Какие деревья лучше всего подходят для глобального потепления

Городские деревья могут помочь уменьшить загрязнение воздуха от Нью-Йорка до Пекина, но какие деревья справляются с этой задачей лучше всего? Future Planet взвешивает варианты.

Города обычно приходятся на цену зеленых насаждений. С доисторических времен люди усердно вырубали леса, чтобы освободить место для поселений. Но зелень все чаще возвращается в современные городские пейзажи, и на то есть веские причины. Растительность помогает городам стать лучшей средой обитания для диких животных и людей, а также помогает сделать городской воздух более безопасным.

Деревья обладают замечательным набором характеристик, которые могут помочь уменьшить загрязнение воздуха в городах, и города по всему миру стремятся использовать их. В январе 2019 года мэр Лондона объявил, что до конца следующего года будет посажено 7000 деревьев. Между тем, китайская провинция Хэбэй, где находится Пекин, работает над созданием «зеленого ожерелья» из растений, которые могут помочь уменьшить загрязнение от заводов, окружающих столицу. А Париж планирует создать городской лес, который будет охватывать его самые знаковые достопримечательности, чтобы адаптироваться к изменению климата, а также улучшить качество воздуха в городе.

Хотя деревья, как правило, эффективно снижают загрязнение воздуха, это не так просто, чем больше деревьев у вас в городе, тем лучше будет воздух. Некоторые деревья заметно эффективнее фильтруют загрязняющие вещества из воздуха, чем другие.Чтобы максимально улучшить качество воздуха на улице или в городе, это должно быть подходящее дерево для работы.

Вам также может понравиться:

• Как загрязнение воздуха усугубляет Covid-19
• Почему автомобили исчезают из городов
• Исцеляет ли окружающая среда?

И, конечно же, деревья — это только способ фильтровать загрязнения; лучше в первую очередь сократить выбросы загрязняющих веществ, отмечает Дэвид Новак, старший научный сотрудник Лесной службы США, который уже 30 лет изучает влияние растений на качество воздуха. «Но деревья могут оказать большую помощь», — говорит он.

Деревья могут улучшить качество воздуха прямым и косвенным образом. Косвенно они могут помочь, затеняя поверхности и снижая температуру. Если здания затенены деревьями, это снижает потребность в обычном кондиционировании воздуха и выбросы парниковых газов, связанные с ним. Кроме того, более низкие температуры снижают риск вредных загрязнителей, таких как приземный озон, который обычно резко возрастает в жаркие дни в городских районах.

Загрязнение воздуха в Пекине регулярно превышает рекомендованный ВОЗ уровень в 10 раз, но в попытке сократить загрязнение внедряются схемы посадки деревьев (Фото: Getty Images)

Но деревья также играют жизненно важную роль в непосредственном удалении загрязняющих веществ из воздуха. Растения часто рассматриваются как «легкие» экосистемы, потому что они поглощают углекислый газ и выделяют кислород, говорит Рита Баральди, физиолог растений из Института биоэкономики Итальянского национального исследовательского совета. Но они также действуют как «печень» экосистемы, фильтруя через свои листья атмосферные загрязнители, такие как двуокись серы и двуокись азота.

Деревья особенно эффективно удаляют твердые частицы (ТЧ), добавляет Новак. ТЧ представляют собой мельчайшие частицы органических химикатов, кислот, металлов и пыли, выбрасываемые транспортными средствами и заводами, работающими на ископаемом топливе, а также строительными площадками. Самые большие из этих частиц имеют диаметр до 10 микрометров (известные как PM10), что составляет примерно пятую часть ширины человеческого волоса.Кроме того, есть частицы PM2,5 размером 2,5 микрометра и еще более мелкое загрязнение наночастицами.

Мелкие твердые частицы могут легко проникать в дыхательную систему человека, вызывая легочные и сердечно-сосудистые заболевания или усугубляя респираторные заболевания. Это также было связано с воспалением и сердечными заболеваниями. По одной из оценок, 8,9 миллиона смертей в год во всем мире могут быть связаны с воздействием мелкодисперсных твердых частиц на открытом воздухе.

Очистка воздуха

С точки зрения городского планирования растения действуют как легкодоступный набор очистителей твердых частиц. «Деревья могут помочь сократить выбросы твердых частиц двумя основными способами», — говорит Прашант Кумар, директор-основатель Глобального центра исследований чистого воздуха в Университете Суррея.

Хвойные деревья обеспечивают наилучшее снижение содержания твердых частиц, потому что они являются вечнозелеными видами. Но это не делает их автоматически подходящими для любого контекста — Дэвид Новак

Во-первых, это рассеивание: при столкновении с деревьями и растениями концентрированные облака мельчайших частиц рассеиваются и, таким образом, разбавляются воздухом, что снижает риск вдыхания людьми. Второй — депонирование. ТЧ легко застревают в восковых волосатых листьях деревьев и кустарников. Во время дождя большая часть этих частиц смывается водой в канализацию.

«Степень, в которой каждый вид выполняет такую ​​фильтрующую деятельность, в основном зависит от размера кроны, размера и структуры листа», — говорит Баральди. Большие навесы могут улавливать больше частиц, чем более мелкие, а более крупные листья могут улавливать больше загрязняющих веществ, чем мелкие. Когда дело доходит до типа листьев, именно те, у которых шероховатая, неровная и опушенная поверхность, действуют как «лучшие фильтры» для ТЧ.

Лондонские платаны, растущие вдоль набережной Виктории, выделяют большое количество летучих органических соединений, которые могут негативно сказаться на загрязнении воздуха в городах (Фото: Getty Images)

Недавние исследования показывают, что крошечные волоски на листьях растений, в частности, могут играть большую роль в улавливании твердых и жидких частиц, составляющих ТЧ.В одном недавнем исследовании Барбара Махер и ее коллеги из Университета Ланкастера проверили способность девяти видов деревьев улавливать ТЧ в экспериментах в аэродинамической трубе. Береза ​​повислая, тис и бузина были наиболее эффективными в улавливании частиц, и именно волоски их листьев способствовали уменьшению количества частиц на 79%, 71% и 70% соответственно. Напротив, крапива оказалась наименее полезной из изученных видов, хотя она по-прежнему захватила солидные 32%.

Альпийский воздух

Хвойные деревья, такие как сосны и кипарисы, также являются хорошими природными очистителями. В 2015 году Джун Ян, городской эколог из Центра изучения системы Земли Университета Цинхуа в Пекине, составил рейтинг наиболее часто встречающихся видов в городах на основе их способности поглощать PM 2,5. Рейтинг также учитывал способность видов выживать в городских условиях и любое негативное воздействие на качество воздуха, например, производство аллергенов и летучих органических соединений (ЛОС) — набора веществ, которые могут взаимодействовать с газами, выделяемыми транспортных средств, таких как диоксид азота. В присутствии солнечного света эти реакции могут способствовать образованию приземного озона, который вреден для здоровья человека. Эффекты могут быть значительными; когда в 2006 году на Берлин обрушилась волна тепла, озон, образовавшийся в результате взаимодействия летучих органических соединений растений и загрязнителей транспортных средств, привел к резкому ухудшению качества воздуха.

К удивлению Янга, его система ранжирования показала, что самые распространенные виды деревьев не являются лучшими фильтрами загрязнения. «Из 10 наиболее часто встречающихся видов только лондонский платан, серебристый клен и гледичия имеют рейтинг выше среднего», — говорит он. Именно хвойные деревья, такие как сосны и кипарисы, были лучшими фильтрами загрязнения. Ян пришел к выводу, что посадка хвойных деревьев имеет смысл в таких загрязненных городах, как Пекин, для снижения содержания PM2,5.Китайская столица регулярно сообщает об уровнях PM выше 125 микрограммов на кубический метр, что более чем в 10 раз превышает рекомендуемый Всемирной организацией здравоохранения порог в 10 микрограммов на кубический метр.

Существует много противоречивых советов и предположений о преимуществах городских деревьев для смягчения загрязнения воздуха — Стефани Карлайл.

Причина того, что хвойные деревья успешно снижают содержание твердых частиц, частично связана со структурой их полога – плотный полог из игольчатых листьев, характерных для хвойных, очень эффективно улавливает загрязняющие вещества. И их сезонная биология тоже помогает. «Хвойные деревья обеспечивают наилучшее снижение содержания твердых частиц, потому что они являются вечнозелеными видами», — говорит Новак. В отличие от лиственных деревьев, которые сбрасывают листву на зиму, вечнозеленые виды служат круглогодичными фильтрами. «Но это не делает их автоматически подходящими для любого контекста».

Вечнозеленые деревья могут быть отличными уловителями загрязняющих веществ и могут работать круглый год, в отличие от своих лиственных родственников (Фото: Getty Images)

По словам Новака, проблема с хвойными деревьями заключается в том, что многие виды могут быть очень чувствительны к уровню соли в почве, которая, как правило, высока в городских районах, особенно там, где соль используется для удаления льда с дорог. Проблема усугубляется тем, что круглогодичный полог хвойных деревьев может блокировать солнечный свет из-за таяния снега и льда, что может привести к проблемам с дорожным движением в городах с низкими температурами, отмечает Новак. Эти два недостатка хвойных деревьев также были названы Янгом в качестве предостережений, которые следует учитывать в его рекомендациях.

Тревожные деревья

По словам Новака, некоторые лиственные виды также могут иметь побочные эффекты. Например, деревья, обычно встречающиеся в городах северного полушария, такие как тополя или эвкалипты, могут выделять высокие уровни ЛОС.

«В идеале вы хотите иметь возможность идентифицировать виды, которые могут максимизировать поглощение твердых частиц, но свести к минимуму производство прекурсоров озона», — говорит Маргарита Прендес, химик-органик из Чилийского университета, которая изучала, как различные виды влияют на качество воздуха в Сантьяго.Новак приводит хвойные деревья, такие как болиголов, можжевельник, и лиственные деревья, такие как вязы, конские каштаны и липа, в качестве примеров растений с низким содержанием летучих органических соединений.

«Исходя из данных из Сантьяго и других чилийских городов, местные деревья выделяют меньше летучих органических соединений, чем неместные деревья», — добавляет Прендес. В Сантьяго неместные виды, такие как чернослив и лондонский платан, могут производить в 30 раз больше летучих органических соединений, чем местные виды.

Но это правило может применяться не везде, и Ян говорит, что нельзя обобщать, когда речь идет об эндемичных и интродуцированных деревьях. «Некоторые из лучших видов для снижения загрязнения воздуха не являются местными», — говорит он. «Мы не должны исключать их по идеологическим причинам».

Живые изгороди из тиса хорошо украсят дорогу, чтобы уменьшить загрязнение окружающей среды, но у них также есть ядовитые листья и ягоды, что означает, что они подходят не везде (Фото: Getty Images)

Поиск подходящих деревьев для города — это хорошо сбалансированный бизнес. Но это только начало, — говорит Новак. Следующий вопрос, где их посадить.

Многие благонамеренные планы пострадали из-за плохо спланированной посадки. «В некоторых городах, таких как Пекин и Мехико, деревья посажены довольно далеко от центра города», — говорит Роб Макдональд, ведущий научный сотрудник The Nature Conservancy. — Может быть, это не так выгодно.

Макдональд, который работает с муниципальными властями над управлением городскими лесами, говорит, что, как правило, деревья нужно сажать рядом с людьми и источниками загрязнения.

А поскольку направление ветра и структура ландшафта могут влиять на перемещение загрязнений, необходимо соответствующим образом сажать деревья, добавляет Новак. На узких улицах, окруженных высокими зданиями, например, в центре Манхэттена, воздушный поток может задерживать загрязняющие вещества близко к земле. Посадка высоких деревьев с большими кронами может усугубить ситуацию, препятствуя рассеиванию загрязнения. Недавняя схема планировки лесонасаждений в Пекине привела к тому, что загрязнение в некоторых районах оказалось ловушкой, отчасти по этой причине.

Кумар и его команда недавно выпустили конкретные рекомендации по этому вопросу для градостроителей. Живые изгороди или зеленые стены, как правило, предпочтительнее деревьев на узких улицах, окруженных высокими зданиями. В то время как на широких дорогах, окруженных невысокими зданиями, такими как те, что типичны для американских пригородов, воздух может течь более свободно, поэтому риск захвата загрязняющих веществ меньше, что делает жизнеспособными как деревья, так и живые изгороди. Примеры придорожных живых изгородей, которые хорошо работают, включают калину, фотинию красную, бирючину и лавр, добавляет Баральди.

Обеспечение биоразнообразия также имеет важное значение, даже если один вид деревьев является выдающимся победителем с точки зрения его способности улавливать загрязняющие вещества. Кумар рекомендует, чтобы не более 5-10% городского леса приходилось на один и тот же вид или семейство. И последний фактор, который отмечает Новак, заключается в том, что нужно быть реалистичным в отношении обслуживания и продолжительности жизни — предпочтение следует отдавать растениям, которые не требуют особого внимания и которые прослужат несколько десятилетий.

Через лабиринт

Имея в виду такое разнообразие переменных, понять, какие виды будут лучше всего работать в конкретном месте, может быть непросто. «Существует много противоречивых советов и предположений о преимуществах городских деревьев для смягчения загрязнения воздуха», — говорит Стефани Карлайл, городской эколог из Пенсильванского университета, изучающая взаимодействие естественной и искусственной среды. «Кроме того, это действительно трудно измерить». Действительно, в некоторых исследованиях сообщается, что растения могут уменьшить количество твердых частиц, попадающих в помещения, всего на 1%, в то время как другие утверждают, что скорость снижения составляет 60%.

Но ученые создают инструменты, призванные помочь городским дизайнерам определить наиболее подходящие виды для конкретного места. Например, бесплатное программное обеспечение iTree, предоставленное Лесной службой США, ранжирует виды на основе набора переменных, включая способность удалять загрязнения воздуха, накопление углерода и выбросы летучих органических соединений.

Выбор правильного дерева включает в себя реалистичное отношение к его ожидаемой продолжительности жизни и требованиям к обслуживанию (Фото: Getty Images)