Optymalizacja składu gatunkowego drzew miejskich w celu maksymalizacji rozwiązań opartych na naturze

Dlaczego drzewa w mieście są dziś ważniejsze niż kiedykolwiek

Wiele miast ściga się, by posadzić tysiące nowych drzew, mając nadzieję na ochłodzenie ulic, oczyszczenie powietrza i wchłonięcie wód opadowych. Jednak to badanie pokazuje, że samo liczenie drzew nie wystarczy. Różne gatunki drzew wykonują zupełnie inne zadania, a każde osiedle ma własne zróżnicowanie problemów związanych z upałem, powodziami i zanieczyszczeniem. Poprzez dokładne dopasowanie „właściwych drzew” do „właściwych miejsc” autorzy pokazują, że miasta mogą uzyskać znacznie więcej korzyści z tej samej ilości zieleni.

Problemy miejskie nie są wszędzie takie same

Filadelfia, będąca przedmiotem tego badania, ilustruje, jak nierównomierne mogą być warunki w mieście. Korzystając z danych satelitarnych, zgłoszeń powodzi od mieszkańców, rejestrów zanieczyszczenia powietrza i map użytkowania terenu, zespół podzielił miasto na małe komórki siatki i ocenił każdą pod kątem zapotrzebowania na wsparcie w zakresie odwodnienia, upału, jakości powietrza i magazynowania węgla przyczyniającego się do klimatu. Gęste dzielnice centralne i południowe, pokryte nawierzchnią i starszymi systemami odwodnienia, wyróżniały się jako ogniska zarówno powodzi, jak i skrajnych upałów. Obszary przy ruchliwych drogach wykazywały większe zapotrzebowanie na czystsze powietrze. Natomiast sąsiedztwa przy dużych parkach i korytarzach rzecznych miały zazwyczaj niższe zapotrzebowanie. Ta mozaika potrzeb oznacza, że strategia „jednego rozwiązania dla wszystkich” nieuchronnie przeoczy możliwości.

Nie wszystkie drzewa wykonują tę samą pracę

Aby zrozumieć, co mogą zaoferować różne drzewa, badacze odwołali się do szczegółowego inwentarza miejskiego lasu Filadelfii oraz szeroko stosowanego narzędzia modelującego i-Tree Eco. Przebadali 30 najczęściej występujących gatunków już rosnących w mieście, szacując, ile każdy może przyczynić się na jednostkę powierzchni korony do czterech usług: zatrzymywania drobnych cząstek powietrza, wychwytywania węgla, przechwytywania wód opadowych oraz zmniejszania zużycia energii budynków przez zacienienie i chłodzenie. Różnice były uderzające. Niektóre drzewa świetnie radziły sobie z wchłanianiem deszczu, ale tylko przeciętnie z chłodzeniem budynków. Inne magazynowały dużo węgla, lecz były mniej efektywne w filtrowaniu powietrza. Kilka bardzo pospolitych gatunków w Filadelfii, takich jak platana klonolistna i grusza Callery, okazało się słabszymi wykonawcami we wszystkich czterech usługach niż inne gatunki, które są obecnie rzadkie.

Projektowanie najlepszego składu gatunkowego

Zamiast szukać jednego „superdrzewa”, zespół potraktował wybór gatunków jako akt równoważenia. Zastosowali algorytm optymalizacji wielokryterialnej, rodzaj wyszukiwania genetycznego, który bada niezliczone kombinacje, aby znaleźć najlepszy miks dziewięciu najlepiej działających gatunków dla każdej komórki siatki. Algorytm starał się jednocześnie maksymalizować wszystkie cztery korzyści, rozpoznając jednocześnie kompromisy: faworyzowanie gatunku znakomitego w gospodarowaniu wodą opadową może na przykład nieznacznie zmniejszyć zyski w chłodzeniu czy magazynowaniu węgla. Z wielu rozwiązań bliskich optymalnym autorzy wybrali kompromis dający silne wyniki w każdej kategorii. To rozwiązanie zalecało miejski miks zdominowany przez kilka gatunków — w szczególności klon srebrzysty, klon czerwony, liquidambar (sweetgum), klon cukrowy i tulipanowiec — które razem stanowiły około 85 procent idealnej palety nasadzeń. Ważne, że preferowane gatunki zmieniały się w zależności od miejsca: niektóre były lepiej dopasowane do gęstych, narażonych na powodzie centrów, inne do bardziej zielonych obszarów peryferyjnych, gdzie można było zmaksymalizować magazynowanie węgla.

O ile więcej korzyści może przynieść mądrzejsze sadzenie?

Aby sprawdzić, czy ta strategia naprawdę się opłaca, badacze zasymulowali, co by się stało, gdyby Filadelfia powiększyła pokrywę koron drzew o tę samą ilość przy dwóch różnych podejściach: jednym używającym zoptymalizowanego miksu gatunkowego komórka po komórce, a drugim, w którym nowe drzewa byłyby losowym zestawieniem pospolitych gatunków. W miarę wzrostu pokrywy koron wszystkie usługi ekosystemowe poprawiały się w obu scenariuszach. Jednak zoptymalizowany skład osiągał znacznie większe efekty przy tej samej przestrzeni. Przy umiarkowanym wzroście pokrywy o 15 procent „inteligentny” miks usunął około 28 procent więcej drobnych cząstek z powietrza i zgromadził prawie 38 procent więcej węgla niż miks losowy. Zapewnił też około 20 procent większą redukcję wód opadowych oraz — co najbardziej spektakularne — około 77 procent więcej oszczędności energii budynków, podkreślając siłę działania w łagodzeniu miejskich upałów. Ogólnie, w zależności od usługi, lepsze planowanie zwiększyło korzyści o około 20 do 80 procent bez sadzenia ani jednego dodatkowego drzewa.

Co to oznacza dla bardziej zielonych i sprawiedliwszych miast

Badanie konkluduje, że miejskie kampanie sadzenia drzew powinny wyjść poza proste cele takie jak „liczba posadzonych drzew” czy „procent pokrywy koron”. Mapując miejsca o najpoważniejszych problemach środowiskowych i wybierając gatunki, których mocne strony odpowiadają lokalnym potrzebom, miasta mogą uzyskać znacznie więcej chłodzenia, czystszego powietrza, ochrony przed powodziami i magazynowania węgla z tej samej ograniczonej przestrzeni nasadzeń. Autorzy sugerują też dwa ogólne reguły: stosować gatunki o dużej zdolności magazynowania węgla w bezpieczniejszych, mniej obciążonych obszarach, aby budować długoterminowe korzyści klimatyczne, oraz koncentrować gatunki szczególnie dobre w chłodzeniu, filtrowaniu zanieczyszczeń lub gospodarowaniu wodą w sąsiedztwach, które borykają się z tymi konkretnymi zagrożeniami. Krótko mówiąc, sposób i miejsce sadzenia są tak samo ważne jak ilość sadzonej zieleni.

Cytowanie: Dong, X., Ye, Y., Su, D. et al. Optimizing urban tree species composition to maximize nature-based solutions. npj Urban Sustain 6, 47 (2026). https://doi.org/10.1038/s42949-026-00361-w

Słowa kluczowe: drzewa miejskie, rozwiązania oparte na naturze, usługi ekosystemowe, miejskie upały i powodzie, planowanie gatunków drzew