Ivan Suchara
Abstract:
Současné životní prostředí měst je stále méně příznivé pro růst rostlin. Půdní poměry, mezoklima i mikroklima měst nebo jeho částí výrazným způsobem negativně ovlivňuje dlouhodobý růst a vývoj rostlin. Pouze pokud si tyto negativní faktory uvědomíme, bude možné jejich negativní vlivy určitým způsobem eliminovat.
Klíčová slova:
městské klima, ulice, životní prostředí, rostliny, poškození rostlin
Města pokrývající asi pět procent povrchu Země jsou stavěna s primárním posláním umožnit přežívání lidí, nikoli stromů či jiné kategorie rostlin a vegetace. Pro pěstování užitkových rostlin nebo zachování cenné vegetace slouží v krajině pole, plantáže, lesy nebo vymezená chráněná přírodní území. Potřeba pěstování rostlin v městském prostředí, značně odlišném od optimálních podmínek prostředí, ke kterým se dané druhy rostlin během vývoje přizpůsobily, je zdůvodňována estetickými účinky zeleně a plněním funkce mírnit zhoršení kvality složek prostředí způsobené velkoplošnou urbanizací krajiny. Je zřejmé, že pěstování a péče o dřeviny ve specifických podmínkách městských aglomerací, které jsou odlišné od ekologických podmínek okolní krajiny často až na okrajích intenzit ekologických faktorů daným druhem dřeviny tolerovaných (pesimum), bývá značně nákladné. Přesto vysázené stromy v městských ulicích obyčejně přežívají jen několik let až několik málo desetiletí. Prostředí větších měst, a především jeho ulic, se proti okolní méně urbanizované krajině odlišuje v následujících hlavních charakteristikách:
Půdní poměry
V každé klimatické zóně nebo specifických stanovištních podmínkách Země vznikl půdotvornými procesy typický typ půdy osídlený určitým typem vegetace (klimax). Například ve volné krajině rostou javory a lípy, naše častěji používané alejové stromy, v přirozeném suťovém lese na trvale mírně vlhkém, kyprém, humózním substrátu s vysokým obsahem základních živin. Na přirozených plochách je lesní ekosystém samovolně stabilní v důsledku přirozeného koloběhu látek a energií mezi půdou, vegetací a ovzduším.
Uliční „půdy“ jsou umělé substráty převážně tvořené pískem, stavební sutí a odpady s malým podílem humusu, obyčejně pod jedno procento. Nepotřebný materiál z předchozí zástavby byl často v ulicích navršen v mohutných tloušťkách. Uliční povrch je zpevněn (dlažba, asfalt), takže zasakování dešťové vody do půdy nebo výpar vody z půdy jsou znemožněny. Časté usychání listů a větví uličních stromů vede k chybné domněnce, že stromy trpí nedostatkem půdní vody. Trvalé zpevnění půdního povrchu brání výparu vody z půdy a častý únik vody z vodovodního potrubí způsobuje trvalé zvýšení vlhkosti půdy pod zakrytým povrchem ulice (SUCHARA 1984). Ve větších vnitroměstských parcích však může půda značně vysychat. Kontakt půdy s atmosférou bývá zajištěn jen prostřednictvím malé plochy stromové mísy a pokud chybí ochranný rošt, povrch půdy je zhutněn sešlapem. Utužení půdy snižuje nekapilární pórovitost půdy a nedostatek vzduchu v půdě ca pod 12 procent objemu vyvolává poškozování a odumírání kořenů stromů. Redukční podmínky v uličních půdách panují již zhruba od 20-30 cm pod povrchem půdy. Redukční prostředí se ještě více zesiluje v případě úniku zemního plynu (převážně metan) z potrubí. Metanotrofní bakterie sice metan rozkládají, ale na oxidaci metanu spotřebovávají poslední zbytky kyslíku z půdního vzduchu potřebného pro kořeny uličních stromů. V zimním období se k odstraňování sněhu v ulicích užívá chlorid sodný. Sůl působí nepříznivě na uliční stromy přímým kontaktem (například popálení pupenů) a prostřednictvím půdy, kam zasakuje stékající nebo rozstřikovaná slaná voda. Působením soli dochází k vytěsnění půdních živin (draslík, vápník, hořčík a jiné), půdní agregáty se začnou rozpadat vlivem kladného povrchového náboje (Na+) a tím dojde ke ztrátě půdní struktury a ještě více se sníží objem půdního vzduchu. Sůl v půdním roztoku (zvýšení osmotického potenciálu či snížení vodního potenciálu) ztěžuje kořenům rostlin přijímat vodu, kterou musejí nasávat za vytvoření většího podtlaku. Z uliční půdy chudé na základní živiny proniká do stromu kořeny především sodík a chlor, přičemž posledně jmenovaný je pro běžné rostliny značně toxický a vyvolává již začátkem léta okrajové listové nekrózy listů k soli citlivých druhů uličních stromů (SUCHARA 1982). Sodík adsorbovaný ze zimního solení, báze uvolňované ze stavební sutě jako půdního substrátu a vymývání vápníku z omítek domů způsobují alkalickou aktivní půdní reakci (pH = 7,5-8,2), což může ztěžovat příjem některých živin z půdy. Mnohým druhům stromů a půdních mikroorganismů zásaditá reakce půdy nevyhovuje, protože většina našich lesních půd má reakci mírně kyselou až kyselou. Uliční půdy jsou znečištěny i toxickými kovy, ropnými deriváty a dalšími znečišťujícími látkami uvolňovanými z automobilové dopravy, korozí kovových materiálů staveb a z dalších emisních zdrojů. Na některých místech dochází k ovlivnění půd stromových mís účinky psích exkrementů. Kontaminace malého objemu půd amonným dusíkem může dále snižovat obsah kyslíku v půdě, zvyšovat alkalitu půdy a porušovat vyvážený příjem půdních živin. Odlišné fyzikální a chemické vlastnosti uličních půd, zamezení koloběhu látek a zvýšené vstupy živočišných odpadů vedou v uličních půdách ke změnám ve složení půdních mikroorganismů. Například se zvyšují počty rozkladačů kerotinu, hemolytických bakterií, bakterií tetanu a podobně. Vlastnosti městských a uličních půd byly u nás zkoumány již v minulosti (například SUCHARA 1983, STRNAD A KOL. 1994).
Opatření k ochraně a zlepšení půdních podmínek pro uliční stromy jsou různě finančně náročná. Nejlevnější opatření spočívá ve zvýšení okraje stromové mísy zabraňující stoku slané vody z tajícího sněhu, kypření povrchu půdy a zakrytí mísy ochranným roštem. Náročnější řešení vyžaduje rekonstrukci uliční aleje zahrnující zvětšení velikosti stromových mís, výměnu uličního půdního substrátu za humózní úživnou zeminu, konstrukci systému umožňujícího aplikaci hnojivých zálivek, pasivní nebo tlakové provzdušnění, výběr vhodného druhu stromu, ochranu kmene před mechanickým poškozováním, zakrytí povrchu půdy a podobně (například MEYER 1978, BALDER A KOL. 1997).
Městské mezoklima
Na rozdíl od lesnaté krajiny došlo ve městě k odstranění vegetace, zpevnění půdy a nahromadění stavebních materiálů, které mají velmi odlišné fyzikální vlastnosti od živé rostlinné biomasy. Stavební a pokryvný materiál je tmavý (asfalt, střechy), pohlcuje větší část sluneční radiace a odvádí dešťovou vodu do kanalizace. Velké množství dopadajícího slunečního záření je ve městě přeměněno v teplo, které se hromadí v mase stavebního materiálu (velká tepelná kapacita), vyzařované tepelné záření se odráží zpět od protějších budov a pomalou cirkulací vzduchu se udržuje ohřívaný vzduch ve městě. Značné množství vzduchu ohřívají i domácí a průmyslová topeniště, motory automobilů a dokonce i samotní obyvatelé města. Ve srovnání s množstvím stavebního materiálu nemůže zanedbatelná plocha a biomasa městské zeleně nijak významně ovlivnit toky energií a teplotní bilanci vzduchu v městské aglomeraci. Vyšší příjem sluneční radiace, akumulace tepla stavebními materiály a uvolnění tepla z dalších zdrojů ohřívají vzduch ve městě na vyšší teplotu než v okolí města za vzniku jevu později zvaného „městský tepelný ostrov“ (Luke Howard 1818-1820: Klima Londýna; Albert Kratzer 1937: Městské klima). Průměrná roční teplota vzduchu (dva metry nad zemí v meteorologické budce) je v evropském velkoměstském prostředí asi o 1-2 °C a v zimě o 2-3 °C vyšší než v okolní krajině. Zvýšení teploty vzduchu závisí na velikosti města (počet obyvatel nebo rozloha zástavby), typu zástavby (výškové budovy teplotní rozdíl zvyšují) a na aktuální meteorologické situaci. Zvýšení teploty vzduchu vyvolává pokles relativní vzdušné vlhkosti, který zvyšuje výparnost (na plochách městské zeleně evapotranspiraci). Ve větší výšce nad městem ve vystupujícím vzduchu na kondenzačních jádrech kondenzuje vodní pára a vzniká oblačnost, která je nad městy častější než v jejich okolí. Teplý vzduch stoupající nad město (podobně jako nad talířem teplé polévky) je nahrazován přísunem vzduchu z městské periferie, čímž se v dosahu města vytvoří systém uzavřené cirkulace vzduchu. Cirkulace je poměrně stabilní a u velkých měst okolní vzduch při menších rychlostech větru „pokličku“ cirkulujícího vzduchu nad městem obtéká, aniž by systém cirkulace narušil. Městský vzduch je značně znečištěný z domácích a průmyslových topenišť a především z automobilové dopravy (oxidy dusíku, oxid uhelnatý, oxid uhličitý, oxid siřičitý, organické znečišťující sloučeniny, těžké kovy, saze nebo jemné částice PM a podobně) a díky cirkulaci je znečištěný vzduch dlouhodobě udržován ve městě. O specifikách a vlivech městského mezoklimatu pojednává podrobněji řada publikací, například OKE (1973), HELBIG A KOL. (1999), SHASHUA-BAR a FOFFMANN (2003) a další.
V druhé polovině 20. století uvažovali městští architekti o výsadbách soustředných pásů zeleně kolem center měst nebo zakládání větších parkových ploch, na kterých by se vytvářelo příznivější mikroklima a kterými by vzduch z městské periferie samovolně procházel ke středu města. Vzrostlá zeleň by zbavovala cirkulující vzduch prachu a škodlivin a obohacovala ho o kyslík a vodní páru, a tím by se jeho kvalita „levně“ zlepšovala (například CHIESURA 2004, AMATI A YOKO-HARI 2006).
V současné druhé polovině doby meziledové je lidstvo znepokojeno krátkodobým pulzem globálního zvyšování teploty způsobeného přírodními nebo antropogenními vlivy, který efekt tepelných ostrovů měst dále zesiluje. Relativně rychlá změna mezoklimatických charakteristik urbanizované krajiny mimo toleranční meze druhů stromů neumožňuje jejich adaptaci nebo selekci odolných potomků tolerantních nebo odolných k extrémnějším klimatickým podmínkám. Zesílení intenzit mezoklimatických charakteristik ve městech může zapříčinit poškozování nebo odumírání stávajících stromů. Nejznámější jsou například škody v důsledku zvyšování transpirace a snížení dostupnosti půdní vody vedoucí k přerušení kontinua vodního sloupce ve vodivých pletivech stromů (například prosychání břízy bělokoré, dubů nebo některých hybridních topolů) nebo zvýšená náchylnost dřevin k tracheomykózám a dalším houbovým chorobám a novým invazním škůdcům. Například v našich městech je nejnápadnější poškozování platanu španělského nebo prosychání borovice černé. Na druhé straně vytváření teplejšího a aridnějšího mezoklimatu umožňuje ve městech pěstování a přežívání druhů dřevin rozšířených v teplejších a sušších klimatických oblastech. Kromě přežívání domácích nebo zavlékaných teplomilných druhů rostlin v centrech našich měst je ve městech patrné i menší poškozování rašících listů a květů některých cizokrajných dřevin mrazem, nejznámějším příkladem je například meruňka obecná, broskvoň obecná, réva vinná, ořešák vlašský, pajasan žláznatý, nebo dokonce volné pěstování dalších druhů teplomilných dřevin, jako například fíkovník smokvoň, drmek obecný a další (blíže například NIINEMETS A PEÑUELAS 2008).
Uliční mikroklima
V rámci mezoklimatu města ovlivňují konkrétní stanovištní podmínky ulic (šířka ulice, výška zástavby, orientace osy ulice ke světovým stranám, způsob zpevnění povrchu, intenzita dopravy a podobně) radiační poměry a lokální tepelnou bilanci. Tak vznikají v ulicích specifické mikroklimatické podmínky, kterým jsou vystaveny jednotlivé stromy nebo jejich části. Obecně se mikroklima ulice utváří podobně jako mikroklima údolí. Široké ulice s nižší zástavbou jsou většinu dne vystaveny slunečnímu záření. Pokud jsou orientovány ve směru západ – východ, pak se jižní stěny budov silně zahřívají (podobně jako jižní svahy vinic v údolí větších řek) a dlouho do noci vyzařují do okolí teplo akumulované přes den. U jižních stěn budov přesahuje půdní teplota ve stromových mísách 10-15 cm pod povrchem v letním odpoledni 35-40 °C a vysoká teplota půdy přetrvává dlouho do noci. Intenzita dýchání kořenů je při vysokých teplotách značná a nedostatek kyslíku pod asfaltem je zjevný. Vyšší teplota vzduchu v okolí ozářených stěn vede i ke zvýšení transpirace, a to i kutikulární, pokud se při poklesu zásobení vodou listové průduchy zavírají. Sálající teplo ze stěn budov a chodníků ozářených sluneční radiací bývá chodcům nepříjemné. Hlavní funkce uličních stromů spočívá ve snižování radiační teploty (poskytování stínu) během slunných letních dní (blíže například MAYER A MATAZARAKIS 2006, MAYER A KOL. 2008).
Kolem frekventovaných ulic v dosahu několika metrů od okraje vozovky vyvolává proud projíždějících vozidel pohyb vzduchu, který dále zvyšuje evapotranspiraci. S mnohem větším výparem vody z listů uličních stromů a nádob mobilní zeleně situovaných u silnic je proto třeba počítat. Projíždějící vozidla emitují do ovzduší znečišťující látky a víří prach z vozovky a okolí. Prašnost usazená nebo zachycená na rostlinách brání výměně plynů mezi listem a atmosférou a během přímé sluneční radiace dochází v důsledku poklesu odrazivosti (albeda) k většímu zahřívání zaprášených listů než listů čistých. Naopak v úzkých ulicích jsou stromy a vozovka sluncem ozářeny jen krátkou dobu kolem poledne. V případech vyšší zástavby nemusejí přímé sluneční paprsky na dno ulice dopadat skoro vůbec. V užších ulicích může docházet k tryskovému efektu za situací, kdy směr větru je souběžný s osou ulice. Pokud vítr fouká kolmo na osu ulice, pak dochází k většímu turbulentnímu provětrávání závětrné poloviny ulice a znečištěné ovzduší se hromadí hlavně u dolní části stěny budov na návětrné straně ulice. Aerosoly s adsorbovanými znečišťujícími látkami, mikrokapénky olejů a mazadel, uhlovodíky a další látky znečišťující ovzduší mohou poškozovat listy uličních stromů nebo vyvolat jejich předčasné stárnutí a opad. Nepříznivé podmínky uličního prostředí zkracují vegetační období stromů a mohou u nich vyvolat snížení produkce, zmenšení velikosti listů, absenci kvetení a podobně.
Technická opatření zaváděná ke snížení nepříznivých dopadů městského prostředí na uliční stromy a častá obměna odumírajících stromů představují náklady na dodatkové energie nutné pro udržování městské zeleně v uměle vytvořeném urbánním prostředí. Za tuto cenu zlepšuje městská zeleň, zvláště vzrostlé stromy, kvalitu životního prostředí měst. Značně finančně náročná je i varianta technického způsobu zlepšování kvality obytného nebo pracovního prostředí ve městech (klimatizace, filtrace vzduchu, zvlhčování vzduchu a podobně).
Ivan Suchara
Výzkumný ústav Silva Taroucy pro krajinu a okrasné zahradnictví, Průhonice
Literatura AMATI M., YOKOHARI M. 2006. Temporal changes and local variations in the functions of London’s green belt. Landscape and Urban Planning 75: 125–142. BALDER H., EHLEBRACHT K., MAHLER E. 1997. Strassenbäume: Planen – Pflanze – Pflegen an Beispiel Berlin. Patzer, 244 pp.BULLOCK P., GREGORY P.J. Soils in the urban environment. Blackwell Scientific Publications, 174 pp. (a John Wiley and Sons, 2009). HELBIG A., BAUMÜLLER J., KERCHGENS M. (Eds.) 1999. Stadtklima und Luftreinhaltung. 2nd ed., Springer, 467 pp. CHIESURA A. 2004. The role of urban parks for the sustainable city. Landscape and Urban Planning 68: 129–138. LANDSBERG H. E. 1981. The urban climate. 2nd edition, Academic Press, 275 pp. MAYER H., MATAZARAKIS A. 2006. Impact of street trees on the thermal comfort of people in summer – a case study in Freiburg, (Germany). Merchavim 6: 285–300. MAYER H., HOLST J., DOSTAL P., IMBERY F., SCHINDLER D. 2008. Human thermal comfort in summer with a urban street canyon in Central Europe. Meteorologische Zeitschrift 17: 241–250. MEYER F.H. (1978): Bäume in der Stadt. Ulmer, 327 pp. NIINEMETS Ü., PEÑUELAS J. Gardening and urban landscaping: significant players in global change. Trends in Plant Science 13: 60–65. OKE T.R. 1973. City size and the urban heat island. Atmospheric Environment 7: 769–779. SHASHUA-BAR L., HOFFMANN M.E. 2003. Geometry and orientation aspects in passive cooling of canyon streets with trees. Energy and Buildings 35: 61–68. STRNAD M., SANKA M., BOHACEK Z., BOROVCOVA I. VONDRA J. 1994. Soil pollution by heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons in the town of Brno (Czech Republic). International Journal of Environmental Analytical Chemistry 54: 233-248. SUCHARA I. (1982): Obsah vyluhovatelného Cl-, Na+, K+ a Ca++ v listech uličních stromů ovlivněných zimním solením vozovek. Zahradnictví, Praha 9: 289–300. SUCHARA I. (1983): Některé fyzikální a chemické charakteristiky parkových a uličních půd vnitřní Prahy. Rostlinná Výroba 29: 1259–1270. SUCHARA I. (1984): Dynamika momentní půdní vlhkosti parkových a uličních půd vnitřní Prahy. Zahradnictví, Praha 11: 143–152.
