С помощью спутниковых снимков и архивных данных геологи установили механизмы влияния урбанизации на состояние почв в лесотундровой и степной зонах. Ранее считалось, что покрытие асфальтом, бетоном и другими непроницаемыми материалами приводит к общему снижению запасов углерода в почвах городских территорий. Исследование же показало, что в Мурманске и Ростове-на-Дону суммарные запасы углерода в метровом слое земли заметно увеличились вследствие развития инфраструктуры. Полученные результаты могут быть использованы для планирования устойчивого развития городских территорий. С результатами статьи можно ознакомиться в журнале Geoderma. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
Работа по сводному анализу спутниковых снимков и архивных картографических данных. На фото — Валентина Григорьева, сотрудник научного центра Smart Urban Nature. Источник: Юрий Дворников
Плодородие почв — один из ключевых факторов, по которому люди долгое время выбирали себе место для жизни. Однако, если раньше города формировались в местах с наиболее благоприятными условиями для сельского хозяйства, сейчас человек сам влияет на окружающую среду и подстраивает ее под себя. При этом с ростом городов почвы значительно меняются. К примеру, при строительстве новых зданий и крупных магистралей плодородный слой полностью снимается, что заметно истощает земельные ресурсы и вызывает беспокойство ученых.
Одним из наиболее значимых показателей плодородия считается запас органического углерода. Этот параметр характеризует способность земли связывать и удерживать питательные вещества, образующиеся в результате гниения растений. Развитие городской зеленой инфраструктуры может помочь сохранить или даже увеличить запасы органического углерода в городских почвах, а мониторинг их состояния необходим, чтобы понять, как развитие города влияет на экологические функции почв в различных климатических зонах. Поскольку уровень урбанизации постоянно растет и меняется, для наблюдения требуются эффективные инструменты сбора информации. Дистанционное зондирование — один из них. Ученые из Российского университета дружбы народов (Москва) проанализировали типы поверхности по спутниковым снимкам. Для исследования они выбрали Мурманск, расположенный в зоне лесотундры за полярным кругом, и знаменитый своими черноземами Ростов-на-Дону.
Запасы почвенного органического углерода в Мурманске (в почвенных слоях 0–10 см — A; и 0–100 см — B) и Ростове-на-Дону (в почвенных слоях 0–10 см — C; 0–100 см — D), спроектированные на основе региональных почвенных карт. Источник: Юрий Дворников
Проанализировав изображения, они классифицировали типы поверхности территорий этих двух городов. На фотографиях исследователи выделили закрытые асфальтом поверхности, зеленые насаждения, газоны и участки открытой почвы. Опираясь на результаты прошлых работ, геологи сопоставили типы поверхности и характерный для них уровень органического углерода. На основании архивов с почвенными картами ученые рассчитали уровень запасов углерода в почве до развития города, а данные со снимков позволили оценить сегодняшнюю картину.
Оказалось, что для территории обоих городов запасы в первом метре почвенного профиля значительно увеличились, при этом для зоны лесотундры тенденция была заметно более выраженной, чем для зоны степей. Для запасов в верхнем слое (10 см) ученые обнаружили уменьшение на 18% в Ростове-на-Дону и увеличение на 30-50% для Мурманска. Причиной таких изменений стали связанные с урбанизацией преобразования типов поверхности и скорость минерализации органического вещества (гниения растений).
«Мы получили данные о том, сколько почвенного углерода содержится в городских почвах в двух совершенно различных природных зонах. Исследования также выявили серьезные пробелы в картографических данных, характеризующих почвы России, в особенности для городов. Например, сравнение глобальной, российской и региональной баз данных показало, что для Мурманска качественные региональные карты отсутствуют. Тем не менее, мы смогли количественно оценить, как развитие города сказывается на свойствах почв с довольно высокой детальностью. В дальнейшем мы планируем проанализировать, как состояние почвы влияет на благополучие городских жителей и устойчивое развитие городов, в том числе биоразнообразие и чистоту воздуха», — отметил Юрий Дворников, кандидат геолого-минералогических наук, научный сотрудник Центра Smart Urban Nature Российского университета дружбы народов.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
