Upały: człowiek w mieście szuka korony

Najnowszy raport Lancet Countdown ostrzega, że okres, w którym ludzie byli narażeni na fale upałów, w ciągu ostatniej dekady wydłużył się dwukrotnie (wyniósł 1,28 mld osobodni w latach 2012–2021 w porównaniu z 650 mln osobodni w latach 2000–2009). Dotyka blisko 70% ludności, bo tak wielka część populacji żyje na terenach zurbanizowanych. A te ze swej natury są nieco cieplejsze niż wiejska okolica.

Istnieją jednak chłodniejsze miejsca na termograficznej mapie miasta – to zawsze tereny zielone. Powierzchnia korony drzewa odbija światło, a liście tracą energię cieplną podczas transpiracji, czyli wyparowywania wody. Cień rzucany przez drzewa zapobiega nagrzewaniu się powierzchni chodników, dróg i ścian budynków. Na ile skutecznie? Transpiracja wysokich roślin w parkach powoduje obniżenie temperatury powietrza o 0,5–4°C w zależności od rodzaju parku, jego wielkości i warunków klimatycznych miasta. Badania przeprowadzone np. w Moguncji w Niemczech potwierdzają, że nawet kilka drzew choćby na podwórku może skutecznie redukować temperaturę powietrza w tym miejscu. W Melbourne porównano temperatury w „kanionach” ulic nimi obsadzonych. Była o 0,9°C niższa niż na ulicach bez roślinności. Asfalt, na który drzewa rzucają cień, może być chłodniejszy o 20°C niż zlokalizowany w pełnym słońcu. Należałoby zatem sadzić drzewa strategicznie, w dużej liczbie, w takich miejscach, gdzie ich chłodzące działanie dawałoby najwięcej korzyści. Drzewa o szerokiej koronie i bardzo gęstych liściach. Ten prosty, wydawałoby się, plan psuje fakt, że miasto drzewom szkodzi. A chore lub osłabione naturalne klimatyzatory działają gorzej.

Miasta groźne dla drzew

Gdy naukowcy z Western Sydney University w Australii przenalizowali Global Urban Tree Inventory – bazę zawierającą dane na temat ponad 3,1 tys. różnych gatunków drzew i krzewów posadzonych w 164 miastach w 78 krajach – doszli do wniosku, że ponad połowa z nich jest w pewnych miejscach zagrożona z powodu fal upałów i niewystarczających opadów deszczu. Ma być tylko gorzej, gdyż w ich opinii do 2050 r. ponad dwie trzecie miejskich drzew mogą uschnąć. Upał zmienia funkcjonowanie drzew i na poziomie komórek, i całej rośliny. W wysokiej temperaturze fotosynteza zostaje ograniczona, wzrasta stres fotooksydacyjny, liście coraz wolniej rosną i przedwcześnie odpadają. Jeśli do upału dołącza susza, a tak jest najczęściej w naszej szerokości geograficznej, to stres dla drzew może okazać się zabójczy. Ale nawet jeśli nie dojdzie do takiej skrajności, to drzewo, które pod wpływem przegrzania już utraciło liście, regeneruje siły przez wiele lat po ustaniu suszy i powrocie średnich temperatur.

Do tej pory przeprowadzono niewiele badań nad tolerancją cieplną miejskich drzew. Tymczasem kluczowe obecnie jest to, jakie drzewa będą wybierane do nowych nasadzeń wzdłuż ulic czy na skwerach. Kilkanaście gatunków jako wytrzymałych na przegrzanie rekomenduje np. Royal Horticultural Society w Wielkiej Brytanii. Tyle że ten wybór w małym stopniu wynika z badań naukowych, bo te nadal są w powijakach, lecz raczej jest efektem obserwacji roślin, które lepiej niż inne radzą sobie otoczone dużą powierzchnią betonu czy asfaltu, rosną przy budynkach, w pojemnikach bądź na wysokich rabatach, gdzie podłoże ma wyższą temperaturę niż grunt. Do takich drzewiastych twardzieli zaliczono m.in. kilka gatunków klonów, kasztanowiec czerwony, brzozę papierową, głóg ostrogowy, miłorząb, jałowiec chiński, świerk kłujący, platan, dęby czerwony i szypułkowy, żywotnika wschodniego i lipę drobnolistną. W niektórych miastach wykorzystuje się monitorowanie z satelitów kondycji ekosystemów i ich reakcji na zmiany klimatyczne. W ten sposób próbuje się ustalić, które z gatunków rosnących w miastach obumierają, które ledwie wegetują, a które dobrze sobie radzą mimo fal upałów.

W opinii dr. Glynna Percivala (Bartlett Tree Research Laboratories w Charlotte w Stanach Zjednoczonych) mało prawdopodobne, by tradycyjnymi metodami hodowli udało się pozyskać drzewa odporne na miejskie upały. Przede wszystkim trwa to bardzo długo, co najmniej 10–15 lat, a wyniki nie są gwarantowane. Poza tym roślinne mechanizmy tolerancji na ciepło są bardzo złożone i nadal słabo poznane. Zdecydowanie kluczowe znaczenie ma dostęp do wody. Jeśli jest jej pod dostatkiem, roślina lepiej znosi skwar. Szparki na dolnej stronie liści otwierają się, pozwalając parze wodnej uchodzić do atmosfery. Ten proces, odpowiednik pocenia się, chłodzi roślinę. W upale drzewa transpirują nawet o 25% więcej wody niż przy umiarkowanej temperaturze. Natomiast gdy przychodzi susza, drzewo chroni wodę, zamykając szparki. To sprawia, że w „spragnionych” liściach temperatura podnosi się średnio o 1ºC powyżej temperatury otoczenia, a w skrajnych wypadkach może nawet sięgać śmiertelnego poziomu, czyli 45ºC (w miastach strefy tropikalnej).

W miastach warunki wzrostu stale się zmieniają, w tym pokrycie terenu, dostęp do światła i wody, temperatura powietrza i gruntu. Częste prace budowlane wpływają na strukturę i właściwości gleby, ale też niszczą korzenie istniejących drzew. Drzewom szkodzi nawet wymiana chodnika i potem potrzebują czasu, by się zregenerować. Najbardziej z powodu niesprzyjających warunków cierpią nowo posadzone drzewa. W Bostonie rocznie obumiera ich do 38%, w Helsinkach – ok. 30%. W Warszawie w ciągu 34 lat przy kilku ulicach, na których prowadzono obserwacje, uschło ponad 60% lip, 90% klonów i 94% jarzębin. Wiadomo, że żywotność drzew w warunkach silnego stresu jest znacznie ograniczona, średnio umierają po 30 latach.

Im mniej asfaltu, tym zdrowsze drzewa

Drzewa dadzą gęsty cień i schłodzą powietrze tylko wtedy, jeśli będą miały ku temu warunki. Na te ich „usługi” bardzo duży wpływ ma wielkość pokrytej przez sztuczne materiały powierzchni, która je otacza. Dlatego należałoby pozwolić, by przynajmniej pod koroną rosła trawa. Nieprzepuszczalna nawierzchnia uniemożliwia dopływ deszczu do korzeni, co ma ogromne znaczenie dla tempa wzrostu drzewa. Na dodatek asfalt czy płyty betonowe nagrzewają się w czasie upału mocniej niż naturalny grunt.

W dwóch szwedzkich miastach 20–30-letnie drzewa na środku murawy były średnio o 2,6 m wyższe i miały koronę o 1,3 m szerszą niż analogiczne rośliny w tym samym wieku, ale rosnące na skraju chodnika. Co więcej, mające trawę u podstawy pnia wytwarzały koronę o 61% gęstszą i dwa razy silniej chłodziły powietrze wokół, podsumowała badanie prowadzone na dębach, kasztanowcach i lipach dr Janina Konarska z Göteborgs universitet w Szwecji. Tyle że czasami bardzo trudno stworzyć otwartą przestrzeń wokół drzew. Dobrym pomysłem jest w takiej sytuacji zainwestowanie w jakość ziemi i nawodnienie. To ważne, by zapewnić drzewom opiekę, gdyż są cenne na wiele sposobów.

Skok z gniazda na rozgrzany asfalt

Z powodu zbyt wysokich temperatur w mieście cierpią wszyscy jego mieszkańcy, także ptaki. Gdy fala upałów się przeciąga, ptaki często giną. Najwięcej ofiar jest wśród piskląt. W Genewie w Centre Ornithologique de Réadaptation w lecie 2023 r. podczas ponad 30-stopniowych upałów przyjmowano dziennie do 30 osłabionych i odwodnionych ptaków. Wśród ptasich ofiar gorąca często były wróble i jerzyki. Pisklęta niepotrafiące jeszcze latać wyskakiwały z gniazd, próbując uciec przed upałem. Szczególnie narażone są ptaki gniazdujące w pustych miejscach, od okapów po metalowe skrzynki pocztowe. Bywa też, że młode giną z głodu, gdyż rodzice mają w gorące dni duże trudności ze znalezieniem pokarmu i ich wykarmieniem. Zagrożeniem staje się nawet kąpiel czy picie wody z kałuży, gdyż woda jest zainfekowana przez bakterie.

Z tak dużym tego typu problemem ornitolodzy do tej pory nie mieli do czynienia, mimo że ptaki mają naturalnie wysoką temperaturę ciała (39–43ºC), więc znoszą nieco lepiej upały niż ludzie. Bronią się przed słonecznym skwarem, dysząc podobnie jak ssaki, i w ten sposób pozbywają się ciepła poprzez parowanie. Nie mają gruczołów potowych, zatem się nie pocą, ale starają się eksponować miejsca, w których skóra nie jest okryta piórami. Wentylują się, rozpościerając skrzydła, bo pod nimi skóra jest naga, a najmniejszą kałużę wykorzystują jako basen do chłodzącej ciało kąpieli.

Jak dowodzą badania prowadzone na terenie Węgier, pisklęta sikory bogatki zamieszkujące miasta w porównaniu ze swoimi krewniaczkami, które wylęgły się z jaj w lesie, są gorzej upierzone na brzuchu. Jedna z hipotez tłumacząca tę różnicę nawiązuje właśnie do termoregulacji. Średnie temperatury w mieście są wyższe niż w lesie, a w budkach lęgowych czy naturalnych dziuplach ta różnica jest jeszcze większa. Zatem dzięki mniej szczelnej osłonie skóry mogą szybciej oddawać nadmiar ciepła.

Miejskie ptaki próbują przystosowywać się do trudniejszych warunków, są np. już mniejsze niż leśni krewniacy i jest ich mniej w lęgu. Dzięki mniejszym rozmiarom zwiększają stosunek powierzchni do masy i w ten sposób lepiej oddają ciepło do otoczenia. To wnioski z trwającego kilka lat badania, kiedy ornitolodzy z Węgier i Szwecji zmierzyli blisko 600 lęgów.

Miasto – pustynna wyspa

W miastach do 40% powierzchni, na którą spadają deszcz i śnieg, zajmują dachy. Ta woda zatem jest stracona dla roślin, podobnie jak ta trafiająca na drogi i chodniki. Szybko spływa do kanalizacji i nigdy nie trafia do korzeni roślin. Jeden z pomysłów, mający tym stratom zapobiegać, zakłada, że dach należy pokryć zielenią. Taka powierzchnia będzie się mniej nagrzewać, ale też wychwytywać nadmiar wody, której nie pochłonie cienka warstwa podłoża i roślin. Nadmiar ten byłby odprowadzany do specjalnych zbiorników.

Sama idea zazieleniania dachów nie jest nowa. Liczba dachów z roślinnością zamiast gołych dachówek zwiększyła się w samych tylko Stanach Zjednoczonych przez ostatnich 15 lat o 30%. Koncepcja ta jest coraz popularniejsza w Europie, np. w Niemczech i w Norwegii. Wśród zalet zielonych dachów wymienia się także oszczędności energii (niepotrzebna jest klimatyzacja mieszkańcom ostatnich pięter), tłumienie hałasu i oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń, a nawet zwiększanie bioróżnorodności. Bo przynajmniej w teorii są to dobre miejsca dla ptaków i owadów.

Ale i w przypadku tego rozwiązania potrzebny jest staranny dobór roślin. Zieleniec w miejscu nagiego dachu to nic innego jak bardzo trudne środowisko, gdzie wieją porywiste wiatry, panują ekstremalne temperatury i często brakuje wody. Przede wszystkim jednak znajduje się wysoko i jest niedostępny dla organizmów niepotrafiących latać, w szczególności tych żyjących w glebie, bez których nie ma obiegu składników odżywczych i zdrowego rozwoju roślin. Pewnym zaskoczeniem więc były wyniki badania prowadzonego przez prof. Alana Gange’a z Royal Holloway University of London, gdyż okazało się, że glebowe roztocze, skoczogonki, różne bakterie i grzyby są jednak obecne w podłożu. Najwyraźniej jakoś tam z czasem trafią, podróżując w powietrznym planktonie niesionym wiatrem lub dzięki ptakom.

Trwają badania nad ustaleniem, które gatunki dobrze sobie radzą bez podlewania. Powinny też łatwo się rozmnażać, aby ograniczyć erozję podłoża i ekspansję chwastów. Z pewnością do faworytów należą rozchodniki, ale też na przykład czosnek zwisły, gatunek typowy dla prerii, gdzie woda jest dobrem rzadkim. W prowadzonych eksperymentach sukulenty sprawdzają się o wiele lepiej niż niesukulenty. Z jednym wyjątkiem, a jest nim trawa wykorzystywana w murawach pól golfowych Zoysia matrella „Zeon”. Ponadto botanicy sugerują, by rośliny do obsadzeń dachów wybierać raczej wśród tych gatunków, które rosną w danej okolicy i zadowalają się minimum. Na przykład na dachy w Denver nadają się rośliny z Gór Skalistych, porastające obszary o płytkich skalistych, dobrze przepuszczalnych glebach. Dobre wyniki daje przeszczep mikoryzowych grzybów pobrany z sąsiedztwa. W praktyce jednak najczęściej do tego celu stosowane są obce gatunki, które sadzi się do niemal sterylnego podłoża, więc z czasem zielony dach coraz gorzej pełni swoją funkcję.