В конце ХХ века и начале нового тысячелетия в России, как и в мире в целом, приоритетными общечеловеческими ценностями признаются социальные, экологические и культурные функции леса. Все они рассматриваются во взаимосвязи с улучшением, а точнее сказать, с повышением биологического разнообразия, в том числе и городских зеленых насаждений.

Являясь одним из элементов урбоэкосистем, зеленые насаждения выполняют различные функции по формированию и поддержанию благоприятной среды для проживания населения.

Для создания архитектурно-художественной среды с высоким эстетическим восприятием элементов городского устройства необходимо предусмотреть подбор пород деревьев и кустарников таким образом, чтобы обеспечивалась долговременная декоративность и привлекательность насаждений. Для условий с суровыми природно-растительными условиями такой эффект может быть достигнут только внедрением новых, инорайонных, видов, что позволяет оптимизировать городскую среду для восприятия населения.

Успешное введение новых пород в зеленое строительство характеризуется высокой устойчивостью растений к неблагоприятным факторам среды. Одним из важнейших биологических признаков растений, позволяющих проводить их натурализацию на север, является зимостойкость. Работы по интродукции древесных растений в условия севера в последнее время проводятся достаточно широко [1–3]. При этом исследователями придается особое внимание оценке зимостойкости древесных видов [4–6]. Определение отношения инорайонных видов к условиям урбанизированной среды малых городов Европейского Севера и являлось одним из направлений проведенных исследований на территории Вологодской области.

Вологодская область расположена на северо-западе европейской территории России в зоне тайги. Территория области простирается с запада на восток на 700 км, a на юг распространяется лишь на 400 км.

По условиям агроклиматического зонирования территория Вологодской области подразделена на два агроклиматических района, отличающихся суммами активных температур и осадков за вегетационный период.

Для области характерны частые вторжения арктических холодных воздушных масс в любое время года, сопровождающиеся резким понижением температуры и, как следствие, возвратными заморозками, вызывающими повреждение и гибель растений.

Безморозный период в среднем длится 100–120 дней. Для городов безморозный период длится 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны [7].

Устойчивый переход среднесуточной температуры воздуха через 15 °С наблюдается во второй декаде июня. Период с температурами воздуха выше 15 °С продолжается в течение 50–60 дней. Заморозки начинаются во второй декаде сентября, в отдельные годы – раньше (вторая – третья декада августа).

Первый снежный покров появляется в третьей декаде октября. Устойчивый снежный покров обычно появляется во второй декаде ноября. Снежный покров благодаря малой теплопроводности способствует сохранению тепла в почве, предохраняя ее от глубокого промерзания и защищая зимующие растения от вымерзания. Средняя глубина промерзания почвы за зиму составляет 50–70 см, но в отдельные годы она значительно отклоняется от средней величины и в холодные и малоснежные зимы достигает 90–120 см, нанося ущерб растениям, особенно теплолюбивым видам [7].

Ассортимент местных пород деревьев и кустарников, сформировавшийся в суровых условиях, характеризуется скудным составом. К основным лесообразующим породам относят семь видов деревьев: ель (обыкновенная и сибирская), сосна обыкновенная, береза (повислая и пушистая), осина, ольха серая. В лесах Вологодской области еще можно встретить лиственницы сибирскую и Сукачева, пихту сибирскую и сосну сибирскую кедровую, которые заходят на территорию области с севера и востока или произрастают в культуре. Липа мелколистная, дуб черешчатый, клен остролистный, вязы (гладкий и шершавый) – редкие древесные породы для лесов области, многие из них занесены в региональную Красную книгу. Количество видов кустарников в лесах области небольшое. К редким кустарникам, в частности, относится калина обыкновенная, к очень редким – свидина белая. Следовательно, и ассортимент древесно-кустарниковых пород, используемый в озеленении населенных пунктов Вологодской области, в основном представлен таежными породами деревьев и кустарников. Представители местной флоры наиболее устойчивы в условиях Севера. Они относятся к основному ассортименту и должны составлять не менее 60 % в общем составе зеленых насаждений [8].

В то же время для решения задачи создания наиболее комфортных условий для проживания населения необходимо проведение работ по интродукции инорайонных видов с учетом их происхождения, возможной адаптации к местным природным условиям, декоративности растений. В настоящее время предлагается широкий ассортимент видов-экзотов для использования в ландшафтном дизайне. Однако далеко не весь предлагаемый перечень древесных растений отвечает требованиям, предъявляемым к посадочному материалу по критериям его зимостойкости. Проблема выбора зимостойких видов деревьев и кустарников является сложной и комплексной [9].

Исследования проводились на территории малых городов Вологодской области, отличающихся природно-климатическими условиями. Оценка зимостойкости и морозоустойчивости проведена для 46 древесных видов, относящихся к различным флористическим областям. Как отмечают Р.Н. Матвеева, О.Ф. Буторова, А.Б. Романова [10], уточнение приуроченности растений к определенным физико-географическим районам с различными естественно-природными характеристиками позволяет сделать предположение о возможности интродукции вида в новые условия произрастания. И вполне естественно, что виды с широким диапазоном экологической валентности, ареалом распространения которых являются районы со сходными в первую очередь климатическими условиями, будут являться наиболее перспективными с точки зрения интродукции.

Кроме того, является хорошо известным фактом, что города – это островки с особым микроклиматом [11, 12]. Городская застройка, особенно многоэтажная, изменяет направление потоков ветра, создавая зоны, защищаемые от высоких ветровых нагрузок, а также температурный режим территорий. Его формирование обусловлено усиленным притоком антропогенного тепла (работа промышленных предприятий, транспорт, котельные установки, а также дополнительные источники теплового излучения – искусственные покрытия улиц и площадей, крыш и стены зданий). Воздействие промышленных предприятий и транспорта, существенно изменяющих состав воздуха в направлении уменьшения содержания кислорода и увеличения концентрации углекислого газа, способствует развитию парникового эффекта, что влечет за собой повышение температуры по сравнению с окружающими территориями и увеличение безморозного периода. Это, в свою очередь, создает благоприятные условия для внедрения в городские экосистемы новых инорайонных видов.

Т. Оук [11] продемонстрировал, что даже в малых населенных пунктах с населением 1000 чел. образуются так называемые городские островки тепла, в которых температура на 2,2 °С выше окружающей местности. Согласно формуле Оука для малых городов Вологодской области превышение температуры воздуха над окружающей местностью находится в пределах 2,71–3,39 °C.

Одним из приспособлений растений к сезонным изменениям погоды является адаптация их к термическим условиям. Активная вегетация большинства растений проходит в период со средними суточными температурами воздуха выше +10 °С. Безморозный период для городов области составляет 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны. Но в отдельные годы может значительно сокращаться поздневесенними и раннеосенними заморозками.

Материалы и методы исследования

Материал для написания данной статьи был подготовлен на основании изучения древесных растений, проведенного в период с 2012 по 2016 г. на территории малых городов Вологодской области. Оценку зимостойкости древесных растений проводили после окончания поздневесенних заморозков по шкале Главного ботанического сада Академии наук (ГБС РАН): I – растение не обмерзает; II – обмерзает не более 50 % длины однолетних побегов; III – обмерзает от 50 до 100 % длины однолетних побегов; IV – обмерзают не только однолетние, но и более старые побеги; V – обмерзает надземная часть до снегового покрова; VI – обмерзает вся надземная часть; VII – растение вымерзает целиком.

Для оценки морозоустойчивости древесных пород определялся индекс обмерзания и полученные данные сравнивались со следующей шкалой ГБС РАН: 0 – растение не обмерзает; 0,1–0,9 – растение слабо обмерзает; 1,0–7,9 – растение умеренно обмерзает; 8,0–69,9 – растение значительно обмерзает; 70,0–100,0 – растение полностью вымерзает. Здесь 0–100,0 – значения индекса обмерзания, %.

Индекс обмерзания определяли по формуле

где L – длина обмерзшей части ветки, м; с – диаметр у основания обмерзшей части ветки, м; Н – высота растения, м; С – диаметр ствола (ниже первой ветки), м.

Результаты исследования и их обсуждение

Одним из приспособлений растений к сезонным изменениям погоды является адаптация их к термическим условиям. Активная вегетация большинства растений проходит в период со средними суточными температурами воздуха выше +10 °С. Безморозный период для городов области составляет 115–135 дней в зависимости от агроклиматической зоны. Но в отдельные годы может значительно сокращаться поздневесенними и раннеосенними заморозками.

Зимостойкость – один из биологических признаков, определяющих возможность интродукции растений на север. Под зимостойкостью понимают устойчивость растений к длительным неблагоприятным условиям зимовки, к которым главным образом относят морозы, внезапные резкие колебания температуры, выпирание и разрыв корней ледяной прослойкой, образующейся в почве, солнечные ожоги в период ясной морозной погоды, иссушение солнцем и ветром стволов при отсутствии сокодвижения, вымокание в талой воде весной [1, 6, 13]. С другой стороны, зимостойкость растений можно рассматривать как один из параметров оценки их декоративности, поскольку она неизбежно влияет на внешний вид растений. Кроме того, представители дендрофлоры, относящиеся к сильнообмерзающим растениям, требуют дополнительных затрат на поддержание их декоративных свойств и, следовательно, эстетического восприятия насаждений в целом, что также следует учитывать при выборе пород для озеленения элементов городской структуры.

Морозоустойчивость древесных пород – это способность растений переносить длительные понижения температуры (ниже –25оС), суровые зимы, поздневесенние заморозки. У морозоустойчивых пород обычно не образуются морозобойные трещины при сильных морозах, не повреждаются весенними заморозками молодые побеги [13].

После окончания поздневесенних заморозков, в результате которых могут повредиться начавшие расти побеги, производилась оценка зимостойкости наблюдаемых деревьев и кустарников и данные показатели сравнивались с опубликованными ранее (таблица).

Находясь в сходных условиях произрастания, растения могут по-разному реагировать на неблагоприятные условия. Наиболее зимостойки местные виды: лиственница сибирская, ель европейская, сосна обыкновенная, черемуха обыкновенная, рябина обыкновенная, шиповник майский. Самыми устойчивыми к природно-климатическим условиям Вологодской области из экстразональных видов является липа мелколистная, среди инорайонных видов – сосна скрученная, ель колючая, ива ломкая, сирень венгерская, карагана древовидная. Слабо обмерзают: калина обыкновенная, свидина белая, арония черноплодная, барбарис обыкновенный, боярышник кроваво-красный, вишня обыкновенная, кизильник блестящий, дуб черешчатый, клен остролистный, тополь бальзамический, тополь серебристый, яблоня ягодная, туя западная, сосна кедровая сибирская. Самыми уязвимыми к суровым климатическим условиям из деревьев-интродуцентов являются: каштан конский обыкновенный, вяз мелколистный. Среди кустарников к этой группе можно отнести снежноягодник белый, спиреи дубравколистную и иволистную, рябинник рябинолистный, жимолость татарскую, для которых характерно обмерзание не только однолетних, но и более старых побегов. Однако здесь следует отметить, что кустарниковые формы достаточно быстро восстанавливаются после повреждения низкими температурами и поздневесенними заморозками.

При выборе видов для озеленения населенных пунктов следует учитывать и тот факт, что зимостойкость не является постоянным свойством и может изменяться год от года в зависимости от погодных условий, происхождения семян и саженцев, возраста насаждений.

Огромную роль в адаптации растений к различным природно-растительным условиям играет их место расположения в насаждениях. Наибольшее воздействие неблагоприятные климатические факторы оказывают на деревья и кустарники, произрастающие на открытых местах, подверженных более сильному влиянию резких холодных ветров и пониженных температур окружающего воздуха. Растения, особенно с ранними сроками сезонного развития, расположенные на солнечных местах, защищенных от воздействия холодных ветров, начинают вегетировать раньше растений этого же вида, находящихся в менее благоприятных условиях. Это, в свою очередь, может являться причиной повреждения их при возвратных весенних заморозках (дуб черешчатый, клен ясенелистный и др.).

Зимостойкость деревьев и кустарников

Примечание.* нижнее значение интервала относится к городам, расположенным в более благоприятных климатических условиях (Грязовец, Устюжна), верхнее значение – для городов с менее благоприятными климатическими условиями (Великий Устюг, Вытегра).

Выводы

Таким образом, зимостойкость и морозоустойчивость видов дендрофлоры является важным фактором, определяющим условия интродукции их на Европейском Севере России. Наиболее устойчивым к природно-климатическим условиям Вологодской области из экстразональных видов является липа мелколистная, а среди инорайонных видов – сосна скрученная, ель колючая, ива ломкая, сирень венгерская, карагана древовидная, что указывает на перспективность их использования в озеленении малых городов Вологодской области.