Экосистемные услуги и зеленые насаждения
ЛЕС КАК ПРИРОДНЫЙ РЕСУРС
Древесина
Техническое сырье (живица, смола и др.)
Лекарственное сырье (витаминоносы, медоносы, др.)
Пищевые продукты (грибы, ягоды и др.)
Оценка запасов древесины на корню составляет примерно 60% всей стоимости лесного комплекса, остальные 40% приходятся на важнейшие экосистемные функции леса.
Средообразующая и средозащитная
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛЕСА
Рекреационнная
Санитарногигиеническая
Климаторегулирующая
Почвозащитная
Водоохранная и водорегулирующая
Углерододепонирующая функция • При фотосинтезе 1 га зеленых насаждений поглощает в среднем 8 л/ч углекислоты (этот объем выделяют за это же время 200 человек). • Разные виды деревьев и кустарников обладают неодинаковой интенсивностью фотосинтеза и поэтому продуцируют разное количество кислорода. Среди древесных растений умеренной климатической зоны наибольшей способностью ассимилировать СО2 при расчете на поверхность или массу листьев обладают береза и бук; летнезеленое хвойное лиственница – имеет средние показатели; вечнозеленые хвойные – дугласия, ель и сосна – показывают наименьшую способностью к поглощению углекислоты. в 6,9 в 4,5
Тополь берлинский
Дуб черешчатый
2,5
Липа мелколистная
1,5
Сосна обыкновенная
1,2
Лиственница сибирская
1,0
Ель обыкновенная
Высокой интенсивностью фотосинтеза в урбанизированной среде отличаются интродуценты – яблоня ягодная, тополь бальзамический, карагана древовидная и клен ясенелистный. Карагана древовидная характеризуется постоянством интенсивности фотосинтеза без изменения ростовых процессов, что свидетельствует об ее устойчивости к меняющимся условиям среды.
• В условиях города из-за высоких температур воздуха, асфальтового покрытия, повышенной плотности и загрязненности почв солями, вызывающими осмотическое связывание воды, уменьшается листовая поверхность и существенно снижается фотосинтетическая деятельность растений.
• Растения поглощают углекислый газ, выбрасываемый промышленными предприятиями, лишь после преобразования его в усвояемую форму. В зависимости от освещения этот процесс может длиться от 2-2,5 часов до 5 суток. Хвойные древесные растения, за исключением лиственницы, характеризуются меньшей интенсивностью фотосинтеза, чем лиственные породы, но отличаются его высокой продуктивностью в силу более продолжительного периода вегетации. Многие листопадные деревья обладают довольно высокой фотосинтетической активностью при низкой освещенности, а хвойные породы – лишь при достаточном количестве света.
Выделение кислорода Наиболее активными поставщиками кислорода являются тополя. 1 га таких деревьев выделяет в атмосферу кислорода в 40 раз больше, чем 1 га еловых насаждений.
Один человек в среднем потребляет 270 кг чистого кислорода в год. Такое количество выделяет за этот период одно дерево тополя или дуба черешчатого, параметры которого довольно внушительны: высота более 30 метров, диаметр более метра. При этом один автомобиль поглощает это количество кислорода при сжигании около 100 литров бензина.
Кислородная продуктивность дерева зависит не только от вида, но прежде всего от размеров дерева и от сезона, она отличается для деревьев из разных типов леса, отличается для деревьев из естественной экосистемы и для деревьев, произрастающих в городской среде, она разная для деревьев, выращенных в древостое, в аллейной посадке или в качестве солитеров. Наряду с процессом фотосинтеза в деревьях протекает процесс дыхания, связанный с поглощением кислорода. Суммарный эффект от взаимодействия этих процессов в организме дерева в течении года с трудом поддается корректной оценке. •чем дерево крупнее и быстрее растет - тем больше оно выделяет кислорода в атмосферу. Тополь, действительно, одно из самых быстрорастущих деревьев, потому и кислорода он выделяет больше других за время жизни.
Осаждение пыли • Пыль – различные по происхождению, размерам и химическим свойствам частицы, которые поступают в воздух в результате естественных и технологических процессов. Осаждение пыли на листья растений с одной стороны, приводит к очищению воздуха, с другой стороны – оказывает негативное физическое, а зачастую и химическое воздействие на растения. • Ежедневно в мире выбрасывается в атмосферу примерно 200-250 млн. т. пыли, поэтому ее осаждение является важным источником поступления техногенных веществ на земную поверхность и может в десятки раз превышать поступление элементов с атмосферными осадками. Это наиболее характерно для таких элементов как железо, алюминий, кремний, кальций, магний, калий, тяжелые металлы. Поступление больших количеств азота с пылью происходит лишь вблизи источников азотсодержащей пыли. • Зеленые насаждения задерживают до 60 – 70% пыли, находящейся в воздухе. Большая часть пыли оседает на поверхности листьев, ветвей, стволов деревьев и кустарников, задерживается травостоем, поэтому ее содержание в насаждениях в 2-3 раза ниже, чем на не озелененной территории. К примеру, за вегетационный период тополь черный, произрастающий вблизи цементного завода, задерживает 44 кг пыли, тополь белый – 34, клен ясенелистный – 30 кг.
Количество улавливаемой пыли зависит от многих факторов: высоты и плотности посадки, видового состава, морфологии листьев и их физиологического состояния, метеорологических условий, а также характеристик самой пыли. • На шероховатых, опушенных или выделяющих смолистые вещества листьях пыли задерживается больше, чем на гладких. • Мелкие листья обычно лучше осаждают частицы пыли, чем крупные. • В центре кроны осаждается до 30% всех частиц по сравнению с ее периферийной частью. • Максимальный эффект пылеочищения растительностью достигается при помощи искусственных насаждений шириной 10-30 м. • Городские насаждения шириной 5 м, примыкающие непосредственно к автомагистралям, задерживают 40-45% выпадающих пылевых частиц, а при ширине 25 м – до 70%.
Значительной способностью к улавливанию аэрозолей и пыли обладают вяз, шелковица, рябина, бузина. Наилучшие пылезащитные функции характерны для вяза. Кроны елей на одном гектаре насаждений задерживают в год до 32 т пыли, сосны – до 36, дуба – до 56, бука – до 63 т, в среднем хвойные породы – 40, а лиственные – около 100 т. В течение вегетационного периода деревья уменьшают запыленность воздуха на 42%, в безлиственный период – на 37%.
Среди деревьев и кустарников выделяют три группы видов по интенсивности пылеудержания: С максимальной пылефильтрующей способностью (5 г/м2): ясень пушистый, клен Гиннала, тополь черный, тополь бальзамический, вяз перисто-ветвистый, лох серебристый, чубушник венечный, смородина золотистая, яблоня сливолистная, яблоня ягодная, рябина обыкновенная, груша уссурийская, береза бородавчатая, липа мелколистная, роза морщинистая.
С минимальной фильтрующей способностью (до 0,5 г/м2): Со средней пылефильтрующей способностью (до 2 г/м2): клен остролистный, вяз гладкий, клен ясенелистный, снежноягодник белый, бузина черная, карагана древовидная.
каштан конский обыкновенный, сирень обыкновенная.
Поглотительная способность зеленых насаждений • Растения выступают как универсальные природные фильтры, аккумулирующие и детоксирующие самые различные ингредиенты промышленных выбросов, поглощая из воздуха газообразные примеси и осаждая их. • Древесно-кустарниковая растительность обладает избирательной способностью по отношению к вредным примесям и в связи с этим обладает различной устойчивостью к ним. • Промышленные газы вызывают увеличение проницаемости клеточных мембран листьев. Особенно опасны для растений кислые легкорастворимые в воде газы (SO2, NO, NO2, HF, HCl). • Исследования показали, что лучшими газопоглотительными качествами обладают: тополь бальзамический, липа мелколистная, вяз гладкий, ясень зеленый.
Поглотительная способность • Поглотительная способность насаждений зависит от состава пород, полноты, бонитета, возраста, ассимиляционной поверхности крон деревьев, длительности вегетации. Древесные растения обладают наибольшей поглотительной способностью. Ее значения снижаются в ряду − сорные травы, цветочные растения и газонные травы. Если данный показатель у древесных пород принять за 1, то у сорных трав она составляет – 0,62, у цветочных – 0,5, у газонных трав – 0,4.
• Растительный покров является мощным противоэрозионным фактором. Он создает шероховатость поверхности почвы, растения надежно скрепляют ее корнями, защищает от разрушения стоком воды. Травянистые растения задерживают 10-11% осадков, а кроны древесных растений – до 30%. Защитное значение растительного покрова состоит также в улучшении структуры и водопроницаемости почвы в результате разложения корневых остатков. • Зеленые насаждения обладают большой транспирирующей способностью. Они испаряют влаги в 20 раз больше, чем занимаемая ими площадь, значительно повышая влажность воздуха. К примеру, один гектар 115-летних дубов ежегодно транспирирует 26 т воды, а 1 м2 газона − до 200 г/ч, что значительно увлажняет воздух. Следует отметить, что повышение влажности на 15% воспринимается человеком как понижение температуры на 3,5 °С.
Многие растения обладают фитонцидными свойствами. Они повышают бактерицидную энергию воздуха. Механизм этого явления связан с трансформацией молекул озона в электронно возбужденные молекулы кислорода – озониды, способные разрушать структуры ДНК патогенных микроорганизмов. Фитонцидной активностью обладают: • хвойные растения – сосна, пихта, можжевельник, ель, лиственница; • лиственные породы – береза бородавчатая, дуб, черемуха, тополь, сирень, барбарис, акация белая, груша, чубушник, калина, ива, жимолость, яблоня; • газонные травы – кострец безостый, полевица белая, овсяница красная, мятлик луговой, ежа сборная; • цветочные растения – бархатцы, календула, пеларгония, алоэ, гибискус, аглаонема, каланхоэ.
• Зеленые насаждения значительно снижают скорость движения воздушных масс. Ветрозащитные свойства обеспечиваются насаждениями с оптимальной плотностью, при возрастании последней наблюдается нежелательное увеличение турбулентности воздушных потоков. Наибольшей ветрозащитной способностью обладают невысокие насаждения с ажурностью крон деревьев не менее 30-40%. • Высокая звукоотражающая способность листвы древесных растений играет важную роль в снижении уровня городского шума, который лиственными насаждениями средней густоты и высотой 7-8 м снижается на 10-15 дБ, а полосой насаждений шириной 200-250 м – на 3545 дБ. В целом, растительность снижает шум в жилых и промышленных зонах в 2-2,5 раза. Таким образом, шумозащитные свойства насаждений зависят от их ширины, густоты, высоты, конструкции и видового состава растений. Наиболее эффективным считается свободное расположение деревьев и кустарников в шахматном порядке. Шумопоглощающая способность наиболее ярко выражена у клена, липы, калины, тополя, дуба, граба, березы.
Экосистемные услуги городских насаждений • Экосистемные услуги - выгоды, предоставляемые экологическими системами для удовлетворения разнообразных социально-экологических потребностей общества. Социально-экологические потребности общества выражаются потребностью сохранения окружающей природной среды и всех важнейших компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы) в жизнепригодном для людей состоянии. • Экологические услуги (ecological services) – экологические функции, которые поддерживают и защищают человеческую деятельность по производству и потреблению или в определенной степени воздействуют на общее благополучие и качество жизни (очистка воды природными системами, снижение частоты наводнений и других стихийных бедствий).
Но не для всех экосистемных услуг можно создать адекватный рынок; реально на это претендуют 4 категории экосистемных услуг:
• 1) обеспечивающие (древесина, побочные продукты леса); • 2 ) регулирующие (депонирование диоксида углерода, ассимиляция загрязняющих веществ); • 3) поддерживающие (по сохранению биоразнообразия); • 4) культурные (рекреация, эстетические ценности). Поскольку пользование товаром или услугой приносит выгоды (питание, здоровье, обеспечение среды обитания и др.), то оно может быть оценено в экономических понятиях и денежной форме.
Стоимостная оценка экосистемных услуг Стоимостная оценка экосистемных услуг и определение стоимостной ценности биологического разнообразия применяется в сфере пользования экологическими системами и биологическими ресурсами животного и растительного мира для обоснования альтернативных вариантов их использования, совершенствования инструментов экономического механизма охраны окружающей среды и природопользования.
ТКП 17.02.-10-2012 (02120) Порядок проведения стоимости оценки экосистемных услуг и определения стоимости ценности биологического разнообразия.
В зависимости от целей стоимостной оценки и сферы применения ее результатов используются следующие методические подходы: • интегральная стоимостная оценка экосистемных услуг и определение стоимостной ценности биологического разнообразия применяется в сфере пользования экологическими системами и биологическими ресурсами животного и растительного мира для обоснования альтернативных вариантов их использования; • поэлементная стоимостная оценка используется в прикладных исследованиях, связанных с учетом ценности нетоварных экосистемных услуг. Поэлементная стоимостная оценка экосистемных услуг основана на оценке величины депонирования двуокиси углерода лесными и естественными болотными экологическими системами, сорбционной (водоочистительной) функции болот, ассимиляционного потенциала лесных экологических систем.
Расчет стоимостной оценки экосистемных услуг и биологического разнообразия производится в три этапа:
• - предварительный этап; • - полевое обследование; • - проведение расчетов стоимостной оценки экосистемных услуг и определение стоимостной ценности биологического разнообразия.
Расчет оценки ежегодной углерододепонирующей способности лесов Расчет оценки ежегодной углерододепонирующей способности лесов в натуральном выражении (А, т) осуществляется по формуле
где: Vij – объемный показатель среднего изменения запаса стволовой древесины – средний ежегодный прирост (определяется как отношение древесного запаса i-ой лесообразующей породы j-ой возрастной группы (в разрезе І и ІІ групп леса) к фактическому возрасту насаждения). По лесоустроительным данным, а в их отсутствии по таблицам хода роста модальных насаждений (по главной породе) для конкретного типа леса и бонитета, м3/га в год. Для основных пород (сосна, ель, дуб, береза, осина) значение среднего ежегодного прироста устанавливается согласно нормативным материалам для таксации леса [12]. Для второстепенных (неосновных) лесных пород значение среднего ежегодного прироста принимается на уровне общего среднего прироста в соответствии с приложением Г. Ко.к. – объемно-конверсионные коэффициенты для перевода объемного запаса (изменения запаса) стволовой древесины (м 3/га) в массу отдельных фракций фитомассы (т/га) – древесина, кора стволов, ветви, корни, листья, подрост, подлесок, напочвенный покров (приложение И), т/м3; Kп– переводной коэффициент (для перевода объема компоненты лесного ресурса в количество поглощенного углерода, принимается равным 0,5); I – коэффициент перевода пулов углерода в количество диоксида углерода (принимается на уровне 3,67); Кф – коэффициент, учитывающий запас углерода в органическом веществе почвы и мортмассе (принимается на уровне 2,04); Sij – площадь оцениваемого участка насаждений i –й породы j–го типа леса, га.
Объем древесины одного дерева: V = (πr2*h)/3 Ежегодное изменение запаса древесины для N деревьев :
Vij = V/T*N, где T – возраст деревьев, лет; N – количество деревьев одной породы одной возрастной группы
Высоту дерева можно определить с помощью палки, которая равна длине вытянутой руки человека. Держа палку вертикально в руке, необходимо отойти от дерева на такое расстояние, чтобы верхушка палки при взгляде совпадала с верхушкой дерева. Затем с помощью пар шагов определяют расстояние до дерева. Высота дерева Н равна расстоянию от дерева до человека – D , при условии а=b, т.е. длина палки должна быть равна длине вытянутой руки (см. рис)
Конверсионные коэффициенты для расчетов полной лесной фитомассы (Ко.к.)
При определении возраста насаждения приняты следующие соотношения: для хвойных и твёрдолиственных пород класс возраста соответствует 20 годам, для мягколиственных 10 годам, для кустарниковых пород - 5 годам. При этом возраст устанавливается по преобладающей породе с учетом половины значения последнего класса возраста. Например: возраст сосняка 7 класса равен 20*6+20/2 =130 лет.
Порода
Молодняки
Класс возраста
I и II классы возраста
Сосна Ель Дуб Ясень, клен Берёза Осина, тополь Липа, ива Ольха серая, черная
0,904 1,052 1,652 0,985 0,888 0,853 0,809 0,713
СредневозПриспеваРастные ющие Насаждения между На класс молодняками и моложе приспевающиспелых ми 0,658 0,681 0,741 0,717 1,038 0,95 0,972 0,9 0,802 0,738 0,834 0,619 0,677 0,623 0,777
0,684
Стоимостная оценка ежегодного поглощения диоксида углерода (Q) для древеснокустарниковой растительности определяется по формуле:
Q=ЦхА где: А - аккумуляция диоксида углерода экологической системой; Ц – средняя мировая цена квоты на выброс 1 тонны диоксида углерода (около 15 долларов США – 28.98 белорусских рублей по курсу Национального банка Республики Беларусь на 27.01.2017 г.).
Спелые и перестойные Класс возраста рубки и следующие за ним 0,662 0,744 1,454 0,915 0,737 0,702 0,654 0,673
Стоимостная оценка ассимиляционного потенциала Стоимостная оценка ассимиляционного потенциала насаждения (О) определяется как сумма оценок по отдельным загрязняющим веществам (оксид углерода, углеводороды, сажа, окислы азота, диоксид серы (сернистый газ), окислы натрия, магния, калия, кальция, железа, стронция, молибдена, вольфрама, висмута и др., формальдегид). Ежегодная (среднегодовая) экономическая оценка определяется по формуле
O = ∑ 1/T * On * Tn
где Оn – оценка предельной нагрузки n-го загрязняющего вещества на насаждения в натуральных показателях, т; Т – фактический возраст насаждения, лет; Тn – такса для определения размера возмещения вреда, причиненного окружающей среде выбросами 1 тонны загрязняющих веществ в атмосферный воздух (базовых величин) – определяется в соответствии с Указом Президента Республики Беларусь от 24.06.2008 г. № 348 «О таксах для определения размера возмещения вреда, причиненного окружающей среде» (изм. и доп. внесены Указом Президента Республики Беларусь от 03.12.2010 г. №618)
Выбор показателей для стоимостной оценки ассимиляционного потенциала насаждения осуществлялся на основании данных мониторинга атмосферного воздуха г. Минска. • – оксид углерода, образовавшийся при сжигании бензина или сжиженного газа; • – углеводороды, образовавшиеся при сжигании бензина или сжиженного газа; • – углерод черный (сажа) и сорбировавшиеся на его поверхности углеводороды; • – окислы натрия, магния, калия, кальция, железа, стронция, молибдена, вольфрама, висмута и др.; • – диоксид азота; • – формальдегид; • – диоксид серы.
Объектом экономической оценки ассимиляционного потенциала ресурса является предельное содержание загрязняющих веществ в фитомассе основных лесообразующих пород. Предельная нагрузка загрязняющих веществ на древесные породы в натуральных показателях определяется по формуле
•
On = Н У З Кок S ,
где Н – предельное возможное содержание n-го загрязняющего вещества в хвое сосны (как наиболее чувствительной к газообразным токсикантам породе), т/т.
У – коэффициенты устойчивости лесных фитоценозов к воздействию n-го загрязняющего вещества (для сосны данный коэффициент принят на уровне 1,00, ели – 1,29; мелколиственных пород – 1,86; широколиственных – 2,14); З – средний запас насаждений, м3 на единицу площади; Кок – объемно-конверсионные коэффициенты для перевода объемного запаса (изменения запаса) стволовой древесины в массу отдельных фракций фитомассы (древесина, кора стволов, ветви, корни, листья); S – площадь оцениваемого участка насаждений. Н – определяется путем введения в формулу соотношения показателей относительной агрессивности примеси загрязняющего вещества в атмосфере и показателя относительной агрессивности примеси газообразных соединений фтора.
Применение стоимостной оценки, рассчитанной на основе ТКП 17.02.-10-2012 (02120) • При объявлении, преобразовании особо охраняемых природных территорий необходимо проведение стоимостной оценки экосистемных услуг объекта согласно ТКП 17.12-10-2015 (33140) «Охрана окружающей среды и природопользование. Территории. Правила подготовки научного и техникоэкономического обоснования объявления, преобразования и прекращения функционирования особо охраняемых природных территорий» (Пост. Минприроды от 15 октября 2015 г. №8-Т)
Проблемные вопросы • Приведенные формулы «заточены» под применение для лесов, их необходимо адаптировать к применению для отдельных деревьев; • Конверсионные коэффициенты подвергшихся обрезке кроны;
не
подходят
для
деревьев,
• Расчеты поглощения СО2 и выделения кислорода у деревьев, подвергшихся обрезке, требуют корректировки; • Отсутствуют критерии отбора ассортимента загрязняющих веществ для расчета стоимостной оценки ассимиляционного потенциала.
Спасибо за внимание!