Содержание к диссертации
сев-
введение ^
глава i. роль микроартропод в почвообразовании и
податний почвенного плодородия 9
ГЛАВА П. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 28
Краткая характеристика обследованных территорий 28
Основные методы исследования 36
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ МДКРОАРТ
РОПОД НА ОТВАЛАХ В ХОДЕ ИХ ЛЕС0Х03ЯЙСТВЕНН0Й РЕКУЛЬ
ТИВАЦИИ * 4-2
Развитие группировки микроаргропод при искусственном лесоразведении 43
Формирование населения микроаргропод при естественном лесовозобновлении. 54-
Некоторые общие особенности формирования группировок микроартропод в ходе лесной рекультивации 63
ГЛАВА 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ МИКРОАРТРОПОД В ХОДЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ РЕКУЛЬТИВАЦИИ. . . вЭ
Изменения видовой структуры группировок микроартропод ?!
Закономерности вертикального распределения микроартропод в почвах рекультивированных полей .. $2
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРИЧИН МЕД
ЛЕННОГО ФОРМИРОВАНИЯ НА ОТВАЛАХ ЛЕСНОГО СООБЩЕСТВА
МИКРОАРТРОПОД . . . . 86
Значение удаленности отвалов от возможных источников заселения 87
Характер и скорость расселения микроартропод из искусственно обогащенных очагов на отвалах. . . 91
Значение микроклиматических и почвенных условий отвалов для формирования лесного сообщества микроартропод %
Сцэ. ГЛАВА 6. ОСОБЕННОСТИ РАЗЛОЖЕНИЯ ЛЕСНОЙ ПОДСТИЛКИ. В.
УСЛОВИЯХ ОТВАЛОВ ИЗ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128
ВЫВОДЫ: 133
ПРИЛОЖЕНИЯ: 135
Введение к работе
В связи со все усиливающимся антропическим воздействием на природные процессы особое внимание привлекают территории в наибольшей степени измененные человеком и требущие незамедлительного вмешательства для предотвращения их отрицательного воздействия на окружающую природную среду. Таковы "техногенные" ландшафты, образующиеся в процессе открытых разработок полезных ископаемых, и качественно отличные от естественных территорий.При образовании техногенных ландшафтов изменяются рельеф,физические и химические свойства грунтов, гидрологический режим, микроклиматические условия и т.п. Растительность и почвенный покров, а также животное население формируются заново на практически стерильных глубинных породах, вынесенных на поверхность. Восстановление на подобных территориях стабильных сообществ невозможно без знания закономерностей развития в техногенных условиях всех звеньев биогеоценоза.
К настоящему времени наиболее изучены в этих условиях смены растительности. При естественном зарастании различных отвалов пионерами заселения являются почвенные водоросли (Штяна,1970, 1977; Штина и др., 1970). В дальнейшем для начальных этапов развития растительности характерен своеобразный пионерный комплекс высших растений, с преобладанием в нем сорных и рудеральных однолетников (Моторина, Ижевская, 1973; Колесников и др.,1976). В ходе сукцессяонных смен пионерная группировка замещается более стабильным фитоценозом; происходит как бы "олуговение" первоначально чисто рудеральных сообществ (Моторина,Ижевская, 1973) и формируются злако-разнотравные ассоциации с участием деревьев и кустарников. При этом образующиеся сообщества обладают ярко выраженными чертами зональности (Колесников,Пикалова,1974; Моторина,
1975а; Федотов, Моторяна, 1978). Установлено, что образование устойчивых травянистых фитоценозов на отвалах в разных природных зонах растягивается на срок от 7-Ю до 20-40 лег (Моторяна, Ижевская, 1973; Мзсюк, 1974; Шилова, 1974; Лукьянец, 1974,1975; Махонина и др., 1976). Скорость формирования сообществ близких к зональным существенно зависят от степени экстремальности среды (Терехова и др.,1974; Махоняна, 1976). Формирование развитых древесных насаждений часто требует еще большего времени (Щерба-тенко, Кондрашина, 1977; Фагкулин, 1977). и обычно приводит к фягоценозам, более или менее приближавшимся к естественным лесам (Лукьянец, 1974; Ижевская, Васильева, 1980).
Интересные данные получены при изучении процесса первичного почвообразования на отвалах горных пород. Во вновь отсыпанных грунтах, особенно под искусственными посадками или посевами,идет относительно быстрое накопление гумусних веществ и фррмирование генетических почвенных горизонтов (Бекаревия, Масюк, 1970; Го-га тяшвиля, 1970; Таранов и др., 1974; Чеклина, 1975; Терехова, 1979 и др.). По мнению многих почвоведов (Таранов и др.,1974; Махоняна, 1974; Егеревская, Мамонтова, 1975; Терехова, 1979), образующиеся при самозарастании отвалов "молодые", еще во многом примитивные, варианты почв развиваются в направлении зональных, хотя процесс первичного почвообразования в техногенных ландшафтах находится в большой зависимости от состава и свойств грунтосмесей, степени развития растительного покрова и животного населения.
На этом фоне постоянно усложняющихся растительных сообществ и почвенных разностей происходит развитие и животного населения, закономерности которого изучены еще недостаточно полно,хотя имеющиеся немногочисленные данные охватывают самые различные компоненты зооценоза. Так, смены населения позвоночных животных (птиц, мелких млекопитающих, амфибий) изучались, в основном, американ-
- б -
СКИМИ авторами (cm. Surface mining and fish/wildlife needs... , 1978). В Советском Союзе подобные исследования проведены в Подмосковном угольном бассейне ,Б.И.Булавинцевым(1981). Однако наибольшее внимание исследователей привлекает формирование на отвалах почвенного населения,играющего важную роль в окультуривании подобных территорий. Исследования почвенных животных в техногенных ландшафтах, в основном, проводились в Англии ( Devis, Murphy, 1961; Devis , 1963; Williamsen,Evans , 1973; Hutson ,1972,1980a, 6, 1981; Usher , 1979), Б ФРГ (Bode, 1975a, б; Hermosill^ 1976), в ГДР (Bruninget al. , 1965; Dunger , 1967a,б, 1968a,б, 1969a,6, 1978; Neumann, 1970, 1971, 1973), в СССР (Булавинцев, 1979a, 1981; Булавинцев, Матвеева, 1979; Элиава и др., 1976, 1980), в в Польше ( Ziemnicki et al. ,1979),т.е. странах, где горнодобывающая промышленность особенно развита и наносит существенный вред природным комплексам. Этими исследованиями установлено,что ход заселения беспозвоночными рекультивируемых территорий,несмотря на различия в деталях развития отдельных групп, в общих чертах отражает основные закономерности формирования животного населения е процессе развития почвенного покрова при выветривании горных пород, отмеченные, например, Й.В.Стебаевым (1958,1963). Формирование гумусового горизонта сопровождается в обоих случаях увеличением таксономического и экологического разнообразия комплексов почвенных животных, причем этот процесс проходит ряд явно выраженных стадий, на которых господствует та или иная таксономическая или функциональная группировка. И в том, и е другом случае пионерами в заселении "молодых" почв являются мелкие членистоногие, утилизирующие основную часть перерабатываемой на этом этапе органики. Более крупные представители мезо-фауны появляются позднее.
Однако в целом следует отметить, что изучение почвенно-
зоологических сукцессии на техногенных территориях,начатое только в середине 60х годов,отличается еще значительной неполнотой и существенно отстает от ботанических и почвенных исследований этой проблемы. Все еще очень мало данных о направлениях развития почвенного населения при различных способах рекультивации и дальнейшего использования территорий, о полноте восстановления почвенной фауны в сравнении с естественными природными комплексами,об основных ограничивающих факторах и значении их для различных групп почвенных животных, о возможности стимуляции развития на отвалах некоторых важных в почвообразовании групп и т.п.
Решению некоторых из этих вопросов, имеющих большое значение для теории и практики восстановления нарушенных земель, и посвящена настоящая работа, осноеной целью которой было выявление общих закономерностей начальных этапов формирования почвенного населения в ходе первичного почвообразования на промышленных отвалах при различных способах их рекультивации. В качестве модельной была выбрана группировка микроартропод - многовидовой комплекс мелких почвенных членистоногих, обладающих самыми различными диапазонами экологических требований к условиям среды. Разнообразие экологических форм, относительно короткие жизненные циклы, способность к резким колебаниям численности и относительно высокие миграционные возможности обуславливают четкость реакции микроартропод на изменение свойств населяемых ими субстратов. Кроме того, этот комплекс беспозвоночных играет существенную роль в трансформации органических остатков в почвах, особенно в таких "молодых и примитивных", какими являются грунты отвалов. На основании изучения динамики группировки микроартропод в целом и изменений ряда её обобщенных характеристик (общая численность, групповой состав, набор доминантов,спектр жизненных форм, характер вертикального и горизонтального распределения и т.п.)
в ходе развития сообществ на отвалах можно с высокой степенью достоверности судить о характере почвообразовательных процессов и степени развития почвенного покрова на разных стадиях сукцессии в этих условиях.
Конкретные задачи исследования заключались в следующем:
изучить сукцессионные изменения комплекса почвенных мик-роартропод по мере развития растительного и почвенного покровов на нарушенных территориях разного целевого назначения;
выявить факторы среды, оказывающие наибольшее влияние на этот процесс;
еыяснить степень участия почвенных животных в деструкции листового опада в молодых лесах на отвалах;
используя высокие индикаторные возможности комплекса мик-роартропод, оценить характер почвенных и лесорастительных условий на отвалах с целью выяснения вероятности формирования в техногенных ландшафтах стабильных сообществ и необходимости определенных мероприятий для ускорения этого процесса.
