Антропогенна сукцесія рослинності відвалів вугільних шахт Донбасу

 

В диссертации рассматривается процесс формирования растительности конических отвалов угольных шахт Донбасса. Методом композиционной ординации, модифицированным для условий отвалов, реконструирована последовательность протекания сукцессии. Её разностороннее изучение на основе количественных подходов позволило выделить и изучить флористические и ценотические особенности сукцессионных стадий, динамику пространственного распределения видов и их объединения в экологически сходные группы, изменения межвидовых взаимоотношений. Полученный ценохроноклин представляет собой эмпирико-статистическую модель сукцессии; на нем по изменению флористического состава и фитоценотической роли видов выделяются три стадии сукцессии. Проанализирована систематическая и экобиоморфологическая структура флоры по стадиям сукцессии с использованием автоматизированной базы данных по флоре региона (Бурда, Остапко, 1993). Установлено, что растительность отвалов развивается в направлении формирования структур, характерных для зональной растительности при антропогенном влиянии на фоновом для региона уровне. Распределение видов по площади фитоценозов отвалов имеет контагиозный характер при масштабе рассмотрения, соизмеримом с пятнистостью распределения контролирующих факторов среды. Зачастую это совпадает с размерами участков, однотипных по характеру рельефа. Внутри же этих участков характер распределения определяется степенью адаптации вида к их условиям, характером размножения и временной фазой существования данного вида. При приближении условий местообитания к оптимальным для вида распределение стремится к случайному или регулярному. Гомогенитет сообществ повышается к концу сукцессии. Предложена методика фитоиндикации для определения настоящего состояния, сукцессионных тенденций конкретных сообществ и влияющих на них факторов на основе использования сукцессионных статусов видов сообщества. Результаты классификации и дисперсионного анализа свидетельствует, что ценохроноклин растительности отвалов угольных шахт представляет единый сукцессионный ряд, растительные сообщества связаны между собой постепенными переходами. Установлены две новые ассоциации: Persicario – Obernetum behenii и Poo compressae – Hieracietum virosae, свидетельствующие о своеобразии растительности отвалов. Выделены экологически сходные группы видов. Эта дифференциация на основе анализа корреляционных матриц отражает существующее распределение видов, во многом обусловленное влиянием других видов. Применение частных корреляций выявляет сходство экологии видов при устраненном влиянии межвидовых взаимоотношений. При сукцессионных изменениях растительности меняется и сходство видов по экологии. На разных стадиях они входят в группы с разными видами. Если вначале они образуют разные кластеры с видами предыдущей стадии, то появление сменяющей их группы видов относительно сближает оставшиеся виды предшествующих стадий. Предложен метод изучения взаимоотношений видов в многовидовых сообществах, который позволил получить количественную оценку относительной конкурентоспособности видов. При этом определяется как влияние вида на остальные виды в сообществе, так и его чувствительность к воздействию, оказываемому на него со стороны других видов. Эти два показателя определены для наиболее значимых видов на всех стадиях сукцессии. При внедрении виды обладают высокой степенью влияния на другие виды при высокой чувствительности к обратному влиянию. Это обусловливается, вероятно, большим значением конкуренции в стадии прорастания и всходов. Затем чувствительность снижается, а после прохождения фитоценотического оптимума начинает падать и оказываемое влияние. Впоследствии может снова уменьшиться чувствительность вида, когда он вытесняется в нарушаемые участки ценозов. Напряжённость межвидовых взаимоотношений возрастает в процессе сукцессии. На первой и второй стадии они обусловливают 25-35% варьирования растительности. Определяющую роль в структуре сообществ межвидовые взаимоотношения начинают играть только на третьей стадии сукцессии (в среднем Ksen * 0. 5). Таким образом, сукцессия растительности отвалов угольных шахт контролируется динамическим комплексом из абиотических факторов и межвидовых взаимодействий в существующих растительных сообществах, что приводит к появлению каскадного эффекта в формировании растительности, реальным проявлением которого являются сукцессионные стадии. Разработанные в условиях отвалов методы анализа гомогенитета и межвидовых взаимоотношений могут применяться и при изучении растительности другого генезиса. Выявленные в ходе исследований закономерности развития растительного покрова на отвалах угольных шахт и накопленная база данных представляют основу для формирования устойчивых искуственных фитоценозов на отвалах угольных шахт Донбасса и управления их сукцессионными изменениями.

Ключевые слова: сукцессия, ординация, распределение, корреляция, конкурентоспособность, сукцессионный статус, фитоиндикация, отвалы угольных шахт Донбасса.

 

В дисертації розглядається процес формування рослинності конічних відвалів вугільних шахт Донбасу. Методом композиційної ординації, модифікованим до умов відвалів, реконструйована послідовність сукцессії. Її різнобічне вивчення на основі кількісних підходів дозволило виділити та вивчити флористичні та ценотичні хврактеристики сукцесійних стадій, динаміку просторового розподілу видів, їх об*еднання в екологічно подібні групи, міжвидові взаємовідношення. Встановлено, що рослинність відвалів развивається у напрямі формування структур, характерних для зональної рослинності. Визначено сукцесійний статус видів, за яким виявляються тенденції розвитку угруповань. Розроблено метод вивчення, за яким визначена відносна конкурентоздатність видів у багатовидових фітоценозах. Створена база даних для застосування отриманих результатів при рекультивації відвалів.

Ключові слова: сукцесія, ординація, розподіл, кореляція, конкурентоздатність, сукцесійний статус, фітоіндикація, відвали вугільних шахт Донбасу.

 

The process of vegetation formation on conic dumps of Donbass’s coal mines is considered in the thesis. The sequence of the succession course has been reconstructed by a modified method of compositional ordination for conditions of dumps. Its versatile study on the basis of quantitative approaches enabled to define and study floristic and cenotic peculiarities of successional stages, dynamics of species spatial distribution, of their unification into ecologically similar groups, of interspecific interrelations. It has been revealed that the vegetation of dumps develops in the direction of structures formation, characteristic of zonal vegetation. The succession species status, by which tendencies of communities development are elucidated, has been determined. The method of relative competitiveness definition in multispecific communities has been suggested. The database has been created for employing obtained results in dump restoration.

Key words: succession, ordination, distribution, correlation, competitiveness, successional status, phytoindication, Dondass’s coal dumps.