вечно-

зеленый

Османтус пахучий*

Osmanthus fragrans

кустарник вечно-

зеленый

Самшит обыкно-

венный*

Buxus sempervirens

кустарник вечно-

зеленый

Сирень обыкновен-

ная

Syringa vulgaris

кустарник листо-

падный

+ +

Барбарис обыкно-

венный

Berberis vulgaris

кустарник листо-

падный

+ +

Калина обыкно-

венная

Viburnum opulus

кустарник листо-

падный

Чубушник* Philadelphus

coronarius

кустарник листо-

падный

Можжевельник

казацкий

Juniperus sabina

кустарник хвойный

5.3.4. Принципы создания насаждений в городах

и пригородных зонах

Главными принципами создания насаждений в различных функциональ-

ных зонах городов являются:

принцип комплексности: растительные системы проектируются, создаются

и используются для достижения не одной, а комплекса фитомелиоративных

целей (например, уменьшение содержания загрязняющих газов и аэрозолей в

атмосфере вместе со снижением уровня шума и поверхностного стока и од-

новременным усилением эстетических свойств окружающей среды);

принцип соответствия состава и структуры растительной группировки

(фитоценоза) типу условий произрастания: естественные биогеоценозы не-

посредственно включаются в сеть управления качеством окружающей среды

города, а искусственные биогеоценозы проектируются и создаются таким

образом, что они структурно и функционально имитируют естественные.

Однако в городах, по направлению от периферии к центру, на гради-

енте "леса и природные сообщества других типов — застроенные террито-

рии" условия произрастания растений становятся экстремальными: уве-

личивается сухость микроклимата и почв, уменьшается проницаемость почв

вплоть до замены их искусственными непроницаемыми покрытиями, уве-

270

Экология городов

личивается степень загрязнения атмосферы, почв и вод, поступающих с

атмосферными осадками. В этих условиях создание полноценных фитоме-

лиоративных систем становится возможным лишь при замене местных видов

интродуцентами, экологические характеристики которых позволяют им

выносить экстремальные условия центральных или промышленных зон

города, либо в результате проведения комплекса мероприятий, направлен-

ных на снижение степени гемеробноети местообитаний. Практика исполь-

зования интродуцированных видов в составе насаждений города и приго-

родных зон широко распространена повсеместно в мире. В городах Укра-

ины более двух третей породного состава деревьев и кустарников приходится

на интродуценты.

Осуществление принципа соответствия насаждения типу местообитания

предполагает, в свою очередь, использование следующего комплекса прин-

ципов:

Экологические и лесотипологические. Видовой состав фитоценозов фор-

мируется в соответствии с экологическими характеристиками отдельных ви-

дов, такими, как отношение к механическому составу почвы, содержанию

гумуса и питательных веществ, засолению, кислотности, увлажнению почв

и его переменности, освещенности, устойчивости к содержанию токсичес-

ких газов и пыли в атмосфере и т.д. Свойства отдельных видов, из списка

потенциально используемых, сопоставляются с характеристиками конкрет-

ного места произрастания (по выше указанным параметрам), идентифици-

руемого с тем или иным типом леса или нелесных условий произрастания в

соответствии с известными типологическими схемами

. Таким образом,

подбирается ассортимент видов, способных произрастать в условиях данно-

го лесохозяйственного района и данного местообитания. Интродуцирован-

ным видам отдается предпочтение в случае, если их экологические характе-

ристики близки к таковым местных видов, но устойчивость к промышлен-

ному загрязнению значительно выше. На следующем этапе из полученного

списка исключаются виды с ярко выраженными аллелопатическими свой-

ствами, которые подавляют другие виды при совместном произрастании в

смешанных насаждениях. Данные об экологических характеристиках дре-

весных, кустарниковых и травянистых растений, произрастающих в составе

природных и антропогенных сообществ Центральной и Восточной Европы,

можно найти в книгах А. Бельгарда (1950), П. Погребняка (1955), Д. Цыга-

нова (1983), В. Кучерявого (1991), А. Лаптева (1998).

Филогенетические и биосистематические. В основе использования этих

принципов лежат представления о соответствии географических ареалов ви-

дов растений их экологическим и филогенетическим

особенностям: фило-

генетически близкие таксоны занимают идентичные экологические ниши

(Лаптев, 1998). На основе данного принципа создаются так называемые мо-

нокультурные парки и сады из деревьев разных видов одного рода, облада-

В Украине широко используется лесотипологическая схема П. Погребняка — А. Бель-

гарда — Д. Воробьева.

Т.е. отражающим эволюционное развитие таксонов.