CC BY
56
------------------------------------ © В.А. Морин, О.М. Морина,
М.Б. Бубнова, 2009
УДК 622.502
В.А. Морин, О.М. Морина, М.Б. Бубнова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПИОНЕРНОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НА ТЕХНОГЕННО НАРУШЕННЫХ ЗЕМЕЛЯХ В БАССЕЙНЕ р. АМУР
Яесмотря на множество законодательных и нормативных актов об охране природы и рациональном природопользовании в стране, в последние десятилетия продолжается не всегда в полной мере контролируемое освоение природных ресурсов. Это ведет к дальнейшему обострению экологической обстановки на осваиваемых территориях, особенно на Дальнем Востоке. Нарастание дисбаланса в объемах и скоростях нарушений природной среды и восстановительных естественных или антропогенных процессов может привести к катастрофическим последствиям в глобальных масштабах.
Поэтому необходима экологизация всех форм деятельности связанных с природопользованием. Под экологизацией в общем виде понимается такая коренная перестройка человеческой деятельности, которая бы обеспечивала сотворчество человека и природы [1]. При этом необходимо максимально возможное соответствие между основными направлениями активности общества и законами активности биосферы, как целостной саморегулирующейся системы [2].
Следует признать, что сформировалась принципиально новая единая система «природа-общество», требующая разработки стратегии управления этой новой системой. При разработке этой стратегии следует понимать, что природно-хозяйственный ландшафт, не вызывающий у человека ощущения дисгармонии, дискомфорта, на поверку всегда оказывается достаточно экологически устойчивым. А экологически правильное решение ландшафтной конструкции - при глубоком и не конъюнктурном анализе, оказывается экономически эффективной. Одной из форм проявления экологизации является рекультивация техногенно нарушенных земель.
Считается, что познание законов развития и функционирования биосферы - важнейшая задача в экологии. Биосфера - не пассивный объект воздействия человека. Она эволюционирует под этим воздействием, создает новые условия жизни, но наши знания
о направлении, сущности и скорости этих процессов еще недостаточны, поэтому создаваемые антропогенные ландшафты неустойчивы. Чтобы сделать их полноценно функционирующими, необходимы углубленные и направленные экологические исследования, задача которых - дать в руки практиков экологические параметры видов и систем, которые необходимо вводить в формируемые биогеоценозы.
Важнейшие предпосылки сохранения генофонда основываются на том, что устойчивость биогеоценозов и в целом биосферы определяется степенью их разнородности, т.е. многообразием биологических видов. Сочетание в биогеоценозе организмов, отличающихся качественно различным типом освоения среды, обусловливает бесконечно долгую жизнь биогеоценозов. Как отмечает [3], в процессе воздействия человека на природную среду необходимо различать:
• механическое разрушение экосистем;
• замену равновесных и авторегулируемых природных систем урбо- и агропромышленными системами, в которых равновесие поддерживается разнообразным хозяйственными мероприятиями;
• физико-химическое загрязнение экосистем.
Техногенное воздействие горнодобывающих предприятий не
только разрушают видовую структуру фитоценозов и порождают скрытую деградацию видов с последующей локальной дефолиацией листьев, но и снижает стабильность развития каждого отдельного вида и фитоценоза в целом. При этом в экосистемах, испытывающих экологическое воздействие, общее направление техногенных смен видового состава противоположно ходу естественной сукцессии. По мере увеличения непериодических нагрузок, экосистема как бы продвигается от климаксного (фонового) состояния к состоянию аналогичному стадии пионерного сообщества при развитии демутационных сукцессии. Это движение сопровождается снижением общего биологического разнообразия, развитием морфологических изменений видов, падением продуктивности с последующим упрощением структуры биоценозов и нарушением баланса между продукционными и де-
струкционными процессами. Последовательные стадии этих трансформаций выглядят следующим образом:
• фаза угнетения видов;
• фаза выпадения чувствительных видов;
• фаза структурных перестроек экосистемы;
• фаза разрушения экосистемы.
Прогноз в лесном покрове дигрессионно-демутационных смен приобретает достаточную четкость лишь иногда, когда имеется информация об устойчивости и возобновляемости главных лесо-образователей, которые выступают в роли доминантов и эдифи-каторов на определенных этапах лесообразовательного процесса. Выживаемость или отмирание доминанта-эдификатора ведет к сохранению структуры биоценоза или ее распаду с неизбежным исчезновением сопутствующих видов. Восстановительные системы, вызванные катастрофическими разрушительными факторами, идут через возрастные ступени онтогенеза главного лесо-образователя и сопутствующих видов. Негативные воздействия, которые возникают при использовании ландшафта, нарушают его тем больше, чем больше ландшафт лимитирован в каком-то своем показателе [4]. На Дальнем Востоке и в Забайкалье таким лимитирующим фактором является, значительная глубина сезонного промерзания, наличие многолетней мерзлоты в сочетании с муссонными чертами климата на юге территории.
При облесении бедных питательными веществами отвалов решающее значение приобретает определенная олиготрофность, проявляемая лиственницей даурской, березой плосколистной, хотя они успешно растут и совместно с мезотрофами.
Биологические компоненты экосистем, прежде всего растительные, выступают до известного предела в качестве определяющих факторов устойчивого развития экосистем т.к. это наиболее динамичные компоненты, обладающие способностью к саморегуляции и самовосстановлению, исходя из изменяющихся условий внешней среды
Разнообразие сложившихся в том или ином районе биоценозов, неоднозначно реагирующих на внешние (техногенные и природные) воздействия и большой спектр этих воздействии, создают сложную систему взаимозависимостей биогенного, т. е. естественного конструктивного начала, и техногенного - чаще всего деструктивного воздействия на биогеоценоз.
Особенно это актуально для горнодобывающих отраслей способствующих нарушению, а иногда разрушению биогеоценозов. Золотодобыча, как и другие горнодобывающие отрасли, связана с частичной (обратимой), либо коренной (необратимой) трансформацией ландшафтов. Масштабы и направленность трансформацией обусловлены характером работ (разведка месторождений, промышленная разработка, ее технологические особенности). К тому же, как правило, объекты золотодобычи часто приурочены к речным долинам, что ведет к негативным последствиям для жизнедеятельности ценных промысловых рыб (осетровые, лососевые).
За время функционирования горно-добывающей отрасли в Забайкалье и на Дальнем Востоке накоплено немало техногенно нарушенных земель. Практически все они выведены из оборота пользования на длительное время. Мероприятия, содействующие возвращению этих земель в хозяйственный оборот, осуществляются далеко не везде и не в полной мере. Сейчас ситуация такова, что даже имеющиеся сельхозугодия не всегда используются по назначению, и, казалось бы, нет острой необходимости в реанимации трансформированных горным производством ландшафтов. Однако дальнейшее накопление «бросовых земель» чревато большими проблемами в будущем, когда появится насущная потребность их восстановления и создадутся экономические возможности для этого. Основной способ восстановления нарушенных в процессе горных работ земель - техническая и биологическая рекультивация. Это трудоемкие мероприятия, к тому же требующие продолжительного времени. Поэтому биологический этап -это те мероприятия, которые необходимо проводить своевременно и в полном объеме, не откладывая «на потом». Растительность является одним из наиболее динамичных компонентов ландшафта и представляет собой связующее звено между литосферой и атмосферой и является наиболее подходящим «инструментом» при восстановлении территории.
Для осуществления биологической рекультивации необходимо знать, какие пионерные растения могут появиться на первичном субстрате в процессе начальной стадии сукцессии на отвалах, дамбах и днищах хвостохранилищ и других формах антропогенного рельефа. Как правило, это уничтоженные в процессе горных работ коренные виды, а также произрастающие на близлежащих ландшафтах или рудеральные растения.
В течение пяти последних лет нами были обследованы территории горнопромышленного освоения месторождений золота, олова и других полезных ископаемых в бассейне Амура - Забайкалье (Балейское месторождение в Читинской области), Хинганское - в Еврейской автономной области, а также Солнечный ГОК, и Кер-бинский прииск и ЗАО Многовершинное - в Хабаровском крае. Объектом изучения стала пионерная растительность на отвалах вскрышных и отработанных пород, на дамбах и днищах водохранилищ и других участках с нарушенным, а чаще уничтоженным почвенно-растительным покровом.
Добыча золота на Балейском месторождении велась с конца Х1Х века шахтным способом, дражная, гидробыча, а также старательский промысел. Поэтому практически вся территория вокруг г. Балея Читинской области трансформирована, начиная с растительного покрова до литологического субстрата. В результате растительность вынуждена адаптироваться к новым почвенно-грунтовым условиям, либо отсутствует вообще долгие годы.
Территория Балейского месторождения расположена в зоне горной лесостепи, характерной для повышенных окраинных пространств межгорных котловин и нижних частей склонов, окружающих их горных массивов. Участки разнотравно-луговых степей и остепненных лугов на выщелоченных, иногда солонцеватых черноземах, располагается здесь обычно на южных склонах сопок, в широких долинах и падях. Перелески из сосны, лиственницы, березы и осины на темносерых лесных и дерново-неоподзоленных почвах занимают склоны северной экспозиции и глубокие долины небольших рек. Климат континентальный, суровый. Количество осадков - 200-300 мм в год, большая часть которых выпадает летом. Характерны засушливые периоды весной и в начале лета. Преобладают засухоустойчивые виды растений с коротким периодом вегетации, не выгорающие летом.
Точки наблюдения приурочены к внешним и внутренним склонам, а также вершинам дамб, к днищам хвостохранилищ, к дражным и шахтным отвалам с фоновой (коренной) растительностью. Всего на описанных точках отмечено 9 видов деревьев: береза плосколистная, тополь душистый, осина Давида, лиственница даурская, сосна обыкновенная, ива Шверина, чозения толокнянколистная, ольха пушистая. Из кустарников описаны ива росистая, шиповник иглистый, леспедеца двуцветная, спирея иволистная, ольха волосистая, рябинник рябинолистный, черемуха азиатская,
смородина печальная, боярышник даурский. Травянистых растений насчитывается около 90 видов, среди которых преобладают степные, луговые и лугово-степные. В меньшей степени представлены лесные виды и адвентивные. Последние со временем вытесняются коренными видами.
Характер возобновления зависит от типа местообитания. Так, в северной части хвостохранилища Тасеевского карьера с внешней стороны дамбы у ее подножья отмечено наличие отдельных быстрорастущих пород - тополя высотой до 4 м, ивы кустарниковой высотой до
2 м, из хвойных - сосны высотой до 0,4 м, из кустарников - леспедеца высотой до 0,6 м. В травяном покрове участвуют лапчатка холмовая, иван-чай узколистный, пастернак посевной, прострел даурский, вероника полевая, молокан сибирский, полынь обыкновенная, донник белый.
С внутренней стороны дамбы растут тополь и ива высотой до
1 м. Из трав типичны полынь обыкновенная, одуванчик монгольский, донник белый и колосняк сибирский. Проективное покрытие лишь местами достигает 30 %.
В верхней части дамбы растительность отсутствует. В то же время, здесь отмечен эоловый перенос мелкозема.
На юго-востоке хвостохранилища в верхней части дамбы галечно
- валунно-щебнистая поверхность чередуется с задернованными участками протяженностью до 100 м. Здесь растут полынь обыкновенная, колосняк сибирский, донник белый, астрагал даурский, одуванчик монгольский, патриния скальная, скерда кровельная. Единично встречается тополь высотой до 0,8 м.
В южной части хвостохранилища на вершине дамбы задернован-ность выше - до 60 %, а по краям, в придорожной полосе - до 90 %. Состав травостоя тот же, а древесно-кустарниковый ярус богаче. Кроме тополя высотой до 5 м, встречается ива до 4 м высотой, поросль березы и сосны до 1 м высотой, единично - лиственница высотой до 7 м. Деревья, как правило, растут в понижениях между гребнями высотой до 2 м, где большее скопление мелкозема и благоприятнее режим увлажнения.
Осушенное дно хвостохранилища Тасеевского карьера в восточной части покрыто разреженной порослью тополя высотой до 1,2 м и ивы до 2,5 м высотой на площадке размером 150*200 м. Остальная часть днища обнажена, на ней видны следы эолового переноса мелкозема. Тополь и ива в большинстве находятся в угнетен-
ном состоянии, при этом много погибших экземпляров. Травяная растительность (тростник обыкновенный) появляется у подножья внутреннего склона дамбы. Здесь встречается единично тополь высотой до 5 м, ива до 4 м высотой.
Щебнисто-галечная поверхность дражных отвалов на левом берегу реки Унды, где проведен технический этап рекультивации, обнажена почти полностью, особенно в приречной части. На ней произрастают единичные кусты ивы до 4 м высотой, тополя - 1,5 м и чозении до 6 м. С удалением от реки проективное покрытие увеличивается до 70 %, но травяной покров угнетенный, высота его 2-
3 см. Он представлен подорожником большим, прострелом даурским, донником белым и желтым, репяшком волосистым, гравилатом аллепским, горцом птичьим, желтушником амурским, полынью обыкновенной, щетинником сизым.
На противоположном берегу реки Унды дражные отвалы представленные галечно-валунным материалом не подвергались рекультивации. В пойменной части и на вершине отвала части растут ива кустарниковая высотой до 4 м, поросль чозении, единично
- тополь, береза. Крутые склоны полностью оголены. В травяном ярусе встречаются подорожник большой, полынь обыкновенная, вейник Лангсдорфа с общим проективным покрытием до 40 %. Естественная лесная растительность описана в 11 км к юго-востоку от г. Балея. Древесно-кустарниковый покров представляют: береза плосколистная, осина Давида, сосна обыкновенная, лиственница даурская, спирея иволистная и другие. В травяном покрове насчитывается более 30 видов при общем проективном покрытии до 100 %.
Объекты ЗАО «Хинганолово» находятся в северной подзоне зоны хвойно-широколиственных лесов. В настоящее время здесь преобладают вторичные березово-осиновые леса на месте выгоревших хвойно-широколиственных. Лишь в приводораздельных частях и на горных склонах встречаются лиственнично-еловые насаждения. В нижних частях склонов появляются широколиственные, местами с участием кедра корейского насаждения. На примыкающих к обследованным участкам долины склонах естественное возобновление лесного покрова идет достаточно успешно. В техногенных ландшафтах оно происходит гораздо медленнее.
Так, на восточном внешнем склоне дамбы хвостохранилища №3 пионерная растительность представлена ивой росистой, тополем душистым, ольхой пушистой, рябинником рябинолистным,
спиреей иволистной, шиповником даурским, малиной сахалинской с общим проективным покрытием до 40 %. В верхней части склона оно не превышает 30 %, а у подножья, где скапливается больше мелкозема и более благоприятный гидротермический режим - возрастает до 60 %. Травяной покров разреженный, в нем отмечаются: иван-чай узколистный, осока бледна, мятлик луговой с общим проективным покрытием до 20 %. Размещение его куртинное, неравномерное.
Западный склон сильно эродирован, на нем встречаются лишь небольшие участки, покрытые хвощем полевым, и единичные экземпляры тополя душистого высотой до 7 м и березы плосколистной до 5 м высотой. Дамбы и днище хвостохранилища Солнечного ГОКа почти полностью лишены растительности - особенно внутренние склоны и днище, где ветер переносит мелкозем насыщеный поллютантами, иногда на значительные расстояния.
На отвалах Кербинского прииска пионерная растительность отвалов, как и в других районах, соответствует составу окружающих коренных насаждений: березы плосколистная и овальнолистная, лиственница даурская, осина Давида, тополь душистый, ольха пушистая, ивы Шверина и другие, черемуха азиатская, спирея иволистная, рябина амурская, шиповник даурский, багульник подбел, малина сахалинская, кедровый стланик и другие.
На месте бывшего ШОУ, где в технологии извлечения золота использовалась ртуть, древесно-кустарниковая растительность представлена 7 видами, а травяной покров 23 видами, преимущественно луговыми, степными, рудеральными, а чисто лесных очень мало. Восстановление идет неравномерно, куртины растительности чередуются с обнаженными участками.
На отвалах месторождения «Многовершинного» 12-13-летней давности в приустьевой части реки Левый Ул разреженная древесно-кустарниковая растительность представлена ольхой пушистой, тополем душистым, чозенией толокнянколистной, лиственницей даурской, единично порослью пихты белокорой. У подножья склона, ближе к реке растительность гораздо обильнее. Здесь добавляются заросли малины сахалинской, жимолости съедобной. В травяном ярусе
- крестовник обыкновенный, полынь обыкновенная, иван-чай узколистный, вейник Лангсдорфа, полевица булавовидная, несколько видов осок и другие. На вершинах отвалов растительность крайне разрежена.
Хвостохранилище ОАО «Многовершинное» еще находится в стадии формирования, поэтому полностью лишена растительности.
По данным анализа состава растительности указанных объектов были вычислены коэффициенты сходства видового состава в их пределах по формуле Чекановского - Съеренсена [5]. Сравнивались попарно следующие объекты: два наиболее удаленных друг от друга - Балейское месторождение в верховьях Амура и ЗАО «Многовершинное» в приустьевой части Амура. Всего было отмечено на этих объектах 195 видов, из них общих - 44 вида. Коэффициент сходства в этом варианте получился 0,5, в том числе для деревьев -0,6, для кустарников и трав - 0,4. Таким образом, несмотря на отдаленность и принадлежность к разным физико-географическим регионам, объекты имеют немало сходного в пионерной растительности.
Другая пара представлена Балейским месторождением и Солнечным ГОКом (Верхний и Нижний Амур). Здесь насчитывается в общей сложности 286 видов, из них 29 -деревьев, 34 - кустарников, 223 травянистых растений. Общими являются 56 видов. Коэффициент сходства видов этих местообитаний равен 0,4. Как видим, несмотря на относительную близость объектов, по сравнению с предыдущими, различия в видовом составе более значительны. Это объясняется, прежде всего, богатством растительного разнообразия Нижнего Приамурья. При этом отдельно для деревьев этот коэффициент составляет 0,7, для кустарников - 0,6, а для трав - 0,3.
Наиболее близкими из сравниваемых объектов являются Солнечный ГОК и Бриаканский участок, расположенных в бассейне Нижнего Амура. Общее число видов здесь равно 338. Количество общих видов составляет 86. Исходя из этого, коэффициент сходства получился 0,5. Отдельно взятые коэффициенты для деревьев, кустарников и трав соответственно равны 0,8; 0,6 и 0,5.Таким образом, как и в предыдущих случаях, коэффициент Чекановского-Съеренсена для древесно-кустарникового яруса выше, чем для травяного, видового разнообразие у которого значительно богаче, чем у деревьев и кустарников.
Из материалов обследования видно, что большая часть выявленных растений представляют кормовые, лекарственные, декоративные, медоносные, технические виды, которые выполняют про-тивоэрозионные и другие средозащитные функции. При этом большинство растений входят в две или более из указанных групп одновременно.
При многолетнем обследовании выявлены следующие закономерности развития почвообразовательных процессов на техногенных формах рельефа.
• На высоких глыбовых отвалах зарастание может длиться десятилетиями.
• Смешанные глыбисто-мелкоземистые отвалы, занимающие более низкие местоположения, зарастают фрагментарно.
• На аккумулятивных формах (конусы выносов у подножья отвалов, особенно по берегам сохранившихся после дражных работ водоемов), происходит обычно сплошное зарастание, имеющее полосчатый или пятнистый характер.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.
318 с.
2. Гирусов Э.В. Экологическая обусловленность социального прогресса // Экологизация: III конф. с междунар. участием «Свиеко-84». Свищов, 1984. С. 247257.
3. Рянский Ф.Н. Ландшафтное районирование для целей размещения новых производств в зоне БАМ. Владивосток: ДВО АН СССР,1989. 65 с.
4. Шкопек В., Ортц Р. Антропоэкологическая система ландшафта, ее оценка и оптимизация // Экология. 1989. № 1. С. 8-13.
5. Чибрик Т.С., Елькин Ю.А. Формирование фитоценозов на нарушенных промышленностью землях. Свердловск: Изд-во Уральского ун-та, 1991. 219 с.
1ИГД=1
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------
Морин В.А. - кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник,
Бубнова М.Б. - кандидат технических наук, научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск.
E-mail: [email protected]
Морина О.М. - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник,
Тихоокеанский государственный университет, г. Хабаровск.
E-mail: [email protected]
