Добыча полезных ископаемых, в особенности – открытым способом, неизбежно сопровождается нарушением почвенного покрова. При этом на техногенной территории полностью уничтожается вся растительность, а прилегающая к разработкам зона превращается в «индустриальную пустыню» с крайне низкой биологической продуктивностью. Экологические условия нарушенных земель оказываются крайне неблагоприятными для жизнедеятельности растений, а естественное восстановление фитоценозов происходит медленно. В связи с этим, на техногенно нарушенных землях необходимо проведение рекультивации – комплекса работ, направленных на восстановление ландшафта. Рекультивационные работы связаны со значительными финансовыми и трудовыми затратами. Поэтому весьма важно иметь объективные сведения о ходе естественного зарастания нарушенных земель, что позволяет в значительной степени сократить затраты на восстановление растительных сообществ за счет использования естественного (природного) потенциала.
Следует отметить, что изучение процессов восстановления и формирования естественных растительных сообществ в специфических эдафических условиях угольного разреза представляет важный теоретический и практический интерес. При этом исследование особенностей восстановления, динамики формирования фитоценоза, выявление разнообразия растительности на нарушенных территориях имеет определяющее значение.
Общеизвестно, что отвалы горных пород, извлеченных из глубин разрезов при добыче каменного угля, первоначально представляют собой стерильные субстраты. Затем на них поселяются микроорганизмы, далее – водоросли, лишайники, мхи и, наконец, высшие растения, которые развиваются в местах скопления мелкозема, содержащего необходимые питательные вещества в доступной им форме [2, с.119]. После появления высшей растительности процессы естественного зарастания и почвообразования на таких участках значительно ускоряются.
Вместе с тем, необходимым условием для оптимального роста и развития растений является наличие почвенной влаги. В зоне отвалов, вследствие сильно пониженного уровня грунтовых вод, атмосферные осадки являются единственным источником увлажнения верхних корнеобитаемых горизонтов, в связи с чем на всех элементах рельефа, особенно верхних частях склонов, весьма остро проявляется дефицит влаги.
Нашими исследованиями установлено, что растительность полигона «Северный 1» (Лучегорский угольный разрез – ЛУР) представлена, в основном, естественно-возобновляющейся луговой, лесо-луговой (рединой), лесной на поздних стадиях сукцессии и не сформировавшимися пионерными, образованными поли- и монодоминантными ассоциациями пионерной растительности. Эта растительность по своему ботаническому составу в значительной степени отличается от естественной, бывшей на месте отвалов, однако, выполняет все биогеоценотические функции естественных ассоциаций, в том числе и почвоохранную.
Растительность появляется в первую очередь в нижних частях и подножиях отвалов, где образуются оптимальные условия для задержки (и последующего прорастания) семян от смыва и выдувания. Причем растения расселяются на участках неравномерно, а куртинами. Пионерная растительность образуется многовидовыми группировками. Иногда развиваются одновидовые популяции из горца восточного (Polygonum orientale L.), осота (Sonchus arvensis L.), иван-чая (Epilobium angustifolium L.) и других видов.
В целом формирование растительного покрова начинается с первого года образования отвалов, и к концу первой стадии (1-5 лет) общее проективное покрытие достигает в среднем 80 %. На большинстве участков в конце первой – начале второй стадии начинается естественное лесовозобновление, к 15 годам образуются сомкнутые лесонасаждения куртинного типа из березы плосколистной (Betula platuphylla Sukacz.), тополя дрожащего (Populus tremula L.), тополя Максимовича (Populus maximowiczii A. Henry), ивы козьей (Salix caprea L.), ивы ниппонской (Salix nipponica Franch. et Sav.), ольхи серой (Аlnus incаna) [1,с.245].
В первые 4-5 лет образуется мозаичный несомкнутый растительный покров, состоящий из неприхотливых растений с широкой экологической амплитудой и высокой воспроизводительной способностью. Следующая стадия определяется в возрасте от 5 до 10-12 лет. В этот период формируются сложные многовидовые сообщества (15-25 видов) с выраженными зональными чертами. Усложняется структура: одно-, двухъярусные ценозы сменяются многоярусными. Уменьшается число рудеральных однолетников, увеличивается обилие многолетников. В составе растительности появляются древесно-кустарниковые виды. Пионерные группировки с несомкнутым травостоем более длительный период сохраняются на вершинах и верхних частях склонов отвалов. На третьей стадии (более 10-12 лет) усиливается экологическая дифференциация видового состава, преобладают многолетники.
Нами выявлена приуроченность некоторых видов к определенным местообитаниям. Так, горец (Polygonum orientale L.) чаще встречается на откосах отвалов северных и восточных экспозиций на глинистом, достаточно увлажненном грунте; он первым поселяется на эрозионных обнажениях во влажных местообитаниях. Кипрей (Epilobium angustifolium L.) произрастает на подветренных склонах, где создаются условия для задержания его легких летучих семян, а так же на ровных местах с шероховатой поверхностью.
Виды из семейств Бобовые и Злаковые представлены в группировках (куртины, пятна), которые разрастаются и вытесняют сорно-полевую и рудеральную растительность. При естественном зарастании растительностью отвалов ЛУРа характерно вытеснение однолетних «сорных» видов многолетними корневищными злаками, в частности — пыреем ползучим (Elitrigia repens L.) и костром безостым (Bromus inermis Leys.). Вероятно, злаковые растения обладают большой энергией вегетативного размножения и высокой конкурентной способностью, так как являются активными эдификаторами местных луговых и лугово-степных фитоценозов.
Таблица 1.
Встречаемость травянистых видов по семействам
| Семейство | Число видов / га | Содержание видов, % |
| Asteraceae (Сложноцветные) | 11 | 23.4 |
| Apiaceae (Зонтичные) | 1 | 2,1 |
| Poaceae (Злаковые) | 5 | 10,6 |
| Fabaceae (Бобовые) | 4 | 8,5 |
| Menispermaceae (Лунносемянниковые) | 2 | 4,3 |
| Rosaceae (Розанные) | 6 | 12,7 |
| Cyperáceae (Осоковые) | 1 | 2,1 |
| Caryophylláceae (Гвоздичные) | 3 | 6,4 |
| Polygonáceae (Гречишные) | 1 | 2,1 |
| Geraniáceae (Гераниевые) | 1 | 2,1 |
| Valerianoideae (Валериановые) | 2 | 4,3 |
| Scrophulariáceae (Норичниковые) | 2 | 4,3 |
| Lamiáсае (Яснотковые) | 2 | 4,3 |
| Всего | 47 | 100 |
На крутых (около 30°) откосах и вершинах отвалов продолжающийся процесс осадки породы, а на глинистых грунтах – водная эрозия и оползни, вызывают разрушение формирующихся фитоценозов. Поэтому даже на относительно старых отвалах весьма часто встречаются пионерные группировки, заселяющие свежие обнажения. Со временем на отвалах численность однолетников уменьшается и с завершением отсыпки увеличивается число многолетних видов, в основном — разнотравья. Многолетники преобладают в понижениях и на пологих склонах. Наши данные о весьма интенсивном естественном зарастании отвалов представителями высших растений в первые же годы после прекращения отсыпки грунта подтверждают сведения ряда других исследователей [3, с. 130].
Проведенными исследованиями нами выявлено произрастание на отвале «Северный 1» девяти видов деревьев, четырех — кустарников и 43 – травянистых растений. Травянистые растения принадлежат к 13 семействам, ведущими из которых являются Сложноцветные и Розовые.
В таблице 1 видно, что доминирующим семейством на исследуемых отвалах является Asteraceae (11 видов, или 23,4 % от общего числа встречающихся видов), в которое входят широко распространенные виды: полынь обыкновенная (Artemisa vulgaris L.), кипрей узколистный (Epilobium angustifolium L.), тысячелистник обыкновенный (Achillea millefolium L), осот полевой (Sonchus arvensis L.), астра татарская (Aster tataricus L.). Семейство Rosaceae представлено кровохлебкой аптечной (Sanguisórba officinális), лабазником дланевидным (Filipendula palmata ), гравилатом алеппским (Geum aleppicum Jacq.) (6 видов, или 12,7%). Из семейства Poaceae (5 видов, или 10,6%) преобладают виды злаковых: вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii (Link) Trin.), пырей ползучий (Elitrigia repens L.), овсяница дальневосточная (Festuca extremiorientalis Ohwi). На молодых отвалах наиболее часто встречаются: горец восточный (Polygonum orientale L.), лебеда отклоненная (Atriplex patula L.), хвощ полевой (Equisetum Arvense L.), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.). Семейство Fabaceae (4 видов, или 8,5%) представлено, в значительной степени, клевером белым (Trifolium repens L.) и розовым (Trifolium hybridum L.), чиной четырехсеменной (Vicia tetrasperma), горошком мышиным (Vicia сrасса), соей уссурийской (Glycine ussuriensis Regel, Maack ) и др. Для более старших (по периоду окончания отсыпки) отвалов характерны виды травянистых растений: из семейства Asteraceae – полынь побегоносная (Artemisia stolonifora), полынь Гмелина (Artemisia gmelinii), осот полевой (Sonchus arvensis L.), молокан сибирский (Lactuca sibirica L.) и др.; из семейства Poaceae – вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii (Link) Trin) и кострец безостый (Bromus inermis Leys.); из семейства Fabaceae – донник белый (Melilótus аlbus), донник лекарственный (Melilоtus officinаlis) и др.
В растительности старших отвалов отмечается большее число видов злаковых, которые постепенно разрастаются и вытесняют сорно-полевую и рудеральную растительность. При этом, чем моложе отвал тем разнообразнее видовой состав травянистых растений.
Следует отметить, что на склонах всех экспозиций, у подножия отвалов и на плато исследуемых территорий произрастают: хвощ полевой (Equisetum Arvense L.), бахромчатолепестник лучистый (Stellaria radians L.), осот полевой (Sonchus arvensis L.). Весьма устойчивые местообитания занимают: тысячелистник (Achillea millefolium L.), полынь (Artemisa vulgaris L.), вейник (Calamagrostis langsdorfii (Link) Trin.), кипрей (Epilobium angustifolium L.).
Биоэкологический анализ указанных видов подтверждает значительное уменьшение или полное исчезновение типичных рудеральных однолетников и двулетников. Эти растения первыми заселяют оголенные пространства вследствие неприхотливости и большой воспроизводительной способности, образуя пионерные группировки. В дальнейшем, по мере формирования биоценотической среды, они вытесняются более активными средообразующими видами [3. с. 134]. Увеличивается роль многолетних корневищных и корнеотпрысковых растений, а также растений с глубоко проникающей корневой системой, что позволяет им использовать влагу глубинных, менее пересыхающих слоев.
Таким образом, основная часть не подвергнутых планировке отвалов через 12–15 лет после отсыпки оказывается занятой сообществами с преобладанием многолетних растений, характеризующихся высокой интенсивностью семенного или вегетативного размножения. На отвальном полигоне «Северный 1» процессы естественного зарастания направлены от несомкнутых группировок к фитоценозам с постоянно усложняющимися флористическим составом и структурой, увеличивающейся общей фитомассой. Первоначально возникающий временный ценоз, относящийся к пионерной группировке со случайным набором видов, к 30-летнему возрасту превращается в сложный лесной фитоценоз.
Список литературы:
- Лукьянец А.И. Закономерности естественного облесения промышленных отвалов Свердловской области // Проблемы рекультивации земель в СССР. — Новосибирск, 1979. С. 241-249.
- Махонина Г. И. Начальные этапы почвообразования на отвалах Кумертауского буроугольного разреза при естественном зарастании их растительностью / Г. И. Махонина, Т. С. Чибрик // Растения и промышленная среда / МВ и ССО РСФСР, Урал. гос. ун-т им. А. М. Горького. — Свердловск : УрГУ, 1974. — Сб. 3. — С. 116-126.
- Махонина Г. И. Агрохимическая и геоботаническая характеристика гидроотвалов Челябинского угольного бассейна / Г. И. Махонина, Т. С. Чибрик // Растения и промышленная среда / МВ и ССО РСФСР, Урал. гос. ун-т им. А. М. Горького. — Свердловск : УрГУ, 1974. — Сб. 3. — С. 127-137.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ОТВАЛЕ «СЕВЕРНЫЙ 1» ЛУЧЕГОРСКОГО УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА (ПРИМОРСКИЙ КРАЙ)» description=»В результате добычи полезных ископаемых нарушается почвенный покров. Изучение особенностей восстановления растительности на нарушенных территориях имеет важное значение. На отвалах Лучегорского угольного разреза растительность появляется в нижних частях отвалов в первый год нарушений. К тридцатилетнему возрасту на нарушенных участках образуется сложный лесной фитоценоз.» author=»Саранчук Анастасия Петровна, Денисов Николай Иванович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-01-17″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.10.16_31(2)» ebook=»yes» ]