В онлайне: 1 (гостей - 1, участников - 0)  Вход | Регистрация

 

УДК 581.524

Мониторинг спонтанной демутации растительности старых отвалов угольных шахт Донбасса


Мартынова Е.А., доцент
Донецкий национальный технический университет
Жуков С.П., ст.научный сотрудник
Донецкий ботанический сад

Изучена 20-летняя динамика спонтанного формирования растительности на двух небольших старых отвалах угольных шахт г. Макеевки с целью повышения эффективности биорекультивации.
 

Отвалы угольных шахт (ОУШ) - своеобразный символ Донбасса, однако они вряд ли могут являться предметом особой гордости шахтерского региона. Напротив, это тема для постоянного беспокойства - общеизвестно, что ОУШ самовозгораются и на десятилетия становятся мощными источниками оксидов углерода, серы, азота, серной кислоты, а также пыли. Даже полностью перегоревшие отвалы имеют крайне неблагоприятные свойства пород, годами не формируют растительности и интенсивно эродируют [3]. Экологическая опасность ОУШ многократно возрастает с учетом того, что подавляющее большинство их расположено в густонаселенных районах. Например, в Донецке насчитывается около 150 ОУШ различной формы и возраста, причем не менее 40 из них горят. В настоящее время отсыпка конических отвалов (террикоников) разрешена только при условии их немедленного после окончания эксплуатации переформирования в плоские, значительно более безопасные и удобные для озеленения. Однако до сих пор опасность явлений катастрофического характера (обвалов, оползней, расколов террикоников даже весьма почтенного возраста), увы, не снята с повестки дня.

Рекультивация ОУШ в Донбассе была и пока остается единственным реальным способом борьбы с их экологической опасностью. При этом изучение процессов спонтанного формирования растительности (демутации) на ОУШ по-прежнему актуально, так как выявляет новые аспекты взаимодействия растений с антропогенно-трансформированной средой и способствует успеху рекультивации.

На границе Донецка и Макеевки (Червоногвардейский р-н) расположен целый "отвальный городок" - большая группа мелких старых отвалов, хаотично отсыпанных небольшими местными шахтами 50-80 лет назад. Некоторые из них, спонтанно сформировавшие растительный покров, были изучены в геоботаническом отношении в 2016 г. для сравнения с данными аналогичных обследований 1997 и 2007гг.

Объекты геоботанических изысканий представляли собой два соединенных в основании терриконика небольшой высоты (до 12м), отсыпанные в 50-е годы шахтой "Ленинградка".

Один из них ("отвал 1"), вероятно, более старый и сложенный менее фитотоксичной породой, оказался богаче в флористическом отношении, чем второй ("отвал 2"). В 1997 году на отвале 1 было обнаружено около 40 видов растений, преимущественно травянистых, не формирующих сплошного покрытия, часто растущих локально. Это Achillea collina J.Beck. ex Reichenb., А. nobilis L., Gypsophila scorsonerifolia Ser., Centaurea diffusa Lam., Melica transsylvanica Schu., Salvia verticillata L., Artemisia absinthium L., A. austriaca Jacq., Sideritis montana L., Daucus carota L., Poa angustifolia L., Plantago lanceolata L., Galium humifusum Bieb., Cichorium intybus L., Melilotus officinalis (L.) Pall., Echium vulgare L., Acer negundo L., Linaria vulgaris L., Taraxacum officinale Wigg., Thesium arvense Horvatovszky, Oberna behen (L.) Ikonn., Lappula squarrosa (Retz.) Dumort., Bromus sp., Medicago lupulina L., Trifolium repens L., Verbascum lychnitis L., Scabiosa ochroleuca L., Convolvulus arvensis L., Securinega varia (L.) Lassen, Erysimum canescens Roth, Carduus acanthoides L., Poa bulbosa L., Sedum reflexum L. [1].

Теперь, через 20 лет, эти виды обнаруживаются на отвале 1 повсеместно, но частота встречаемости, покрытие и обилие их изменились по-разному. Так, ранее мятлик луковичный Poa bulbosa L. встречался только на покатой вершине отвала, но за 20 лет он распространился с вершины по всему склону. Очиток скальный Sedum reflexum L., широко используемый для озеленения ритуальных объектов и наверняка занесенный с прилегающего кладбища, ранее обнаруживался только на нижней части северного, обращенной к зоне жилой застройки, склона, на площади около 35 м2. За прошедшие годы он распространился по периметру и вверх по склонам. Через десять лет, к 2007 г., популяция этого вида распространилась в обе стороны по склонам (северному и восточному) и поднялась выше середины склона. А в настоящее время S. reflexum распространился и на верхушку отвала, то есть на высоту около 12 м, занимая площадь более 180 м2. Видимо, суккулентность этого вида дала ему преимущества в условиях недостатка увлажнения. Присущий растению обмен веществ типа "САМ" (Crassulaceae acid metabolism) является приспособлением к условиям недостаточного увлажнения, весьма характерного для техногенных биогеоценозов, особенно формирующихся на отвалах.

На ОУШ складываются особенно жесткие гидротермические условия вследствие перераспределения освещения, температуры и влажности на откосах различных экспозиций. В зоне степей наиболее напряженные условия при этом характерны для склонов южных экспозиций, по "правилу предварения" Алехина соответствующих более южной, практически полупустынной зоне. Днем температура приземного слоя воздуха здесь может достигать 60°С. Поэтому виды толстянковых с разнесенным во времени суток процессами дыхания и фотосинтеза и сниженной вследствие этого транспирацией в дневное время обладают повышенной устойчивостью к таким условиям.

В настоящее время S. reflexum проходит испытание на других породных отвалах в разных условиях эдафотопа. Данный вид можно считать обладающим высоким фитомелиоративным потенциалом в условиях техногенных биогеоценозов, устойчивостью к произрастанию в экотопах с недостаточным увлажнением и к перенесению длительных засушливых периодов. Применение суккулентных видов при фитомелиорации и внедрение их в уже сформированные сообщества техногенных экотопов позволит смягчить условия и для других видов растений, а также ускорить процессы развития эдафотопов.

Большинство других видов, обнаруженных на отвале 1, напротив, снизили встречаемость, особенно такие как тысячелистник холмовой, железница горная, донник лекарственный, василек раскидистый, синяк обыкновенный. На участках травянистой растительности снизилось обилие и равномерность распределения ранее доминировавших видов. Некоторые виды почти полностью выпали, например, Hieracium sp. Но на восточном склоне отвала 1 было отмечено явное увеличение встречаемости таких видов как перловник трансильванский, льнянка обыкновенная и шалфей мутовчатый. Особенно заметно увеличение обилия дерновинного злака перловника трансильванского, который ранее сформировал популяцию с достаточно равномерным распределением, что говорит о ее процветании, на соседнем отвале, после чего в нее внедрились древесно-кустарниковые виды. Шалфей мутовчатый сосредоточен в основании склона, а выше отмечаются сообщества с доминированием перловника трансильванского и стержнекорневых видов - льнянки обыкновенной и гипсофилы скорзонеролистной. Подобная динамика сообществ травянистых видов наблюдались на других макеевских отвалах [2]

В 1997 г. на отвале 1 были отмечены всходы клена ясенелистного и его самосев 1- 2-летнего возраста. К 2007 году было выявлено более сотни 2-летних особей самосева и полтора десятка деревьев 3-5-ти летнего возраста; большая часть сеянцев погибла в молодом возрасте. В настоящее время произошло некоторое изреживание древостоя клена за счет гибели деревьев. Кроме клена ясенелистного, элементом дендрофлоры стал кустарник жимолость татарская. Успешно произрастает также абрикос обыкновенный, сеянцы которого отмечались на отвале в 1997 г. Абрикос обыкновенный обладает высоким полиморфизмом генов, вследствие чего приспосабливается к росту в самых разнообразных условиях и постоянно встречается на ОУШ. По-видимому, семена абрикоса попадают на отвалы антропохорным путем.

Можно констатировать сближение флористических составов различных участков отвала 1. Переход к формированию древесно-кустарникового яруса произошел без стадии формирования чисто дерновинных сообществ. Видимо, в этом случае оказалось достаточно фрагментарного, неполного вытеснения рудерально-сорных видов дерновинными и короткокорневищными видами и улучшения условий для жизненных форм стержнекорневых многолетников, чем воспользовались и древесные растения.

На втором объекте (отвал 2), состоящем из менее выветренной и, вероятно, более фитотоксичной породы, стадия корневищных и дерновинных сообществ вообще не была достигнута. Отвал 2 сформировал относительно бедный растительный покров с преобладанием видов рудерального ценотипа. Соответственно, процессы почвообразования не были интенсифицированы, структура сообществ не достигла перехода в следующие сукцессионные стадии. Единичные древесные растения представлены слаборазвитыми экземплярами. Проективное покрытие невысоко, так же, как и скорость образования первичных почв. Сообщества отвала 2 продолжают оставаться на стадии доминирования рудеральных видов и формирования первичных почв.

Таким образом, физико-химический состав пород невысоких ОУШ в данном случае оказался фактором, лимитирующим сукцессионное развитие растительности, хотя чаще таким фактором на старых отвалах является микроклимат экотопа [2]. Отвалы шахты "Ленинградка" показывают, что даже минимальная высота ОУШ не способствует быстрому формированию на них растительных сообществ. Подобные отвалы многочисленны. Необходимо произвести физико-химический анализ пород подобных отвалов, и, возможно, ликвидировать их с целью освобождения значительной площади, а породу, в случае низкой токсичности, использовать для рекультивации более крупных отвалов в качестве потенциально-плодородного грунта. В список видов растений, рекомендуемых для использования при фитомелиорации, может быть внесен малораспространенный на отвалах угольных шахт суккулент очиток скальный.
 

Библиографический список

  1. Жуков С.П. Использование сезонной и суточной динамики техногенных биогеоценозов для их фиторекультивации // Проблеми екології та охорони природи техногенного регіону. - 2012. - № 1 (12). - с.84-87.
  2. Мартынова Е.А., Жуков С.П. Фитоценозы рекультивированного отвала угольной шахты Донбасса: сорок лет спустя // Доклады Международной научно-технической конференции "Энерго - и ресурсосберегающие экологически чистые химико-технологические процессы защиты окружающей среды" - Белгород, БГТУ им. В.Г. Шухова, 24-25 ноября 2015 г. - С. 231-237.
  3. Промышленная ботаника / Кондратюк Е.Н., Тарабрин В.П., Бакланов В.И. и др. - К.: Наук. думка, 1980. - 260 с.


 

Разделы конференции »

  1. Государственный кадастр недвижимости и земельно-имущественные отношения
  2. Мониторинг природных ресурсов и охрана окружающей среды
  3. Комплексное использование природных ресурсов
  4. Современные вопросы геологии
  5. Физика горных пород
  6. Новые технологии в природопользовании
  7. Применение современных информационных технологий
  8. Экономические аспекты недвижимости
  9. Мониторинг использования объектов недвижимости
  10. Топографо-геодезическое обеспечение кадастровых работ

#menuinclude(1-elibraryru)

 

Проекту Kadastr.ORG требуются средства на хостинг и развитие

Сумма: руб.