Тополя и ивы давно стали привычной частью городского пейзажа. Тополя особенно хорошо знакомы красноярцам — их высаживали в городе десятилетиями, а сами деревья хорошо приспособлены к непростым условиям сибирского города.

В журнале Science Advances на днях опубликовано исследование о том, что тополя и плакучие ивы в определенных условиях могут способствовать ухудшению качества воздуха. Авторы работы показали, что выделяемые деревьями соединения участвуют в образовании озона — загрязнителя воздуха, который раздражает дыхательные пути и может вредить здоровью человека. Причем с повышением температуры этот эффект может усиливаться.

Но означает ли это, что от тополей в городах нужно избавляться? Насколько существенным может быть такой эффект именно для Красноярска и стоит ли горожанам беспокоиться из-за привычных деревьев? Специалисты Красноярского научного центра СО РАН, которые много лет исследуют состояние и особенности растительности Красноярска, оценили результаты новой работы и объяснили, насколько ее выводы применимы к нашему городу. Рассказывает Мария Кириенко, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН:

«Давайте в первую очередь объясним, что же такое летучее органическое соединение изопрен, о котором идет речь в статье. Изопрен выделяется листьями растений как побочный продукт фотосинтеза. Первооткрывателем изопрена был советский биохимик Гуиви Санадзе. В 1957 году он впервые выявил прямую зависимость между температурой воздуха и количеством выделяемого деревьями изопрена.

Изопрен — это своего рода антиоксидант для дерева. Он помогает листьям пережить неблагоприятные погодные условия, например, жару, защищая хлорофилл от разрушения. Соответственно, чем выше температура на улице, тем больше изопрена выделяют деревья, чтобы выживать в условиях жары. Это своеобразный механизм защиты.

При взаимодействии изопрена с оксидами азота под воздействием солнца в результате химической реакции образуется приземный озон. Не стоит путать его с защитным слоем озона на больших высотах, который спасает нас от избыточного ультрафиолета. Приземный озон — это основной компонент фотохимического смога. Он достаточно опасен для здоровья человека и, как ни странно, может быть вреден и для самих растений, так как повреждает устьица листьев и снижает их способность к фотосинтезу. Стоит отметить, что опасные концентрации озона формируются преимущественно при повышении температуры воздуха выше 35°C. Таким образом, в отсутствие оксидов азота и солнечного света изопрен сам по себе не опасен.

Некоторые виды деревьев действительно способны выделять больше изопрена, например, деревья семейства Ивовые — тополя и ивы. В то же время другие виды отличаются низкой эмиссией: липа, некоторые виды кленов, береза, ясень. Хвойные породы, такие как лиственница, сосна, ель, выделяют преимущественно терпены, а не изопрен.

Стоит ли демонизировать тополя и ивы и обвинять их в ухудшения качества воздуха в условиях Красноярска? Конечно же нет!

Означает ли это, что нужно избавиться от деревьев, выделяющих повышенное количество изопрена? Нет и еще раз нет!

Вредных деревьев не бывает, бывает неграмотное использование тех экосистемных услуг, которые они оказывают. Это в полной мере касается тополей и ив. Не стоит умалять положительную роль этих деревьев в городе:

·                    высокая скорость роста;

·                    высокая способность перехватывать грубую пыль (PM10), поглощать и накапливать диоксид серы, свинец, кадмий, цинк;

·                    большая биомасса, обеспечивающая максимально быстрое создание тени, что снижает температуру воздуха и поверхности (а ведь именно высокая температура способствует образованию приземного озона из изопрена);

·                    эффективное поглощение углекислого газа — молодой растущий тополь поглощает углерода больше, чем, например, медленнорастущая липа;

·                    мелиоративное значение, например, пойменные насаждения тополя черного (осокоря) на острове Татышев: их корни осушают переувлажненные почвы и предотвращают подтопления. Уничтожение и вырубка этих коренных пойменных насаждений может привести к непоправимым последствиям для экосистемы острова.

Для того, чтобы снизить выбросы приземного озона — основного компонента фотохимического смога, нужно не вырубать деревья, выделяющие повышенное количество изопрена, а сокращать концентрацию оксидов азота в атмосфере. Достичь этого можно, например, перейдя от угольной генерации к газовой. Сжигание угля является крупнейшим источником выбросов оксидов азота. В Красноярске более 90% энергопотребления города приходится на бурый уголь — один из самых «грязных» видов топлива. При его сжигании в атмосферу выделяется большое количество вредных загрязняющих веществ: оксиды углерода, оксиды азота, диоксид серы, мелкодисперсная пыль (PM2,5). При этом КПД по теплоотдаче у бурого угля один из самых низких.

Одним из действенных способов снижения концентрации приземного озона является «эффект дополнительных крон», основанный на увеличении проективного покрытия зеленью городских пространств. Густая листва затеняет нагреваемые поверхности (асфальт, брусчатку, стены зданий), что приводит к локальному охлаждению воздуха. Снижение температуры, в свою очередь, замедляет фотохимические реакции образования озона. Например, в Китае увеличение площади проективного покрытия зелеными насаждениями за последние годы позволило значимо снизить концентрацию приземного озона в местах озеленения.

Вдоль оживленных автомобильных дорог, где фиксируется высокое содержание оксидов азота из-за выхлопов автомобилей, можно высаживать древесные виды с низкой эмиссией изопрена, но устойчивые к вредным загрязняющим веществам и реагентам. К сожалению, список видов, подходящих под эти требования, не так уж велик: березы, некоторые виды кленов, липы, ясени, вязы, лиственницы, ели. Однако у каждой из перечисленных пород есть свои уязвимые места, свои плюсы и минусы. Универсальных растений не бывает. Каждое из них играет свою роль в экосистеме городской среды.

Поэтому вместо борьбы с деревьями нам нужно научиться управлять их экосистемными услугами, извлекая максимум пользы для здоровья города и его жителей».

Таким образом, ключ к чистому воздуху в Красноярске лежит не в борьбе с тополями и ивами, а в грамотном управлении городской средой. И здесь на первый план выходит системный научный подход.

Коллектив ученых Красноярского научного центра СО РАН, в частности, Института леса им. В.Н. Сукачева, обладают многолетними данными о состоянии древесных насаждений Красноярска, их эмиссионной активности, устойчивости к загрязнителям и экосистемных функциях. Именно эти специалисты могут рассчитать оптимальные породные составы для разных зон города, оценить риск вторичного загрязнения и предложить решения, которые работают в сибирских условиях.

Однако сегодня их экспертиза почти не учитывается при формировании городских программ озеленения и планировке новых кварталов. А между тем без участия биологов, дендрологов и экологов любые посадки остаются лотереей с непредсказуемыми последствиями для здоровья горожан.