Диссертация (Субстратно-фитоценотические характеристики участков самозарастания и рекультивации карьерно-отвальных комплексов), страница 4

Как и впервомслучаегумусообразованиеприуроченокпарцелламрастительности.Втрансэллювиально-аккумулятивных экотопах скапливается мелкозем, вместе с этимпроисходит накопление семян растений. На данной территории значительно выше общеепроективное покрытие (30-50 %). Большую роль в растительном покрове начинают игратькустарники, увеличивается влияние злаков, усложняется структура растительногопокрова. Накапливается органическое вещество, под действием растительности меняетсякислотность, могут меняться режимы увлажнения, снегонакопления и светового режима,начинается первичное почвообразование. В первую очередь на данные процессы влияютмхи и лишайники (Сумина и др., 2008). Аккумулятивные экотопы водоемов зарастаютбыстрее всего и довольно слабо меняются в дальнейшем.

Здесь преобладают прибрежныеи водные сообщества.Третий этап автор называет переходной или «кустарниковой стадией». В связи сувеличением растительного покрова миграция биофильных элементов замедляется на всехэлементах рельефа. Во всех типах экотопов увеличивается общее проективное покрытиерастительности. Формируется кустарниковый ярус, происходит накопление опада иобразование подстилки.На элювиальных экотопах усложняется структура растительного покрова, подкустарниками появляются моховой покров, происходит накопление опада, активируютсяпочвенные микроорганизмы. На транзитных экотопах процессы перемещения элементовзатухают благодаря развитию растительности на склонах.

Границы сильно размываются,средняя часть склона приобретает характеристики верхней или нижней частей.В трансэллювиально аккумулятивных и аккумулятивных экотопах ярко выраженыпроцессы аккумуляции органических веществ, структура растительного покровастановится сложной. Значительно увеличивается активность почвенных организмов.15Завершающая стадия – это последний, четвертый этап. Растительные сообществаначинают контролировать процессы миграции биофильных элементов.

Сформированныефитоценозы более элювиально-устойчивы, деревянистые виды задерживают биофильныеэлементы препятствуя их миграции. Активны процессы биологического выветривания,увеличивается доля деревьев и кустарников, а также роль мхов и лишайников. Видовойсостав последних, сходен с ненарушенными сообществами, ярусность выражена болеечетко. Возрастает разнообразие почвенных грибов, образуются первичные почвы.Факторы, определяющие ход сукцессииПосле образования свободной, незанятой жизнью территории, ход сукцессии,видовой состав первопоселенцев, как и ряд других параметров, прежде всего, будетопределяться зональным положением и климатическими законами. В мире сейчассуществует множество объектов, принятых в качестве удобной модели для изученияпервичной сукцессии, при этом результаты, полученные на разных объектах, не смотря насильные различия в стартовых параметрах субстрата, допускаются к сравнению междусобой.

Такими моделями могут являться песчаные дюны (Warming, 1895; Cowles, 1901;Coaldrake, 1962), территории, образовавшиеся после недавних извержений вулканов(Ernst, 1908; Griggs, 1933; Гришин, 2003; Нешатаева, 2007), поверхности, недавнонаходящиеся под ледником (Cooper, 1923; Stevens 1970), а также заброшенные карьерыстроительных материалов (Borgegеrd, 1990; Ursic et al., 1997; Cullen et al., 1998; Копцева,2005; Řehounková and Prach, 2008; Сумина, 2011, 2013).К настоящему времени собрано значительное количество исследований по всемперечисленным объектам.

Стоит отметить, что даже в случае изучения сходных моделейвыводы исследователей по одному вопросу часто являются противоположными. Карьерыстроительныхматериалов являютсяудобнымиобъектамидля фундаментальныхисследований первичной сукцессии. Среди них можно выбрать как объекты с сильноспецифичным по химическому составу грунтом, так и более типичные для данногорегиона. Благодаря тому, что карьерно-отвальные комплексы довольно хорошо повторяютестественные ландшафты их можно использовать как модель – аналог природноголандшафта (Сумина, 2013). Кроме того, среди карьеров сложно найти два одинаковых,они имеют ряд сильно различающихся параметров, например, местоположение, типгрунта, внутреннее строение, микрорельеф и пр. Все это может значительно повлиять наход сукцессии.

В значительной мере ход и направление восстановления экосистем наначальных этапах сукцессии определяют грунты, сильно различающиеся по своимхимическим и физическим свойствам. Скорость сукцессии может в значительной степениопределяться гранулометрическим составом, аэрацией субстрата, водоудерживающей16способностью, а также рядом других показателей.

Было показано, что преобладание тогоили иного семейства зависит от типа грунта (Sumina, 1998), кроме того поверхностьсубстрата может значительно влиять на распределение семян (Chambers et al., 1990).Отмечено, что наибольшая скорость сукцессии наблюдается на суглинистых и супесчаныхпородах, несколько медленнее восстановление идет на песках, глинах и меловых породах(Нешатаев, 2012). Дело в том, что суглинки по физико-химическим свойствам признаныпотенциально плодородным субстратом, они характеризуются высокой емкостьюпоглощения и высокой степенью насыщенности основаниями, кроме того они не засолены(Манаков, 2012).

Известно, что чем более благоприятные условия среды, тем вышескорость сукцессии, а также тем большее количество видов в данных условиях способносуществовать. На примере карьеров лесотундры было выявлено по 8 сукцессионных рядовна супесчаных и суглинистых породах и по 6 рядов на песчаных (Копцева, 2005).Наиболее полночленные динамические ряды и более высокие темпы сукцессии в данномслучае подтверждают эту гипотезу.

В противоположность суглинкам, для песков типичнамалая водоудерживающая способность, довольно низкое содержание мелкозема ифракций физической глины (Андроханов, Курачев, 2010). Логично, что при наличииорганического материала или при его внесении восстановление экосистемы начнетсябыстрее, так, на примере нарушенных территорий в зоне тайги было показано, чтонаибольшие темпы сукцессия имеет на смесях морены и торфа, наиболее медленновосстановление шло на вскрышных породах (Костина, 2013).На первых этапах сукцессии, в случае песчаных карьеров первопоселенцемявляется травянистая растительность. Спустя 20-30 лет в таежной зоне, как правило,формируются ивово-сероольховые и березово-ивовые леса (Абакумов и Гагарина, 2008).Общепризнано, что разные типы растительности приспособлены к разным типамсубстрата.

Так, например, отмечено, что лесные экосистемы наиболее лучшим образомприспособленыкэлювиальнымусловиям.Древеснаярастительностьспособнапротивостоять вымыванию биофильных элементов из почвы путем накопления их внадземной, вечно живой биомассе (Пономарева, 1964; Пономарева и Плотникова, 1978). Втаких сообществах круговорот веществ ближе к надпочвенному, автономному, он имеетне аккумулятивную, а деаккумулятивную направленность.Скорость и направление сукцессии в значительной мере могут определятьсявнутренним рельефом карьера и его формой (Сумина, 2013). Интересные результаты былиполучены О.

И. Суминой (2013), они свидетельствуют о том, что карьеры в форме чашиили ковша характеризуются наибольшим разнообразием местообитаний. Высокаягетерогенность обусловлена наличием отвалов с различными субстратами, также17присутствием склонов разной экспозиции, значительно отличающимся по своимпараметрам. Доказано, что на склонах северной и восточной экспозиции в условияхСеверного полушария температура достоверно ниже, чем на склонах, экспонированных наюг и запад. Верхние части склона оказываются практически лишенными снежногопокрова, в результате такие участки характеризуются отсутствием весенней влагозарядкии большей глубиной промерзания (Андроханов, 2000).

Наиболее успешно зарастаютотрицательные формы рельефа, поскольку здесь лучшие условия для развитиярастительности, во-первых, благодаря накоплению мелкозема и элементов минеральногопитания, во-вторых, тут более благоприятный снеговой режим. При движении отвершины склонов к днищу карьера может значительно увеличиваться как число видов, таки их проективное покрытие. Очевидно, что чем больше экотопов, способных обеспечитьсуществование разных групп видов с разными требованиями, тем выше биологическоеразнообразие, тем устойчивей будет экосистема.Единого мнения о том, какие из факторов или комплексов факторов являютсяпервостепенными у исследователей нет. Однако, подводя итоги, можно выделитьосновные параметры свойственные для каждого конкретного экотопа и оказывающиезначительное влияние на скорость и ход сукцессии.