Местообитания и сукцессионные серии растительности в карьерно-отвальных ландшафтах: опыт изучения территории Павловского угольного месторождения
,
Тихоокеанский институт географии ДВО РАН, Дальневосточный федеральный университет, Владивосток, *****@***ru, *****@***ru
Площадь техногенных ландшафтов в Сибири и на Дальнем Востоке продолжает увеличиваться, и существенная роль в этом принадлежит горнодобывающей промышленности. Однако знания о процессах самовосстановления экосистем на таких территориях остаются весьма фрагментарными, несмотря на проведение исследований в этом направлении многими авторами [для региона отметим работы 2-5 и др.]. При этом отдельной проблемой, пока недостаточно освещённой, встаёт вопрос о том, как выявлять и отображать восстановительные процессы. Задача данной работы – изложить опыт выявления и характеристики основных сукцессионных серий растительности на материале изучения карьерно-отвальных ландшафтов Павловского угольного месторождения.
Павловское месторождение бурого угля находится на Приханкайской низменности на границе зон лесостепи и хвойно-широколиственных лесов. Разрабатывается оно с 1968 года открытым способом (общую характеристику можно почерпнуть из работы Угольная база России). Транспортировка грунта производится автомобильным или железнодорожным транспортом, либо грунт складируется бестранспортным способом.
Материалом для данной работы послужили 366 полных геоботанических описаний (выполнены на квадратных пробных площадях размером 10 м2) и примерно 500 листов гербария сосудистых растений. Возраст отвалов определялся по технической документации.
Местообитания выделены на основе экологических характеристик местоположения, рельефа, субстрата и растительного покрова. Элювиальные местоположения – это вершины и привершинные части склонов отвалов, а также различные бугры. Трансэлювиальные – это преимущественно средние части склонов разных экспозиций и крутизны. Трансаккумулятивные и аккумулятивные местоположения – это шлейфы склонов, понижения между отвалами, выположенные участки, западины. Субаквальные местоположения – это заполненные водой траншеи и понижения. Вскрышные породы охватывают несколько геологических свит, поэтому поверхностный слой отвалов образован разными субстратами: (1) четвертичными глинами, суглинками и супесями, (2) суйфунскими галечниками, часто с примесью песчаника, (3) породами угленосного слоя – аргиллитами, алевролитами и алевритами, (4) коренными породами фундамента (рис. 1).
Рис. 1. Матрица местообитаний территории Павловского месторождения (1-13 – порядковые номера местообитаний).
Каждому местообитанию (классу местообитаний) соответствует сукцессионная серия. Названия сериям даны в соответствии с условиями увлажнения.
Всего на отвалах выделено четыре сукцессионные серии: ксеромезоморфная, мезоморфная, гигромезоморфная и гидроморфная (рис. 2). В каждой серии выделяется три этапа и 2-3 варианта. Наряду с типичными вариантами серий довольно широко представлены "осиновые" и "ивовые" варианты.
Рис. 2. Мезо-, гигромезо - и ксеромезоморфная сукцессионные серии территории Павловского месторождения (арабскими цифрами обозначено число геоботанических описаний). Варианты серий: т – типичный, о – "осиновый", и – "ивовый".
Растительность мезоморфной серии представлена на субстратах из четвертичных бурых глин на вершинах и склонах отвалов, буграх и террасах. Серия состоит из 3-х этапов. На первом этапе наиболее обычны Setaria pycnocoma (Steud.) Henr. ex Nakai, Persicaria lapathifolia (L.) S. F. Gray, Senecio vulgaris L., Ambrosia artemisiifolia L., Polygonum aviculare L. и др. Всего выявлено 17 видов растений. Среднее проективное покрытие 8 %. Длительность этапа примерно 1 год. На втором этапе наиболее характерны Equisetum arvense L., Trifolium pratense L, Calamagrostis epigeios (L.) Roth, Artemisia rubripes Nakai, Artemisia argyi Levl. et Vaniot и др. Всего выявлено 128 видов. Среднее проективное покрытие 65 %. Длительность этапа до 20 лет. Встречаются куртины осинового подроста. В начале третьего этапа в типичном варианте серии преобладают Trifolium pratense, Calamagrostis epigeios, Phragmites australis, Artemisia argyi и др., среднее проективное покрытие 66 %. Всего отмечено 89 видов. На третьем этапе иногда формируется осиновый жердняк высотой 6 м и сомкнутостью крон 0,7.
Растительность гигромезоморфной серии развивается на бурых суглинках, галечниках, обломках коры выветривания и угленосных пород в межотвальных понижениях, западинах, на шлейфах склонов и террасах. На первом этапе сукцессии в травяном ярусе отмечено 26 видов растений, часто встречаются Persicaria lapathifolia, Calamagrostis epigeios, Senecio vulgaris, Sonchus arvensis и др., среднее проективное покрытие 6,6 %. В подросте встречаются ивы и осина. Продолжительность первого этапа в среднем от 5 до 15 (20) лет. На втором этапе представлены разные варианты серии. В типичном варианте доминируют Calamagrostis epigeios, Artemisia rubripes, Phragmites australis, Kummerowia striata и др., среднее проективное покрытие 44,6 %. Всего 112 видов растений. Продолжительность этапа 7-24 года. В "осиновом" варианте обилен подрост осины. Всего насчитывается 38 видов. Продолжительность этапа 24-29 лет. В "ивовом" варианте обилен ивовый подрост. Всего встречено 70 видов. Продолжительность этапа 7-27 лет. Третий этап в типичном варианте наступает в среднем на 18-м году, в "осиновом" – на 27-м году. В типичном варианте продолжает увеличиваться общее проективное покрытие (64,3 %), доминантами остаются те же виды, отмечено 105 видов растений. В «ивовом» варианте кустарниковый ярус образуют ивы (Salix caprea L., S. pierotii Miq., S. rorida Laksch., S. udensis Trautv. et Mey. и др.) высотой 2,3 м, сомкнутостью 0,5. Насчитывается 49 видов. «Осиновый» вариант данной серии самый малочисленный, высота древесного яруса 6 м, сомкнутость крон 0,8, встречено 20 видов.
Растительность ксеромезоморфной серии развивается на вершинах и склонах отвалов, на субгоризонтальных поверхностях в верхних частях склонов, а также буграх, сложенных галечниками, алевролитами, аргиллитами, песками и обломками коренных пород. На первом этапе преобладают Calamagrostis epigeios, Scleranthus annuus L., Commelina communis L., Hieracium umbellatum L. и др., среднее проективное покрытие 5,9 %. Отмечено 40 видов растений. Первый этап длится от 8 до 20 (27) лет. На втором этапе в типичном варианте доминантами становятся Calamagrostis epigeios, Equisetum arvense, Trifolium pratense, Kummerowia striata и др., среднее проективное покрытие 34,4 %. Всего встречено 87 видов. Продолжительность этапа более 28 лет. На втором этапе в "осиновом" варианте обилен осиновый подрост. Всего отмечено 49 видов растений. Продолжительность этапа 18-29 лет. На третьем этапе представлен только "осиновый" вариант серии. Средняя высота осинового подроста 6,2 м, сомкнутость крон 0,7. Всего отмечен 41 вид растений. В ксеромезоморфной серии также отмечен мохово-лишайниковый вариант, особенностью которого является выраженный мохово-лишайниковый покров.
Растительность гигроморфной серии представлена в водоёмах. На мелководье встречаются Alisma orientale (Sam.) Juz., Sagittaria spp., Cyperus spp., Eleocharis spp., Eriophorum spp., Scirpus spp., Phragmites spp., Sparganium spp., в толще воды – Potamogeton spp., Utricularia macrorhiza Le Conte., Caulinia japonica (Nakai) Nakai, Nymphoides peltata (S. G. Gmel.) O. Kuntze, Callitriche palustris L. Заселение водоёма растениями происходит через несколько лет после его образования. Последующее зарастание происходит медленно.
Эколого-ценотический анализ показал, что на первом этапе во всех сериях по числу видов и проективному покрытию преобладают рудеральный внетропический и сегетальный внетропический элементы флоры [1]. По мере развития растительности в типичных вариантах серий самыми распространенными по числу видов и проективному покрытию становятся луговой бореальный, сегетальный внетропический и лесолуговой бореальный. В "осиновых" вариантах серий по числу видов начинают преобладать луговой бореальный и сегетальный внетропический, по проективному покрытию – бореально-лесной и сегетальный внетропический элементы. В "ивовых" вариантах серий по числу видов преобладают луговой бореальный и сегетальный внетропический элементы, по проективному покрытию – урёмный, луговой бореальный и травяно-болотный бореальный. Следует отметить, что для всех вариантов гигромезоморфной серии характерно повышенное проективное покрытие травяно-болотного бореального элемента.
Работа выполнена при финансовой поддержке Президиума Дальневосточного отделения РАН (проекты 12-III-А-09-207 и 13-III-Д-09-015).
Литература
1. , , Сосудистые растения участка угледобычи "Лузановский" (российский Дальний Восток) // Сибирский экологический журнал. 2013. № 2. С. 234–247.
2. Восстановление растительного покрова в техногенных ландшафтах Кузбасса: Автореф. ... док. биол. наук. Новосибирск, 2012. 41 с.
3. 2000. Техногенные сукцессионные системы растительности Якутии. Новосибирск: Наука, 2000. 150 с.
4. Серийная растительность участков золотодобычи в таёжной зоне нижнего Приамурья // Бот. журн. 2006. Т. 91. № 4. С. 521–532.
5. Формирование растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера России: Автореф. дис. ... док. биол. наук. СПб., 2011. 46 с.
Habitats and vegetation successional series in quarry-dump landscapes: an experience of investigation of Pavlovskiy coal-field
S. V. Osipov 1, 2, E. V. Ivakina 1
1 Pacific Institute of Geography, FEB RAS, Vladivostok
2 Far Eastern Federal University, Vladivostok
