Результаты и их обсуждение

1. Регенерационные сукцессии растительности в техногенных ландшафтах

«Нуль-момент» почвообразования в техногенных ландшафтах, как правило, совпадает со стартом восстановительных сукцессий биоты. Новоявленные первичные экотопы начинают испытывать со стороны окружающих коренных экосистем сильнейшее «давление жизни», которое тем сильнее, чем меньше площадь нарушений. Сукцессии, протекающие в местах с уничтоженным почвенным покровом, принято называть первичными (Уиттекер,1980). К ним обычно относят и антропогенно спровоцированные сингенетические сукцессии (по терминологии В.Н. Сукачева, 1950) техногенных геосистем. Первичные сукцессии характеризуются медленной (по сравнению с вторичными) сменой растительных ассоциаций, сдерживаемой необходимостью формирования почвы - залога устойчивости фитоценозов. Однако такое понимание первичных сукцессий, на наш взгляд, соответствует лишь их классическому примеру -заселению плотных субстратов или фитотоксичных горных пород. В реальной ситуации рыхлые техногенные субстраты по своим свойствам бывают вполне пригодны для поселения видов сосудистых растений, даже формирующих зональные квазиклимаксных группировки. Примером могут служить обнаруженные нами куртины ковыля-волосатика (Stipa capillata) на 5-летних отвалах лессовидных суглинков карьера «Полигон» АО «Белцемент». Некоторые горные породы можно рассматривать как предпочвы, обладающие первичным плодородием (Адерихин и др., 1977; Масюк, 1989). В геологическом прошлом они уже могли играть роль почвообразующих пород, о чем свидетельствует наличие в них органогенного углерода.

Выявлены основные индикаторные растительные ассоциации для оценки «степени зрелости» фитоценозов. Для условий отвалов Лебединского ГОКа молодые сообщества в экотопах с нестабильной средой включают мать-и-мачеховые (Tussilago farfara), донниковые (Melilotus officinalis) ассоциации. Промежуточные серийные сообщества формируются с участием вейника наземного (Calamaqrostis epigeios), костра безостого (Bromus inermis), видов группы разнотравья. Наиболее устойчивые сообщества обычно представлены злаково-разнотравными ассоциациями, причем преобладают рыхлокустовые (мятлик луговой Poa pratensis) и дерновинные злаки (типчак Festuca valesiaca, овсяница красная Festuca rubra). Установлено, что сукцессионное развитие фитоценозов на постпромышленных отвалах может тормозиться на стадиях

«промежуточных» климаксов, представленных обычно ассоциациями видов с сильным аллелопатическим воздействием (в основном, вейниковые ассоциации). Этому может способствовать периодическое и нерегулярное антропогенное воздействие, например, выжигание растительности.

На ранних стадиях становления регенерационных экосистем (0-5 лет) направленность важнейших ресурсоформирующих процессов определяется исходными субстратно-топологическими условиями новообразованных экотопов. Свойства субстрата (материнской породы) являются определяющим фактором, от которого во многом зависят исходный состав пионерных сообществ, особенности начального этапа почвообразования. Рельеф новообразованных поверхностей способствует пространственному перераспределению регенерационных процессов: их концентрации в наиболее благоприятных положениях (понижения) и относительному отставанию в менее благоприятных (склоны).

На более продвинутых стадиях сукцессии (до 15 лет) происходит формирование сомкнутых сообществ со значительным участием рудеральных видов. Однако в структуре биоценозов намечаются тенденции формирования более устойчивого состава: появляются виды-представители квазиклимаксных группировок. В зооценозах преобладают виды-доминанты фоновых экосистем. На данном этапе происходит реализация первичного плодородия субстрата: происходит быстрый рост биомассы сообществ, усиление поступления органического вещества в почву, что способствует ускорению ее формирования.

Следующий этап (15-35 лет) в развитии молодых экосистем связан с интенсивным развитием почвы: скорость формирования гумусового горизонта достигает 4-5 мм/год. В составе фитоценозов происходит замена рудеральных видов на более устойчивые, в частности, дерновинные злаки. Доля разнотравья в ходе сукцессий остается относительно постоянной, но видовой состав этой группы изменяется в сторону преобладания «климаксных» видов.

Относительной стабилизацией регенерационных процессов характеризуется этап от 35 до 70 лет. Биоценозы приобретают устойчивую структуру, их видовая структура (при некотором снижении биоразнообразия) представляет основные варианты зональных квазиклимаксных экосистем. Происходит стабилизация биомассы сообществ, замедление почвообразовательных процессов. Дальнейшее развитие новообразованных экосистем происходит в режиме медленного роста структурных показателей.

Для формирования фитоценозов наиболее значимы такие факторы, как свойства субстрата (степень выветрелости, первичное плодородие, наличие токсичных веществ,

А

Б

водоудерживающая способность), степень увлажнения биотопа, положение в рельефе, которое определяет экспозицию склона, его прогреваемость, развитие эрозионных и других экзодинамических процессов (обвалов, оползней, осыпей, осов и т.п.)

Отдельную исследовательскую задачу представляли исследования пространственной организации фитоценозов в условиях склоновых ландшафтов, довольно распространенных в карьерно-отвальных комплексах. Для изучения разных типов комплексов растительности нами был применен метод профилей - трансектов. Достоинство этого метода при геоботанических исследованиях, в отличие от широко применяемого метода экологических рядов, при котором пробные площадки закладывают в каждой ассоциации, не образуя непрерывного ряда, заключается в том, что рассматривается непрерывный ряд ассоциаций. При методе профилей ведут непрерывное, с начала до конца трансекта описание, зарисовку и картографирование растительного покрова.

В отвальном комплексе Лебединского ГОКа были заложены два трансекта на склонах отвалов. Выделены площадки, размером 100 м2 (10 м х 10 м), примыкающие друг к другу. На первом трансекте (рис. 1, А) исследовались четыре площадки. Два участка располагались на склоне от 15 до 70 градусов. Третий участок на выполаживающейся части склона, и четвертый у подножия склона. На втором трансекте (рис. 1, Б) изучались семь отдельных площадок, заложенных на склоне с уклоном от 7 до 45 градусов.