Книга: Ландшафтное планирование с элементами инженерной биологии

9.1. Основные понятия и принципы инженерной биологии

9.1. Основные понятия и принципы инженерной биологии

Инженерная биология – это область знаний о применении растений в строительном деле, мелиорации, охране ландшафтов и др., а также соответствующая биолого-техническая дисциплина. Ее содержанием являются представления о процессах взаимодействия растений, растительного покрова и растительных материалов со строительными материалами и сооружениями и о методах конструирования биотехнических комплексов в целях сохранения и восстановления ландшафтов. Инженерная биология выработала совокупность приемов и мероприятий, имеющих ярко выраженную практическую направленность.

Один из выразительных девизов инженерной биологии таков: «Растения вместо бетона». Его можно было бы сформулировать несколько точнее, но более длинно: «Растения вместо бетона, но вместе с природными материалами». Продукт инженерно-биологических мероприятий это биотехнические комплексы, воссоздающие естественную или почти естественную окружающую среду, а также защищающие ландшафты и их компоненты от неблагоприятных природных и техногенных воздействий. Областями применения этих комплексов является ландшафтное и садово-парковое хозяйство, градостроительство, борьба с эрозией, рекультивация ландшафтов, сооружение транспортных магистралей, гидротехническое строительство и др.

Основные принципы, которых придерживается инженерная биология, таковы:

1. Восстановление ландшафтов при целенаправленном использовании растений идет быстрее, чем это происходит в ходе сукцессии.

2. Использование растений, приспособленных к конкретным условиям и обладающих выгодными биотехническими признаками, позволяет эффективно решать многоцелевые задачи.

3. При выборе используемых видов растений предпочтение отдается аборигенным видам.

4. На первых стадиях развития создаваемых растительных сообществ в качестве вспомогательных используются преимущественно природные материалы – древесина, камни, геотекстиль, почвоулучшители, в минимальном количестве проволока и другие скрепляющие элементы из металла. Почти все эти вспомогательные материалы могут разлагаться естественным способом.

5. При использовании живых растений учитываются особенности их вегетации, определяются подходящие сроки посева, учиты режимы и факторы.

6. Инженерно-биологические работы в каждом локальном местоположении планируются с учетом процессов, протекающих на окружающих территориях, также являющихся полем деятельности инженерной биологии.

7. После окончания работ по созданию инженерно-биологических сооружений по заранее составленному плану осуществляется уход за ними.

Некоторые из этих принципов, связанные со свойствами живых растений в сравнении с искусственными материалами, хорошо иллюстрирует таблица 15.

Как было сказано выше, инженерная биология для первоначальной защиты сооружаемых объектов в качестве вспомогательных использует такие стройматериалы как камни, древесина, геотекстиль, растения же выполняют основную защитную роль на последующих этапах. Такая комбинированная технология дешевле чисто технических подходов (обычно на 5–40 %), а соответствующие сооружения гармонично вписываются в окружающий ландшафт.

Что же касается растений, то в инженерной биологии принимаются во внимание их многообразные функции в ландшафте. Так, растения снижают разрушительное действие осадков, перехватывая их. Они обогащают почву, поддерживают нормальный газовый состав воздуха, защищают берега от размыва и т. д. В отличие от чисто технических сооружений при повреждении они восстанавливают себя сами.

ТАБЛИЦА 15. Преимущества и недостатки живых растений и стройматериалов

Однако далеко не все виды растений пригодны для применения в тех или иных создаваемых конструкциях. Важно выбирать те, которые имеют определенные физиологические, морфологические и технические свойства, обеспечивающие этим сооружениям достаточную надежность. Необходимыми являются:

• способность к укоренению и побегообразованию;

• наличие хорошо развитой корневой системы;

• хорошая регенерационная способность (поросль от пня и корневые отпрыски);

• интенсивный рост;

• приспособленность к местным условиям;

• сопротивляемость выдергиванию, обгрызанию и обламыванию;

• эластичность и прочность

Важными качествами растений, используемых в инженерно-биологических сооружениях, также является:

• способность регулировать водный баланс;

• способность к укреплению почвы и грунта и задержанию наносов;

• участие в формировании плодородия почвы,

• ветрозащитная роль;

• санитарно-гигиеническая роль;

• наконец, эстетическая функция.

Наиболее широко используются в инженерной биологии различные виды ив (Salix L.) и ольха (Alms L).

Ивы это растения-пионеры с высокой регенерационной способностью. Они непритязательны к наличию питательных веществ, хорошо восстанавливаются после повреждения, переносят длительное затопление и засыпание почвой, имеет интенсивный рост, легкую древесину, гибкие, эластичные прутья, устойчивы к механическим инагрузкам, таким как водные потоки, сползание снега, осыпи, камнепады, у них крепкая корневая система, устойчивая к разрыву.

Ольха также имеет очень важные инженерно-биологические свойства: способность успешно осваивать почвы, бедные питательными веществами, эффективное содействие почвообразованию, быстро растет в молодом возрасте, имеет крепкую корневую систему, обладает хорошей способностью возобновляться от пня, устойчива к повреждению животными.

Наряду со знанием физиологии и экологии растений, представлениями о закономерностях строения и функционирования растительных сообществ, специалисты по инженерной биологии должны хорошо ориентироваться в почвоведении и мелиорации почв, в закономерностях развития современных геоморфологических процессов, в климатологии и особенно – в гидрологии. Дело в том, что одной из обширных областей применения инженерно-биологических мероприятий является укрепление берегов рек и водоемов, а также защита от эрозии. Необходимы инженерным биологам и знания из области строительного дела.

Вообще, надежный расчет инженерно-биологических сооружений основывается на совокупном учете многих биологических и технических закономерностей (например, закономерностей гидравлики), процессов и факторов. Все эти знания излагаются в специальных дисциплинах, и здесь нет необходимости говорить о них более подробно. Следует, однако, указать основные сферы применения инженерно-биологических методов и кратко охарактеризовать сами эти методы.