Dřeviny v městském prostředí: stresové faktory a funkce stromů ve městě
Stromy ve městě čelí zasolení, zhutněné půdě, tepelnému ostrovu i imisím. Zároveň ochlazují vzduch, snižují prašnost a hluk. Přečtěte si kompletní přehled vlivů dřevin v urbanizovaném prostředí.
Proč jsou stromy ve městě pod trvalým stresem
Dřeviny v prostředí měst
Životní prostředí člověka se vymezuje jako soubor všech složek hmotného světa, které bezprostředně působí na člověka. Tato definice tedy zahrnuje jak složky přírodní, tak i antropogenně vytvořené. V souvislosti se studovanou problematikou se budeme následně zabývat souhrnem vlivů, kterými dřevinná vegetace ovlivňuje své okolí v urbanizovaném prostředí. Především je nutné si uvědomit, že rostliny a stromy obzvláště jen podmínky okolního prostředí ovlivňují, ale jsou tímto prostředím samy zpětně ovlivňovány. Možnosti ovlivňovat prostředí měst výsadbou dřevin (hlavně stromů) jsou tak často omezeny právě možností přežití této živé složky na silně extrémních stanovištích.
Jako stresové faktory označujeme souhrn vlivů, které u dřevin vzbuzují některý typ obranných procesů. Dřeviny a především stromy jsou v antropogenně silně pozměněném prostředí cizím prvkem. Setkávají se zde se souborem stresových vlivů, na jejichž intenzitu či přítomnost často nebyly v průběhu svého vývoje přizpůsobené. Proto je třeba pochopit vliv jednotlivých faktorů na průběh životních procesů dřevin, aby bylo možné v konkrétním případě odhadnout vlivy limitující. Tyto hlavní stresové prvky je pak třeba zohlednit při následných pěstebních zásazích. Pouze takto může dojít ke zefektivnění péče o dřeviny, aniž by se to dělo na úkor její kvality a funkčnosti.
Hlavní stresové faktory městského prostředí
Prostředí velkých měst se vyznačuje zcela specifickými poměry, které výrazně formují stav a druhové složení vegetace, která je schopna tyto podmínky akceptovat. Mezi hlavní podmínky, které jsou významné pro růst dřevin (a především stromů), patří: – dostupnost vody v půdním prostoru (jak v prostoru, tak i v čase), – dostatek půdního vzduchu (provzdušnění půdy), – skladba půd a jejich pH, – kontaminace půdy, – klimatické poměry, – znečištění vzduchu.
O možnosti existence určitého taxonu v daných stanovištních poměrech rozhoduje především intenzita působení jednotlivých stresových faktorů a jejich vzájemná kombinace. Intenzita některých faktorů významně kolísá v čase. V takovém případě má zásadní význam i časový průběh vlivu v kombinaci s fenologickými fázemi vývoje dřeviny.
Některé z těchto faktorů lze ovlivnit vhodně realizovaným pěstebním opatřením, jiné mají globální platnost pro prostředí měst a je třeba s nimi počítat spíše při výběru vhodného kultivaru pro dané poměry. U některých faktorů můžeme zpětně počítat i s jejich úpravou v důsledku růstu a fungování stromů na stanovišti. To se ovšem týká spíše porostů dřevin (především parkových ploch či lesních porostů) než solitérních stromů či alejí.
Vodní režim půdy a provzdušnění kořenové zóny ve městě
Vodní režim půdy
Koloběh vody v přirozeném prostředí má dvě hlavní fáze: 1) Spad srážek, které jsou až do dosažení polní vodní kapacity (celkového naplnění všech disponibilních pórů v půdě vodou) akumulovány svrchními půdními horizonty. Po překročení této hodnoty zbytek vody odtéká povrchovým stokem. 2) Postupný výpar této vody zpět do ovzduší jednak evaporací (výparem z půdy) a jednak transpirací (výparem listy rostlin převážně přes průduchy) a průsak zbylého množství vody do spodních vrstev postupně až na úroveň hladiny spodní vody.
Voda, která je zadržena v půdě, se podle typu vazby dělí na: – vodu adsorpční, která je vázaná na půdní částice. Pro kořeny rostlin není přístupná. – vodu kapilární. Ta je v pórech o velikosti asi 0,2–10 mm přístupná pro kořeny rostlin a tvoří pro ně hlavní zdroj vláhy. – vodu volně vázanou, která se nachází v hrubých (nekapilárních) pórech o velikosti nad 10 mm a volně prosakuje ve směru gravitace.
Různě vysoko nad hladinu spodní vody dále vzlíná voda podepřená, kterou je možno chápat jako součást úrovně hladiny spodní vody.
Množství vody, přístupné v půdě pro kořeny rostlin, je tedy dáno půdními charakteristikami, z nichž nejdůležitější jsou zrnitost a půdní struktura. Zatímco z písčité půdy mohou rostliny odčerpat téměř všechnu vodu (pevně vázána jsou jen cca 2–4 obj. %), jílovitá půda si za stejných podmínek udrží kolem 30 objemových procent vody, která je pro rostlinu dále nepřístupná (Čermák & al., 1986).
Vlivem zhutňování půdy vibracemi a provozem jak vozidel, tak chodců dochází k podstatnému snížení objemu půdních pórů. Při srážkách tak převážná část vody uniká do kanalizace – na zhutněném půdním povrchu vsakuje jen asi 5 % srážek, na povrchu zpevněném (asfalt, dlažba kladená do betonového lože) uniká téměř 95 % veškeré vody. Množství srážkové vody, které je půda schopna pojmout, je tak silně redukované.
Snížením pórovitosti půd a překrýváním půdního povrchu nepropustnými materiály (asfalt, beton, dlažba) dochází i k podstatnému snížení výměny plynů mezi půdou a atmosférou. Půdní horizonty se pak v důsledku kořenové respirace obohacují o CO₂, který je ve zvýšené koncentraci pro kořenové buňky toxický. Je třeba si uvědomit, že pokud asimilační kořínky nemohou respirovat, není možný ani příjem vody. Ten se děje „aktivně“ – tedy za spotřeby energie, kterou kořenové buňky získávají respirací. Mykorhizní houby jsou také vysoce závislé na dobrém provzdušnění půdních horizontů, v opačném případě odumírají.
Velmi zajímavé by bylo zjištění, kolik stromů v uličních stromořadích měst přežívá na stanovišti jen díky únikům pitné vody z vodovodních potrubí. Ve městě Brně například roční ztráty vody při vedení činily v roce 1999 cca 16 %, což činí 5 milionů m³. Podle údajů BVK, a. s. se jedná o podprůměrný údaj. (Tomášová & al., 2000).
Půdní pH a složení městských půd: proč vadí beton a suť
Skladba půd a pH
Většina půd ve městě má antropogenní původ. Nevznikla tedy přirozenou genezí, ale jedná se z velké části o navážky, zbytky starých zbořených domů ap. Negativně působí i absence přirozeně se rozkládající humusové vrstvy. Nedostatek živin v půdě je navíc umocněn nedostatkem vody způsobujícím poruchy v jejich transportu. Typické symptomy nedostatku minerálních živin ovšem bývají často překryty symptomy dalších stresových faktorů.
Tento typ půdy se vyznačuje nedostatkem minerálních živin a zvýšenou (alkalickou) reakcí pH. Ta je způsobena používáním stavebních materiálů s vysokým obsahem Ca (stavební suť ap.) a dále dodávkou vápníku sedimentací prachu (pocházejícího mj. z obrušování omítky budov). Vliv na zvyšování reakce pH má i používání kuchyňské soli (NaCl) pro rozpouštění sněhu v rámci zimní údržby komunikací. Toto zvýšení pH působí negativně jak na přítomnost a vyváženost živin v půdním prostředí, tak i na rozvoj mykorhizních hub a tím i na celkovou vitalitu dřevin.
Jako nejvhodnější způsob vyjádření reakce roztoku se ukázala být koncentrace vodíkových iontů. Čistá voda má neutrální reakci. V 1 litru této vody se při teplotě 22 °C nachází 10–7 g disociovaných vodíkových (H⁺) a právě tolik hydroxylových (OH⁻) iontů. Tato hodnota se pro odstranění záporných exponentů označuje záporným dekadickým logaritmem – symbolem pH (potentia hydrogenii).
Hodnota pH je tedy definována jako záporný dekadický logaritmus koncentrace vodíkových iontů H⁺ v půdním roztoku. Jako neutrální reakce se označuje pH 7. Roztoky s vyšším pH jsou zásadité (alkalické), roztoky s pH nižším jsou kyselé.
Při srovnávání hodnot pH nesmíme zapomínat, že hodnota pH je záporným logaritmem. To znamená, že hodnota roste či klesá od jednoho celého čísla ke druhému o desetinásobek. Například tedy pH = 6 znamená ve srovnání s pH = 3 koncentraci vodíkových iontů tisícinásobně menší. Mezi pH = 7 a pH = 6,7 je tedy menší absolutní rozdíl v koncentraci než mezi hodnotami pH = 4 a pH = 3,7.
Většina půd v humidních oblastech je přirozeně mírně kyselá až neutrální. Půdní pH se mění nejen podle podloží, množství srážek ap., ale i v průběhu roku hlavně v důsledku vyplavování zásaditých složek. Rozdíly pH jsou i v různých půdních horizontech. Proto má být pH měřeno v průběhu celého roku a alespoň v nejhustěji prokořeněných horizontech (Šály, 1978).
Reakce půdy má vliv na její strukturu, na průběh zvětrávání a humifikace a především na zpřístupnění živin a výměnu iontů. Má přímý vliv i na životaschopnost rostlin. Při pH pod 3 a nad 9 je vážně poškozována protoplazma v kořenových buňkách u většiny cévnatých rostlin. Kromě toho zvýšené koncentrace Al³⁺ v silně kyselých půdách a boritanů v půdách zásaditých působí otravu kořenů (Larcher, 1988). Různé druhy rostlin mají různá rozmezí tolerance a rozdílné fyziologické požadavky ve vztahu k půdní reakci.
Kontaminace půdy: posypová sůl, úniky plynu a psí moč
Kontaminace půdy
Ke znečištění (kontaminaci) půdy může dojít v důsledku více vlivů. Nejdůležitějším je z hlediska koncentrace používané látky zimní údržba komunikací (zasolení). Lokálně se ovšem mohou velmi výrazně projevit i další vlivy, jako jsou psí výkaly, úniky plynu z potrubí v půdě či PHM a olejů z parkujících automobilů, přítomnost těžkých kovů (Cu, Cd, Cr, Pb, Ni, Zn atd.), herbicidů a dalších chemických látek.
Zasolení půd
Jedná se o specifický faktor městských aglomerací a stromořadí kolem silnic. NaCl (chlorid sodný – kuchyňská sůl) se do kontaktu s vegetací dostává jako posypový prostředek při zimní údržbě komunikací.
V půdě NaCl způsobuje: – zvýšení hladiny pH, – vyplavování Ca²⁺, K⁺ nebo Mg²⁺, – rozpad půdní struktury, – zvýšení osmotické hodnoty půdního roztoku.
Změny jsou omezeny obvykle do vzdálenosti dvou až deseti metrů od vozovky.
Do rostlin vnikají především ionty chlóru, a to jednak přímým kontaktem přes asimilační orgány a jednak nepřímo příjmem kořeny z půdy. Rostliny našich klimatických a půdních podmínek nejsou přizpůsobeny na zvýšený obsah soli v půdě.
Primárně se poškození projevuje: – poškozením pupenů, nezdřevnatělých výhonů a kůry, – odumíráním kambia, – nekrózami a předčasným opadem listů.
Sekundární (nepřímý) vliv zahrnuje: – iontový stres (jednostranné hromadění iontů Na⁺ a Cl⁻ ve tkáních rostlin), – osmotický stres, odrážející se ve sníženém příjmu vody a následném usychání, – omezení příjmu důležitých iontů a poruchy v minerální výživě.
Relativně odolné proti zasolení jsou rostliny žijící v symbióze s mikroorganizmy (nitrifikační bakterie, mykorhiza), dále rostliny hluboce kořenící, s malými nároky na živiny a snášející alkalické půdy. Při působení posypové soli na dřeviny rozlišujeme mezi odolností na kontakt se solí (postřik kmene roztaveným sněhem ap.) a odolností na zasolení půdy.
Pro snížení následků posypové soli na dřeviny je možno uvažovat o těchto opatřeních: – snížení dávek soli, – náhrada NaCl méně škodlivými tavicími látkami, – zabránění přímému zasolení stanoviště (mechanické zábrany, zvýšení stanoviště nad úroveň terénu), – vhodné přihnojování (potřeba Ca a okyselení pH – např. CaSO₄)
Poškození dřevin zasolením lze prokázat listovou analýzou. Odběry půdních vzorků jsou ztížené značnou mobilitou iontů Cl a Na v půdě a je nutné je event. provádět v delším časovém horizontu.
Únik plynu
Při transportu plynu přípojkami umístěnými pod půdním povrchem může dojít k jeho úniku v důsledku netěsností ve vedení. Vzhledem k nízké rychlosti výměny vzduchu v půdě mají pro rostliny zásadní význam i tzv. mikroúniky, které není možné detekovat běžnými přístroji na půdním povrchu. Při úniku se plyn šíří půdou trychtýřovitě směrem vzhůru, pokud proniká podél vedení (např. telefonního ap.), může zamořit značný pruh půdy. Metan je podle vzorce
CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O
za působení půdních bakterií oxidován, přičemž dochází k vylučování CO₂ a pohlcování O₂. Vlivem nedostatku půdního kyslíku pak odumírají kořeny stromů.
Na rozdíl od poškození posypovou solí vede zamoření půdy plynem k rychlému odumření stromů řádově v průběhu několika měsíců. Sanační opatření jsou velmi problematická, obzvláště pak u zhutněných nebo jílovitých půd.
Vliv psích výkalů
Značný vliv zvýšené koncentrace pohybu psů především na dřevinnou vegetaci je odborné veřejnosti dobře známý. Se zvyšováním množství psů chovaných ve městech a se snižováním rozlohy ploch veřejně přístupné zeleně se tento vliv dále prohlubuje.
Psí moč ve srovnání s močí jiných zvířat obsahuje více fosforu a močoviny a poměr C/N je nižší. Podle velikosti pes denně vyprodukuje mezi 40 a 2000 ml moči, což se při pokusech realizovaných v Berlíně projevilo u silně frekventovaných stromů množstvím 10 litrů moči/rok (Balder, 1998).
Pokud dojde ke styku moči s citlivými nadzemními částmi rostliny (listy, nezdřevnatělé výhony apod.), může dojít k jejich poškození i při jednorázové kontaminaci. Schopnost rostliny odolávat tomuto vlivu je dána jejím druhem a obecně se zvyšuje s věkem rostliny či její dané části. U mladých stromů se tak setkáváme s odumíráním kambia na bázi kmínků, vznikem nekrotických pruhů či trhlin na kmeni.
Možným sanačním opatřením je výsadba trnitých keřů v kořenové míse stromů, event. aplikace štěpky. Zásadní vliv má pravidelné zalévání mladých stromků.
Tepelný ostrov, suchý vzduch a prašnost: klimatické extrémy měst
Pozměněné klimatické poměry
Při sledování mikro- a mezoklimatických poměrů větších měst je možné sledovat významné změny oproti volné krajině. Tyto změny ať již primárně či sekundárně ovlivňují růstové podmínky dřevin, které jsou jim vystavené. Zvláště významné je synergické působení těchto faktorů spolu s dalšími stresory.
Kolísání teplot vzduchu
Vlivem zpevněných povrchů (asfaltové vozovky, dlažba, zdi domů, střechy apod.) má souhrn aktivních povrchů města odlišné tepelné vlastnosti oproti plochám vegetace. Umělé povrchy odrážejí jen malé množství slunečního záření a v důsledku toho se silně přehřívají (odraz slunečního záření z vegetačního povrchu, tzv. albedo, činí kolem 10–35 %, z umělých povrchů jen asi 4–10 %) (Suchara, 1977). Asfalt například pohlcuje 75–90 % slunečního záření. Asfaltová vozovka či plechová střecha se tak mohou za slunného dne rozehřát na teploty kolem 65 °C, přičemž povrch listů dosahuje pouze teploty 25–30 °C.
Navíc se tento materiál vyznačuje i vyšší tepelnou vodivostí (asi 20krát vyšší) a tepelnou kapacitou. Z toho důvodu tyto povrchy během noci i mnohem pomaleji chladnou.
K celkové sumě absorbované tepelné energie je nutno přičíst ještě dodávku tepla z průmyslových a domácích topenišť, která se v současné době blíží cca polovině celkového tepelného příjmu města slunečním zářením.
Výsledkem těchto jevů spolu se sníženým větrným prouděním ve městě (snížení možnosti odvodu tepla) je vznik tzv. tepelného ostrova nad velkými městskými aglomeracemi. Tento tepelný ostrov sahá do výšky několika set metrů nad město a i horizontálně je poměrně rozsáhlý. Uvádí se, že rozdíl v průměrné teplotě mezi městem a jeho bezprostředním okolím činí 0,5–2,5 °C (Kavka, Šindelářová, 1978). Tepelný ostrov přitom ovlivňuje i ostatní meteorologické parametry klimatu měst (množství srážek, větrné proudění ap.).
Výsledkem změny tepelných charakteristik městských stanovišť (a souvisejících změn vodního režimu) je fakt, že jsou z uličních stromořadí postupně vytlačovány domácí dřeviny a jsou nahrazovány taxony introdukovanými ze zemí s teplejším klimatem (jižní Evropa, Asie ap.). Tyto druhy mají určité mechanismy, kterými jsou schopné se bránit proti nadměrnému zvyšování výdeje vody v době vysokých teplot a nedostatečného zásobení vodou.
Relativní vzdušná vlhkost vzduchu
Během slunečného letního dne se ve městě pohybuje relativní vzdušná vlhkost mezi 20–30 %. To je hodnota dosti nízká a její zvyšování např. kropením silnic má jen velmi krátkodobou působnost. Městský vzduch je obecně asi o 20–30 % sušší než vzduch na vesnicích.
Při transpiraci listů dochází k úniku vodních par do ovzduší. Čím nižší je relativní vzdušná vlhkost prostředí, tím vyšší ztráty vody v listech nastávají. Možnost výparu je podmíněna přísunem vody z kořenové sféry. Stromy dokáží regulovat krátkodobé výkyvy v zásobení vodou poměrně efektivně. Dlouhodobý deficit ovšem vede k redukci životních procesů a k postupnému úhynu jedince.
Mezi zásadní příčiny dalšího prohlubování negativního vlivu nízké vzdušné vlhkosti patří: – redukovaný kořenový systém v důsledku zhutnění půdy a překrytí půdního povrchu nepropustnými hmotami (asfalt ap.), – nedostatečný průsak srážkové vody (vsakuje se jen asi 5 % objemu srážek, zbytek uniká do kanalizace) v důsledku zhutněného a překrytého půdního povrchu, – silně zvýšené ztráty vody při transpiraci, způsobené pohybem vzduchu projíždějícími automobily (tzv. kaňonový efekt).
Prašnost prostředí
Prašnost městského prostředí silně stoupá vlivem provozu motorových vozidel a spalováním fosilních paliv (továrny, lokální topeniště). Maxima výskytu prachových částic se tak analogicky vyskytují v úrovni asi 2,25 m a 55–60 m nad zemí. (Suchara, 1977)
Sedimentace prachových částeček na listech stromů má silně negativní vliv na průběh fyziologických dějů. Dochází k ucpávání průduchů, list se přehřívá (prach je tmavý, a proto se snižuje albedo listu). V prachu jsou často obsaženy těžké kovy nebo radioaktivní látky, které po rozpuštění srážkovou vodou vnikají do pletiv stromu. Tímto vlivem jsou zvláště ohroženy dřeviny, jejichž listy jsou pyřité.
Znečištění ovzduší a jeho vliv na stromy: imise, SO₂ a ozón
Plynné složení atmosféry
Specifickým problémem je znečištění atmosféry. Jedná se o faktor, který působí plošně po celé ČR. Kromě mechanických nečistot (prach, popílek ap.) se jedná hlavně o SO₂ vznikající spalováním fosilních paliv, NOₓ pocházející především z výfukových plynů, O₃ vznikající fotochemicky v atmosféře působením výfukových plynů, dále NH₃, uhlovodíky a fluorovodík. Působení tří posledně jmenovaných je spíše lokální.
Příjem těchto látek a jejich vliv na stavbu rostlin je v zásadě dvojí: – přímý – kdy dochází k přímému naleptávání povrchových pletiv, vzniku nekróz, snižování efektivity asimilace, přehřívání asimilačních orgánů, průniku toxických látek do tkání, vyplavování látek z listů, ucpávání listových průduchů ap. – nepřímý – výraznými změnami půdní struktury, ovlivněním pH půdy, změnou osmotických vlastností půdního roztoku, uvolňováním jedovatých solí z půdy (ionty Al), poškozování mykorhizy ap.
Imise v plynném stavu jsou rostlinami absorbovány prostřednictvím listů přes průduchy a omezeně přes epidermis, imise pevné kromě listových průduchů hlavně kořeny. Jejich působení je závislé nejen na citlivosti druhu a jedince, ale i na typu látky, koncentraci, době působení a vývojové fázi rostliny. Jejich působení zřetelně zesiluje: – vysoká relativní vzdušná vlhkost – nepříznivé stanovištní podmínky – spolupůsobení dalších škodlivých činitelů – rostlina ve stadiu rašení nebo dynamického růstu
Naopak rostlina ve stadiu fyziologického útlumu (noc, zima) je proti vlivu těchto látek odolnější. Podle koncentrace, typu látky a odolnosti rostliny dochází v zásadě ke dvěma typům poškození.
Poškození akutní vzniká většinou na malém území v případě náhlého úniku emisí, nepříznivých klimatických podmínek (inverze) ap. Vyznačuje se: – odumíráním pletiv listů hlavně na okrajích a špičce čepele, – zbarvením asimilačních orgánů (hlavně mladých ročníků jehličí).
Poškození chronické je důsledkem dlouhodobého působení relativně nízkých koncentrací látky, kolísajících v průběhu roku. Působení je většinou velkoplošné.
Projevuje se: – nekrózami, projevujícími se až v konečném stadiu odumírání – růstovou depresí – předčasným opadem listů a starších ročníků jehlic – změnami v architektuře koruny (převládají krátké výhony na úkor dlouhých) – omezením kvetení a fruktifikace – redukcí celkové listové plochy
Jako nepřímo působící můžeme označit CO₂. Oxid uhličitý se podílí na složení atmosféry přibližně 0,03 %. V městském prostředí je vlivem spalovacích procesů a provozu automobilů tento podíl značně zvýšen (až desetinásobně).
Zemní práce, vandalismus a motorismus jako hrozby pro stromy
Ostatní vlivy
Stále silněji se na změně stanovištních poměrů dřevin (především stromů) projevuje lidská činnost. Jedná se především o zintenzivňující se činnost stavební, jejímž důsledkem jsou navážky, výkopy, event. změny hladiny spodní vody. Opominout nelze ani vliv vandalismu, příp. vznik poranění při provozu motorových vozidel.
Zemní práce
Stromy při všech výše popsaných negativních vlivech, které působí na jejich nadzemní i podzemní části, jsou dost citlivé na jakékoli dodatečné poranění. Zemní práce přinášejí hned několik silně negativních vlivů: – mechanická poranění kmenů a kořenových náběhů, – přetrhání kořenů – převážně se jedná o staticky významné silné kořeny – a otevření brány průniku kořenových hub, – navážky zeminy a skladování materiálu na prokořeněné ploše, – snižování horizontu půdy s odkrytím a porušením svrchní vrstvy kořenového systému, – jednostranné redukce kořenů s výrazným porušením poměru nadzemní a podzemní hmoty.
Jedinou cestou k eliminaci těchto škod je důsledně zpracovaná technologie ochrany stromů v rámci projektové přípravy a pečlivý stavební dozor nad průběhem prací.
Vzniku mechanických poranění na kmenech a kosterních větvích lze zabránit instalací vhodné ochrany. Složitější je situace s poškozením kořenů. K vytržení kořenů dochází především při mechanizované výkopové činnosti v průmětu koruny stromu. V takovém případě je často možné sledovat vytrhávání kořenů až za hranou příkopu, takže jejich existence není na provedeném výkopu patrná. Vznikající poškození jsou ovšem značně rozsáhlá a ve většině případů vytvářejí vstupní bránu pro průnik dřevokazných hub do oblasti kořenového systému. Možnou obranou je důsledná aplikace ČSN DIN 18 920.
Dalším faktorem mohou být půdní navážky, jak dočasné, tak i trvalé. Hlavně dlouhodobé navážky je často obtížné pouhým okem rozeznat, lze na ně usuzovat na základě absence patrných kořenových náběhů. V důsledku hmotnosti nově navezené zeminy dochází ke zhutnění původních půdních horizontů. Navíc dochází k prodloužení dráhy nutné pro difuzi půdního kyslíku. Obzvláště citlivé na tento vliv jsou dřeviny závislé na mykorhize. Pouze u několika druhů stromů je možné pravidelně sledovat vývoj nových adventivních kořenů v půdě navážky a regeneraci kořenového systému (topoly, vrby).
Jedním z nejvýznamnějších faktorů, které v současné době limitují možnost existence stromů v uličních stromořadích našich měst, je existence podzemních inženýrských sítí. Tato podzemní vedení byla v minulosti zakládána často bez ohledu na stávající nebo možnou zeleň. Následkem toho se ve značném procentu případů setkáváme se situací, že na volná místa (především v uličních stromořadích) nové stromy z tohoto důvodu již nemohou být vysazeny. Souvisejícím problémem je destrukce stromů při realizaci oprav a rekonstrukcí podzemních inženýrských sítí.
Vandalismus
Vandalismus je jeden z faktorů, který se významně podílí na stavu stromů především ve velkých městech a na exponovaných plochách. Značný pozitivní posun v této oblasti nastal se standardizací výsadby vzrostlých stromů. Jistému podílu poškození (především mladších stromů) se ovšem vyhnout nelze. Kvalitní péče a úprava okolí exponovaných stromů však mohou podobné škody výrazným způsobem omezit.
Za mnohem závažnější je třeba považovat škody vznikající při nekvalifikované realizaci prací na dřevinách. Škody vzniklé např. ošleháním báze kmínků strunovou sekačkou nebo zbytečně radikálním sesazením korun tzv. zmlazovacím řezem výrazně převyšují škody vznikající v důsledku vandalismu. Kromě postihů firem či pracovníků zodpovědných za taková poškození je nutné do běžných technologií ošetření stromů zařazovat i úpravu okolí za účelem jejich ochrany.
Vliv motorismu
Kromě již zmíněné produkce imisí spalováním pohonných hmot působí stále se zvyšující rozvoj motorismu na život stromů ještě dalšími vlivy. Především se jedná o: – únik olejů a pohonných hmot při parkování, mající za následek kontaminaci půdního horizontu, – zhutňování půdy v kořenových mísách při nevhodném parkování a průjezdu vozidel v bezprostřední blízkosti stromů, – poranění bází kmenů při parkování vozidel mezi stromy a při dopravních nehodách.
Rozvoj motorismu dále nepřímo způsobuje úbytek stromů v ulicích při rozšiřování vozovek, rozsáhlá poranění kořenů a kořenových náběhů při rekonstrukcích chodníků a silničních těles atd.
Není možné tento problém stavět formou „buď auta, nebo stromy“. Je ale jisté, že (pokud pomineme legislativní úpravy) např. vhodnou formou zábran instalovaných u bází kmenů by se docílilo výrazného snížení procenta vzniku podobných poškození.
Jak stromy ochlazují město a zvyšují vlhkost vzduchu
Ovlivňování prostředí vegetací
Existence stromů na stanovišti toto stanoviště zpětně ovlivňuje. Tyto vlivy lze z pohledu člověka chápat buď jako pozitivní, nebo jako negativní. Obě skupiny vlivů ovšem mohou být spojeny s existencí jednoho stromu a odborný pracovník v rámci hodnocení významu stromu pro stanoviště musí co nejobjektivněji zvažovat obě hlediska.
Ovlivňování mikroklimatu
Vlivem transpirace asimilačních orgánů stromů a částečně i spolupůsobením dalších vlivů dochází k částečnému ovlivňování mikroklimatických charakteristik stanoviště. Mezi nejdůležitější patří ovlivňování tepelné bilance a relativní vzdušné vlhkosti.
Princip snižování teploty vzduchu vegetačním povrchem spočívá: – v odrazu části slunečního záření zpět do atmosféry – ve spotřebě části energie pro fotosyntézu (zlomek procenta) – ve spotřebě energie pro transpiraci, intercepci a výpar vody (např. rosy ap.) z vegetačního povrchu (naprostá většina), – v patrovitosti vegetačního povrchu, kdy proces transformace slunečního záření na tepelnou energii probíhá na mnoha rovinách, nejen na půdním povrchu.
Vegetace může trvale zvyšovat vlhkost vzduchu několika způsoby: – evapotranspirací (odparem z půdy a transpirací rostlin), – odparem rosy zkondenzované na povrchu vegetace, – odparem zachycených srážek (intercepce), které z volné zpevněné plochy ihned odtékají.
Zvýšení relativní vzdušné vlhkosti můžeme v prokazatelné míře očekávat hlavně od zapojených patrovitých porostů vegetace (parkové plochy) s vyrovnaným vodním režimem. V tom případě se udávají rozdíly vzdušné vlhkosti mezi plochou vegetace a zpevněným okolím kolem 10–20 %. (Suchara, 1977) Tento vliv stromů je ovšem výrazně ovlivňovaný typem stanoviště (dostupností vody), vitalitou a druhem stromu a klimatickými faktory (teplota, relativní vzdušná vlhkost, pohyby vzduchu apod). Přibližné hodnoty výparu v závislosti na objemu koruny uvádí Tab. 4.
Nezanedbatelný je také vliv stínění korun stromů v ulicích, kdy se snižuje množství slunečního záření, dopadajícího na zpevněné povrchy. I stromy s poměrně řídkou korunou (např. topoly) zachycují 60–80 % slunečního záření. Hustým zápojem korun proniká dokonce jen 2–3 % slunečního záření. Korunami dubů a javorů proniká asi 10 % slunečního záření. Výrazně se tak redukuje množství energie dopadající např. na povrch lidského těla – zatímco ve vnitřním městě se jedná cca o 3,769 joule/cm²/min., v parku klesá na 0,419 joule/cm²/min (Kavka & Šindelářová, 1978).
Z uvedeného je patrné, že uspokojivé ovlivňování teplotních maxim můžeme očekávat z hlediska uličních stromů pouze od hustě olistěných jedinců s uspokojivým zásobením vodou. Měřitelné snížení teploty vzduchu jsou schopné působit pouze porosty dřevin (parky), kde v důsledku ochlazování vzduchu dochází i k jeho výměně s okolním prostředím ve formě tzv. gradientového větru.
Stromy snižují prašnost, hluk i vítr: měřitelné přínosy pro město
Snižování prašnosti
Stromy výrazně zvyšují plochu vegetačního povrchu – oproti průmětu své koruny (v důsledku překrývajících se ploch listů) přibližně desetkrát. Uvádějí se hodnoty osmkrát snížené prašnosti parků oproti okolní zástavbě a čtyřikrát sníženého počtu prašných částic na ulicích se stromy oproti ulicím bez stromů (Suchara, 1977).
Vegetace přispívá k regulaci prašnosti prostředí několika způsoby: – zachycováním prachu na nadzemních orgánech – hlavně se jedná o asimilační aparát. V tomto smyslu záleží hlavně na velikosti listů, kvalitě jejich povrchu a pohyblivosti čepelí. – snižováním rychlosti proudění vzduchu, snížením kinetické rychlosti částic a urychlením jejich sedimentace. Podstatný je v tomto smyslu fakt, že pokud prachové částice sedimentují na zpevněný povrch, dostávají se při prvním závanu větru opět do koloběhu. Proto má sedimentace smysl pouze u porostu vegetace s podrostem např. trávníku.
Na rozdíl od umělých povrchů nejsou plochy vegetace zdrojem prašnosti. Výjimkou je tvorba pylu, která bude zmíněna v kapitole o negativních vlivech vegetace.
Účinnost dřevin s ohledem na snižování prašnosti prostředí závisí na: a) absolutním povrchu listů – čím je hustší koruna, tím větší je absolutní listová plocha, b) sklonu listů – vodorovně položené listy mají větší účinek než listy položené šikmo nebo svisle, c) pohyblivost listů – účinnější jsou dřeviny s krátkým řapíkem, d) proudění vzduchu kolem a uvnitř koruny – větší účinek mají dřeviny s kulovitou korunou oproti dřevinám s korunou jehlancovitou, e) vlhosti, příp. lepkavosti listů, f) charakteru sedimentu – hrubší částice ulpívají hůře než jemnější. (podle Kavka & Šindelářová, 1978)
Nutno podotknout, že zachycování prachu a absorpce těžkých kovů a jiných zplodin představuje pro fyziologické procesy stromů další stresovou zátěž. Pokud je strom oslaben souběhem jiných faktorů (např. nedostatkem vody vedoucím k omezení transpirace a k redukci asimilačního aparátu), není schopen výrazně přispět ani k pročištění proudícího vzduchu.
Ovlivňování větrného proudění
V městském prostředí je síla proudění větru podstatně snížena existující zástavbou. Od vegetace se funkce „větrolamů“ požaduje jen na některých exponovaných stanovištích především na okrajích města. Jako velice efektivní se v tomto smyslu prokázaly být polopropustné zapojené porostní pláště (40–50 % propustnost) ze dřevin odolných proti působení větru (s pevným dřevem). Podle výsledků měření se na návětrné straně snižuje rychlost větru o 30–50 %, a to na vzdálenost 5–10 násobku výšky stromů. Na straně závětrné klesá rychlost větru o 40–70 % na vzdálenost 15–20 násobku výšky (Kavka & Šindelářová, 1978). V městských parcích se rychlost větru snižuje až o 2,5 m/s oproti plochám bez zeleně. Při použití obligátního Populus nigra ‚Italica‘ je třeba upozornit na jeho krátkověkost a na silně sníženou pevnost dřeva již po 30. roce věku.
Kromě čistě mechanického vlivu na směr a sílu větrného proudění je vegetace schopna vyvolat tzv. konvekční proudění (gradientový vítr). Princip tohoto jevu spočívá ve stékání chladnějšího vzduchu – např. z parkových ploch – do míst s vyšší teplotou, např. do přehřátých ulic.
Snižování hlučnosti
Hluk je ve městech považován za jeden ze základních stresujících faktorů. Za největší zdroje hluku platí doprava, průmysl a komunální provozovny, přičemž až 80 % hluku vyvolává automobilová doprava. (Tomášová & al., 2000). Lidské ucho vnímá akustické kmity ve vzduchu mezi frekvencemi 20 a 20 000 Hz od prahu slyšitelnosti po práh bolesti a hladiny hlučnosti 0 až 130 dB(A). Optimální hladinou hlučnosti pro člověka je 25–40 dB(A) (Suchara, 1993). Pocit hlasitosti přitom stoupá rychleji než intenzita zvuku. Např. pokles o 10 dB(A) pociťuje člověk jako poloviční hlasitost.
Vegetace – hlavně porosty dřevin – mohou snižovat hlučnost v závislosti na zastoupení jednotlivých frekvencí (nejvyšší účinnost kolem 4–8000 Hz), orientaci zdroje hluku, složení vegetace ap. Větve se chovají jako oscilátory a pohlcují zvukovou energii rezonancí.
Nejlépe v tomto smyslu působí zapojené pásy vegetace o výšce 13–20 m a šířce 20–30 m, u komunikací 7–10 m, nejlépe v kombinaci se zemním protihlukovým valem. Uvádí se, že širší pruhy hustě olistěných stromů snižují hluk o 10–12 dB. Výrazného snížení hluku dálnic lze dosáhnout asi 33 m širokým pruhem. Vzhledem k náročnosti vegetačních protihlukových zátarasů na prostor se proto upřednostňují bariéry rázu stavebního.
Biologicky aktivní látky, kyslík a estetická hodnota stromů
Uvolňování biologicky aktivních látek
Funkcí průduchů uvolňují rostliny do svého okolí množství biologicky aktivních látek, které příznivě působí na lidský organizmus.
Z hlediska člověka mezi nejdůležitější patří: – vylučování reaktivních kyslíkatých látek. – vylučování látek s bakteriostatickými a repelentními účinky. V ovzduší lesa snižují tyto dřeviny množství patogenních bakterií o 10–20 % ve srovnání s volným prostředím. – vylučování látek do půdy. Do této skupiny vlivů patří jev označovaný jako alelopatie. Tyto látky působí inhibičně na jiné organizmy při vnitrodruhové nebo mezidruhové kompetici. Ve většině případů jde o působení etylenu, éterických olejů, fenolových sloučenin, alkaloidů, glykosidů a derivátů kumarinu. Rostliny tyto látky uvolňují do ovzduší, vylučují je kořeny nebo je déšť vymývá z prýtů. (Larcher, 1988).
U laické veřejnosti bývá často silně přeceňována schopnost stromů – a vegetace vůbec – vázat CO₂ a produkovat kyslík. Argumentace ve prospěch stromů jako producentů kyslíku se opírá o údaje, že např. stoletý buk při fotosyntéze za hodinu spotřebuje 2350 g oxidu uhličitého a vyprodukuje 1710 g kyslíku. (Bernatzky, 1969). Meyer (1982) však poukazuje na fakt, že: – velká část vyprodukované organické hmoty (listů ap.) je opět rozkládána bakteriemi, houbami atd. za spotřeby kyslíku, – městské aglomerace v zimním období nezaznamenávají žádný příkon kyslíku z fotosyntetických procesů, zatímco jeho spotřeba stále pokračuje (spalování, provoz automobilů atd.).
Dospívá tak k tvrzení, že funkce městských stromů jako producentů kyslíku pro obyvatelstvo je téměř zanedbatelná. Pozitivní vliv se spíše projevuje v produkci těkavých látek („lesní vůně“), které zvyšují fyziologickou využitelnost kyslíku pro dýchání živočichů.
Estetická funkce
Kvantifikace parametru natolik subjektivního, jako je estetická funkce dřevin, je velice obtížná. Stejný jedinec může být vnímán zcela rozdílně z pozice člověka, který rozumí jeho sadovnické, historické či taxonomické hodnotě, a naprosto odlišně člověkem vnímajícím pouze negativa plynoucí z jeho běžných fyziologických funkcí (opad listů, stínění apod.). Pro účely arboristické praxe je ovšem nutné chápat vliv existence stromů v urbanizovaném prostředí především z hlediska jejich celospolečenského efektu. Ten je popisován v řadě sociologických studií (Bouza, 1989; Cackowski, 1999; Westphal, 2003 atd.) z mnoha pohledů, mezi něž patří především: – vzdělávání, – péče o zdraví obyvatel, – úroveň kriminality, – vnímání historie a vztah k bydlišti.
Klíčovou důležitost v této oblasti má práce s veřejností. Prezentace připravovaných projektů, výstupů z arboristických ošetření a vysvětlení důležitosti stromů na jejich stanovišti může přinést své výsledky pouze po dlouhodobé a koncepční práci. Výbornou pomůckou při diskusi o konkrétních případech bývá ocenění ekologické hodnoty dřevin dle metodiky Agentury ochrany přírody a krajiny ČR.
Negativní vlivy stromů: poruchy staveb, alergenní pyl a bezpečnost
Negativní působení stromů
Při komplexním hodnocení vlivu stromů na městské prostředí je třeba si povšimnout i vlivů negativních. Městské prostředí (jak vyplývá z výše uvedeného výčtu) je pro stromy prostředím z velké části cizím. Tento antagonismus je do jisté míry oboustranný. Zatímco na jedné straně jsou stromy schopné městské prostředí upravovat tak, že se stává vhodnějším pro život lidí, na straně druhé mohou působit značně negativně.
Poruchy staveb
Jako nejvýraznější negativní vliv stromů je třeba uvést poruchy staveb založených na objemově nestálých zeminách. O škodách, vznikajících tímto způsobem, bylo na 4. sympoziu Britské geotechnické společnosti roku 1983 konstatováno, že přesahují škody vznikající v důsledku zemětřesení, tornád, hurikánů a záplav (Procházka, 1986).
V předchozích kapitolách bylo již uvedeno, že stromy jsou schopné svou transpirací z půdy denně odčerpat až stovky litrů vody. V případě, že rostou na půdách, u nichž v důsledku odsávání vody dochází k výrazným objemovým změnám, může dojít k poškození nebo i k destrukci staveb, které byly založeny bez zohlednění této možnosti. To se týká především jílovitých zemin (a to především jílů ze skupiny montmorillonitu), které jsou význačné svými objemovými změnami při bobtnání a vysychání. V Čechách jsou tyto zeminy zastoupeny především oblastí křídových slínů, tercierních jílů chomutovsko-mostecko-teplické pánve a na Moravě oblastí neogenních jílů.
K objemovým změnám jílovitých zemin dochází samozřejmě nejen za působení vegetace, ale i vysycháním evaporací, tedy přímým odpařováním vody z půdního povrchu. Vegetace ovšem tyto hodnoty zvyšuje až na trojnásobek. Působení stromů na vysychání půd bylo prokázáno ještě v hloubce 8 m snížením vlhkosti až o 8 procent (Procházka, 1986).
Stavby zakládané na stanovištích, které jsou z tohoto pohledu rizikové, musí respektovat danou situaci. V případě, že se na stavbách škody podobného typu již objevují, je třeba po důkladném šetření (k prokázání reálné příčiny) přistoupit k odstranění stromů ve vzdálenosti rovnající se výšce stromu od budovy.
Produkce alergenního pylu
Problematickým bodem z hlediska prašnosti prostředí zůstává tvorba alergenního pylu především větrosnubnými rostlinami. Jako alergenní jsou označovány především následující druhy:
Alnus incana Populus sp. Corylus avellana Betula pendula Salix caprea Philadelphus coronarius Fraxinus excelsior Corylus colurna Sambucus nigra
Omezit používání alergizujících dřevin je často těžko realizovatelné z důvodu už tak silně omezeného sortimentu taxonů pro městské prostředí. Je ale možné využívat nekvetoucí nebo málo kvetoucí odrůdy (např. Robinia pseudoacacia ‚Bessoniana‘, ‚Rectissima‘, ‚Tortuosa‘, ‚Umbraculifera‘), samičí rostliny dvoudomých dřevin (např. Acer negundo, ‚Argenteo-marginatum‘, ‚Auratum‘, ‚Variegatum‘) apod.
Použití samičích rostlin rodu Populus nemá příliš velký význam, protože chmýří jejich semen vyvolává podobné příznaky jako pylové alergie. Alergizující účinky lze připsat tomu, že v téže době kvetou trávy a jejich pyl se hojně zachycuje na chmýří topolových plodů. Kromě toho alergici v té době mají od pylu trav zduřelé sliznice a i prosté polechtání chmýřím u nich vyvolává kýchání a slzení.
Možností, jak omezit alergizující vliv dřevin, je i jejich periodické seřezávání. Tento zásah je ovšem provozně náročný a dále snižuje funkčnost i dosažitelný věk jedince (Pejchal, 1992).
Ohrožení provozní bezpečnosti
Strom v dospělosti představuje konstrukci, která se svými rozměry a hmotností svých částí blíží stavbám. I když v obecném přístupu můžeme do jisté míry spoléhat na samostabilizační schopnosti stromu, který vnímá zátěž vznikající v jeho jednotlivých částech a svým reakčním růstem na ně reaguje. Na druhou stranu je nutné konstatovat, že plnění požadavků provozní bezpečnosti není součástí přirozených funkcí stromu. Opad větví, event. odlomení části koruny, je zcela běžná strategie stromu při přetížení větrem a především ve vyšším věku je zcela běžnou záležitostí. Provozní bezpečnost je tedy nutné zajistit pravidelným režimem kontroly a pěstebními zásahy v průběhu celého života stromu.
Problematikou hodnocení provozní bezpečnosti stromů se bude podrobně zabývat druhý díl této metodiky.
Znečišťování okolí
Už při návrhu umístění stromů do ulic měst je třeba mít na zřeteli možnosti jejich negativního působení vlivem opadu plodů (Corylus sp., Aesculus hippocastanum apod.), znečištěním plochy pod průmětem koruny např. medovicí (Tilia sp.) nebo dužnatými plody (Morus, Sorbus, Cornus mas apod.). Tyto vlivy lze eliminovat buď výběrem neplodících kultivarů (např. Aesculus hippocastanum ‚Baumannii‘), nebo vhodným umístěním těchto jedinců v zelených pásech dál od laviček a pěších komunikací.
Značný odpor v okolí uličních stromořadí často budí podzimní opad listů, především související zanášení okapů. V této souvislosti je nutné zdůraznit, že se nejedná o defekt, ale o přirozenou součást fyziologických procesů stromů. Opad listů lze ovlivnit pouze pravidelnou redukcí korun některým z tvarovacích řezů, příp. využitím malokorunných kultivarů, které ani v dospělosti nedorostou nad úroveň střech okolních domů. Okapové žlaby lze chránit instalací ochranných mřížek, které ukládání listů nedovolují.
Závěr: co potřebuje vitální strom v ulici a proč se to vyplatí
Po uvážení souhrnu výše uvedených faktorů působících na stromy a možností jejich zpětného ovlivňování, případně eliminování, vegetací docházíme k následujícím závěrům: – městské prostředí je natolik odlišné od přirozeného prostředí stromů – lesa, že pouhá existence stromů zde je pro ně rozsáhlým zdrojem stresujících faktorů, – alespoň rámcově ovlivňovat negativní podmínky městského prostředí (a to nejen na vegetaci, ale i na člověka) může pouze strom vitální, s dobře vyvinutou korunou a odpovídajícím zásobením vodou a živinami z půdy.
Tomu by se měl přizpůsobit náš pohled na dřevinnou složku vegetace našich měst, na její výsadbu, údržbu i případné rekonstrukce.