Экологическая роль лесопарков в городской среде

ВВЕДЕНИЕ

Основной ролью лесных и лесопарковых экосистем является оздоровление окружающей среды, создание комфортных условий проживания горожан. Антропогенная нагрузка на городские лесопарки наносит непоправимый вред флоре, что приводит к необратимым последствиям.

Для решения проблем восстановления биоразнообразия растительности урбанизированной среды необходимо вести системный экологический мониторинг. Содержание и уход за лесопарком экологически очень целесообразны, так как они способствуют сохранению жизненного пространства для людей, животных и растений и тем самым вносят важный вклад в защиту окружающей среды города.

Цель выпускной квалификационной работы: оценить экологическое состояние древесного покрова на территории лесопарка «Гилевская роща» г. Тюмени.

Объект исследования в выпускной квалификационной работы: выступает древесный покров лесопарка «Гилевская роща».

Предмет исследования – экологическое состояние древесного покрова лесопарка «Гилевская роща».

Исходя из поставленной цели, в ходе выполнения выпускной квалификационной работы были поставлены и решены следующие задачи:

1. Дать характеристику объекта исследования;

2. Оценить рекреационную нагрузку на изучаемую лесопарковую территорию;

3. Изучить экологическое состояние древесной растительности на исследуемой территории;

4. Оценить жизненное состояние подроста основной лесообразующей породы сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L);

5. Провести зонирование территории лесопарка по ряду параметров (основные лесообразующие породы, жизненное состояние напочвенного покрова, подроста и основных лесообразующих пород).

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Экологическая роль лесопарков в городской среде

Лесопарк - это лесной массив, предназначенный для отдыха в условиях свободного режима пользования, территория которого приведена в определенную ландшафтно-планировочную систему и благоустроена с сохранением природных ландшафтов и лесной среды [14].

В архитектурно-планировочном отношении города (городской системы, агломерации) лесопарк — это один из основных элементов зеленых и пригородных зон. При создании лесопарка участвуют специалисты многих смежных профессий.

Лесопарк отличается от леса по использованию, структурному построению и хозяйственной деятельности. Все мероприятия в лесопарке направлены на повышение санитарно-гигиенических, эстетических достоинств территории; получение древесины имеет второстепенное значение. В то же время в лесопарке проводятся лесоводственные мероприятия (рубки ухода и формирования, санитарные рубки, лесопарковые посадки различных типов и т.д.).

Площадь и территориальное размещение лесопарков в системе озеленения города зависят от многих факторов. Города, отличающиеся друг от друга не только размером или численностью населения, но и экономическим, народнохозяйственным значением, географическим положением, природно-климатическими и другими условиями, обусловливают характер проектирования и организации озелененных территорий в городе, в пригородных и зеленых зонах и их величину и размещение.

Размещение озелененных территорий и лесопарковых массивов в системе озеленения города может быть равномерным или неравномерным, кольцевым, клиньями, полосами и т.д [15].

Древесный и растительный покров на территории лесопарка выполняет важнейшие средообразующие и средозащитные функции. Главные функции деревьев санитарно-гигиеническая, рекреационная, декоративно-художественная. Санитарно-гигиеническая функция связана с тем, что древесный и растительный покров выделяют кислород и фитонциды, ионизируют воздух, снижают количество токсичных веществ, формируют особый микроклимат. Особенностью является также то, что они в результате фотосинтеза поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород. В среднем 1 га зеленых насаждений поглощает за один час 8 литров углекислоты (т. е. столько, сколько углекислоты выделяют за это время 200 человек). При этом разные породы древесно-кустарниковых растений обладают неодинаковой интенсивностью фотосинтеза и поэтому выделяют различное количество кислорода. Дерево с большей лиственной массой выделяет больше кислорода [5], [36].

Основные экологические факторы в городе существенно в худшую сторону отличаются от тех значений, которые влияют на растения в естественной среде их обитания. Это загазованность, запыленности воздуха, а также другие факторы (температура воздуха, освещенность, гидрологический режим, почвенный покров) [23 С. 33 – 65.].

Многолетние исследования И. Л. Бухариной выявили важную средоулучшающую роль лесопарков в регулировании состояния атмосферного воздуха, микроклимата городской среды, в сфере защиты урбаносреды от отрицательных антропогенных факторов, в обеспечении горожан рекреационными территориями [7].

Древесные растения значительно снижают скорость движения воздушных масс. Деревья и кустарники способствуют горизонтальному и вертикальному проветриванию, что приводит к улучшению состава воздуха и несколько снижают его температуру. Температура воздуха среди зеленых насаждений, особенно в жаркую погоду, значительно ниже, чем на открытых пространствах [37].

Кроме влияния города на климат, изменяется и гидрологический режим так, как нарушается естественный режим стока. Гидрологический режим характеризуется ограничением поступления воды в почвы из-за асфальтовых покрытий. Водный режим осложняется повышением сухости воздуха. Нагреваясь, поверхность листьев деревьев и кустарников испаряет в воздух большое количество влаги. Один гектар насаждений в течение вегетационного сезона испаряет до 3000 т. влаги, за этот же период 1 м2 газона испаряет 500—700 л. воды. Ежедневно взрослая липа испаряет 0,2 т влаги, хорошо развитый бук — до 0,6 т. влаги, а 1 га. столетних дубов - около 26 т. Ежегодно зеленые насаждения испаряют 20-30 % атмосферных осадков, выпавших на занятую ими территорию. Сравнением влияния растений и воды на повышение влажности воздуха установлено, что 1 гектар полноценных растений значительно лучше (почти в 10 раз) увлажняет, освежает воздух по сравнению с водоемом такой же площади. Если принять относительную влажность воздуха на проезжей части улицы за 100%, то в жилом квартале с озеленением влажность будет составлять 116%, на бульваре -205%, в парке -204%. Повышение влажности на 15% воспринимается организмом как понижение температуры на 3,5°С [17 С. 166 – 170].

Древесная растительность оказывают большое влияние и на улучшение радиационного режима в городе. Напряжение общей радиации (прямой и рассеянной) на открытой городской территории в солнечные дни может достигать больших величин, а среди зеленых насаждений города это напряжение снижается в 7 раз [3].

Большинство растений выделяет летучие и нелетучие вещества – фитонциды, обладающие способностью убивать вредные для человека болезнетворные бактерии или тормозить их развитие. К числу ярко выраженных фитонцидных деревьев и кустарников относятся: береза, дуб, тополь, черемуха. Известно более 500 видов деревьев, имеющих фитонцидные, свойства [13].

Больше всего образуют фитонциды хвойные породы деревьев и кустарников. Один гектар можжевельника выделяет в сутки 30 кг летучих веществ. Большое количество фитонцидов (20кг) выделяют сосна и ель. Благодаря способности растений выделять фитонциды воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц [24 С. 84 – 88].

Одной из самых сложных экологических проблем лесопарков находится в зоне загрязнения городской среды, подвергаются химическим, физическим, биологическим загрязнениям, приводящих к нарушению функций зелёных растений. Все они снижают устойчивость и полезных для человека свойств.

Древесная растительность,  уменьшают концентрацию вредных газообразных веществ в воздухе города, как путем рассеивания, так и путем поглощения газов через устьица и клеточные оболочки листьев. Например, концентрация окислов азота, выбрасываемых промышленными предприятиями, снижается на расстоянии 1 км от места выбросов до 0,7 мг/м3, а при наличии зеленых насаждений до 0,13 мг/м3. Вредные газы поглощаются растениями, а твердые частицы аэрозолей оседают на листьях, стволах и ветках растений. Древесный покров, расположенные на пути потока загрязненного воздуха, разбивают первоначальный концентрированный поток на различные направления. Таким образом, вредные выбросы разбавляются чистым воздухом, и их концентрация в воздухе уменьшается [41].

Следует отметить, что газозащитная роль зеленых насаждений во многом определяется степенью их газоустойчивости. Характер воздействия загрязненного воздуха зависит от специфики физико-химических свойств токсичных компонентов, их концентрации, частоты и повторяемости, а также от климатических условий и физико-биохимического состояния самих растений [25 С. 12 – 18].

Благодаря аккумулирующей способности растений часть загрязнителей накапливается в органах и тканях. Величина фильтрации воздуха растениями и её эффективность зависят от площади листового аппарата. Каждый вид растений характеризуется индивидуальным объемом безопасного накопления токсикантов.

К слабоповреждаемым растениям относят вяз (Úlmus), ель колючую (Pīcea pūngens) иву древовидную (Sálix), клен ясенелистный (Ácer negúndo), осину (Pópulus trémula), тополь (Pópulus), яблоню сибирскую (Malus baccata), обыкновенную (Vibúrnum ópulus), смородину черную (Ríbes nígrum), сирень обыкновенную (Syrínga vulgáris).

К среднеповреждаемым породам – березу бородавчатую (Bétula péndula), (Picea engelmannii), лиственницу сибирскую (Lárix sibírica), рябину обыкновенную (Sórbus aucupária), и др. Растения с повышенной интенсивностью фотосинтеза имеют меньшую устойчивость к газам. Из трав наибольшей устойчивостью к газам обладают овсяница луговая, наименьшей — полевица белая.

Древостой в лесопарках очищают городской воздух от пыли. Этот процесс происходит следующим образом. Загрязненный воздушный поток, встречающий на своем пути зеленый массив, замедляет скорость, в результате чего под влиянием силы тяжести 60-70% пыли, содержащейся в воздухе, оседает на деревья и кустарники. Некоторое количество пыли выпадает из воздушного потока, наталкиваясь на стволы, ветви, листья. Значительная часть пыли оседает на поверхность листьев, хвои, веток, стволов. Во время дождя эта пыль смывается на землю.

Под древесным покровом вследствие разности температур, возникают нисходящие потоки воздуха, которые также увлекают пыль на землю. Распространению или движению пыли препятствуют не только деревья и кустарники, но и газоны, которые задерживают поступательное движение пыли, перегоняемой ветром из разных мест.

Среди растений запыленность воздуха в 2-3 раза меньше, чем на открытых городских территориях. В глубине зеленого массива, на расстоянии 250 м от его опушки, запыленность уменьшается в 2,5 раза.

Пылезадерживающие свойства различных пород деревьев и кустарников неодинаковы и зависят от морфологических особенностей листьев. Лучше всего задерживают пыль шершавые листья и листья, поверхность которых покрыта ворсинками, как у сирени. Если принять количество пыли, задерживаемой 1 см2 поверхности листа тополя за 1, то количество пыли, удерживаемой таким же по площади листом клена остролистного, составит 2, сирени 3, вяза 6.

Осевшая на листьях пыль, периодически смывается дождем, сдувается ветром, и листья вновь способны задерживать пыль [10 С. 4 – 9].

Древесная растительность уменьшают шум города. Располагаемые между источниками шума (транспортные магистрали, железные дороги и т. д.) и жилыми домами, участками для отдыха и спортивными площадками, они снижают уровень шума на 5-10%. Кроны лиственных деревьев поглощают до 26% падающей на них звуковой энергии. Хорошо развитые кустарниковые и древесные породы с густой кроной на участке шириной в 30-40 м могут снижать уровни шума на 17 - 23 Дб, небольшие скверы и внутриквартальные посадки с редкими деревьями – на 4 Дб. Крупные лесные массивы снижают уровни шума авиационных моторов на 22-56% по сравнению с открытым местом на том же расстоянии [16].

Большое значение имеет древесная растительность и в решении проблемы организации отдыха населения. Зеленая окраска листвы, менее высокая температура в парках жаркое время, наличие в воздухе фитонцидов, бальзамических и других веществ, выделяемых растениями, слабая запыленность воздуха и повышенное содержание в нем кислорода оказывают благотворное физиологическое действие на нервную систему человека, снимая напряжение.

Огромное влияние оказывают на человека различные ландшафты, создавая у него определенное настроение и повышая жизненный тонус.

В связи антропогенным воздействием города на зеленые насаждения необходимо постоянное наблюдение за состоянием лесопарковых растений. Это позволит не только своевременно выявить первые признаки деградации, но и предложить меры по их устранению [20 С. 98 – 105].