A TERMÉSZETES ÉS ÉPÍTETT KÖRNYEZET VÉDELME
6.5 6.2
Urbanizációs hatások a fák fejlődésére New York környékén Tárgyszavak: városökológia; növényvédelem; ózon.
Világszerte egyre gyorsul az urbanizáció, amely nagy hatást gyakorol a növényzetre a városokban és a környező területeken. A városi levegő nagy koncentrációban tartalmaz gáznemű, szemcsés és fotokémiai szennyeződéseket (NOx, HNO3, SO2, H2SO4, O3 és illékony szerves vegyületek). A városi talajokban sok a nehézfém, ezenkívül hidrofóbbak és savasabbak lehetnek, mint a környező vidéki területeken. Bár sok szenynyeződésnek káros hatása van a növények fejlődésére, azonban a városi környezetben fokozottabb a tápanyag- és kationlerakódás, melegebb a hőmérséklet és nagyobb a CO2-koncentráció. Ezek a tényezők pedig gyakran, de nem állandóan serkentik a növények növekedését. Valamennyi tényező lehetséges kölcsönhatása folytán a többszörös antropogén, környezeti változások nettó hatásának, valamint az egyedi faktorok relatív jelentőségének megértése még nagy kihívást jelent. A virginiai nyárfa (Populus deltoides) egy örökletesen gyorsan növő klónját használták „fitométer”-ként, hogy integrálják a többszörös, antropogén környezeti változásokra jelentkező nettó növekedési reakciót New York városában, a környező vidéki területekhez viszonyítva. A gyors növekedés – amely az egész évszakban folyamatos –, valamint egy sor éghajlati és szennyeződés iránti érzékenység alapján ez az elterjedt fafaj megfelelő indikátornak tekinthető. A kulcsfontosságú változók meghatározása céljából több tényezőt vettek figyelembe (átültetések, tápanyag-háztartás, helyszíni viszonyok laboratóriumi ismétlése, többváltozós regresszió). A városi és vidéki helyek összehasonlítását ismert meredek szennyezési gradiensekből választották ki, viszonylag rövid térbeli skálák alapján (~ 100 km). A fény és csapadék helyi változásait minimálták, mivel a növényeket nyitott mezőkön, csepegtető öntö-
zéssel termesztették. A hőmérsékleti hatásokat úgy szabályozták, hogy szinkronizálták a kiültetési és betakarítási időpontokat minden tenyészidőszakon belül. A mikroklimatikus és szennyezési különbségeket a szomszédos éghajlat- és levegőminőség-ellenőrző állomások figyelték. A légköri hatásoknak a talajhatásokra vonatkozó relatív fontosságát úgy határozták meg, hogy a nyárfákat olyan városi és vidéki erdőállományokból ültették át, ahol eltérő volt a pH, hidrofóbosság, vezetőképesség, nehézfém- (Pb, Ni, Zn, Cu, Al, Mn) és báziskation- (Ca2+ és Mg2+) koncentráció. A talaj keverését lassan felszabaduló műtrágyával szintén felhasználták arra, hogy meghatározzák a maximális növekedési képességet minden helyszínen. A tápanyagellátás alapján határozták meg a nedves és száraz lerakódások hatását, laboratóriumi kísérletekkel modellezték a városi és vidéki hő-, CO2- és O3-viszonyokat; többszörös regresszióanalízissel vizsgálták az észlelt növekedési különbségek esetleges okait. A várakozásokkal szemben a nyárfák kétszer olyan nagyra nőnek New Yorkban – ahol nagy koncentrációban fordulnak elő különböző szennyeződések –, mint a vidéki területeken. Nagyobb városi növénybiomasszát észleltek valamennyi városi–vidéki összehasonlítási helyen (kétféle ültetési dátum az első évben, két rákövetkező tenyészévad). Nem volt szignifikáns hatása a városi erdőkből áttelepített talajoknak a vidéki erdőhöz viszonyítva. A következetesen nagyobb városi növénybiomassza – a talajtípustól függetlenül – arra utal, hogy a városi és vidéki helyek között észlelt növekedési különbségek inkább a légköri, mint a talajváltozásoknak tulajdoníthatók. A nagyobb tápanyag-lerakódás vagy magasabb városi hőmérséklet és CO2-koncentráció azok az elsődleges tényezők, amelyek potenciálisan felelősek a növények fokozott növekedéséért városi légkörben (1. táblázat). Azonban a tápanyag-lerakódás műtrágyázó hatása látszólag nem indokolja a nagyobb városi biomasszát. Míg a hőmérsékletnek az évad hosszára gyakorolt hatásait szabályozták az egyidejű ültetés és betakarítás útján, a C-nyereség nagyobb növekedése – a légzési C-veszteséghez viszonyítva – melegebb napi hőmérséklet mellett fokozhatja a nyárfák növekedését városi környezetben. A C-fixálás és CO2-koncentráció összefüggése folytán, a dinamikusan emelkedő városi CO2-koncentrációk szintén fokozhatják a fák növekedését városban. Azonban egy – a városi és vidéki hő- és CO2viszonyokat modellező – kísérletsorozat nem igazolta ezeknek az egyedi vagy kombinált tényezőknek a hatását a biomasszára.
1. táblázat Városi és vidéki légköri szennyeződések New York közelében Városi
Vidéki
18,7 (0,3) 39,3 (3,5) 37,7 (0,7) 16,0 (1,5) 408 (0,2)
2,3 (0,0) 0,5 (0,06) 6,2 (0,25) 28,0 (0,6) 358 (0,4)
Szuszpendált részecskék (>10 µg, µg/m3): x– évi átlag (±s.e.) Pb 0,09 (0,00) 5,47 (0,4) NO3–
0,04 (0,00) 0,44 (0,04)
Légköri gázok (mm3/m3): x– évi átlag (±s.e.) SO2 NO NO2 O3 CO2
12,4 (0,8)
4,3 (0,2)
57,3 (5,2)
19,4 (2,3)
SO42– NO3– NH4+ PO43–
913,8 (151,2) 519,9 (74,4) 142,2 (10,0) 0,6 (0,01)
725,6 (65,9) 465,7 (31,6) 60,7 (6,9) 0,8 (0,1)
K+ Ca2+ Mg2+ Na+ Cl– H+ pH
2,5 (1,4) 59,5 (31,9) 14,8 (8,8) 72,9 (36,3) 133,7 (17,3) 18,0 (4,9) 4,3 (0,1)
2,8 (0,6) 17,0 (4,0) 5,1 (1,0) 14,4 (2,1) 41,3 (4,4) 19,0 (1,1) 4,2 (0,1)
SO42– Összes Nedves lerakódás (mg/m2): x– 3. negyed összes (±s.e.)
A városi ködszennyezés csökkentheti a maximális beérkező sugárzást – még 18%-kal is –, de a megmaradt fényszintek messze meghaladják ennek a fajnak a fotoszintetikus telítettségét. A nagy koncentrációban jelen levő kondenzációs magok szintén fokozhatják a lerakódást városközpontokban, de az öntözővizet ehhez képest túlzott mennyiségben alkalmazták. Ezenkívül nem volt állandó eltérés a városi és vidéki lerakódás mértéke között. Mindemellett a kisebb relatív páratartalom, nagyobb CO2-koncentráció és maguk a szennyeződések csökkenthetik a
növényi gázcserenyílások vezetőképességét városi környezetben. Ennek folytán minimálódik a szennyező hatás és a káros hatások kiegyenlítődése nem tehető felelőssé a városi növények fejlődésének viszonylagos fokozódásáért, a vidéki környezetekhez viszonyítva. Általában a kísérletek összesített eredményei és a környezeti öszszehasonlítások nem igazolták, hogy a nagyobb városi nyárfabiomassza a városi légkörben végmemenő, gyorsabb növekedésnek tulajdonítható. Azonos minták alakulhatnak ki, ha a káros hatások csökkentik a növekedést vidéken. Mivel a kísérletek szerint a hőmérsékleti regressziók és a mikroklimatikus összehasonlítások nem indokolják a növények fokozott növekedését városban így ezek a tényezők a vidéki csökkent növekedést sem indokolják. A várakozásnak megfelelően a legtöbb légköri gáz, szuszpendált részecske és nedves üledékkomponens – amelyek csökkenteni képesek a növényi növekedést – mennyisége New York-ban vagy nagyobb volt vagy egyforma volt a városi és vidéki helyeken (1. táblázat). Azonban az ózon szignifikánsan több volt vidéken, így ott csökkenthette a növekedést. A városokban primer O3-prekurzorok emittálódhatnak, így napfény hatására O3 képződik. Ezért az ózonexpozíciók általában nagyobbak vidéken, valamennyi egymást követő tenyészidőszakban. Egy kísérlet során a nyárfát a környezeti és annál nagyobb ózonexpozíciónak tették ki, amelyek a városi és falusi viszonyokat ábrázolták (33, ill. 59 mm3/m3). Megállapították, hogy a fa biomasszája 50%-kal csökkent a nagyobb ózonexpozíció hatására, amely megfelel a városi és vidéki helyek közötti értéknek. A többszörös regresszióanalízis szerint a végső évszakos biomassza szignifikánsan fordítva aránylott az ózonexpozícióhoz, minden kísérleti helyszínen és évben. Az évközi összehasonlítások is azt mutatták, hogy a levélfelület-produkció növekvő változásai fordított arányban álltak a kumulatív ózonexpozíciókkal, függetlenül a hely és talaj hatásaitól. Kisebb levélfelület jött létre azokon a helyeken, ahol a legnagyobb volt az ózonexpozíció. Az EPA adatbázisának elemzése azt mutatta, hogy a vidéki helyek ózonexpozíciója reprezentatívnak tekinthető az átlagos, nem városi, mezőgazdasági és erdei expozíciókra vonatkozólag, az USA északkeleti részén. Tehát a városinál nagyobb vidéki expozíciók hatása nem tulajdonítható a városközponti extrém nagy expozíciónak. Ezzel szemben a városi expozíciók szignifikánsan kisebbek voltak, mint nem városi helyeken az egész régióban. A New York/New Jersey/Connecticut régió ózonadatainak térbeli interpolálása olyan adatokat eredményezett, ame-
lyek a városokban viszonylag kis kumulatív ózonexpozíciókból – a régiókban pedig nagyobb expozíciókból – álltak. A sok tényező közül, amely befolyásolná a növények növekedését városi környezetben, a talajfaktorok, tápanyag-lerakódás, hőmérséklet, CO2, városi légszennyeződések és a mikroklimatikus változók nem indokolhatják a nagyobb városi biomasszát. Inkább valamennyi megfigyelés arra utal, hogy a többszörös antropogén környezeti változások legnagyobb hatása másodlagos reakció volt: ezek eredményezték a nagyobb vidéki expozíciókat, amelyek csökkentették a növekedést vidéken. Mivel a nyárfa ózonérzékenysége a sávközépre esik – míg sok faj nagyobb reakciót ad a környező ózonexpozícióra – a csökkent növekedés nagyobb vidéki ózonexpozíció hatására nem valószínű, hogy erre a nyárklónra szorítkozik. Ezek az eredmények nem tagadják a többszörös városi szennyeződések ismert káros hatásait, de mutatják a másodlagos reakciók nagyobb hatását, amelyek a városmag felett nagyobb kumulatív ózonexpozíciót hoznak létre. Bár az egyedi, egyórás csúcskoncentrációk tipikusan nagyobbak a városközpontokban, az adatok arra utalnak, hogy a vidéki, nagyobb, kumulatív expozícióknak van a legnagyobb hatása. Így az újabb kutatások meghatározzák a többszörös antropogén környezeti változások relatív jelentőségét az adott helyszíni körülmények között, és rámutatnak számos, intuícióellenes eredményre. 1. Többszörös szennyeződések közepette fokozottabb volt a növények növekedése városban, mint vidéki környezetben. 2. A magasabb városi hőmérséklet, CO2-koncentráció és Nlerakódás nem okozhatja a fokozott növekedést városban. 3. Az ózon volt az egyetlen átfedő tényező, amely felelős az észlelt növekedési különbségekért többszörös antropogén környezeti változások között. 4. A többszörös városi szennyeződésemissziók legkárosabb hatásai vidéki környezetben fordultak elő. 5. Kisebb kumulatív városi ózonexpozíciók csökkent hatása észlelhető, nagyobb regionális expozíciók hátterében. Ezek az eredmények ellentétben állnak a városközpontokban végzett extenzív megfigyeléssel, figyelmeztetéssel és hatáskutatással, és arra utalnak, hogy a városi és vidéki környezetek közötti ökológiai különbségek a nagyobb városi ózonexpozíciónak tulajdoníthatók. Ez a munka rávilágított arra, hogy újra át kell gondolni a relatív szennyeződési hatásokat a városi és vidéki környezetben.
Összeállította: Dr. Pálfi Ágnes Gregg, J. W.; Jones, C. G.; Dawson, T. E.: Urbanization effects on tree growth in the vicinity of New York City. = Nature, 424. k. 6945. sz. 2003. júl. 10. p. 183–187. Lovett, G. M.: Atmospheric deposition to oak forests along an urban-rural gradient. = Environmental Science and Technology, 34. k. 2000. p. 4294–4300. Matzarakis, A.; Streiling, S.: Stadtklimatische Eigenschaffen van Bäumen. = Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft, 64. k. 6. sz. 2004. p. 307–310.
Egyéb irodalom Solymos R.: A 21. század kiemelt erdészeti feladata: az erdei ökoszisztémák sokoldalú hasznának fenntartása és fejlesztése. = Magyar Tudomány, 48. k. 12. sz. 2003. p. 1578–1583. Európai területfejlesztési perspektíva (ETP). = Falu Város Régió, 2003. 9. sz. p. 26– 36. Ángyán J.; Ónodi G.; Podmaniczky L.: Agrár-környezetgazdálkodás és vidékfejlesztés: az európai agrárfinanszírozás új útja a gyakorló gazda szemszögéből. = Falu Város Régió, 2003. 8. sz. p. 3–12. Fecske P.: További gondolatok a helyi alternatív infrastruktúráról. = Falu Város Régió, 2003. 9. sz. p. 16–23. A CAP (common agricultural policy/közösségi agrárpolitika) reformja. = Falu Város Régió, 2003. 9. sz. p. 37–44. Vándor K.; Balogh P. I.: Belső-ferencvárosi tömbök környezeti rehabilitációja. = Tájépítészet, 4. k. 2. sz. 2003. ősz. p. 11–14. A környezetvédelmi és vízügyi miniszter 1/2004. (II. 6.) KvVM rendelete egyes környezetvédelmi, természetvédelmi és vízügyi feladat- és hatásköröket megállapító miniszteri rendeletek módosításáról. = Magyar Közlöny, 2004. 12. sz. febr. 6. p. 943– 946. A veszélyes áruk szállítása. = Tranzit, 5. k. 10. sz. 2003. dec. p. 58–59. Sárosi Gy.: Reflektorfényben a veszélyes áruk szállítása. = Navigátor, 121. k. 1–2. sz. 2004. febr. p. 34–36. Az egészségügyi, szociális és családügyi miniszter, valamint a földművelésügyi miniszter 8/2004. (II. 17.) ESZCSM-FVM együttes rendelete a növényekben a növényi termékekben és a felületükön megengedhető növényvédőszer-maradék mértékéről szóló 5/2002. (II. 22.) EüM-FVM együttes rendelet módosításáról. = Magyar Közlöny, 2004. 17. sz. febr. 17. p. 1410–1411.
Kallanberger W. E.; Hernandez J. F.: A vizes kivonatokban és talajokban mért hamis króm(VI) meghatározások mechanizmusa. = Bőr- és Cipőtechnika, -piac, 54. k. 3. sz. 2004. p. 93–95. Keleti I.: A forgalom igényeinek és a környezet védelmének egyaránt megfelelő pályaszerkezetek a magyar gyorsforgalmi úthálózaton. = Beton, 12. k. 4. sz. 2004. ápr. p. 3–8. Varga-Ötvös B.: A régi szép. Gondolatok az épített környezetről. = Falu Város Régió, 2004. 1–2. sz. p. 42–43.
