Статья: Мелиоративный потенциал на растительном покрове породных отвалов угольных шахт Донбасса

Таблица 2

Степень родового и видового богатства выявленных семейств

Таблица 3

Представленность различных биоморф

Условные обозначения. Коэффициент эрозионной опасности (КЭО). Биоморфы: деревья (Дер.), кустарники (Кус.), травянистые: многолетники (Мн.), двулетники (Дв.), однолетники (Од.). Клима- морфы: терофиты (Т), фанерофиты (Рh), хамефиты (Ch), гемикриптофиты (Hkr), геофиты ^).Трофо- морфы: олиготрофы (OgTr), мезотрофы (MsTr), ме- гатрофы (MgTr), олигомезотрофы (OgMsTr), олиго- мегатрофы (OgMgTr), мезомегатрофы (MsMgTr). Гигроморфы: ксерофиты (Ks), мезофиты (Ms), ксе- ромезофиты (KsMs), мезоксерофиты (MsKs). Гелиоморфы: гелиофиты (He), гелиосциофиты (HeSc), сциогелиофиты (ScHe). Ценоморфы: сте- панты (St), сильванты (Sil), протанты (Pr), петро- фиты (Ptr), гелофиты (Pal), псаммофиты (Ps), руде- ранты (Ru), культуранты (Cul).

По результатам наших исследований для растительного покрова, формирующегося на обследованных отвалах, характерно 103 вида высших сосудистых растений (таблица 1) которые относятся к 80 родам 30 семейств (таблица 2). В аспекте систематической структуры исследованной флоры следует выделить, что только один род (Роа) включает четыре вида, два рода - по три вида, шестнадцать родов - по два вида. Чуть больше половины семейств включает по одному роду и одному виду. Низкое родовое и видовое разнообразие характерно для Ranunculaceae, Ulmaceae, Aceraceae и Oleaceae. Такие семейства как Polygonaceae, Euphorbiaceae и Boraginaceae включали по три вида каждое, а Che- nopodiaceae по четыре вида. Такие семейства как Polygonaceae, Euphorbiaceae и Boraginaceae включали по три вида каждое, а Chenopodiaceae по четыре вида.

Лидирующее положение по числу видов зани- подчёркивают Chenopodiaceae и Brassicaceae, эти мают семейства Asteraceae, Poaceae, Rosaceae и семейства представлены исключительно сорными Brassicaceae. Специфику исследованной флоры видами. Присутствие сорных видов в растительных сообществах можно рассматривать как индикатор его антропогенной трансформации. В наших исследованиях на долю рудерантов приходится почти половина видового состава. Большинство видов из них встречаются рассеяно по всей поверхности отвалов, редко образуют одновидовые группировки, чаще конкурируют в составе других групп растений. Поэтому степень формирования мелиоративного потенциала таких растительных сообществ невысокая, по нашим данным коэффициент эрозионной опасности у них находится в пределах 0,8 - 0,99. Наилучшие показатели формирования мелиоративного потенциала, в спектре семейств, предоставлены Poaceae, коэффициент эрозионной опасности у видов составил 0,23 - 0,6. По мнению В.М. Ивонина, древостой составляет основу устойчивости биотехсистемы в лесных мелиорациях, а вместе с кустарниковой растительностью играют основную роль в создании мелиоративного потенциала [8]. В наших исследованиях на территории породных отвалов было выявлено 16 видов деревьев и 9 видов кустарников (таблица 3). Преобладали в растительном покрове травянистые растения (75,7% от общего числа видов), среди которых многолетние составляют 34,9%.

На таком этапе естественного биоосвоения породных отвалов, определение защитной лесистости, как выраженное в процентах отношение площади лесной растительности к общей площади территории [14], даёт основания считать лесистость на породном отвале шахты «Шуровка-1» с показателем 31,3% - средней, а лесистость на отвалах шахт № 11 г. Донецка и «Островская», с показателями 13,1% и 1,6% соответственно - слабой.

Таблица 4 Распределение видов по экоморфам и ценоморфам

Растительный покров в спектре климаморф характеризуется лидирующим положением гемикриптофитов (40,8%), их коэффициент эрозионной опасности в пределах 0,23 - 0,88, что в силу приспособленности различных видов растений к перенесению неблагоприятных климатических условий повышают мелиоративный потенциал.

Анализ ценоморфы показал, что лидирующее положение занимают рудеранты, на их долю приходится 42,8% видового состава (таблица 4). Второе и третье значимое место, занимают степанты 21,4% и сильванты 20,4% всех выявленных видов. Эти две группы представляют определённый интерес в повышении мелиоративного потенциала, значение коэффициента эрозионной опасности в пределах 0,23 - 0,8. В соответствии со степенью представленности все выявленные ценоморфы располагаются следующим образом: рудеранты - степанты

- сильванты - протанты - культуранты - петрофиты

- гелофиты - псаммофиты.

Формирование растительности на породных отвалах во многом зависит от микроклиматических, эдафических и гидрологических условий эко- топа. Они влияют на расселение видов по поверхности и обуславливают формирование растительных микрогрупп того или иного типа, обеспечивая занятость площади растениями, уменьшая открытое пространство отвалов. Наличие которых обуславливает преобладание в исследованной флоре гелиофитов (55,4% от общего числа видов). Однако наличие сомкнутых многовидовых растительных сообществ с образованием нескольких слоёв в травяном ярусе, а также наличие представителей древесного и кустарникового ярусов, объясняет значительное участие в растительном покрове сциоге- лиофитов (37,8% всех выявленных видов), что повышает их фитомелиоративную значимость.

Выделение в спектре гигроморф представителей ксерофитов, мезофитов, мезоксерофитов и ксе- ромезофитов указывают на не устойчивые условия гидрологического режима. Учитывая, что лишь тринадцатая часть видов является ксерофитами, а ксеромезофитов (43,7%) больше чем мезоксерофи- тов (27,2%), по нашему мнению, можно говорить об определённой мезофитизации растительного покрова. Выявленное увеличение численности мезо- фитных видов в растительных сообществах отвалов с широкой эко лого-гидрологической амплитудой (мезофиты, мезоксерофиты, ксеромезофиты), на фоне трофности (а большинство из них относится к ряду мезотрофов, что составляет 57,3%) и являются представителями различных жизненных форм (фа- нерофиты, хамефиты, гемикриптофиты, геофиты), позволяет наблюдать за продолжительностью фитомелиоративного периода объектов. Доля ме- гатрофов составляет 18,5% видового состава, однако среди них есть типичные представители лесов - Fraxinus excelsior, Malus sylvestris - что говорит о создании на отдельных участках отвала почвенных условий для развития процесса сильватизации.

Из приведенного материала природного освоения породных отвалов, можно видеть как сложно сочетаются между собой геологическое прошлое эдатопа, рельеф, климат, микроклимат, растительность наделенная фитомелиоративными функциями в процессе непрерывной конкуренции за выживание в неблагоприятной среде. Причём, чем больше приспособлены виды к конкуренции в растительном сообществе, тем различней их фитомелиоративные функции, тем больше (согласно коэффициента эрозионной опасности) их мелиоративная значимость и тем выше степень мелиоративного потенциала растительного покрова. На основе исследования особенностей структурной организации растительных сообществ породных отвалов и возможности защиты растениями поверхности породы от эрозии, нами установлено пять степеней формирования мелиоративного потенциала.

1. Открытая поверхность породы. (Появление мелиоративных функций в результате жизнедеятельности микоальгобактериального комплекса и изменении молекулярно-ионного уровня структурной организации породы [16]. КЭО =1).

2. Сообщества рудеральных одно-, двулетних видов растений. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Расположение растений по поверхности рассеянное, появление микрогрупп незначительное. Существенные взаимоотношения между соседними растениями отсутствуют. КЭО =0,8 - 0,99. Преобладание гелиофитов, ксерофитов и мезотрофов).

3. Группово-зарослевые сообщества одно-, двулетних и многолетних травянистых растений. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Появляются стеблевые остатки и формируются площади круглогодично занятые растительностью. Возникают взаимоотношения между компонентами. КЭО = 0,6 - 0,8. Преобладание гелиофитов, ксеромезофитов, мезотрофов. Появление олигомегатрофов).

4. Группово-зарослевые сообщества с преимуществом многолетних травянистых видов и включение одиноких видов деревьев или кустарников. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Накопление прошлогодних растительных остатков. Появляются площади способные защищать поверхностный слой породы от прямого воздействия дождевых капель. Взаиморасположение растений принимает смешанный характер. КЭО = 0,4 - 0,6. Преобладание гелиофитов, мезо- трофов, мезоксерофитов и мезофитов. Появление сциогелиофитов и мегатрофов).

5. Сообщества древесной и травянистой растительности. (Поступление органических и минеральных веществ с корневыми остатками и жизнедеятельности растений. Накопление растительных остатков и опада листьев деревьев. Защита поверхности породы от дождевых капель. Накопление влаги опадом листьев. Распространения отдельных видов наиболее соответствуют возможному минимуму конкуренций между компонентами сообщества. КЭО = 0,2 - 0,4. Преобладание сциогелиофи- тов, мезофитов и мезоксерофитов, мезотрофов и мегатрофов).