Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Введение

Жители современных густонаселенных мегаполисов вынуждены проводить значительную часть своей жизни в относительно дискомфортной и стрессовой среде, вследствие чего в качестве неотъемлемой части городской инфраструктуры планируются парковые зоны, пребывание в которых в свободное время позволяет в некоторой степени снизить уровень интенсивности прессинга, которому неизбежно подвергается человеческий организм в урбанизированных условиях [1].

С 2017 г. в Российской Федерации постепенно реализуется государственный проект по формированию комфортной городской среды, одно из направлений которого подразумевает создание новых зеленых насаждений, а также разработку своевременных мер по защите и восстановлению имеющихся озелененных территорий. Если рассматривать современный городской многофункциональный парк с точки зрения структуры дерева показателей качества, включающей целый ряд компонентов, то среди последних можно выделить следующие средообразующие (оздоравливающие) показатели: площадь озеленения, площадь водоемов (если они есть), хвойный лес и кустарник, лиственный лес с высокой фитонцидностью (включая видовое разнообразие представителей древесной флоры) [2]. Разумеется, наличие травяного покрова, в том числе в виде искусственных газонных и клумбовых насаждений, также принимается во внимание, однако в данном случае речь идет скорее об эстетической, нежели здоровьесберегающей функции последних.

В то же время необходимо отметить, что ведущий компонент парковой флоры, деревья, нередко находятся в состоянии серьезного физиологического стресса [3], вызванного воздействием целого ряда факторов, таких как повышенная концентрация ионов хлора в почве (нередко обусловленная неконтролируемым использованием хлорсодержащих антигололедных реагентов как по периметру, так и непосредственно внутри парковых зон), загрязнение атмосферы, почвенного слоя и грунтовых вод промышленными и транспортными выбросами; прямое механическое воздействие (так, интенсивный снегопад, прошедший на территории г. Екатеринбурга 04.05.2024 г. спровоцировал массовый облом веток и стволов деревьев с уже распустившимися листьями) (рис. 1) и др. [4]. Все эти факторы в совокупности оказывают негативное воздействие на общее состояние древесных насаждений, что, в свою очередь, снижает не только эстетическую привлекательность парковой зоны с точки зрения посетителей, но и сказывается на общем уровне оздоравливающих показателей, включая фитонцидную активность [5].

Цель исследования заключалась в оценке общего состояния древесных насаждений в парковых зонах Екатеринбурга, активно посещаемых жителями города и расположенных непосредственно вблизи автострад с интенсивным движением и крупных жилых комплексов.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования, осуществлявшегося на протяжении 2016–2024 гг., послужили зеленые насаждения в четырех парках г. Екатеринбурга:

1. Дендрологический парк, расположенный по ул. 8 Марта (расположен в самом центре мегаполиса на правом берегу р. Исеть, площадь составляет 7 га, история создания парка начинается с 1946 г.).

2. Харитоновский сад (самый старый из городских парков, существует с 1826 г. как частная территория при усадьбе Расторгуевых-Харитоновых, площадь непосредственной парковой зоны составляет 7 га).

3. Парк им. Павлика Морозова (его площадь составляет 5,6 га – самая маленькая из обследованных парковых зон, единственный из парков, полностью лишенный водоемов, на территории находится спортивная площадка).

4. Дендрологический парк, расположенный по ул. Первомайской (занимает свыше 9 га, на территории находятся два искусственных водоема, множество клумб и оранжереи).

Рис. 1. Массовое повреждение деревьев в парках г. Екатеринбурга после весеннего снегопада (04.05.2024 г.)

Таблица 1

Соответствие между коэффициентом ФА и качеством среды произрастания лиственных деревьев

В статье представлены обобщенные данные на начало 2024 г., поскольку именно к данному моменту после экстремально жаркого и засушливого летнего сезона 2023 г. и последующей за ним избыточно снежной зимы (что подтверждается данными региональных метеорологических наблюдений) древесные насаждения подверглись максимальному стрессу. В большинстве парков, за исключением последнего, средний возраст древесных насаждений не превышает 40–50 лет, поскольку вырубка старых деревьев сопровождается их регулярной заменой во избежание риска падения стволов на отдыхающих горожан, однако в настоящее время и Дендрологический парк также подвергается реконструкции.

При оценке состояния насаждений использовалась шкала категорий по характеристике кроны путем сплошного пересчета деревьев с разнесением их по категориям состояния. Категории состояния – интегральная оценка состояния деревьев по комплексу визуальных признаков (густоте и цвету кроны, наличию и доле усохших ветвей, состоянию коры и др.), в соответствии с которой выделяется пять основных уровней: I – без признаков ослабления; II –ослабленные; III – сильно ослабленные; IV – старый сухостой; V – аварийные деревья.

Для определения относительного жизненного состояния (ОЖС) древостоя использовалась методика А.В. Алексеева путем расчета показателя Ln;

Ln = (100 N1 + 70 N2 + 40 N3 + 5 N4 ) / N,

где Ln – относительное жизненное состояние древостоя;

N1 – число здоровых деревьев;

N2 – число ослабленных деревьев;

N3 – число сильно ослабленных деревьев;

N4 – число отмирающих деревьев

N – общее число обследованных деревьев

При L = 100–80 % – жизненное состояние древостоя на данной территории характеризуется как здоровое; 79–50 % – ослабленное; 49–20 % сильно поврежденное; 19 % и ниже – полностью разрушенное [6, 7].

Помимо этого, у лиственных видов деревьев оценивался интегральный показатель флуктуирующей асимметрии листовых пластин по пяти ключевым промерам согласно стандартной методике (по В.М. Захарову) [8, 9]. В настоящее время в ряде публикаций подвергается сомнению надежность использования коэффициента флуктуирующей асимметрии в качестве биоиндикационного показателя уровня загрязнения атмосферного воздуха, однако признается его надежность как критерия оценки общего уровня стресса, которому подвергаются представители древесной флоры (хотя конкретные причины подобного стресса не всегда очевидны) [10, 11]. В табл. 1 представлены соответствия между значениями коэффициента асимметрии листовых пластин (ФА), качеством среды, в которой произрастают деревья, и баллами оценки общего состояния последних.

Результаты исследования и их обсуждение

Обследования древесной флоры показали, что на территории четырех парков в целом произрастает свыше 40 различных видов деревьев, наиболее распространенными среди которых являются следующие: липа сердцевидная (Tilia cordata Mill.); береза повислая (Betula pendula Roth.); тополь бальзамический (Populus balsamifera L.); ель сибирская (Picea obovata Ledeb.); ель колючая (Picea purgens Engelm.); лиственница сибирская (Larix sibirica Ledeb.); вяз гладкий (Ulmus laevis Pall.). Другие виды деревьев, такие как сосна сибирская кедровая (Pinus sibirica Du Tour), рябина обыкновенная (Sorbus aucuparia L.), груша уссурийская (Pyrus ussuriensis Maxim.), орех маньчжурский (Juglans mandshúrica Maxim.) и др. были представлены отдельными экземплярами и встречались на территории не всех парков. Вследствие этого для оценки относительного жизненного состояния (ОЖС) древостоя были выбраны шесть самых часто встречающихся видов деревьев: Tilia cordata, Betula pendula, Populus balsamifera, Picea obovata, Picea purgens и Larix sibirica (табл. 2).

Как показывают представленные данные, состояние древостоя в значительной степени определяется видовой принадлежностью последнего, но в целом наблюдается закономерность: наиболее распространенные как на урбанизированной территории, так и за пределами города лиственные виды деревьев демонстрируют относительно более высокий уровень экологического благополучия (особенно это характерно для эврибионтных популяций Betula pendula и Populus balsamifera) по сравнению с представителями хвойной флоры. Особенно сложная ситуация фиксируется для видов рода Picea, традиционно рассматриваемых как пример узкоспециализированных и чувствительных к антропогенному воздействию, но в то же время пользующихся большой популярностью у городских служб, отвечающих за озеленение урбанизированных территорий, вследствие высокой эстетической привлекательности. Относительное жизненное состояние древостоя ели можно охарактеризовать как ослабленное (для ели колючей) и даже сильно поврежденное (для ели сибирской). В целом можно отметить, что именно последний вид, несмотря на аборигенное происхождение, наиболее уязвим в урбанизированных условиях (рис. 2), что, к сожалению, крайне редко принимается во внимание при выборе мест высадки данных деревьев.

Как уже отмечалось ранее, в качестве одного из критериев экологического благополучия лиственных видов растений можно рассматривать интегрированный коэффициент флуктуирующей асимметрии (ФА) листовых пластин, который оценивался по каждому парку для деревьев, относящихся к трем видам: Betula pendula, Populis balsamifera и Tilia cordata. Данные, представленные в табл. 3, позволяют заключить, что значения данного показателя коррелируют не только (и не столько) с видовой принадлежностью обследованных растений, но и с местоположением конкретного парка, по крайней мере для березы повислой (B. pendula), что не наблюдалось в отношении величин ОЖС (табл. 2).

Рис. 2. Крона Picea obovata, произрастающей на территории дендрологического парка г. Екатеринбурга

Таблица 2

Выборочные результаты оценки относительного жизненного состояния древостоя на территории обследованных парков

Таблица 3

Показатели флуктуирующей асимметрии (ФА) на обследованных территориях

В то же время значения всех усредненных коэффициентов ФА безотносительно от территории произрастания деревьев демонстрируют экологическое неблагополучие последних – от средних отклонений от нормы до критических значений. К сожалению, вычленить роль конкретных факторов в формировании подобной картины не представляется возможным, поскольку, как отмечалось ранее, сами значения флуктуирующей асимметрии листовых пластин зависят от слишком большого числа параметров, включая состав почвы, уровень загрязнения атмосферного воздуха, а также температурный режим в период вегетации.

Заключение

Как показывают исследования, проведенные на протяжении 2016–2023 гг. в четырех парках г. Екатеринбурга, расположенных непосредственно вблизи крупных автострад и жилых комплексов, состояние около 30 % всех деревьев можно охарактеризовать как неблагополучное, о чем свидетельствуют как высокие показатели коэффициентов флуктуирующей асимметрии листовых пластин у Betula pendula, Tilia cordata и Populus balsamifera, так и общее состояние кроны.

Наименее благополучное состояние последней было зафиксировано у листвы Tilia cordata, поскольку последний вид характеризуется высоким уровнем чувствительности к повышенной концентрации ионов хлора в почве, обусловленной интенсивным использованием сольсодержащих антигололедных реагентов в зимний период. В то же время значения коэффициента флуктуирующей асимметрии у листовых пластин деревьев данного вида были достоверно (Р < 0,05) ниже по сравнению с аналогичными показателями для Populus balsamifera, традиционно рассматриваемого в качестве примера растения с высоким уровнем толерантности к антропогенному прессингу.

Из хвойных насаждений наибольший уровень стресса наблюдался у представителей вида Picea obovata, у которых показатели дефолиации кроны в парковой зоне достигали 30–50 %, что соответствует сильно ослабленному состоянию и свидетельствует о высоком уровне неблагополучия деревьев в городских условиях. Результаты подобных исследований необходимо учитывать при выборе конкретных видов зеленых насаждений для размещения в условиях современных мегаполисов.