Диссертация (1154500), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Так, например, результаты по изучениюконцепции «safe sites», привели к созданию мероприятий по рекультивации земель. Приизучении реабилитации нарушенных земель R. M. Dixon уделял особое вниманиепроцессам испарения влаги из почвы и проникновения осадков в неё. В условияхиспарениявлагиивысыханияпочвынаинфильтрациюсильновлияютмикрошероховатость и макропористость (Dixon and Peterson, 1971). Оказывая влияние наданные физические параметры можно регулировать инфильтрацию воды в сухомсубстрате (Dixon, 1977). При этом, даже незначительное увеличение давления наповерхность способно снизить инфильтрацию, в свою очередь макропоры, связанные сгребнями, снижают давление (Dixon, 1975). В результате была создана техника,оставляющая за собой на поверхности субстрата V-образные ямки, это так называемый«импритинг» (рис.
1.1).30Рисунок 1.1. ИмпритингПоявление таких ямок позволяет сосредоточить накопление осадков, мелкозема,растительных зачатков и опада в одном месте, обеспечивая совместную работуперечисленных ресурсов (Dixon, 1996). В результате, увеличивается всхожесть семян искорость сукцессии.
Нужно отметить, что технику создания определенных формнанорельефа используют и в Чехии (Frouz, Kindlmann, 2001). Также в рекомендациях порекультивации карьеров можно встретить указания о формировании различных элементовдля разных субстратов с целью улучшения физических свойств грунта (Абакумов,Гарагина, 2006).Верхний органоминеральный слой является стратегическим ресурсом длявосстановления почвенного профиля.
Современные технологии восстановления карьеровпредполагают сложный, тщательно спланированный процесс вывода карьера изэксплуатации, а не простой отказ от него, как это было раньше. Верхний слой почвысегодня признан особенно важным горизонтом, который необходимо сохранить настолько, на сколько это возможно. Таким образом, его снятие, перемещение и хранениебыли подвергнуты тщательному изучению.
Основные задачи данного процесса –сохранить физические и химические свойства верхнего гумусированного горизонта, атакже основные биологические процессы (Harris et al., 1996). Успешное восстановлениеэкосистемы можно будет наблюдать лишь в случае, когда подготовка карьера кэксплуатации проводилась с учетом экологических соображений. В данном случаеподразумевалось, что данная работа позволит быстро запустить естественные механизмысукцессии и дополнительных вмешательств не потребуется.Интересная практика добычи тяжелых минералов проводилась в Южной Америке:здесь для добычи был сведен лес на песчаных дюнах, однако, в процессе добычииспользовались специальные сепараторы, которые отделяли песок от необходимых впромышленности фракций, а затем его складировали, воссоздавая тот рельеф, что31существовал до добычи.
Более 90 % песка было возвращено после добычи. Результатыпоказали, что даже минимальные усилия по рекультивации могут быть успешными длявосстановления. Исследователи также отмечают, что, для того чтобы способствоватьбыстрому восстановлению существовавшего здесь ранее леса, недостаточно нанесенияверхнего слоя почвы мощностью до 10 см на нетоксичный субстрат.
После этогорекомендуется нанести материал подстилки и так называемый искусственный бурелом.Данная смесь будет защищать от неблагоприятного воздействия высоких температурповерхности и ветров медленно прорастающие коренные виды, семена которых имеются вбанке (Camp and Weisser, 1991). При использовании данного метода рекультивациивидовое богатство достигло уровня естественных сообществ спустя 28-40 лет, аклимаксное сообщество сформировалось спустя 54-70 лет (Mentis and Ellery,1998).Изменение в структуре растительного сообщества сопровождалосьувеличениемколичества животных. Наличие определенных видов животных принципиально важно,поскольку семена некоторых видов не хранятся долгое время и их возобновление изпочвенного банка невозможно.
В данном контексте животные играют большую роль враспространении, и их привлечение на нарушенные территории может быть весьмаполезным (Foord et al., 1994). Семена многих видов имеют высокое содержание воды и небольшой срок жизни после ее высыхания, они не сохраняются в банке семян, однако вслучае их прорастания эти виды способны очень быстро занять доминирующую позициюи стать новым источником семян. В тропических и субтропических условиях животныеособенно важны для распространения таких видов (Pammenter and Berjak, 2000).Парадоксально, но иногда, для того, чтобы восполнить банк семян рядом стратегическиважных видов, иногда проще искусственно посадить другие виды, привлекающиеживотных – распространителей (Tucker and Murphy, 1997; Wunderle, 1997).Интересный пример рекультивации был осуществлен также в Западной Австралии.На территории в 100 га на глубине 3-6 метров проводили добычу бокситов.
Изначально наместе карьера существовали эвкалиптовые леса, с преобладанием относительно медленнорастущих эвкалиптов, почва здесь бедна питательными элементами, во время добычи лесбыл сведен, при сохранении некоторых отдельных деревьев для обеспечения болеебыстрого восстановления. Верхний слой (5-15 см) почвы собирался отдельно дляиспользованияегокаксеменногоматериалаприрекультивации(350-1500жизнеспособных семян на квадратный метр).
Исследователи отмечали, что верхний слойпо возможности не должен быть складирован, его лучше использовать сразу наотработанных участках, поскольку длительное хранение приводит к сокращениюколичества жизнеспособных семян, уменьшению количества питательных веществ и32сокращает аэробную микробную активность (Tracey and Glossop, 1980). Посколькуизначально экосистема бедна питательными веществами, то практически все видырастений зависят от микоризы, которая в свою очередь быстро теряется при разработкекарьера и складировании почвы. В первые годы после начала рекультивации уровниповторного заражения довольно низкие (Jasper et al. 1987; Baker et al., 1995).
Все нижележащие слои складировались отдельно. После проведения добычи очень большоевнимание уделялось тому, чтобы не было повторного подтопления. После проведениядренажаигидроизоляционныхмероприятийвправильнойпоследовательностинаносились слои породы. Очень большое внимание уделялось чистоте почвы, особенно отнекоторых видов патогенных для растительности грибов, инфицированные почвыхранили отдельно, их возможно использовать для рекультивации только после комплексаобеззараживающих мероприятий (Baker et al., 1995). Банк семян верхнего слоя почвыявлялся ведущим звеном восстановления, по оценкам, около 75 % установившихсярастений восстанавливаются из именно сохраненного и нанесенного материала. Однако,на ровне с данным материалом производили посев почти 60 местных видов с большимколичеством представителей бобовых культур и видов подлеска.
Было проведеноисследование, за счет чего происходит восстановление растительности на данном карьере.В результате выделили 3 группы: 129 видов восстановились на территории из банкасемян, принесенных с верхним слоем почвы; 39 видов появилось после посева; 48 видовпоявились на карьере без специального занесения, они не присутствовали ни в исходномсообществе, ни в видовом составе сеянцев (Koch and Ward, 1994). В данном случае такжепредставлен успешный и довольно быстрый пример восстановления территории. Видовоебогатство растительного сообщества стало сопоставимо с естественным спустя 2 года,биомасса подстилки – 4-10 лет, содержание азота – 15 лет, 80 % различных группживотных, таких как птицы, млекопитающие, лягушки, рептилии, муравьи и другиебеспозвоночные – спустя 4-6 лет (Nichols and Bamford, 1985; Nichols et al.
1989; Baker et al.1995; Majer and Nichols, 1998; Armstrong and Nichols, 2000).В настоящее время, в рекультивационной практике довольно редко используетсяподбор видов растений исходя из определенных черт видов, дающих им преимущество натом или ином субстрате (Pywell et. al., 1996; Rehounkova and Prach, 2010). Давно признано,что особенные комбинации и значения видовых характеристик могут быть оченьполезными для предсказания растительных стратегий (Wilson and Gerry, 1995), наличиявида и его обилия, формы растений и растительного сообщества в целом (Cingolani et al.2007; Sonnier et al., 2010).
Фенология, тип жизненной формы могут помочь определитьвозможный успех установления данного вида на территории. Так фенология связана с33получениемресурсовиэкономиейвлагипосредствомлистовойпластинки,распространением и сроком жизни (Castro-Diez et al., 1998; Navas et al. 2003, 2010). Виды сразличными жизненными формами распределяются в зависимости от экологическогоградиента. Однолетние виды доминируют в сильно нарушенных местах, где онииспользуют условия вкладывая больше сил в репродукцию путем производствамаленьких, но многочисленных семян (Diaz and Cabido, 1997). В данном ключе видовыехарактеристики могут способствовать также определению локальных экологическихфильтров особенно в нарушенных экосистемах, где влияние человека очень велико иприводит к значительным изменениям в видовом составе сообществ.Влияние растительных сообществ на почвенные параметрыТрудностиопределенияпонятия«почва»связаныспредставлениямиопроисхождении данного объекта.
С одной стороны, учитывается то, что почва – этогеологическое образование, с другой часто обращают внимание на то, что она сильноподвержена биологическому влиянию. Некоторые авторы полагают, что наиболее важныйатрибут почвы – мощный минеральный профиль, органогенный горизонт при этом одиниз слоев, хотя ряд исследователей полагают, что это самый главный горизонт почвенногопрофиля (Никитин и Гиррусов, 1993). Очевидно, что сложно представить успешнопримененныеметодыповосстановлениюэкосистем,отрицаяведущийвкладбиологических факторов в процесс почвообразования. Если обратиться к истории выходавысшей растительности на сушу, то становится очевидно, что именно она оказывалазначительное влияние на среду обитания, как живой продукцией, так и отмирающейбиомассой.
Дело в том, что поддержание существования сообщества обеспечивалось, впервую очередь, не добыванием элементов питания из породы, а скорее скоростьюкруговорота органических веществ. Если подходить к определению сущности почвы сприоритетом на живое вещество, то стоит отметить, что эволюция растительныхсообществ происходила с параллельным изменением окружающих условий своегосуществования. Растительные сообщества сами способны формировать среду своегообитания, включая и такой природный объект, как почва. В таком случае, границы почвыбудут ограничены проникновением корней, а также скоплением органического веществавсех стадий разложения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
