Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 2.
Глава 3. Глава 4.
Глава 5.
Возможность участия водорослей в восстановлении техногенных отвалов (литературный обзор) Характеристика природных условий района исследования
Материал и методика исследования Структурно-функциональная организация альгогруп-пировок спланированных разновозрастных вскрышных отвалов лесостепной зоны Кузнецкой котловины
4.1. Четвертичное отложение
Физико-химический состав почвогрунтов отвала
Таксономическая структура альгофлоры отвала
Особенности фитоценотической организации аль-гогруппировок на участке сообщества естественного зарастания
Формирование альгогруппировок в условиях агрофитоценозов
4.2. Пермское отложение
Физико-химический состав почвогрунтов отвала
Таксономическая структура альгофлоры отвала
Особенности формирования альгогруппировок на участке сообщества естественного зарастания
Формирование альгогуппировок в условиях агрофитоценозов
Сравнительная характеристика альгогруппировок разновозрастных отвалов Кузнецкой котловины
Глава 6.
Анализ таксономической структуры альгофлоры разновозрастных отвалов
Сравнительная характеристика фитоценотической 88 организации альгогруппировок разновозрастных отвалов
Флора водорослей техногенных отвалов Кузбасса 100
ВЫВОДЫ 108
ЛИТЕРАТУРА ПО
ПРИЛОЖЕНИЕ: Список водорослей исследованных разновозрастных 123 отвалов Кузбасса Список водорослей техногенных отвалов Кузбасса
Введение к работе
Актуальность проблемы. Разрушительное воздействие человека на биогеоценозы приводит не только к возникновению экологических проблем, но и усилению социальной напряженности. Поэтому не случайно проблеме восстановления нарушенных земель во всех государствах мира придаётся большое значение. Возвращение их во вторичное хозяйственное использование остаётся приоритетным направлением национальной политики и экономики России. Эта тематика вошла в список первоочередных задач Сибирского отделения Российской академии наук, представленных В.А. Коптюгом (1992) на Всемирном форуме, проведённом под эгидой ООН в г. Рио-де-Жанейро.
Особенно важно проведение рекультивационных мероприятий в Кузбассе, отнесённом к "зонам экологического бедствия". Здесь находится каждый второй отвал, существующий на территории нашего государства, и расположены они, как правило, в наиболее обжитой части региона (Мазикин, 1999). В связи с этим разработка дешёвых и эффективных методов биологической рекультивации нарушенных земель Кузнецкой котловины имеет большое значение для улучшения и стабилизации экологической и социальной обстановки. Наиболее широкое освещение этих вопросов представлено в основном докладе на XXX заседании Межрегиональной ассоциации "Сибирское соглашение" (Тулеев, 1999).
В процессах восстановления земель велико значение водорослей. Они способны вступать во взаимодействия со всеми компонентами биогеоценозов и выполнять важную роль в их функционировании. Водоросли являются также одной из групп первичных продуцентов. Кроме того, они выделяют в окружающую среду спектр биологически активных веществ, витаминов, различных слизей, что способствует склеиванию отдельных минеральных частиц субстрата и созданию структуры будущей почвы (Голлербах, Штина, 1969; Горюнова и др., 1969; Сиренко, Кондратьева, 1998), а также служат
противоэрозионным барьером (Дубовик, 1995). Синезелёные водоросли, способные к фиксации атмосферного азота - важный источник поступления этого биогенного элемента в почвогрунты (Singh, 1961; Перминова, 1964; Панкратова, 1981, 1987). Сам факт появления водорослей в комплексе с другими микроорганизмами в субстрате отвалов свидетельствует о начальном этапе их зарастания (Неганова, 1975). Следовательно, со временем освоенные отвалы могут быть вновь использованы как сельскохозяйственные угодья, сенокосы или пастбища. Этому способствует наработка и дальнейшее накопление в них первичного органического вещества. Таким образом, возникает необходимость изучения водорослей вскрышных породных отвалов, подверженных биологической рекультивации. Цель и задачи исследования.
Цель исследования: выяснить характер ответных реакций группировок почвенных водорослей на систему рекультивационных мероприятий, способствующих ускоренному восстановлению техногенных отвалов.
Соответственно поставленной цели определены следующие задачи:
изучить видовой состав и таксономическую структуру водорослей разновозрастных отвалов, подверженных биологической рекультивации.
выявить особенности фитоценотической организации группировок почвенных водорослей в созданных агрофитоценозах и сообществах при естественном зарастании на спланированных разновозрастных отвалах.
выяснить ответные реакции альгогруппировок на рекультивационные мероприятия, проведённые на техногенных отвалах.
Защищаемые положения: 1. Флористическая и фитоценотическая организация группировок почвенных водорослей на спланированных техногенных отвалах разного геологического возраста соответствует зональному лесостепному характеру формирования.
6 2. Изменения соотношения систематических групп, доминантного состава и спектра жизненных форм водорослей составляют комплекс ответных реакций на рекультивацию техногенных отвалов.
Научная новизна. Впервые альгологические исследования в Кузбасском регионе (а также за Уралом) проводились на спланированных отвалах разного геологического времени: четвертичного периода кайнозойской и пермского - палеозойской эр. При этом учитывались различные варианты их освоения: путём естественного зарастания и создания агрофитоценозов. Всего на спланированных разновозрастных отвалах выявлено 137 номенклатурных видов (151 вид и внутривидовой таксон). Среди них впервые в почвогрунтах отвалов Кузбасса обнаружено 8 видов. В ходе рекультивационного восстановления отвалов происходит нарастание видового разнообразия, изменение соотношения систематических групп, наблюдается перегруппировка видов в доминантных комплексах и спектрах жизненных форм водорослей. Произведена инвентаризация и дана оценка альгофлоры техногенных ландшафтов Кузбасса.
Практическая значимость работы. Результаты исследований могут быть использованы при разработке мероприятий по биологической рекультивации отвалов. Таксономическая структура, фитоценотическая организация, доминантный комплекс видов в составе альгогруппировок, формирующихся в ходе рекультивационного восстановления, могут служить показателями почвенной среды и быть использованы для мониторинга состояния почвенно-экологической ситуации Кузбасского региона. Выяснение роли водорослей в восстановлении почв, нарушенных в результате извлечения полезных ископаемых, позволит дать более полную информацию о процессах, происходящих в почвах. Материалы исследования используются при подготовке курсовых и дипломных работ, чтении курсов лекций по разделам почвенной альгологии и экологии, социальной экологии и основам
природопользования в педагогическом и аграрном университетах г. Новосибирска.
Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы диссертации докладывались на международной научно-практической конференции "Экологические проблемы угледобывающей отрасли при переходе к устойчивому развитию" (Кемерово, 24-25 февраля 1999г.), на молодёжной конференции "Исследования молодых ботаников Сибири" (Новосибирск, 20-22 февраля 2001г.); на Зей Всероссийской конференции, посвященной памяти Л.М. Черепнина "Флора и растительность Сибири и Дальнего Востока" (Красноярск, 23-26 апреля 2001г.), на международном совещании "Проблемы охраны растительного мира Сибири"; чтения памяти А.В. Куминовой (Новосибирск, 21-24 августа 2001г.), на 5-ой и 6-ой Пущинской конференциях молодых учёных "Биология - 21 века" (Пущино, 23-26 апреля 2001г., 20-24 мая 2002г.), на международном совещании "Биологическая рекультивация нарушенных земель" (Екатеринбург, 3-7 июня 2002г.), на Х1-ом Ботаническом съезде (Новосибирск-Барнаул, 18-22 августа 2003г.). Апробация результатов работы осуществлена при проведении лабораторно-практических занятий по ботанике в Новосибирском государственном педагогическом университете. Всего опубликовано 18 работ, 1 - в реферируемом журнале.
Полевые исследования проведены при использовании средств Федеральной целевой программы "Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки" (1997-2001), гранта № 656, направления 5.1.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы, приложения. Общий объём рукописи составляет 150 страниц, включая 7 рисунков, 53 таблицы. Приложение содержит систематический список водорослей исследованных почвогрунтов, который включает 137 видов (151 вид и внутривидовой таксон), а также -
техногенных отвалов Кузбасса (с учётом данных других авторов), представленный 311 видами (357 видами и внутривидовыми таксонами). Список использованной литературы содержит 127 источников, из них 11 на иностранном языке.
