Cities face a number of climate challenges from stormwater runoff over hard surfaces like roofs or pavement, to rising temperatures and air pollution. Green roofs, or roofs with growing plants, can help manage those problems. The plants and soil store water and slow down runoff, they provide cooling shade, filter air, and look great while doing it. They can also make buildings more energy efficient by preventing the roof from getting too hot or cold, which in turn helps keep things at a comfortable temperature inside.
Green roofs are built up in layers, each with its own special purpose. The bottom three layers are roof construction, waterproofing, and protection layers. These protect the roof from soaked-up water and damage from the plant roots. Then there is a drainage layer and a filter sheet, that help guide extra water off the roof, a layer of soil called the growing medium, and finally the plant level or vegetation layer.
There are a few ways to install a green roof. Green roofs built to be part of the roof itself are called loose laid systems. Green roofs in the form of trays installed on top of the roof are known as modular systems. Plants can also be pre-grown in mats of soil and rolled out onto the roof.
Examples of the three different green roof systems: A) "loose laid" system; B) modular system; C) pre-vegetated mats. Amy Heim, Stephanie Appleby-Jones, and Jeremy Lundholm, "Green Roof Thermal and Stormwater Performance Comparisons Between Native and Industry-Standard Plant Species." (Cities and the Environment, 2017), 1, fig. 1.
Can Native Plants Be Used in Urban Green Roofs?
Most green roofs use Sedum plants from Europe and Asia, because they tolerate drought and extreme weather. With green roofs growing in popularity here in Canada and demand for using local plants rising, scientists from Halifax wanted to see if native Nova Scotian plants could compete with the old industry standard.
To test this, they seeded mats with ten native coastal plant species and mats with ten Sedum species. After allowing them to grow for a couple seasons, the now plant-covered mats were set up on roofs with sections of Sedum, sections of native plants, and one unplanted control section. Sensors in the soil measured temperature changes, and tipping buckets measured how much water ran off the green roof when it rained.
The researchers found that native coastal plants could be used in Nova Scotian green roofs just as effectively as Sedum plants. The native plants held just as much water as the Sedum plants, which helps reduce roof water runoff during storms. The temperature of the native plants’ soil was not as stable as the Sedum plants’ soil, meaning it was not as efficient at keeping the building cool. However, in their study mats, there were fewer native plants growing per area than Sedum plants, suggesting native plants could eventually become even better at retaining water and heat if they continue to grow and thrive.
Making our cities more climate resilient is an important step towards keeping our communities safe in the future. By testing native plants in green roofs, these researchers are helping to meet the growing green roof demand and inspiring more research into how green roofs can help protect against climate change.
Try This at Home: Grow It Yourself
Make your own model green roof with just a few easy steps. 1. Put a plate down on the windowsill for a waterproof layer. 2. Cut off the top half of an egg carton and set it on the plate. This is your roof barrier. 3. Put a layer of pebbles in the top half of the egg carton. This is your drainage layer. 4. In the bottom half of the egg carton, poke a little hole in each egg cell and fill it about halfway with garden soil. This is your growing medium. Put it on top of the pebbles. 5. Place your seeds on the soil and add a little more soil on top. Water gently every few days, just enough to keep the soil moist. Source your seeds responsibly: find a nursery near you that grows native plants for seeds, to be mindful of over-harvesting from the wild. 6. Watch your seedlings grow into your vegetation layer!
Climate Action: Urban Biodiversity
Green roofs help promote biodiversity in cities. Biodiversity refers to the variety of living things found in a habitat. The wider variety of plants, animals, fungi, and microorganisms found in a region, the higher the biodiversity. High biodiversity can help ecosystems adapt to issues that threaten them, such as climate change. You can help promote biodiversity in your own backyard! Ask your parents to help you make your home friendly to wildlife with a few tips.
- Wait to clean up your lawn in the spring! Lots of pollinators hibernate under the leaf litter, and they are more likely to survive if they are not disturbed. - Plant a variety of flowers, shrubs, and grasses, and make sure they are native to Nova Scotia. Try to have different colours and shapes in your garden. Check CanPlant website for suggestions, or the Freshwater Alliance website for their list of top ten native maritime plants. - Grow fruits, vegetables, and herbs! They feed you, and they feed the wildlife, too. Chives are a great choice! They are very hardy and grow naturally on the East Coast. Plus, pollinators love them, and they taste great with lots of meals.
Meet Our Local Science Heroes:
Amy Heim is working on her Ph.D., focusing on how to improve green roofs, and how urbanism impacts humans and the environment.Stephanie Appleby-Jones studied different fertilizers, including kelp and mushrooms for green roofs.
Dr Jeremy Lundholm studies plant communities and plant diversity.
Credit
This Science Spotlight was written based on Heim, Amy, Stephanie Appleby-Jones, and Jeremy Lundholm. 2017. “Green Roof Thermal and Stormwater Performance Comparisons Between Native and Industry-Standard Plant Species”. Cities and the Environment 9, no. 1: 1-17.
Histoire de la genèse : Qu’est-ce qu’un toit végétalisé ?
Les villes font face à un grand nombre de défis climatiques, depuis le ruissellement des eaux pluviales sur des revêtements durs comme les toits ou les chaussées, jusqu’à l’élévation des températures et la pollution de l’air. Les toits végétalisés, qui sont des toits où l’on fait pousser de la végétation, peuvent aider à gérer ces problèmes. Les plantes et la terre retiennent l’eau et en ralentissent le ruissellement, elles procurent une ombre rafraîchissante, filtrent l’air et, pendant tout ce temps-là, elles apportent une très belle touche sur le plan esthétique. Elles peuvent aussi rendre les immeubles davantage écoénergétiques en empêchant le toit de devenir trop chaud ou trop froid, ce qui, à son tour, contribue à conserver une température confortable à l’intérieur.
Les toits végétalisés sont construits en couches, chacune d’entre elles ayant une fonction particulière. Les trois couches du bas sont la partie structure du toit, la couche d’étanchéité et la couche de protection. À elles trois, elles empêchent le toit d’être détrempé par l’eau ou d’être abîmé par les racines des plantes. Ensuite, il y a une couche pour le drainage et une feuille de filtre, qui aident à guider l’eau excédentaire en dehors du toit, puis une couche de terre qu’on appelle le « substrat » ou encore le « milieu de croissance » et, enfin, le niveau des plantes aussi appelé couche de végétation.
Il existe plusieurs façons d’installer un toit végétalisé. Les toits végétalisés construits pour faire partie du toit lui-même sont ce qu’on appelle des systèmes posés « librement ». Les toits végétalisés qui sont constitués de plateaux installés sur le dessus du toit sont des systèmes modulaires. Les plantes peuvent aussi être précultivées sur des tapis de terre que l’on déroule sur le toit.
Exemples de trois systèmes de toits végétalisés différents. A) Système « posé librement » ; B) Système modulaire ; C) Tapis précultivés. Amy Heim, Stephanie Appleby-Jones, and Jeremy Lundholm, "Green Roof Thermal and Stormwater Performance Comparisons Between Native and Industry-Standard Plant Species" Traduction libre : [Comparaisons des espèces de plantes indigènes et des espèces aux eaux pluviale] (Cities and the Environment, 2017), 1, fig. 1.
Les plantes indigènes peuvent-elles être utilisées pour les toits végétalisés urbains ?
La plupart des toits végétalisés utilisent du Sedum, une plante provenant d’Europe et d’Asie, car elle tolère la sécheresse et les conditions météorologiques extrêmes. Les toits végétalisés devenant de plus en plus populaires ici au Canada, et la demande de plantes locales étant à la hausse, des scientifiques d’Halifax ont voulu voir si des plantes indigènes de la Nouvelle-Écosse pouvaient concurrencer la vieille norme de l’industrie.
Pour vérifier cela, ils ont semé sur des tapis dix espèces de plantes côtières indigènes et, sur d’autres tapis, ils ont semé dix espèces de Sedum. Après les avoir laissés se développer pendant deux ou trois saisons, les tapis alors couverts de végétation ont été installés sur des toits, avec des sections de Sedum, des sections de plantes indigènes et une section de contrôle où rien n’avait été planté. Les capteurs présents dans la terre ont mesuré les changements de température, et des godets basculants ont mesuré quelle quantité d’eau s’écoulait du toit végétalisé quand il pleuvait.
Les chercheur.euse.s ont découvert que les plantes côtières indigènes pouvaient être utilisées pour les toits végétalisés de Nouvelle-Écosse de manière aussi efficace que le Sedum. En effet, ils/elles ont constaté que ces plantes indigènes retenaient autant d’eau que les espèces de Sedum, ce qui aide à réduire la quantité d’eau s’écoulant des toits durant les tempêtes. La température de la terre où étaient les plantes indigènes n’était pas aussi stable que celle de la terre où étaient les espèces de Sedum, ce qui signifie qu’elles ne se sont pas montrées aussi efficaces pour garder l’immeuble frais. Toutefois, dans les tapis ayant servi à leur étude, il y avait moins de plantes indigènes poussant par zone que de plantes Sedum, ce qui suggère que les plantes indigènes pourraient finir par retenir encore mieux l’eau et la chaleur si elles continuaient de pousser et de se développer.
Rendre nos villes plus résilientes face au climat est une étape importante des efforts à produire pour garder nos communautés en sécurité à l’avenir. En mettant à l’épreuve des plantes indigènes sur les toits végétalisés, ces chercheur.euse.s aident à répondre à la demande de grandissante que connaissent ces toits, et ils/elles inspirent davantage de travaux de recherche pour découvrir comment ces toits végétalisés peuvent aider à lutter contre le changement climatique.
Essayez ça chez vous : Cultivez vous-même un toit végétalisé
Faites votre propre prototype de toit végétalisé en seulement quelques étapes faciles. 1. Posez une assiette sur le rebord d’une fenêtre, elle vous servira de couche étanche. 2. Découpez la moitié supérieure d’une boîte d’œufs et mettez-la sur l’assiette. Cela sera la sous-couche de votre toit. 3. Ajoutez une couche de cailloux dans la moitié supérieure de la boîte d’œufs. Ce sera votre couche de drainage. 4. Dans la moitié inférieure de la boîte d’œufs, faites un petit trou dans chaque compartiment d’œuf et remplissez-les tous à moitié avec de la terre du jardin. Ce sera votre substrat. Mettez cela par-dessus les cailloux. 5. Placez vos graines sur la terre et ajoutez un petit peu plus de terre dessus. Arrosez un peu tous les deux ou trois jours, juste assez pour que la terre reste humide. Achetez vos graines de manière responsable : trouvez une pépinière près de chez vous qui cultive des plantes indigènes pour les graines, pour faire attention à la surexploitation de la nature. 6. Regardez vos graines germer et pousser dans votre couche de végétation !
Action pour le climat : Biodiversité urbaine
Les toits verts aident à promouvoir la biodiversité dans les villes. La biodiversité désigne la variété des organismes vivants que l’on trouve dans un habitat donné. Plus on trouve de plantes, d’animaux, de champignons et de microorganismes variés dans une région, plus la biodiversité y est grande. Une grande biodiversité peut aider les écosystèmes à s’adapter aux problèmes qui les menacent, comme le changement climatique. Vous pouvez aussi participer à la promotion de la biodiversité dans votre propre cour arrière ! Demandez à vos parents de vous aider à faire en sorte que votre foyer soit accueillant pour la faune sauvage grâce à quelques trucs.
- Attendez avant de nettoyer votre gazon au printemps ! Beaucoup de pollinisateurs hibernent sous la litière feuillue, et ils ont plus de chance de survivre si on ne les dérange pas. - Plantez divers buissons, fleurs et types d’herbe, et assurez-vous qu’ils sont originaires de la Nouvelle-Écosse. Essayez d’avoir différentes couleurs et différentes formes dans votre jardin. Consultez le site Web CanPlant pour des suggestions, ou bien le site Freshwater Alliance où vous trouverez la liste des dix principales plantes maritimes indigènes. - Faites pousser des fruits, des légumes et des herbes ! Ils vous permettront de vous nourrir et de nourrir la faune sauvage aussi ! La ciboulette est un excellent choix ! Elle est très résistante et elle pousse de manière naturelle sur la côte Est. De plus, les pollinisateurs en raffolent, et son goût mettra en valeur beaucoup de plats différents !
Rencontrez nos héros et héroïnes scientifiques locaux :
Amy Heim travaille actuellement sur son Ph.D. ; elle se concentre sur la manière d’améliorer les toits végétalisés et sur la façon dont l’urbanisme a un impact sur les êtres humains et l’environnement.
Stephanie Appleby-Jones a étudié différents engrais pour les toits végétalisés, dont les algues et les champignons.
Jeremy Lundholm étudie les communautés végétales et la diversité végétale.
Contribution
Ce guide « Pleins feux sur la science » a été écrit sur la base de lʼarticle de Heim, Amy, Stephanie Appleby-Jones et Jeremy Lundholm. « Green Roof Thermal and Stormwater Performance Comparisons Between Native and Industry-Standard Plant Species ». - Traduction libre : [Comparaisons des espèces de plantes indigènes et des espèces aux normes de l’industrie quant à leurs performances sur des toits végétalisés sur le plan thermique et relativement aux eaux pluviales] 2017, Cities and the Environment 9, no. 1: 1-17.
