Міські біогеоценози

Життя та діяльність людини пов’язані з конкретним, до­сить тонким шаром біосфери — «плівкою життя» (Аболін, 1925), біогеоценотичним покривом (Сукачёв, 1964). В. І. Вер- надський (1967) називав цей шар «живою речовиною».

Такий підхід має принципове значення для вивчення біо- геоценотичного покриву міських екосистем, оскільки окремі автори ставлять під сумнів наявність у містах, крім паркових, будь-яких інших біогеоценозів. Дослідження міських еко­систем, здійснене вітчизняними та закордонними авторами (Голубець, 1989; Яницький, 1984; Одум, 1986; Ellenberg, 1973; Zimny, 1976), засвідчує протилежне. Це дало змогу зробити висновок, що урбанізовані екосистеми (безперечно, покриті тією самою планетною плівкою життя) і є компонентами біо- геоценотичного покриву. Такий підхід дав змогу німецьким вченим (Білвітц, 1980; Зукопп та ін., 1987) вирізнити на ур- банізованих територіях «метагемеробні» екосистеми (мертві підстилкові поверхні).

У міських екосистемах, які являють собою комбінацію екологічних факторів неживої природи (головним чином ґрунту та клімату), у межах певного однорідного місцеполо­ження важливу роль відіграє едафічний (ґрунтовий) фактор (едафотоп).

Міські ґрунти представлені двома основними групами: природні та штучні (насипні); виходячи з аналізу ґрунтів різ­ного рівня змінюваності, їх розділяють на: 1) лісові природні; 2) паркові природні; 3) природно-штучні сквери і бульвари, внутріквартальні посадки; 4) штучні вуличні посадки і площі. Ґрунти різняться між собою фізико-механічним і хімічним складом.

Одна із рис найпоширеніших антропогенних змін місь­ких ґрунтів — утворення так званого культурного шару. Під «культурним шаром» звичайно розуміють верхні шари ґрунту великих населених пунктів, які несуть на собі відбиток діяль­ності людини.

Нагромадження культурного шару відбувається за рахунок відвалів у процесі виконання земляних робіт, при підсипанні ґрунту для підвищення позначки будівельного майданчика, благоустрої населеного пункту та за рахунок накопичення різного сміття. За даними Ф. В. Котлова, у 1960-ті роки обсяг перемішаних у Москві порід становив 211 млн м³. Товщина антропогенних відкладів збільшується від периферії Москви до її старовинного центру. У місцях старої забудови старо­давніх міст антропогенні накопичення значної потужності лежать суцільним покривом — у Лондоні на глибині 25 м, у Москві — 22 м, у Парижі — 20 м.

Найпотужніший культурний шар (36 м) знайдено у Києві, якому виповнилося 1500 років. Стратиграфія Подолу, прове­дена останніми роками, дала змогу виявити своєрідне чергу­вання темних (культурних) і світлих (піщаних) пластів, що свідчить не тільки про періодичні наступи Дніпра на Подол, а і про потужні виноси з Київських гір. Культурних пластів налічується тринадцять, причому вісім нижніх належать до періоду Київської Русі.

Місцями нагромадження культурного шару найчастіше стають річки, потоки, болота, яри, куди часто скидається сміття, як правило, заради планування території. На тери­торії Львова із його розгалуженою в минулому гідрогра­фічною мережею засипано або перетворено на колектори близько сотні річок і потоків. Нагромадження культурного шару часто пов’язане із захороненнями елементів благоус­трою — мощення вулиць і тротуарів, а також решток ко­лишніх будівель — фундаментів, погребів, зрубів колодязів, паль та інших предметів.

Головна відмінність культурного шару від природних ґрунтів — надто велика неоднорідність як за вертикаллю, так і за горизонталлю. До складу різновидів культурного шару входять органічні включення, кількість яких зменшується із збільшенням віку культурного шару, а отже, і глибиною його знаходження.

Поховані ґрунти змінюють свій хімічний склад, оскіль­ки зменшується доступ до них кисню, вологи та тепла, послаблюється життєдіяльність мікроорганізмів, уповіль­нюється ґрунтотвірний процес. Природні ґрунти в насад­женнях Львова відрізняються підвищеною кислотністю (рН 4,6—4,9) і нестачею поживних речовин. Натомість на­сипні ґрунти часто містять більше гумусу, ніж природні, й відрізняються лужною реакцією (рН 7,1—9,0). Наприклад, у ґрунтах Стрийського парку гумус становить 1,1—1,9 %, тоді як у парку Високий Замок, де ґрунти в основному на­сипні, — 3,1 %. Проте високий відсоток гумусу в насипних ґрунтах не завжди відбиває умови оптимального ґрунтового живлення. Ущільнення та погіршення повітряного обміну в насипних ґрунтах веде до пригнічення життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, що є причиною голодування рослин, особливо Нітрогенового.

Через наявність значної кількості будівельного сміття на­сипні ґрунти, як правило, відрізняються високою дренажніс- тю, що в ряді випадків призводить до порушення нормально­го водного режиму та погіршення живлення рослин. Останнє у свою чергу негативно впливає на розвиток деревної рос­линності, її довговічність і стійкість.

Погіршення механічного складу та властивостей ґрунту зумовлює забруднення його побутовими та промисловими відходами, вуличним сміттям, сухим мулом. За існуючи­ми даними, у США склад відходів такий: папір — 31,3 %, скло — 9,7, пластмаса — 3,4, гума-шкіра — 2,6, дереви­на — 3,7, продуктові відходи — 17,6, металеві — 9,9, текс­тильні — 1,4, інші відходи — 20,4 %. Із 54,3 млн т паперу, який виробляється в США, 49,1 млн т потрапляє у відходи (із цієї кількості 26,0 млн т припадає на домашнє господар­ство, а 21,3 млн т — на потреби торгівлі).

Одна з основних проблем сучасного містобудування — освоєння ґрунтів під зелені насадження. Від її правильного вирішення значною мірою залежать довговічність, санітар­но-гігієнічна ефективність і цінність насаджень. Біогенете- тичний покрив міста формується під впливом урбанізованих фітоценозів і характерних (залежно від типу підстилкової по­верхні) кліматопів.

Клімат великого міста — покривало, яке складається з ба­гатьох «клаптиків»— мезокліматів, які вкривають місто та його приміську зону. У мезокліматичних секторах можна виділити численні мікрокліматичні комірки живих організ­мів (рослин, тварин, мікроорганізмів). Від однієї до іншої мікрокліматичної ніші мігрує людина, шукаючи комфортних умов (спекотна вулиця та парковий затінок).

Місто розглядають (Щербань, 1985) як складну систему радіаційних поверхонь, шарів і потоків, які сформувалися на його території з різнорідною підстилковою поверхнею, пред­ставленою штучними спорудами, площами та вулицями, а та­кож зеленими насадженнями та водними просторами. Роз­міщення в межах комплексної зеленої зони міст озеленених і обводнених територій, представлених великими лісопарка­ми, парками, садами, скверами, водоймами, зумовлює значні зміни співвідношення складових теплового балансу. Різкому зменшенню турбулентного теплообміну «ґрунт — повітря» сприяють величезні витрати тепла на випаровування. На міських озеленених і обводнених територіях співвідношення теплового балансу значною мірою наближається до такого, яке спостерігається у приміській сільській зоні.

Сумарний штучний діяльний шар сучасних великих міст згідно з класифікацією М. І. Щербаня (1985) можна роз­поділити на ряд підшарів: на рівні земної поверхні (вкриті асфальтом, камінням, бетоном, газоном і квітниками площі та вулиці), на рівні зелених насаджень (дерев і чагарників, парків, скверів і бульварів), на рівні дахів будівель та у під- шарі висотних будинків.

Улітку добовий хід різниці температур міста та околиць має такі характеристики: ранок (7 год.) — +0,7 °С, день (14 год.) — +2,6 °С, вечір (19 год.) — +3,2 °С, ніч (24 год.) — + 1,2 °С. У місті влітку завдяки потужним островам тепла, що утворюються, тепліше, ніж на околицях. Характерно, що й у сонячні, але вітряні дні ця різниця значно нижча. Підтвер­джується думка Г. Є. Ландсберга (1983) про те, що навіть невелика швидкість вітру (4 м/с) може виявитись достат­ньою для знищення острова тепла. Узагалі необхідно брати до уваги, що є поріг швидкості вітру, вище якого існування острова тепла неможливе.

Зменшенню контрасту температури міста й околиць сприяє добре розвинута мережа міських зелених насад­жень. Наприклад, у Львові на вулиці Підвальній, уздовж якої розбитий сквер «На валах», різниця між температу­рою «місто — передмістя» в липні у сонячну обідню пору становила 2,4 °С, тоді як на початку неозелененої вулиці Личаківська— 3,1 °С.

Особливо значна різниця температур між озеленени­ми та неозелененими територіями простежується у самому місті. Наприклад, на площі, на початку вулиці Шевченка, температура повітря опівдні вища, ніж у парку ім.

Основна причина виникнення мезокліматичних відмін­ностей окремих районів міста — характерні тільки для міста радіаційні території. Баланс випромінювання на міській по­верхні можна записати у вигляді формули:

Р = Р _— Р + Р _— Р

свв пкхв вкхв пдхв вдхв,

де Р_свв — сумарне всехвильове випромінювання, Р_пкхв — ко­роткохвильове випромінювання, що надходить, Р_вкхв — відби­те короткохвильове випромінювання, Р_пдхв — довгохвильове випромінювання, що надходить, Р_вдхв — відбите довгохвильо­ве випромінювання.

Знаючи добре структуру радіації, що надійшла, та відби­тої, можна управляти термодинамічними процесами міських агломерацій. Наприклад, якщо значення Р_вкхв і Р_вдхв вплива­ють на характерні риси поверхні (асфальт, бетон, цегла або газон), ми повинні так планувати забудову та замощення, щоб вони не вели до акумуляції тепла і не сприяли утворен­ню теплих островів.

Зелені насадження сприяють виникненню постійних по­вітряних течій (Машинський, 1973). У літню полудневу спеку такі повітряні течії прямують від насаджень у бік забудо­ви, а ввечері та вночі на відкритих місцях повітря швидше охолоджується і прямує до зеленого масиву. Тепле міське повітря, піднімаючись угору, «всмоктує» повітряні маси з довколишніх заміських територій, нерідко утворюючи вітер. Такий вітер, на думку автора, виникає при різниці темпе­ратур 5 °С і різниці тиску 0,007 мілібар; найчастіше він спо­стерігається на околиці міста в ранкові години й утримується до полудня. Подібні повітряні течії, які мають складну лате- рорадіальну конфігурацію, сприяють покращенню мезоклі­мату. Комфортні мікрокліматичні умови створюються в ме­жах макроструктури комплексної зеленої зони міста будовою скверів, алей, зелених наметів парків, посадкою тінистих біогруп і солітерів.

Як стверджує А. Т. Іздебський (1949), у місті вплив зеле­них насаджень на прилеглу територію обмежується забудо­вою. Л. О. Машинський (1964) спостерігав зміну темпера­тури та вологості повітря в умовах ізольованого розміщення насаджень і компактної забудови на відстані 70—100 м, а у випадку об’єднання міських і заміських насаджень в єдину систему у поєднанні з вільною забудовою — в межах 200— 300 м. Ці дані дали змогу рекомендувати для підвищення ефективності впливу зелених насаджень на мікроклімат при­леглих територій створення в містах зелених смуг завширшки 75—100 м через кожні 400—500 м. Цей показник уведений у містобудівельні нормативи. Однак аналіз територіального розподілу озеленення (усіх типів функціонального призна­чення) свідчить про те, що в новій забудові більшості міст відсутнє подібне чергування зелених смуг, здатних впливати на мезоклімат прилеглих територій.

11.5.