Растения в городской среде

 

Эти данные показывают, что окружающие человека в городе поверхности стен зданий, тротуаров и мостовых имеют низкое альбедо и, следовательно, излучают большое количество тепловой энергии.

Совершенно иное тепловое излучение наблюдается в зеленых насаждениях. Во-первых, листва деревьев и кустарников пропускает значительную часть энергии, так как листья обладают в известной степени прозрачностью; во-вторых, листва отражает гораздо больше энергии, чем перечисленные поверхности, и, в-третьих, она поглощает известную, долю энергии и лишь в очень небольшом количестве излучает ее. В табл. 5 указано количество энергии, которую пропускают и отражают кроны ряда пород деревьев и кустарников.

Таблица 5

Деревья и кустарники	Пропущенная энергия в % от полученной	Отраженная энергия в % от полученной	Отношение отраженной энергии к полученной (альбедо), %
Береза бородавчатая	6,5	55,5	38
Боярышник сибирский	1	62	37
Дуб летний	8,5	41	50,5
Каштан конский	10	38,5	51,5
Клен остролистный	6	44	50
Липа крымская	5	72	23
Ольха черная	5	58	37
Осина	9,5	29	61,5
Орех маньчжурский	1	71	28
Сирень венгерская	5	63	32
Тополь бальзамический	5,5	55	39,5
Черемуха обыкновенная	2	78,5	19,5
Яблоня сибирская	10	36,5	53,5

 

Приведенные показатели свидетельствуют о различной степени влияния отдельных пород на тепловой режим. Например, осина пропускает сквозь листву почти в 10 раз больше тепловой энергии, чем орех маньчжурский или боярышник. Наряду с этим альбедо осины в три раза выше альбедо черемухи.

Несколько иные показатели получил ЦНИИП градостроительства в процессе специальных исследований в Ташкенте. В итоге исследований предложена следующая классификация крон древесных пород по способности пропускать прямую солнечную радиацию (в % от полученной):

Таблица 6

Очень плотные кроны
Каштан конский	0,83 – 0,86
Клен полевой
Плотные кроны
Биота восточная	1,54 – 2,35
Дуб черешчатый
Пекан
Платан восточный
Тополь Болле
Ясень американский
Средней плотности (ажурные)
Можжевельник виргинский	2,98 – 4,95
Гледичия трехколючковая
Мыльное дерево
Орех грецкий
Софера японская
Редкие (сквозистые)
Акация ленкоранская	7,76 – 9
Катальпа прекрасная

 

Аналогичные исследования в Баку показали, что кроны пропускают солнечной энергии, %:

- мелии иранской – 0,62;

- дуба каменного – 0,64;

- тополя черного пирамидальной  формы – 0,66;

- ивы белой – 2,53;

- платана восточного – 2,54;

- кипариса вечнозеленого – 3,15;

- шелковицы белой – 3,80.

Огромное значение имеют эти свойства при выборе пород для озеленения. Однако способность листьев отдельных пород пропускать прямую солнечную радиацию еще не окончательный показатель ценности той или иной породы для применения ее в целях защиты от тепловой энергии. Дополнительным фактором являются размеры листьев, так как чем они мельче, тем меньше тепловой энергии отражает крона растения. Поэтому наилучший эффект в защите от тепловой энергии дадут крупнолистные растения с наиболее высокими показателями альбедо их листвы.

Насаждения оказывают положительное влияние на тепловой режим прилегающих к насаждениям территорий. Специальными исследованиями установлено, что чем больше зеленый массив, тем значительнее его влияние на тепловой режим прилегающих территорий (табл. 7).

 

Таблица 7

Размер массива, га	Перепад температур в °С па расстоянии от массива, м
	25		50		100		150		200
	Воздуха	Радиационной	Воздуха	Радиационной	Воздуха	Радиационной	Воздуха	Радиационной	Воздуха	Радиационной
0,1 0,5 3 5	1 1,4 2 2,1	10 11 16 19	0,6 0,8 1,2 1,5	4 5 15 16	0,3 0,3 0,8 1	3 3 9 12	0 0,1 0,5 0,9	2 2,5 6 10	– 0,1 0,5 0,5	– 2 5 7,9

 

Данные табл. 7 позволяют считать научно обоснованным стремление создавать в городах и поселках в первую очередь сравнительно крупные зеленые массивы.

Охлаждающее действие зеленых насаждений в значительной степени объясняется расходом большого количества тепла на испарение и повышение относительной влажности воздуха. Листья имеют температуру значительно ниже температуры окружающего воздуха. Подсчет показал, что на 1 га со 198 деревьями бука, имеющими 23,6 млн. листьев, общая поверхность листвы составила 5,6 га, а 790 деревьев ели также на 1 га имели 4128 млн. хвоинок площадью 12,8 га. Различные виды растений обладают способностью по-разному отражать, поглощать и пропускать солнечные лучи в зависимости от физиологического строения листьев, структуры, размеров кроны и т. д. Лучший эффект по снижению температуры дают деревья с крупными листьями (каштан, дуб, липа крупнолистная, клен остролистный, тополь серебристый, платан и др.).

Альбедо в зависимости от плотности, расположения листьев и формы кроны изменяется у деревьев и кустарников в пределах 8 - 46 %. Деревья с наибольшим альбедо дают наилучшую защиту от тепловой энергии, и их применение имеет большое практическое значение. Следует учитывать, что альбедо всей кроны дерева на 12-15 % меньше альбедо отдельно взятых листьев. Чем мельче лист, тем меньше тепловой энергии отражает крона растения. Альбедо хвойных пород значительно ниже лиственных. Необходимо иметь в виду, что солнечному нагреву подвергаются листья в основном верхней части кроны. Листья на дереве располагаются в виде листовой мозаики, не затеняя друг друга. Если листья создают сплошную поверхность, то отражение увеличивается по сравнению с рыхлым расположением листьев. Просветы в кроне поглощают значительную часть поступающей энергии. Листва деревьев и кустарников пропускает солнечную радиацию за счет прозрачности кроны. Коэффициент прозрачности кроны определяется как отношение интенсивности прямой солнечной радиации под кроной к потоку прямой радиации, падающей на открытое место (по исследованиям Е. С. Лахно в Центральном республиканском ботаническом саду АН СССР). Осина пропускает сквозь листву почти в 10 раз больше тепловой энергии, чем орех манчжурский или боярышник, и в то же время альбедо осины приблизительно в 2 раза выше альбедо этих растений. Альбедо газона равно 20,5 %. На территории зеленых насаждений радиационный режим, а вследствие этого и температура воздуха меняются в зависимости от ассортимента деревьев, их возраста, плотности смыкания крон, ярусности. Например, по многолетним средним данным, в сосновом бору лесостепной зоны температура почвы на 6 - 6,2 %, а стволов на 4,1 - 4,3 % выше, чем в лиственных. Радиация среди насаждений существенно меняется в зависимости от высоты. Если принять за 100 % радиацию на поверхности крон, то непосредственно под кроной она составляет лишь 30 %, на высоте 1 м над почвой - 25 %, а на травяном покрове - только 10 %, создавая наиболее благоприятные условия. По данным В. Н. Оболенского, солнечная радиация задерживается растительностью в молодом дубовом лесу на 96,8 %, в сосновом лесу на 96 %, смешанном лесу из ели, дуба и тополя на 97 - 98 %, густом еловом лесу на 99 %. При горизонтальной сомкнутости крон, равной 1, под их полог проникает менее 10 % солнечной радиации, поступающей на открытый участок. Сомкнутый полог задерживает солнечную энергию и препятствует излучению с поверхности почвы. Под плотными кронами прямая солнечная радиация в наиболее жаркий период дня практически человеком не ощущается, так как она ниже бытового порога (0,07 кал/см2 в минуту ее ощущения). Уменьшение сомкнутости только на 0,01 увеличивает радиацию в зависимости от времени года и периода дня на 5 - 10 %. В южных районах для озеленения территорий, используемых с 9 до 15 ч, рекомендуются высокие растения с плотными кронами, способными затенять газоны, парковые дороги, площадки для отдыха, спортплощадки, предохранять от перегрева стены архитектурных и инженерных объектов и т. д. Деревья с сильно развитой и высокой ажурной кроной снижают радиационные и конвекционные температуры и за счет лучшего проветривания увеличивают влияние растений в 1,3 - 1,5 раза. В этих условиях наиболее благоприятны для отдыха участки, расположенные на северных склонах. Озеленение пешеходных аллей значительно ослабляет неблагоприятное тепловое облучение пешеходов. Создание 5-метровой зеленой полосы между тротуаром и проезжей частью снижает тепловое облучение пешеходов от мостовой более чем в 2,5 раза. При облучении солнцем площадки с асфальтовым покрытием и подпорной стенки они нагреваются соответственно до 60 и 55 °С, а тепловое излучение достигает 0,5 кал/см2 в минуту. Если вместо асфальта уложить песчанобетонные плиты, а подпорную стенку покрыть вьющимися растениями, излучение составит всего 0,16 кал/см2 в минуту. На озелененных территориях средней полосы и севера, где солнечная радиация не так велика, целесообразно создавать больше открытых, освещаемых солнцем полян на южных склонах. Размещая растения с учетом ориентации дорог и аллей, расположения инженерных сооружений и архитектурных объектов, применяя покрытия с оптимальными гигиеническими характеристиками, используя вертикальное озеленение, можно оказывать существенное влияние на комфортность теплового режима. Наиболее высокие температуры воздуха характерны для центральных частей города с плотной застройкой, обширными асфальтовыми поверхностями улиц, площадей. Чем больше город, тем значительней разница температур воздуха среди застройки и в крупных массивах зеленых насаждений. На характерных для центра города небольших участках зеленых насаждений (скверы, бульвары) в сравнении с соседними участками застройки температуры воздуха ниже на 1 - 1,5 °С, а радиационная температура на 6 - 10 °С.В Москве температура воздуха в приземном слое над газоном при прямом солнечном облучении на 4 - 5 °С ниже, чем над асфальтом. Если на открытом участке разница температур поверхности газона и асфальта составляла 8 - 10 °С, то газон в тени имеет температуру на 22 °С ниже. Даже открытый незатененный газон имеет температуру поверхности на 6 °С ниже, чем затененный асфальт. На формирование теплового режима влияют размеры озеленяемой территории. В результате натурных наблюдений в Москве, проведенных Н. С. Краснощековой в июле-августе при безоблачном небе и температуре воздуха 24 - 30 °С, выявлены различия в температуре воздуха на открытых городских площадях и территориях зеленых насаждений разной величины. Небольшие участки зеленых насаждений и редкая посадка способны снизить температуру воздуха не только внутри массива, но и на прилегающей территории, но незначительно. Существенное влияние зеленые насаждения в городе оказывают при размерах территории свыше 6 га.

Схема взаимовлияния растений и среды

 

2.2 ВЛИЯНИЕ НАСАЖДЕНИЙ НА ВЛАЖНОСТЬ  ВОЗДУХА

При повышении влажности воздуха уменьшается прозрачность атмосферы, а вследствие этого уменьшается и количество лучистой солнечной энергии, достигающей поверхности земли. Поэтому повышение влажности воздуха оказывает положительное влияние на теплоощущение человека. Правда при температуре воздуха 37°С и при ветре очень высокая относительная влажность (близкая к 100%) влияет на теплоощущение отрицательно. Но следует иметь в виду, что такие показатели температуры и влажности - явления исключительные. Испаряющая поверхность листьев деревьев и кустарников, стеблей трав и цветов в 20 раз и более превышает площадь почвы, занимаемой этой растительностью. Поэтому озелененные территории увеличивают влажность воздуха.

В. Г. Нестеров установил, что за год 1 га леса испаряет в атмосферу 1 - 3,5 млн. кг влаги, что составляет от 20 до 70% атмосферных осадков. Н. М. Анастасьев и М. К. Харахинов приводят данные относительной влажности воздуха в различных точках (в %):

Первая серия наблюдений

Лес

Парк

Двор в городе

Вторая серия наблюдений

Лес

Бульвар

Двор в городе

Третья серия наблюдений

Лес

Сквер

Из этих данных видно, что относительная влажность воздуха значительно выше среди зеленых насаждений, чем на участках без насаждений. Разность в показателях влажности тем больше, чем крупнее зеленый массив. Л. О. Машинский проследил, как изменяется в различных условиях относительная влажность воздуха (табл. 8).

Таблица 8

Относительная влажность, %
I цикл наблюдений	II цикл наблюдений
Парк Жилой квартал (с озеленением) Улица шириной 60 м Улица шириной 15 м Бульвар	44 28 24 24 45	49 – 31 – –

 

В. А. Бодров определил влияние на влажность воздуха в прилегающей территории полосы насаждений шириной 10,5 м при высоте деревьев 15 - 17 м (табл. 9).

Таблица 9

Точка наблюдения	Абсолютная влажность		Относительная влажность
	мм	% увеличения по сравнению  с открытой степью	%	% увеличения по сравнению  с открытой степью
Открытая степь	11,3	—	48,2	____
На расстоянии от полосы, м:
10	12,7	12.4	54,4	12,8
50	12,9	14,2	54,8	13,7
100	12,6	11,4	53,5	11
200	12,1	7,1	51,8	7,5
350	11,7	3,5	50,5	4,8
500	11,7	3,5	50,3	4,3
650	11,2	1	50	3,5