Факультет ЛТ

Кафедра ЛТ6
«Ландшафтная архитектура и садово-парковое строительство»

ГУК, 5 этаж
Телефон: 8 (498) 687-43-89
E-mail: caf-lasps@mgul.ac.ru


Научно-исследовательская работа

Экосистемные услуги природных и озеленённых территорий

Быстрая урбанизация, происходящая в XXI в. уникальна в истории человечества. Сегодня общая площадь городов мира составляет всего лишь 3% суши Земли, однако на них приходится 60–80% потребления энергии и 75% выбросов углекислого газа. По прогнозам к 2050 году подавляющее большинство людей будет жить в городах. Городские территории включают не только бетонные здания и улицы, которые поглощают и усиливают тепло, а также непроницаемые поверхности, которые не могут поглощать дождевую воду, вызывая подтопление ливневыми водами, но и значительные площади озеленённых и природных территорий, которые в условиях изменения климата должны рассматриваться как антикризисная городская инфраструктура.

Вопрос об оценке эффективности озеленённых и природных территорий наравне с оценкой эффективности работы предприятий встаёт при необходимости обоснования сохранения и размещения на дорогих городских землях зелёных территорий городской природы, выполняющих экосистемные функции, а также стоимости их содержания.

Общеизвестно, что деревья и другая растительность, посаженная вдоль городских улиц или растущие в парке, жилом дворе, обеспечивают много преимуществ для людей, живущих в городах, таких как эстетическая красота, повышение ценности собственности, предотвращение почвенной эрозии, управление ливневым стоком и снижение шума на городских улицах, деревья накапливают атмосферные загрязнители, поглощают углекислый газ, депонируют углерод в своих органах, смягчая последствия изменения климата.

Благополучие жизни человека в городе зависит от экосистем и их функционирования. Термин «экосистемные услуги» охватывает все прямые и косвенные вклады экосистем в благосостояние человека (TEEB 2010a), акцентируя внимание на многочисленных взаимоотношениях между человеком и природой. Под эгидой Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) был опубликован доклад об оценке экосистем на пороге тысячелетия (2005), который поставил экосистемные услуги (ЭУ) на первое место в повестке дня мировой политики.

В настоящее время активно развивается практика применения оценки экосистемных услуг городских озеленённых и природных территорий, зелёного фонда городов. Результаты таких оценок используются при выборе направлений экологически безопасного развития городов и снижения уровня экологических угроз.

Расчёт и оценка экосистемных услуг позволяют получить весьма точные данные для включения в системы интеллектуального управления объектов зелёного фонда, такие как:

  • повышение комфортности городской среды за счёт регулирования микроклимата;
  • снижение нагрузок на систему ливневой канализации;
  • регулирование качества воздуха и сокращение соответствующих заболеваний;
  • секвестрация парниковых газов (в том числе выбросов СО2);
  • повышение рекреационного потенциала территории и повышение стоимости недвижимости.

Помимо хорошо считаемых эффектов, приведённых выше, городские экосистемы оказывают услуги, которые не всегда возможно оценить в денежном выражении, но они не менее ценны для общества:

  • эстетическое восприятие города,
  • положительное влияние на эмоциональное состояние человека и физическое здоровье горожан,
  • биоразнообразие,
  • сохранение культурного наследия садово-паркового искусства.

Эти, и ряд других экосистемных услуг, поддаются не только научно-обоснованному расчету, но и управлению, позволяющему увеличивать их в заданных пределах в нужных частях города.

Пакет научно-обоснованных практических решений в области работы с поселениями и территориями промышленных предприятий

1. Интеллектуальное управление зеленым фондом городов на основе оценки экосистемных услуг озелененных и природных территорий

Основной целью создания модели интеллектуального управления зеленым фондом города на основе количественной оценки экосистемных услуг озелененных и природных территорий является обеспечение органов исполнительной власти полной, достоверной и своевременной информацией о состоянии зеленого фонда города с предоставлением быстрого доступа к ней для обеспечения принятия решений.

В задачи интеллектуального управления зеленым фондом входят: интеллектуальный учет зеленых насаждений объектов зеленого фонда, включающий автоматизированную информационную систему с набором активных данных, для обеспечения возможности расчета экосистемных услуг зеленых насаждений; содержание зеленых насаждений, направленное на повышение экосистемных функций территорий; контроль количественных показателей экосистемных услуг природных и озелененных территорий с помощью системы интеллектуального мониторинга состояния зеленых насаждений с использованием современных методов и технических средств (лидарное обследование, измерение интенсивности газообмена листьев и фотосинтеза с помощью датчиков интернета вещей).

Объекты:

  • Города
  • Отдельные объекты зеленого фонда

Ожидаемые результаты:

  • экологически безопасное развитие городов и населенных пунктов, в том числе снижение уровня угроз, связанных с изменением климата
  • Оценка потенциала зеленых насаждений и их экосистемных услуг в долгосрочной перспективе
  • Эффективное создание/поддержание/управление природными и озелененными территориями с точки зрения экосистемных функций и услуг
  • Интеллектуальные системы управления зеленым фондом позволяет выявить и отказаться от необоснованных и неэффективных затрат городского бюджета. Общий эффект проекта может составить до 30% экономии городского бюджета, выделяемого на озеленение.
2. Устойчивый ландшафт с применением технологий зеленой инфраструктуры — «программирование» территории городов и населенных пунктов

Одна из целей в области устойчивого развития ООН обеспечение открытости, безопасности, жизнестойкости и экологической устойчивости городов и населенных пунктов. Вопрос об оценке эффективности озелененных и природных территорий наравне с оценкой эффективности работы предприятий встает при необходимости обоснования сохранения и размещения на дорогих городских землях зеленых территорий, выполняющих экосистемные функции, а также стоимости их содержания. Инструментом оценки качества зеленого фонда поселений является оценка экосистемных услуг, которые зеленые насаждения оказывают жителям. Мы можем рассчитать сколько растения поглощают пыли, вредных веществ, а также депонируют углерода, сколько производят кислорода, как снижают эффект теплового острова и сокращают нагрузку на систему ливневой канализации. На основе полученных данный могут быть построены прогнозы и предложены мероприятия, направленные на улучшение экологической ситуации, встроенные в системы интеллектуального управления урбоэкосистемами (smart city).

Объекты:

  • Территории городов и населенных пунктов
  • Объекты строительства, реконструкции и реновации
  • Зеленый фонд города, природные и озелененные территории

Ожидаемые результаты:

  • экологически безопасное развитие городов и населенных пунктов, в том числе снижение уровня угроз, связанных с изменением климата
  • Эффективное создание/поддержание/управление природными и озелененными территориями с точки зрения экосистемных функций и услуг
  • Планирование на основе оценки потенциала зеленых насаждений и их экосистемных услуг в долгосрочной перспективе
  • Экономическое обоснование инвестиций в зеленую инфраструктуру городов и населенных пунктов
3. Экосистемный инжиниринг промышленных предприятий с учетом обеспечения углеродного баланса

Регулирование Углеродного баланса территории или региона складывается из сокращения выбросов в атмосферу СО2 с одной стороны и эффективности природных экосистем, лесного фонда и озеленённых и других территорий, занятых растительными сообществами. Экологически обоснованная система создания и управления озелененными территориями с целью компенсации вредного воздействия предприятий на окружающую среду включает проектирование на базе расчета экосистемных услуг высокоэффективных насаждений. Использование посадочного материала лучших генотипов с повышенной энергией роста, заданными качествами древесины, устойчивостью к неблагоприятным факторам природной и антропогенной среды позволяет прогнозировать экономические и экологические эффекты на длительный срок. Высокопродуктивные древесные насаждения, способные связывать и депонировать углерод позволяют создать устойчивые лесомелиоративные биорубежи, которые стабилизируют воздействие парниковых газов на природную среду, депонируя их. Экосистемный инжиниринг в условиях изменения климата обеспечивает повышение плодородия почв, защиту от эрозии, засухи, наводнения, суховеев, уменьшает концентрацию парниковых газов в атмосфере, продуцируют кислород, а также снижает общую экологическую напряженность в регионах с развитой промышленностью. Мы можем «запрограммировать» насаждения на решение локальных задач (в каждом районе они будут разные). Расчеты экосистемных услуг и их прогнозирование выполняется как для каждого отдельного дерева и участка земли, так и на крупные территории с использованием данных дистанционного зондирования Земли.

Объекты:

  • Территории промышленных предприятий
  • Санитарно-защитные зоны промышленных предприятий
  • Экосистемы в зонах влияния промышленных предприятий

Ожидаемые результаты:

  • Территории предприятия работают на углеродный баланс
  • Экологически обоснованная система управления природными и озелененными территориями, которая поддерживает промышленное производство с учетом экосистемных выгод
  • Высокопродуктивные насаждения хозяйственно-технического, санитарно-гигиенического, рекреационного назначения, способные влиять на углеродный баланс региона
  • Создание устойчивых пыле-, ветрозащитных насаждений с повышенной газопоглотительной способностью к атмосферным загрязнителям в зависимости от выбросов промышленных предприятий
  • Восстановление и охрана экосистем, расположенных вблизи предприятий
4. Восстановление регионального биоразнообразия после промышленного освоения территории и рекультивации нарушенных земель

Утрата биологического разнообразия в XXI в вызывает серьезную озабоченность, и эта проблема постоянно обсуждается на уровне ООН и национальных институтов власти. Основным компонентом сохранения биоразнообразия являются охрана мест обитания вида. На основе мониторинга на участках после промышленного освоения проводится оценка популяций вида, его численности и состояния, анализируется история развития с точки зрения естественноисторических процессов, выделяются ключевые виды, осуществляется поиск биологической информации по базовым популяциям. Технология предусматривает анализ качественных характеристик биотопов, влияющих на численность вида, прогноз факторов долговременной положительной динамики жизнеспособности метапопуляций, восстановление и создание новых мест обитания.

Объекты:

  • Территории после промышленного освоения и рекультивации
  • Нарушенные экосистемы различных типов

Ожидаемые результаты:

  • Восстановление видов, которые уже исчезли с этой территории, в т.ч. видов Красной книги. Улучшение структуры ландшафта для охраняемых видов, реинтродукция популяций, создание природных коридоров для миграции особей с соседних мест обитания.
  • Восстановление видов, численность которых сократилась до критического уровня. Численность популяции вида возрастает и приходит в равновесие на восстановленном местообитании. Численность вида возрастает, и он исключается из списка видов, находящихся под угрозой вымирания.
  • Создание новых мест обитания с улучшенными качествами для ключевых видов биотопа, расширение площадей, уже имеющихся мест обитания.
  • Интенсивное управление популяциями и территориями. Создание сети участков охраняемых видов с учетом точной пространственной структуры и численности локальных популяций.
5. Моделирование биоклиматического комфорта

Тепловой комфорт влияет на психологическое состояние и работоспособность человека, однако оценить его невозможно, используя только доступные метеоданные, такие как температура воздуха и количество осадков. Технология моделирования биоклиматического комфорта позволяет провести оценку территории с учетом различных аспектов биометеорологии (тепловые, эстетические, а также физиологические аспекты деятельности человека) и предложить эффективные решения по созданию комфортных условий пребывания на территории. Биоклиматические индексы для оценки физиологии теплового комфорта человека: физиологически эквивалентная температура PET (Physiologically Equivalent Temperature), универсальный индекс теплового климата UTCI (Universal Thermal Climate Index), позволяют моделировать благоприятную среду пребывания человека, используя зеленые насаждения и другие экологичные решения для регулирования микроклимата.

Объекты:

  • Территории промышленных предприятий с длительным пребыванием человека на открытом воздухе
  • Озелененные территории общего пользования в сложных климатических условиях
  • Объекты рекреации и туризма

Ожидаемые результаты:

  • Повышение производительности труда за счет создания рабочих мест с комфортными биоклиматическими с учетом уровня физической активности
  • Создание комфортных условий на объектах рекреации и туризма, основанных на тепловом восприятии человека, в том числе в сложных климатических условиях
6. Мониторинг устойчивости экосистем на основе данных флуоресценции хлорофилла древесных растений

Фотосинтез древесных растений и изменение его интенсивности как реакция на стрессовое воздействие являются надежными источниками информации о состоянии природных экосистем при антропогенном воздействии. В масштабе природных территорий фотосинтез стимулирует продуктивность и устойчивость экосистемы во времени. На уровне видов и отдельных деревьев фотосинтез связан с ростом, набором эволюционировавших признаков, отвечающих за нормальное функционирование растений, в том числе, с восходящим водный потоком, продолжительности жизни листьев и хвои, площадью листьев в кроне, содержанием питательных веществ листьях и др. Флуоресценция хлорофилла древесных растений используется в целях мониторинга и управления экосистемами как высокоинформативный, неразрушительный, диагностический полевой метод. Флуоресценция хлорофилла характеризует физиологическое состояние древесных растений под влиянием природных и антропогенных стрессов, оценивает потенциальные возможности природных и озелененных территорий по выполнению экосистемных функций и услуг.

Объекты:

  • Экосистемы в зонах влияния промышленных предприятий
  • Санитарно-защитные зоны промышленных предприятий
  • Питомники по выращиванию древесных растений
  • Природные и озелененные территории городов

Ожидаемые результаты:

  • На основании данных продуктивности древесных растений под влиянием экстремальных факторов окружающей среды могут быть проанализированы изменения в функционировании экосистем и предложены методы управления деревьями с точки зрения повышения экосистемных функций
  • Выявление устойчивых видов и сортов древесных растений в санитарно-защитных зонах промышленных предприятий с целью оптимизации их устойчивости, повышения поглотительной способности и контролю за загрязнением окружающей природной среды
  • Оценка жизнеспособности саженцев, рекомендуемых для озеленения города, с целью выявления устойчивых деревьев на уровне питомника
  • Комплексная оценка и прогноз приживаемости и жизнеспособности молодых посаженных деревьев с целью долговременного управления экосистемными услугами зеленых насаждений

Выполненные научно-исследовательские работы

2018–2021

Разработка научно-обоснованной методологии для интеллектуального управления зеленым фондом города Москвы.

Заказчик: Департамент природопользования и охраны окружающей среды города Москвы.

2020

Разработка научно-обоснованного расчета экосистемных услуг зеленых насаждений парка по адресу Краснодарский край, г. Сочи, Адлерский район, Имеретинская низменность, Олимпийский проспект и модели интеллектуального управления зеленым фондом.

Заказчик: Акционерное общество «Лаборатория образовательных и социальных программ» (АО «ЛОСП»).

Публикации

В 2020 году нами уже проведена работа популяризаций знаний о том, как работают деревья в городах, но в этом направлении можно сделать многое, рассказать о том, как исследования в данной области науки могут быть полезными каждому. Мы открыты для сотрудничества с популярными медиа.

Административный раздел