Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Вегетативно-подвижные растения в сингенезисе растительности техногенных ландшафтов Донбасса

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "Вегетативно-подвижные растения в сингенезисе растительности техногенных ландшафтов Донбасса"

.//мл

Л к л Д Е Л\ И Я Н Л У к УКРАИНЫ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ БОТАНИЧЕСКИЕ! САД им. Н. Н. ГРИШКО

На правах рукописи

УДК 581.55

ШАБАНОВ Виктор Иванович

ВЕГЕТАТИВНО-ПОДВИЖНЫЕ РАСТЕНИЯ В СИНГЕНЕЗИСЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ

ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ДОНБАССА

03.00.05 — ботаника

А втореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

КИЕВ — 1992

-у ' ¥ г *

Работа выполнена на кафедре ботаники и экологии биологического факультета Донецкого государственного университета.

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор М.Л.Рева

доктор биологических наук, профессор В.К.Мякушко

кандидат биологических наук В.Г.Собко

Ведущая организация Донецкий ботанический сад АН Украины

Защита состоится " 1992г.

г. в

час.

на заседании специализированного совета К 016.44.01 при Центральном ботаническом саду им. Н.Н.Гришко АН Украины

252014 Киев, уд. Тимирязевская, I.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Центрального ботанического сада им. Н.Н.Гришко АН Украины.

Автореферат разослан "23" M^^^L^ ИЭ'З-года Ученый секретарь

специализированного совета' канд.биол.наук

Н.И.Джуренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность тени. В результате возрастающих антропогенных нагрузок на природную среду её состояние заметно ухудшается. Всё большую опасность представляет загрязнение среды отходами производства, объёмы которых достигают до 20 т'в год на каждого кителя. Из многих сотен тонн горно-промышленного сырья используется всего 5-10$, остальная добытая масса остаётся в различного рода отвалах, занимающих обширные площади пригодных для использования земель. Больная часть отходов относится к категории экологически опасных.

Донбасс, как наиболее промышленно развитый регион Украины, отличается высокой степенью преобразования природной средн. Ежегодно только шахты Донбасса выдают на гора 10 млн тонн породы; всего в украинской части Донбасса насчитывается 1134 породных отвала (Бурда, 1991), многочисленны отвалы открытых разработок мела, мергеля, доломитов, известняков, глин и прочих ископаемых. Большие площади занимают золоотвалы ГРЭС.

Происходят значительные изменения в структуре естественных флор и фитоценозов, отмечается интенсивное вторжение синантропнн* видов в коренные сообщеогва, постепенная их деградация. В связи о этим особую актуальность приобретает изучение динамики растительности техногенных экотопов. На техногенных новообразованиях удобно наблюдать взаимосвязь эдаФотопа и растений, закономерности Формирования сообществ, механизм взаимодействия сннантропной и аборигенной Флоры, способность редких и эндемичных видов к выживанию в новых местообитаниях. Изучение процессов заселения техногенных новообразований растениями позволяет выявить перспсктигнне виды-рекультиваторы, создавать зт'ектизшие способы рекультивации и послечурче* рекреации ландшафтов в зависимоати от особенчоотоЯ «сстообятячиЛ и окпутвае! рпстигепьности.

Мель и задачи исследований. Мель диссертационной работы япк-

з

л**шс¥ся и изучении роли вегетативно-подвижных видов растений в у 141 х процессах и закономерностей сукцессия в различных типах эко-■ипоъ. В соответствии с этгЧ целью были поставлены следующие за-вачи:

- конкретизировать понятия "сингенез", "вегетативно-подвиж-нне виды" и "техногенные ландшафты";

- изучить конкретные районы исследований, цать их характеристику и классифицировать в соответствии о задачами исследований;

- изучить спонтанную флору техногенных местообитаний, выявить её систематическув, биоморфологическую, эколого-ценотическую и географическую структуру, изучить степень связи Флор отдельных районов исследования;

- выявить вегет.ативко-подвижные виды, поселяющиеся в техногенных зкотопах, их жизненность и роль в процессах самозарастания новообразований, формирования и развития растительных сообществ;

-• иьучигь взаимосвязь растительности и среды в техногенных меатообитаниях, влияние отдельных экологических Факторов на пространственное распределение видов и формирование сообществ;

- выявить закономерности сукцессионных смен растительности в техногенных ландшафтах в зависимости от особенностей субстрата, рельефа и других факторов.

Научная новизна работы. Впервые дана схема классификации техногенных экотопов по факторам, играющим ведущую роль в поселении растений и формирования фитоценозов. Выявлены вегетативно-подвижные виды, встречающиеся на техногенных зкотопах, дана их классификация по степени встречаемости и фитоценотической роли в формировании растительных сообществ.' Дан анализ спонтанно поселяющейся флоры техногеьных ландшафтов, выявлена её хозяйственная ценность. Впервые даны подробные схемы сукцессии в различных типах техногенных экотоппв в зависимости от субстрата, рельеФа, режима увлажнения местообитании.

Практическая ценность работы. По материалам исследования разработаны рекомендации по биологической рекультивации некоторых техногенных ландшафтов Донбасса. Выявленные закономерности позволяют разрабатывать практические рекомендации по -Фиторекультивации для новых, ранее слабо изученных объектов; По результатам исследований установлен набор наиболее элективных видов-Фиторекультива-торов, включающий широко распространенные вегетативно-подвижные растения, разработаны рекомендации по их использованию. П резупь-тпте исследовании выявлен спектр хозяйственно полезных видов растений, произрастающих в техногенных якотопах, их примерные заносы и перспективы использования.

Апробация работы. Основные результаты работы и положения дис-сгг>т;!"!Ч '■'бсудались на конференции молодых ученых "Изучение, охрани и mxnwnr.üoc чо.-очьзование природных ресурсов" (У*а, 1°89),

I ПсосогсзчоЛ наут'"' ;.....'н~сниии "Растения и промышленная среда"

(/иепропетровск, I'W4. г г;|у<5ли:<пнекоЯ конференции "Промышленная ботаника: еокгорчне и пепстакгив«» развития", посвященной 25-летию Донецкого ботанического сад о \Н /крпчны (Донецк, 1990), на международном совещании "Состояние растительных ресурсов Восточной Европы" (Ульяновск, 1992), на г'^годных научных конференциях в Донецком государственном университете, »ручных семинарах каФедрн ботаники и экологии в 1П08-ГГ12 г. г.

Публикации. По материалам дисоаптации опубликовано 7 научных рабог.

Структура и объ'.;м рл^-.т':. Диссертация состоит из введения, 7 гла.), неводов, за?шчс-пя и описка литературы. Работа изложена на мчяик^пистго текста, включает 3') таблицы, 20 ри-

cvHr p. ^нио'1.....'тгрл.турч включает 218 наименований, в том числе

~<! иноеглаччи*.

О DJ KP'"/МНЕ РЛПОТИ

Tlricвведении обсуждается актуальность теми, опреде-

«они цели и задачи исследований, практическая ценность работы.

ШВА Г. >ИЗ'ЛК0-ГЕ0 ГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ДОНБАССА

На основании литературных данных и экспедиционных обследований в главе приводится характеристика геоморфологии, природно-климатических условий, гидрографии, почв, йитоценотических и флористических особенностей территории Донбасса, геоботаническое районирование и степень урбанизации (Симоненко, 1972; Рева, Еондаренко, 1976; Гкэночика .Донбасса, 1979; Геоботан1чне районування УРСРД977).

ГЛАВА 2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1. Сингенез. Понятие "сингенез" впервые появилось в работах В.Н.Сукачёва (1934, 1938) и впоследствии уточнялось как самим автором (Сукачёв, 1942, 1950, 1954), так и другими исследователями (Ла-вренко, 1959; Александров, 1964; Работнов, 1976; Миркин, 1984 и др.). Некоторыми авторами выделение этой категории оспаривается (Рамен-ский, 1952; Яроиенко, 1461; Ниценко, 1973). Подробный анализ различных концепций сингенеза был дан в работе Л.Я.Курочкиной и В.В. Вухрером(1987), где окончательно определение понятия авторы трактуют несколько расширено. В настоящей работе под сингенезом понимается вариант первичной автогенной сукцессии, характеризущился процессом формирования растительности на абсолютно новых, биологически стерильных субстратах по механизму изменения плотности популяций и взаимодействия Фитоценоза и местообитания.

2.2. Вегетативно-подвижные растения. Понятие "вегетативно-подвижные растения" ввел Г.Н.Высоцкий (1915) для обозначения многолетних растений, распространяемых с помощью органов вегетативного размножения. Первоначально под такими растениями в широком смысле понимали все растения, способные не только к вегетативному размножению, но и к вегетативному возобновлению. В последнее время эту большую группу разделяют на Факультативные и облигатные вегетативно-подвижные растения (Любарский, Полуянова, ГЧ84).

*

Рассмотрен вопрос о соотношении генеративной и вегетативно.!

ь

Фазы у вегетативно-подвижных растения и возрастном составе их популяций. За основу диссертационных исследований принята разработанная ЕЛ.Любарским (1967, 1968) концепция о Физиолого-морФологи-ческой трёхсторонности развития и жизнедеятельности вегетативно-подви-жных растений. Такой подход позволил-выделить в популяциях вегетативно-подвижных растений три Функциональные группы (Любарский, Полуянова, 19?^): а) резервная - количественно преобладающие в популяции более мелкие особи; б) основная - большая группа особей, выполняющая главным образом функцию прироста биомассы; в) группа размножения - небольшое количество наиболее крупных особей о активным вегетативным размножением (или генеративным, или тем и другим). Коротко рассмотрены вопросы экологической пластичности этих групп растений.

2.3. Техногенные ландшафты. Понятие "техногенные ландшафты" возникло в связи со значительным ростом нарушенных в результате хозяйственной деятельности территорий. 3 настоящее время под техногенными ландшафтами подразумеваются новообразования, формирующиеся в результате прамншленно-индустривльноЯ деятельности человека.

3 разделе дан краткий обзор различных классификаций техногенных ландшафтов. Отмечены классификации В.В.Тарчевского (1968), Н.И.Горбунова с соавторами (1969, 1970, 1971), Б.Ч.Туник (1971), Л.В.Етеревской с соавторами (1984) и др. В Настоящей работе использована детально разработанная для Донбасса классификационная схема антропогенных ландшафтов (Рева, 1975а,б, 1989), которая отличается универсальностью и возмоотостью использования для других регионов.

Кратко рассмотрена история изучения зарастания техногенных ландшафтов на Украине, в Донбассе, в других пегионях, включая Европу, Азию и Америку. Несмотря на всё разнообразие местообитаний в промессах эгр,тетания выделены общие закономерности: состав посе-лягчпхоя видов, стадии загсасгания. На первых этапах на техногенных

новообразованиях поселяются, как правило, рудеральные и гемеро-[ильные виды, на последующих стадиях они постепенно сменяются або ригешшми видами. Процесс зарастания обычно проходит в четыре стадии, называемые по-разному. ¡3 данной работе принято следующее обозначение стаций зарастания: пионерная, группово-зарослевого сообщества (аггрегаций), диЛузного сообщества (аггломераций) и сомкнутого сообщества (фитоценозов).

тчл 3. ГРОГРАМЧА, .ЧЕТОЛМКА РАБОТ И ОЕЪЕКТи ИОСЛЕДОВАНИ!

Программой исследований предусматривалось Изучить в наиболее характерных окотопах техногенных ландшафтов процессы сомозараста-ния, их динамику и основные напрвления, проанализировать обусловливающие их факторы, выявить вегетативно-подвижные виды, поселяющиеся па техногенных экотопах, выяснить их роль в процессах само/ зарастания и формирования растительных сообществ, установить видовой состав и структуру спонтанной Флоры, выявить приуроченность растений к тем или иным формам рельефа и типам экотопов.

Работы по изучению самозарастания техногенных экотопов проводились в 1986-1991 г.г. в различных типах ландшафтов Донецкой обл. и выполнялись по общепринятым в ботанических и геобэтанических исследованиях методикам (Корчагин, 1964; Понятовскся, 1С)64; Александрова, 1964; К'натов, 1964; Пальтер, 19В2"). Сукцесоионные процессы изучались на постоянных пробных площадях и ретроспективно при анализе растительности отвалов различного возрасте.

В главе приводится подробная характеристика объектов исследований (кпрьерно-отвадьных и аккумулятивно-отвальных типов техногенных ландшафтов4), включающих отвалы карьерных разработок плюсовых и флюсо-доломитных известняков, песчанников, золоотвалов Г^С, некоторых тер М1К01..1ИК0В. Охоректепизовано 'их местоположение, порачетри, ж зряст, особенности рельефа и слагающих вскрпшшх пород, ¡'гаи коат-кое описание гжру'мтчих природных ценозов.

71 и я удобства дальнейшего изучения самочар.Оетанпя и.п.мг'почсп-

н

ности растительности к определённым местообитаниям рассмотрено понятие техногенного экотопа и дана развёрнутая классификация встречающихся техногенных экотопов. В основу классификации заложен принцип приоритета ведущих гч;п-огических ^акторов, определяющих состав пионерных группировок, скорость и направления сингенеза. Классификация экотопов проведена прежде всего по типам вскрышных пород, в пределах типов выделены Форма в зависимости от механического и минералогического состава субстрата, экспозиции и рельо'п. Под типом техногенных окотопов понимается совокупность местообитаний с определённым составом вскрышных пород, определяющим комплекс эдафических условий. Классификационная схема техногенных экотопов в карьерно-отвальных и аккумулятивно-отвальных ландшафтах Донбасса имеет следующий вид: Тип I. Экотопи петро^итных местообитаний

1.1. Слвнцево-щебнистые: а) склони, б) понижения.

1.2. Каменисто-щебнистые.

1.3. Крупнощебнистпе: а) склоны, б) плоские местоположения, в') котловины и впадины.

Т.'|. Плотнощебнистые: а) склони, б) плоские, выровненные местоположения, в) межхолмовне впадины и понижения. Тип Р. Окотопи мергельно-меловых местообитаний

2.1. Субстраты без примесей: а) склоны, б) плоские и выровненные местоположения.

Субстраты с значительным участием примесей: а) склони, б) плоские и выровненные местоположения. Тип 3. Пкотопн песчанпых местообитаний

3.1. \'ечосочм1вые впадины и понижения.

3.-. ^тняетчю и выровненные местоположения. Т"ч 'г. гтлныстс-лёсоолых местообитаний

,Т. 1|,>'<стеси»о лёссовые: я) скло'Ы', б) нобопьтие чэтч» " ?»»-плтзне;;1;1 те участки, ' 1 егг^"^тр'гпртпиы и 11

о

4.2. Лёссовочцебнистые: а) склоны, б) небольшие холмы и выровненные участки, в) межхолмовые впадины и понижения.

4.3. Лёссово-песчанные: а) склони, б) небольшие холмы и выровненные участки, в) межхолмовые впадины и понижения.

Inn 5. Экотопи золоотвалов ГРЗС

5Л. Зольные: а) выровненные местоположения с влажной золой, б) склоны с сухой золой.

5.2. Зольно-песчанные. Тип 6. Экотопи терриконников

6.1. Выровненные местоположения, террасы.

6.2. Склоны.

Тип 7. Экотопи водных местообитаний

7.1. Непересыхавиие водоёмы.

7.2. Периодически высыхающие водоёмы.

7.3. Места избыточного увлажнения.

В предлагаемой схеме возможны дополнения в зависимости от особенностей конкретных местообитаний техногенных новообразований.

ГЛАВА 4. СПОНТАННАЯ ФЛОРА ТЕХНОГЕННЫХ ЭК0Т0П0В

Спонтанно поселяющаяся флора техногенных экотопов на территори Лонбасса включает 380 видов сосудистых растений, относящихся к 208 родам и 58 семействам, что составляет соответственно 21%, 35% и 46$ от состава флоры юго-востока Украины. Соотношение ведущих семейств в целом соответствует региональной Флоре. В техногенных эко-топах зарегистрировано 37 видов йанероФитов (9,7$), 17 видов хаме-фитов (4,5"?), 184 вида гемикриптофитов (48,4?), 60 видов криптофитов (15,8о) и 82 вида терофигов (21,6$). Наиболее обширная группа травянистых поликарпиков включает 190 видов (50$), однолетники' и двулетники насчитывают 137 видов (36%), полукустарники и полукустарнички представлены 18 винами (4,7%), древесные растения - 34 видами, из которых 21 вид (5,5я:) - деревья, 13 видов (3,4,1) - ку-стррники. П> сравнению с регионально.! *лоро.1 повышено участие од-

ю

нолетни ков и двулетников.

Экологический анализ флоры показал шесть экологических групп. Наибольшим количеством видов представлены мезофиты - 172 вида (45,3!?). Петрофиты и ксерофиты включают по 80 видов (по 211), менее многочисленны группы гало^итов - 25 видов (6,51), псаммо^чтов

13 гидов (3,5!?) и пквантов - 10 видов (2,7^). Каждая из этих групп содер?"1Г ряд более мелких экологических структур. По ценоти-ческсй структуре флора техногенных экотопов образует 7 ценогрупп, четыре из которых подразделяются на падг уппы. Сильвангов 35 видов (9,2Й), среди них преобладают опушечно-лесные виды (16 видов). Степантн - наиболее многочисленная группа - представлены 187 видами (49,ЭЙ), в этой группе преобладают петрофитно-степные (66 видов), сорно-степные (32 вида) и опушсчно-кустарниково-степные (35 видов). Пратангы насчитывают 52 вида (13,8!?), среди них наиболее многочисленны опушечно-кустарниково-луговые растения (18 видов). Палпданты, паразиты и одичавсие культурные растения включают соответственно 17(4,45?), 5(1,350 и 15(3,95») видов. Отмечено большое количество сорно-рудеральных растений - 69 видов (17,9,1). Кроче того выделена общая группа сорных растений, включающая сор-но-лесныз, сорно-степные, оорно-луговые и сорно-рудерпльные растения, иаочитнващая 109 видов (.28,51). Знсокое чис:то сорных видов (около трети от всего количества видов) говорит о специфике экологических условий зарастающих новообразований.

По географическому происхождению виды растений на техногешшг якотопах относятся к восьми ареалогическим группам: голарктической (52 вида - 13,71), палеар*тической (102 вида - 2б,В.1), еврог, .Лскод (27 зчгаз - 7,1,1), средиземноморской с подгруппами (50 видов -13,4,1), центральноевроазиатско.1 (24 вида - 6,1,1), причерноморский (71 вид - И?,7"*), кэсчополитноЯ (28 гидов - 7,41) и Рг.чепгч'.чюЛ (со июи - 6,'°''). Пт ергвиеряг о гегионал^ноп ? л-тоЛ зчячзгвтно шгсп учготзо гяпэв-косчопопитэл, павентивнчх и о*,р'>кг'»сп-вг»?''.я -

и

ус-:шоморских растений. Ото свидетельствует о том, что при формировании флоры техногенных окотогтв преобладают миграционные процессы, гак как экологические условия неблагоприятны для поселения шдов-аборигенов. !1з числа спонтанно поселяющихся растений .¡¿■мечены эндемики Донецкого кряжа (вгсилён Лаврен:: <, молочаЛ мело-любшм, подмаренник мохнатенький), узколокалыше приазовские зн-цеми (чабрецы гранитный и кальмиусокий) и два приазовско-донецких янаеча (ясменник гранитный и юринея гранитная).

..злидсг^сыюм отношении растения техногенных мест ¡обитаний весьма разнообразны. Установлено 15 хозяйственно-полезных групп растений: лекарственные (80 видов - декорыммше (69 видов -

18,2-0. кормовые (66 видов - 17,..¡¿доноси (¿0 видов - 13,2.1), пищевые и технические (по 22 вида - п ^>,В1), фитомелпоративние и красильные (по 21 виду - п, ^,81), дикорастущие плодовые и эфиро-маслпчные (по 12 видов - по 3,2,1), дубильные, пряные, витаминные и охраняемые счдор'-^г п) II видов (по 2,91), ядовитых растений выявлено 9 видов (2,4;'0.

При анализе сходства спонтанных йлор отдельных рглонов исследования бичи выявлены следующие закономерности: а) самый высокий ):оэ!-иц.юнт сходства отмечен у флор отвалов разработок флюсовых и Флвсо-доломитных известняков; б) минимальное сходство отмечено между Ллорой терриконников и флорой отвалов разработок флюсовых известняков. Приведён дендрит сходства флор и дан анализ взаимосляа зей г?>1 ор различны» районов исследований.

ГЛАВА 5. ВЕГЕТАТИВНО-ПОДаКНШ Е1ДН В ТЕХНОгеШШХ ЭКОГОПАХ

При анализе спонтанной флоры техногенных экотопов выделено 5^ вегетативно-подвижных вида растений. По встречаемости, жизненности, энергии ве/егативного разрастания, фигоценотической значимости и ¡¡1 ,И1'1 '-акторам все вегетативно-подвижные виды разделены на три группы.

13 группу виюв, редко встречающихся, отнесено 17 'рнстс-ний. Не-

KuiVLiue "з них рястуг н развиваются хорошо, и^нтко встречаются очень редко и существенно.! роли я процессах-зарастания не играют. Хругие, хоть и встречаются довольно часто, отличаются низкой нешюстью и практически не проявляют свойств вегетативной подвижности. Для видов этой группы характерно случайное размещение и крайне ограниченное распространение, что связано с ограниченностью потока диаспор этих растении на техногенные ,местообитания из-за низко.i встречаемости этих видов в природных ценозах.

Вторая группа включает ъегетьтивно-повдижние виды довольно тбычние в техногенных экотопах, обилие которых, однако, невелико, inacnopu этих видов регулярно, но не обильно проникают на техногенные новообразования из приграничных естественных ценозов. Приживаемость их хорошая и взрослые растения обычны в различных типах техногенных экотопов. т,итоценотпческая роль видов этой группы невелика, лишь изредка в благоприятных условиях они разрастаются и входят в состав субдоминантов или образуют монодомин.нп пле группировки. Свойства вегетативной подвижности выражены хорошо, растения имеют развитые органы вегетативного размножения. Энергия разрастания обычно мала, что подтверждается их невысоким обилием в Фитоценозах. Более частая встречаемость и обилие видов от ¡.i ipy-ппы объясняется регулярным поступлением диаспор не только из приграничных ценозов, но и из ценозов самих техногенных экотопов. К этой группе отнесено также 17 видов растений.

Третья группа насчитывает 20 видов вегет-тивно-подвижных растений, имеющих как правило, высокое обилие, часто входящих в состав доминантов растительных сообществ. si отличаются хорошей жизненностью, интенсивно размножаются вегетативно и генеративно, что позволяет им не только осваивать пустующие территории, но также успеино внедряться в уже слоившиеся растительные группировки. Виды третьей группы играют существенную роль в оукцесоионных процессах растительного покрова на техногенных окотогтх, они наиболее

1 з

пригодны для фиторекультивации нарушенных земель. В главе дана подробная характеристика распределения вегетативно-подвижных видов по различным типам техногенных экотопов, их обилие, жизненность, интенсивность разрастания. Отмечено, что различные виды тяготеют к различным типам субстрата и формам рельефа. Выявленные закономерности позволяют производить подбор видов-Фиторекуль-тивагоров в зависимости от свойств субстрата и других особенностей рекультивируемой территории. К третьей группе отнесены синеголовник полевой, тысячелистники благородный и паннонский, полынь ползучая, бодяки седой, щетинистый и обыкновенный, лптук татарский, осот полевой, мать-и-мачеха обыкновенная, кардврия крупкови-дная, вьюнок полевой, льнянка обыкновенная, лох узколистный,. чина клубненосная, вязель пёстрый, пырей ползучий, тростник обыкновенный, мятлики узколистный и сплющенный.

Вегетативно-подвижные растения, поселяющиеся на техногенных местообитаниях, играют значительную роль в процессах освоения первоначально безжизненных экотопов и в процессах сукцессионных смен. Обладая высокой анергией разрастания, они надолго поселяются в определённом местообитании, создают условия для поселения новых видов региональной Флоры.

ГЛАВА б. ЭКОЛОГО-ИЕНОТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ КАРЬЕРНО-ОТВАЛЬНЦХ И

АККУиШТИВНО-ОТВАШШ ТИПОВ ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ

Изучение закономерностей размещения растений в техногенных ландшафтах осуществлялось на 7 экологических профилях. Вследствие разнообразия рельефа и типов вскрышных пород растительный покров отличается вырпгсениэй мозаичностью. Профили делились на участки (экотопы), характеризующиеся либо особыми Нормами рельеФа, либо од-неролным составом субстрата. При закладке профилей преследовалась цель максимальной представительности наиболее разнообразных ояа'и-чрскнх и орографических условий. На более-менее однородных участках от'.'счено однородное распределение ргстчтелыюсти. 7-гя качг.ого

экологического профиля приводится рисунок-схема особенностей рельефа, распределения различных типов вскрышных пород и растительности. Данные, характеризующие растительность отдельных участков, сведены в таблицы, в которых отражены доминирующие виды, би-ды-оубдоминанты, указана видовая насыщенность ценозов, покрытие, покрытие доминантов и наличие вегетативно-подвижных видов.

6.1. Эколого-ценотические условия золоотвалов ГРЭС. Профиль I. Определяющим фактором в размещении растительности является влажность и степень засоления золи, механический состав. Слабое засоч ление увлажнённых участков способствует доминированию в них Факультативных галойитов (бескильница расставленная, подорожник Корну-

га, солончаковая астра паннонская). В местах избыточного увлажнения развиваются практически одновидовые заросли тростника обыкновенного. На участках с рыхлой золой хорошо разрастаются корневищные пырей ползучий и мятлик узколистный. Вегетативно-подвижные растения тяготеют к менее засоленным и более сухим местообитаниям. Их численность на золоогвалах ГРЭС невелика, однако, встречаются участки, где они выступают доминантами растительного покрова.

6-2. Эколого-ценотические условия отвалов флисо-доломивних разработок. На этом типе отвалов заложено два экологических профиля, один из которых пересекает довольно крупный непересяхают.-й водоём. На плотночебнистых субстратах преобладают виды полыни (полынь Маршалла и ползучая), обилен одуванчик косой и мятлик узколистный. На крупнощебнистых субстратах с примесью суглинков хорошо разрастаются корневищные и корнеотпрысковые виды, выступающие в роли доминантов (мятлик узколистный, бодяк цетинисгий), им сопутствуют сорно-степиые виды. В ь.>доёме хорошо раэвивовтоя типичные гидрофиты: рдест пронзённолистный и роголистник подводный, плотные куртины образуют тростник обыкновенный и рогоз узколистный. Вегетативно-подвижные растения представлены 10 вицами, многие из которых являются доминантами.

Профиль 3 - наиболее протяжённый и разнообразный но экологическим условиям. Отличается следующими закономерностями: на склонах с плотным щебнем Нормируются группировки с преобладанием горца птичьего и латука компасного, на бугристых участках с тем же субстратом доминирует донник лекгрственный. Крутые склоны с преобладанием лёссовидных суглинков заселены ппеимущественно вязелем пёстрым и пыреем ползучим, в нижней части склонов, где преобладают глыбисто-щебнистые субстраты доминирует латук компасный. На дне котловины с щсбнисто-лоссовпч субстратом преобладают полынь горькая и кипрей четнрёхроберныЛ, а при отсутствии суглинков - ка-чим метельчатый и двурядка постенная. Они те преобладают и на вершинах небольших холмов. 'Сровненные участки с понижениями и пологие склоны зарастают пыреем ползучим, вязелем пёстрым и бодяком обыкновенным.

б.З. Зколого-ценотические условия отвалов разработок Флюсовых известняков. На крутых склонах отвалов с глинисто-щебнисто-человым субс-ратом преобладают донник лекарственный и резпк обыкновенный. К выпуклым гпяцам с глинисто-щебнистым субстратом приурочены вязель пёстрый и шалфей сухостспной, которым сопутствуют вьюнок полевой и чина клубненосная. Этот набор видов преобладает и на пологих склонах с собственно лёссовом субстратом. В котловинах чина клубненосная переходит в состав домингнтов. Если в суботпате имеются примеси песка, то наряду с чиной клубненосной доминирует пырей ползучий. Отпечено.б всгетативно-подЕ'.г'ных в:пов, отличающихся высокой жизненностью, активным ротпетппеч и.лччинигованиеч практически по всей длине про^ипл.

. б.1!. Эуолого-ценотичсские условия на глинисто-нссчаппчх от- • валех. Характерно! особенностью отвалов ягт«">тчп' гпк'.-'чоноплп смена элаТичеоких и орографических условий, послсл'^гтельи >о изменение растительности. На участках с греоблялг.иие-1 поекг в оу^с ¡>ч гс *о-

МТ-:".'Р7ПТ ОБЫЧНО Г.ПОЯНИЧВ ВЯТНИ РГ-°Я, ДОННИК "С К :Т>СТГ ОР:'1 ! "I ПОТПО-

':Г| г.о-степние виды. На склонах к ним добавляется мятлик узколис-П11..;. Если в субстрате преобладают лёссовидные суглинки, то на ьпроьнештх участках и на склонах доминируют пырей ползучий и мятлик узколистный. ¡3 котловинах, где обычны наносы илистых фракций, по .шнирую'цая роль переходит к чине клубненосной, среди зарослей которой довольно обилен вьюнок полевой. Некоторые участки с примесью в субстрате мела и мергеля по составу растений несколько выделяются на об'дем *оне растительности.

Изучение экотопов экологических профилей показало, что состав и структура растительного покрова определяются особенностями рельефа, физико-химическими характеристиками слагающих отвалы горних пород и условиями увлажнения конкретного"местообитания.

ГНАЯА 7. ЭЖЕННОСТИ С'.ШГБНЕЗА !3 РЛЗ.ТЛ'ЙШ ТМПАХ ТЕХНОГЕННЫХ экогопов

В главе дан подробный анализ сукцессиокннх смен, проходящих к различных типах техногенных экотопов. Направление сукцессий зависит от состава субстрата, орографических особенностей местности и прочих ^акторов. 3 целом, сннгенез проходит четыре стадии, лишь в некоторых местообитаниях выпадают отдельные стадии или развитие растительного покрова останавливается на какой либо стадии.

7.1. Сингенез в петро^пгных экогопах. На сланцево-гдебннстих экогопах июле пионерной стадии через 5-6 лет активно разрастаются ¡1ого±'.1:е (вязель и?стриД, до!Ч.ик яекпрственшй). '¡то стадия (аг-грегтиы) ячится ?-0 года и с появлением таких видов, как перле .-ник грекосилыанекяЛ и полрнь Чаргсалла, она переходит в третью ста лип (пгпочерапи..). которая характеризуется активным разрастании к^рпетгпргекмщх (осота полевого, боаяка обыкновенного). Через I >-ТИ лет образуется сомкнуты 1 растите. 1ьный покр.»в и заканчиваете»! четвертая стадия еннгенеза. Отмечено пзг- варианта сомкпу-тгл сооочоотв на оланпево-'и-'бнпстых субстратах: петрн'япш'., с •'Г" Л .'¡«•Л^Г.ИЦП ГГ'ЙГ'ЛЧ'ЯК'.ЛЬО'П! ГО, |Н;рГ)В1ЫКа Т|-'Ч!П.;.|!1Ь-

п

венского и полыни Маршалла, формирующийся на склонах; и мезоФит-НыЯ с доминированием вязеля пёстрого, формирующийся в небольших понижениях.

Освоение растениями каменисто-щебнистых экотопов затруднено. Через 3-5 лет после поселения пионеров начинается вторая стадия, характеризующаяся внедрением вегетативно-подвижных видов (вязеля пёстрого, латука татарского и полыни ползучей). Третья стадия отличается разрастанием чагь-и-мачехи, дальнейшим внедрением петро-фитных видов при сохранении в составе доминантов бобовых и сорно-степных растений. Заключительная стадия сингенеза в зкотопах с каменисто-щебнистым субстратом характеризуется Нормированием сообществ пегрофитного облика. При этом, если ичоется ппичесь суг-

?

линков, видовая насыщенность достигает 25-27 видов на 100 м- при обычной 17-20 видов.

Главным Фактором различий в процесоах зарастания крупнощебнистых экотопов являются орогра^ичеокие условия. Стадия группово-зарослевых сообществ, как и в предыдущем случае, начинается с внедрением вегетативно-подвитых видов (мять-и-чачеха, пырей ползучий и др.). При огом наиболее активное их разрастание наблюдается в местах с примесью лсосовидных суглинков в субстрате. Дальнейшее развитие растительности идёт по пути пстро^итизации и в сомкнутых сообщества доминирует, кок правило, качим метельчатый. Лишь в котловинах сохраняется доминирование врзсля пёстрого.

Сингенезис в плотнощебнистых окотоппх наиболее разнообразен и в большой степени, зависит от рельефа, состава субстрата. На субстратах с примеоью лёссовидных суглинков в конечном итоге Нормируются сообщества с преобладанием вязеля пёстрого, мятлика узколистного и полыни ползучей, а па учгстках без примеси суглинков доминируют полынь ползучая, мятлик сплюснутый,тысячелистник панно-нскмИ. Сообщзстза отличаются значительной пестротой.

7.2. Сингенез в мергельно-мело?" • i н к угонах. " о п -

1В

гсноз на этих участках отвалов растянут во времени. В экотопах без примеси суглинков развитие растительности ограничивается формированием группово-зарослевых сообществ. В экотопах с примесью суглинков на склонах Нормируются сообщества с преобладанием бед-ренца известняколюбивого и полыни ползучей, а на вкровненных участках ^итоценозы с доминированием овсяницы валлисскол, мятлика узколистного, тысячелистника тонколистного и петпо+итно-степных видов местной флоры. Длительность сукцесеиЛ - 25-35 лег.

7.3. Сингенез в глинисто-лессовых экотопах. Наиболее удобные для заселения растениями зкотопы. Развитие растительного покрова идёт довольно бистро, через 5-8 лет после прекращения отсыпки отвала на отдельных участках Нормируются сомкнутые сообщества. Характерно обильное разрастание вегетативно-подвижных видов, которые уже на второй стадии доминируют в покрове. На последних стадиях к ним примешиваются виды степного разнотравья. На чисто глинистых субстратах Формируются сообщества с доминированием на выровненных участках пырея ползучего и вязеля пёстрого, чины клубненосной в понижениях. В экотопах с примусьп щебня и песка в субстратах в конечном итоге образуются сообщества, по составу л структуре близкие к зональным. Здесь доминируют аборигенные виды (ковы-ли, типчаки), а в составе содоминантов отмечены виды степного разнотравья. Следует отметить, что экотопы с лёссово-песчанным и лёс-сово-щебнистым субстратом наиболее благоприятны для Формирования сообществ осгепнённого типа, близких к аборигенным.

7.4. Сингенез в экотопах золоотвьл; Г?ЗС. Существенное значение при формирования растительности на золоотвалах имеет влажность и степень засоления золы. На незасолённой сухой золе в сомкнутых сообществах доминируют пыреи ползучий и мятлик узколистный. На влажной золе - овсяница луговая и мятлик сплюснутый. На сухой засоленной золе в сомкнутых сообществах доминируют бескилышца расставленная и солончаковая пстра паннонская, а во вламних место-

обитаниях к ним присоединяется марь сизая.

7.5. Сингенез в окотопах терриконников. Процессы зарастания терриконников довольно широко освещены в литературе. Изучавшиеся терриконники расположены по тавельгу балки в окружении батрачного леса. Процесс формирования растительного покрова на этих террико-нниках проходит по схеме: пионерные группировки сорно-рудсральных видов — аггрегации мятлика сплюснутого и земляники лесной с примесью пионерных видов — диффузные сообщества с преобладанием мятлика сплюснутого, тысячелистников паннонского и благородного со значительным участием опушечных и лесных растенил.

7.6. Сингенез в водных окотопах и местах избыточного увлажнения. Пионерная отадия характеризуется отсутствием рудсралышх видов и однолетников, преобладанием вегетативно-подци'шчх гп о -фигов. Зачастую первая и последующая стадии смыкаются. Появление сорно-рудерапьних видов приурочено ко второй 'Газе рапгития растительного покрова, хотя растения этой группы не оказывают значительного влияния на сукцоссионпые процессы. 3 крупных водоёмах такое диаспор происходит преимущественно орнитохорт, что во чн'.тгч сокращает время сукцессии, !3 местах периодического затопления скорость сингенеза после третьей стадии замедляется.

7.7. Самозарастгние рулепальных эготоп^п. П больсчшотпг случаев субстраты рудеральных экотопов не пллягтср биологически ст<~ рчльными (кучи бытопого, строительного и ипты1'."пгп"ог" "усгра^!, что сказывается на составе гппнгпных групгпг'.чпк, скорости и направлении сингенеза. Рулт» ^'ычо ^коточч не тчкогт еттчпчап»* менеииЯ в характер Г-ормярущихс«» чпесь сомкнутых спо'П' отв. голь бытовых отхолов как •постав",чка "часы'ч т'натмелы'л л!,г" чп п^ря"* ста пнях Нормирования пгстительногп П'чц.рр«.

П'ЛГп;''

I. Сингенез растительности им -ехтгтгмх -»г >гоп:- • .>•><; •«•гт'-_ лт:тся в тпи-четчре огапп: миг.-ггич ттсп -п мрпчЛ г • '••<•- -г---

ы,1} .!«>> группировок, образование группово-зарослевих сооб-

(аггрегаикЯ), 2и**узннх сообществ (аггломерациЯ) и формировании сомкнутых цеыозсв остепнённого типа с участием в. отдельных ¡!-"¡гообитаниях редких, эндемичных и охраняемых видов.

2. В развитии растительного покрова на техногенных экотопах »■"с-зосгока Украины принимают участие 380 видов сосудистых расте-ни.;, шюоящихся к 208 родам и 58 семействам, в том числе 54 ви-

г!ч вегетативно-подвижных растений.

3. В спонтанной *лоре преобладают адвентивные, космополитные л палеаркгические виды. Большая часть аборигенных видов относится к причерноморской ареалогической группе.

Н. Сингенез в пегро^итных экотопах проходит в среднем за 2030 лет. Наличие суглинков в каменистом субстрате ускоряет процесс сннгенеза. Сомкнутые сообщества, формирующиеся на петро^итных экотопах, имеют петро^'Итный облик. 3 котловинах и местах с большой ирлпесью суглинков преобладают вегетативно-подвижные виды с ииро-экологической амплитудой. Конкретные особенности местообитания экспозиция и др.) вносят коррективы в общую картину сингенеза, замедляя или ускоряя его, оказывают влияние на состав сообщества.

5. На мергельно-меловых субстратах сингенез идёт медленно и редко продолжаемся далее формирования диффузных сообществ. Лишь в местообитаниях, где имеется примесь суглинков, за 25-30 лет формируются разреженные•остепнённые сообщества с преобладанием типча-ко и мятлика узколистного.

б» Наиболее благоприятные для развития растительного покрова - экотопы с глинисто-лёссовым субстратом. Здесь сингенез проходит наиболее быстро - за 8-10 лет. В экотопах с небольшой примесью щебня формируются сообщества, по своей структуре и флористическому составу близкие к зональным. Нормирование растительного покрова на золоотвалах ГРЭС и на терпи конниках идёт аналогично. Ведущим

фактором, влияющим на скорость и направление сингенеза, является влажность и степень засоления золы.

V. Особенностью сингенеза водных экотопов является совпадение пионерной стадии со стадией аггрегаций, так как пионерами зачастую являются вегетативно-подвижные гигрофиты. Началом последней стадии можно считать появление и разрастание типичных гидрофитов и зарастание водного зеркала.

8» Вегетативно-подвижные растения играют значительную роль в процессах сингенеза на техногенных экотопах. Они входят в состав доминантов и содоминантов на всех стадиях зарастания и во всех типах пкотопов. Ото позволяет рассматривать их как эффективные ви-ды-рекультиваторц при решении вопросов биологической рекультивации нарушенных земель. Выявленные закономерности в развитии растительного покрова на различных типах техногенных экотопов могут быть заложены в основу рекомендаций по рекультивации конкретных объектов.

9. По совокупности экологических Факторов некоторые типы техногенных зкотопов могут стать резерватами аборигенных растительных сообществ или отдельных редких, исчезающих и онлемичных видов.