Антропогенна сукцесія рослинності відвалів вугільних шахт Донбасу

Дніпропетровський державний університет

 

03. 00. 16 – Екологія

 

Жуков Сергій Петрович

УДК 574. 3: 581. 524: 581. 55 (477. 60)

 

Дніпропетровськ – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Донецькому ботанічному саду НАН України у групі екології рослин відділу промислової ботаніки Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Бурда Раїса Іванівна, провідний науковий співробітник.

Інституту агроекології та біотехнології УААН (м. Київ) Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, професор Долгова Лідія Григорівна, професор кафедри фізіології рослин та екології Дніпропетровського держуніверситету (м. Дніпропетровськ) ;

кандидат біологічних наук, доцент Бєлова Наталія Анатоліївна, доцент кафедри технічних засобів митного контролю Академії митної служби України (м. Дніпропетровськ)

Провідна установа: Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН

України (м. Київ)

Захист відбудеться “ 1 ” грудня 1999 р. о _16__ годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08 051 04 по присудженню наукового ступеня доктора біологічних наук в Дніпропетровському державному університеті за адресою: 320625, МСП, Дніпропетровськ, провулок Науковий, 13, університет, біолого-екологічний факультет, корп. 17, ауд. 611.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Дніпропетровського державного університету

 

 

Актуальність теми

Відвали вугільних шахт складають значну частину антропогенних форм рельєфу Донбасу і помітно забруднюють навколишні території. Їх кількість досягає 1134-1270, а знаходження в густонаселених місцях відносно посилює екологічні наслідки їх впливу.

В останній час, у зв*язку з інтеграцією України до світової спільноти збільшились вимоги до стану навколишнього середовища. Внаслідок реструктуризації вугільної промисловості значна кількість відвалів виведена з експлуатації і підлягає рекультивації.

Рекультивація розглядається як технологія відновлення природних ресурсів, аналог ландшафтних сукцесій (Зайцев, 1976). Загальне залісення териконів не відповідає їх знаходженню у степовій зоні. Оптимальним має бути поєднання деревно-чагарникової та трав*янистої рослинності з широким використанням фітомеліоративного потенціалу місцевої флори (Тарабрин, Хархота, 1989). Утворення мозаїчної структури, подібної до такої природних угруповань, буде перешкоджати поширенню порушень, оскільки наявність внутрішніх меж сповільнює їх розповсюдження (Landscape heterogeneity..., 1987). Для успішного вирішення цієї проблеми необхідною вимогою є вивчення та використання закономірностей проходження антропогенної сукцесії рослинності в умовах відвалів вугільних шахт у степовій зоні.

Внаслідок значного спрощення складу та структури угруповань відвалів вугільних шахт, вони є зручним об*єктом для вирішення загальнотеоретичних питань фітоценології, випробування та відпрацювання нових методичних підходів до вивчення рослинності. До наших досліджень сучасні методи фітоценології, які грунтуються на статистиці та системології, щодо рослинності відвалів майже не застосовувались. Спочатку сукцесії рослинності і едафотопу відвалів вугільних шахт досліджувались з метою їх швидкого вивчення та використання виявлених закономірностей при їх рекультивації (Мильков, 1978; Промышленная ботаника, 1980; Растения и промышленная среда, 1976-1989; Травлеев, Альбицка и др., 1980).

Формування рослинного покриву на відвалах шахт відбувається заново на субстратах, де немає рослин, паралельно з утворенням едафотопу. Якщо в природі мікросукцесії рослинності при локальному порушенні природними чинниками є етапом її поступового оновлення і підтримують біологічну різноманітність за рахунок співіснування видів різних сукцесійних стадій, то в техногенних екотопах уже внаслідок їх розміру відбувається якісний перехід, який переводить цей процес на вищий еволюційний рівень. Раніше в сукцесійній системі рослинності регіону були відсутні угруповання, пристосовані до екологічних умов відвалів. Формування нових ценозів, що веде до еволюційних перетворень, відбувається на наших очах і доступне для вивчення.

Мета й завдання дослідження

Метою наших досліджень є визначення послідовності змін рослинності відвалів вугільних шахт, напряму розвитку угруповань відвалів та зумовлюючих ці процеси причин.

В ході досліджень передбачалось вирішити наступні завдання:

•вивчити різноманітність природно-кліматичних умов района досліджень і розробити класифікацію екотопів відвалів;

•виявити послідовність проходження стадій сукцесії рослинністю відвалів;

•визначити флористичні та ценотичні характеристики стадій сукцесії;

•порівняти сукцесійні угруповання відвалів з аналогічними фітоценозами в природних місцезнаходженнях і таким чином виявити напрям розвитку рослинності відвалів;

•визначити сукцесійний статус видів флори відвалів;

•оцінити різноманітність рослинності відвалів з використанням флористичної класифікації угруповань відвалів;

•вивчити міжвидову спряженість і виявити спряжені групи видів;

•розробити теоретичні положення і створити базу даних для практичного використання закономірностей сукцесії рослинності відвалів при рекультивації.

Наукова новизна роботи:

1)Вперше побудована емпірико-статистична модель антропогенної сукцесії рослинності відвалів вугільних шахт – ценохроноклин рослинності відвалів, з застосуванням статистичного підходу до вивчення та з модифікацією використаних методів і використаних індексів (подібності, фітоценотичної значущості та ін.) відповідно до умов відвалів.

2)Вивчено просторову структуру на рівні як окремих видів, так і угруповань і їх зміни у ході сукцесії. Запропоновано новий засіб визначення гомогенітета угруповань і нову схему зміни розподілу виду в залежності від сукцесійного часу і відповідності умов місцезнаходження вимогам виду.

3)Вперше розроблена методика кількісного визначення відносної конкурентоздатності видів у багатовидових фітоценозах, яка грунтується на аналізі міжвидових кореляцій та парціальних кореляцій.

4)Визначений сукцесійний статус видів і вперше запропонована методика фітоіндикації сукцесійного стану та тенденцій розвитку угруповань за сукцесійним статусом їх видів.

5) Проведена флористична класифікація рослинності