Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 . Основные методологические подходы при геоэкологическом исследовании территории горных разработок 10
1.1. Геосистемы как объект физико-географического исследования - 10
1.2. Трансформация геосистем 17
1.3. Воздействие на геосистемы горнодобывающего производства - 22
1.4. Теоретические основы рекультиваци нарушенных земель 25
1.4.1. История работ по рекультивации нарушенных земель 25
1.4.2. Нормативно-законодательная база рекультивационных мероприятий 26
1.4.3. Основные направления рекультивации земель 31
Глава 2. Ландшафтио-экологические условия района исследования 34
2.1 Геологическое строение ирельеф 34
2.2 Климатические условия и гидрологический режим 3 8
2.3. Почвенный покров 45
2.4 Растительность и животный мир 49
2.5 Ландшафтная характеристика территории 5 7
Глава 3. Степень трансформированности геосистем района Тугнуйского угольного разреза - 65
3.1 Техногенное воздействие на структуру и функционирование геосистем 65
3.2 Процессы техногенного рельефообразования и изменение 76
литогеной основы
3.3. Классификация геосистем Тугнуйской котловины 82
3.4, Геоэкологические критерии восстановительной способности нарушенных геосистем 87
3.4.1. Методология оценки состояния геосистем 87
3.4.2. Трансформация почвенного покрова 90
3.4.3. Сравнительная оценка восстановительных способностей 91
трансформированных геосистем
Глава 4. Геоэкологические основы рекультивации территории горных разработок в Селенгинском средиегорье 101
4.1. Самовосстановление нарушенных земель 101
4.2. Сельскохозяйственная рекультивация 111
4.3. Лесохозяйственное восстановление 123
4.4. Водохозяйственное восстановление 134
4.5. Прогноз состояния геосистем после рекультивационных мероприятий - 136
4.5.1. Природно-антропогеные геосистемы территории Тугнуйского угольного разреза после биологической рекультивации - 136
4.5.2. Новая фациальная структура после проведения биологической рекультивации - 137
Заключение 147
Список литературы
- Геосистемы как объект физико-географического исследования
- Климатические условия и гидрологический режим
- Техногенное воздействие на структуру и функционирование геосистем
- Самовосстановление нарушенных земель
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время к значительным изменениям природных комплексов приводит открытая добыча полезных ископаемых. В результате такого вмешательства в геосистемы на больших территориях активно развиваются негативные процессы, исключены из сельскохозяйственного оборота плодородные земли и уничтожены огромные запасы лесных ресурсов. Одновременно, происходят значительные выбросы вредных веществ в атмосферный воздух и сбросы загрязненных вод в водоемы, приводящие к превышению ПДК по многим компонентам в несколько раз. Площади нарушенных земель, отводимых под карьеры и отвалы исчисляются сотнями, а иногда и тысячами гектаров. В целом на территории Сибири скорость отчуждения земель под горные работы значительно опережает темпы возвращения рекультивированных площадей.
Рекультивация - мероприятие сложное и дорогостоящее, не имеющее непосредственного отношения к добыче полезного ископаемого, требующее значительных изменений технологического процесса при проведении специфических и трудоемких работ. Поэтому горнодобывающие предприятия не заинтересованы в проведении этих мероприятий. При этом определенную трудность представляет осуществление выбора подходящих приемов рекулътивационных работ, требующих дифференцированного подхода и учета региональных особенностей. Для каждого отдельного случая должны разрабатываться индивидуальные решения о направлениях и специфике восстановительных работ.
В качестве района исследований нами выбран Тугнуйский угольный разрез - крупное горнодобывающее предприятие на территории Республики Бурятия и Читинской области, расположенное в восточной части Тугнуйской межгорной котловины (рис. 1). В настоящее время территория, где функционирует угольный разрез, испытывает на себе комплексное антропогенное воздействие, связанное с работой горнодобывающего производства и функционированием его
инфраструктуры. К тому же территория довольно плотно заселена, и ее геосистемы существенно нарушены.
При производстве горных работ нарушается взаимодействие природных компонентов ландшафта, которое усугубляется загрязнением атмосферы, почвенного покрова и гидросферы. Активизируются денудационно-аккумулятивные процессы, приводящие к различным геохимическим аномалиям, происходит засоление и заболачивание территории.
Актуальность работы и целесообразность проведенных исследований обусловлены недостаточным вниманием к проблемам восстановления нарушенных земель и геоэкологическим основам рекультивационных мероприятий. Изучение процесса трансформации геосистем в результате деятельности горнодобывающего комплекса и оценка восстановительных способностей нарушенных земель позволяют проследить динамику их изменения и дать объективную картину современной экологической ситуации. Результаты проведенных исследований можно использовать для разработки проекта биологической рекультивации территории.
Целью работы является разработка геоэкологических основ рекультивационных мероприятий для восстановления нарушенных горными работами геосистем.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
изучить методологические основы рекультивационных работ;
изучить геосистемы восточной части Тугнуйской межгорной котловины и оценить степень нарушенности геосистем в связи с деятельностью Туг-иуйского угольного разреза;
дать оценку влияния Тугнуйского угольного разреза на геосистемы восточной части Тугнуйской межгорной котловины;
- выявить геоэкологические особенности территории и проследить дина
мику ее изменения в период деятельности угольного разреза;
- провести геоэкологический анализ самовосстановительной способности нарушенных земель и разработать практические рекомендации по биологической рекультивации территории.
Объектами исследования являются антропогенно преобразованные геосистемы восточной части Тугнуйской межгорной котловины.
Предметом исследования являются региональные особенности лесостепных ландшафтов Тугнуйской межгорной котловины, специфика которых влияет на восстановительные способности трансформированных геосистем.
Исходный материал и методика исследований. Фактический материал, положенный в основу работы, был получен во время полевых исследований, проведенных с 2000 г. по 2006 г. в Тугнуйской котловине, а также при работе с материалами фондов Бурятгеолкома и Тугнуйского угольного разреза, при выполнении разработки «Проекта биологической рекультивации Тугнуйского угольного разреза» и темы НИР Института устойчивого развития ВСГТУ "Биологическая рекультивация". В работе проанализированы многочисленные литературные источники, картографический материал.
Методика исследования. Теоретической основой данной работы является учение о геосистемах, изложенное в работах В.Б. Сочавы, положения о значении антропогенного фактора в ландшафте А.Г. Исаченко, материалы об антропогенных ландшафтах Ф.Н. Милькова, научные исследования В.С.Преображенского, B.C. Михеева, В.А. Снытко, А.А. Крауклиса, А.К. Черкащина, В.М, Плюснина, Э.Ц. Дамбиева, А.Б. Иметхенова и др.
Работа выполнялась на основе системного подхода с использованием сравнительного, физико-географического и полевых методов исследования, с применением ГИС и данных космического сканирования.
Основные защищаемые положения.
1. Трансформация ландшафтов, происходящая в результате воздействия открытых горных разработок, приводит к проявлению комплекса экологически негативных процессов, зависящих от региональных особенностей потоков энерго- и массообмена в геосистемах.
Самовосстановительные способности антропогенно нарушенных геосистем при открытой добыче угля зависят от природно-климатических условий, которые оцениваются через выделенные нами геоэкологические критерии: состав вскрышных пород, ландшафтное и биологическое разнообразие, микроклиматические условия и гипсометрическое положение местности.
Восстановление нарушенных геосистем восточной части Тугнуйской межгорной котловины Селенгинского среднегорья и их дальнейшее рациональное использование будет зависеть от природообу словленного и технологически обоснованного проведения всех этапов рекультивационных работ,
Научная новизна работы заключается в том, что благодаря проведенным исследованиям:
-установлены закономерности формирования, функционирования и трансформации геосистем в условиях интенсивного горно-промышленного освоения территории;
проведено картографирование и составлена классификация трансформированных геосистем;
оценена современная геоэкологическая обстановка района горных разработок;
предложен природнообусловленный комплекс мероприятий по биологическому восстановлению антропогенно нарушенных геосистем.
Практическая значимость работы. Результаты исследований по восстановлению антропогенно нарушенных геосистем в зоне влияния Тугнуиского угольного разреза с оценкой экологической ситуации используются руководством предприятия для разработки проекта биологической рекультивации территории. Полученные результаты представляют практический интерес для разработки проекта рекультивации Никольского месторождения каменного угля, находящегося в сходных физико-географических условиях. Отдельные положения, изложенные в диссертации, используются при преподавании экологических дисциплин «Ландшафтоведение», «Экология и рекультивация техноген-
ных ландшафтов», «Экологические проблемы Байкальского региона» в Восточно-Сибирском государственном технологическом университете.
Апробация работы и публикации. Материалы диссертации опубликованы и были обсуждены на следующих симпозиумах и конференциях: "Проблемы геологии и освоения недр" (Томск, 2003), "Научный и инновационный потенциал Байкальского региона" (Улан-Удэ, 2003), "Экология Южной Сибири и сопредельных территорий" (Абакан, 2004), "Молодые ученые Сибири" (Улан-Удэ, 2005), региональных научно-практических конференциях "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" (2001 -2005 гг).
Всего опубликовано 10 работ, из них 8 по теме диссертации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 194 наименований. Работа содержит 164 страницы машинописного текста, 24 рисунка, 15 таблиц.
Настоящая работа выполнена на кафедре «Экология и безопасность жизнедеятельности» Восточно-Сибирского государственного технологическо го университета. На всем протяжении исследований нам сопутствовало доброжелательное отношение и помощь коллег по работе, за что им приносим глубокую благодарность, особенно В.Д. Шаралдаевой, И.В. Олейникову, СЕ. Санжиевой. Выражаем также признательность главному маркшейдеру Тугнуйского угольного разреза В.П. Малееву, преподавателю Саган-Нурской средней школы Г.Д. Чимитову за практическую помощь и творческие контакты при проведении совместных научно-исследовательских работ.
Автор выражает искреннюю признательность и благодарность научному руководителю д.г.н., проф. А.Б. Иметхенову.
Условные обозначения
Щ Крупные населенные пункты * Населенные пункты Щ Широкие реки и озера ——— Границы районов —і Железные дороги — Дороги
CD
Рис. 1. Район исследования.
Геосистемы как объект физико-географического исследования
Природная среда имеет системную организацию, построена из систем разных типов и порядков. При этом все системы весьма разнородны, но, однако обладают рядом общих черт. По В.Н. Садовскому и Е.Г. Юдину (1969) они делятся на следующие категории: - система - это целостный комплекс взаимосвязанных элементов, т. е. нечто большее, чем просто сумма элементов; - система образует особое единство со средой; - любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка (суперсистемы и т. д.); - в свою очередь элементы любой исследуемой системы обычно выступают как системы более низкого ранга.
В 1963 г. В.Б. Сочава в работе «Определение некоторых понятий и терминов физической географии» предложил именовать объекты, изучаемые данной наукой, геосистемами. В последствии, разработав учение о геосистемах, он дал следующее определение этому термину: «Геосистемы - это земные пространства всех размерностей, где отдельные компоненты природы находятся в системной взаимосвязи друг с другом и как определенная целостность взаимодействуют с космической сферой и человеческим обществом» (Сочава, 1978, с. 14). Иными словами геосистема - это природная, реально существующая система, современный синоним природно-территориального комплекса, с присущими ему системообразующими связями и отношениями. В трактовке В.Б. Сочавы геосистемы охватывают весь иерархический ряд природных географических единств от географической оболочки до ее элементарных структурных подразделений. Иерархичность ю строения - важнейшее свойство геосистем. Благодаря ему, как элементарный участок земной поверхности, так и планетарная геосистема (географическая оболочка) и промежуточные подразделения природной среды представляют собой (каждый в отдельности и вместе взятые) динамическую целостность с особой присущей ей географической организацией. Каждому уровню иерархии геосистем (топологический, региональный, планетарный) свойственны свои масштабы и качественные особенности географической организации. На планетарном уровне рассматривается географическая оболочка (геосфера), состоящая из физико-географических поясов и субконтинентов. Региональный уровень представлен крупными структурными частями геосферы - физико-географическими областями, зонами, странами и провинциями. Топологический представлен местностями, урочищами, фациями. Порядок размерности геосистем определяется особенностями круговорота вещества и энергии в географической оболочке. Размерность геосистем в некоторой степени отражает их иерархию. Каждой категории размерности свойственны свои масштабы и особенности географической организации.
В.Б. Сочава (1974а) отмечает, что геосистемы делятся на части, которыми являются системы низших порядков, подсистемы, компоненты и элементы, в совокупности образующие сложную структуру географической сферы. В основе иерархии геосистем находится элементарный геомер (биогеоценоз), «в основе представления о котором лежит понятие, о гомогенном природном ареале» (Сочава, 1978, с. 35). Элементарный геомер - это минимальное однородное пространство, на котором умещаются все составляющие компоненты геосистемы. Таким элементарным геомером является фация. По принципу подобия или сходства фации на основе генерализации объединяются в группы и классы фаций, геомы и т.д., образуя в совокупности самостоятельный классификационный ряд - ряд геомеров (Сочава, 1978). Мозаичное распространение элементарных геомер в пространстве обуславливает их разнообразные сочетания, которые образуют элементарные геохоры. Геохоры принадлежат к другой категории геосистем. «Геохора - это гетерогенная пространственная система, образованная территориально примыкающими друг к другу разными геомерами, в совокупности представляющими структурно-динамическое и функциональное целое...» (Сочава, 1978, с. 239). Так же как и геомеры, геохоры имеют свой самостоятельный иерархический ряд, представленный соподчиненными гетерогенными, но цельными по структуре геосистемами. Геохоры - урочища, местности, районы, округа (микро-, мезо-, топо-. и макрогеохоры) и т. д.
Иерархические ряды геомеров и геохор во взаимной связи позволяют создать ландшафтную классификацию на системной основе, которая одновременно учитывает и динамические превращения географических объектов, без чего пространственной систематики географической сферы вообще не может быть. Двухрядная классификация (табл. 1) отражает реально существующую структуру ландшафтной сферы. Ландшафтная структура выступает, прежде всего, как совокупность взаимосвязей, определяющих внутреннее единство геосистем. Она включает, во-первых, взаимосвязи между геосистемообразующими факторами и, во-вторых, связи между самими природно-географическими единствами - геосистемами (Преображенский и ДР- J 988).
В своем исследовании мы рассматриваем геосистемы топологического порядка размерности.
Важнейшим свойством всякой геосистемы является ее целостность. Целостность геосистемы проявляется в ее относительной автономности и устойчивости к внешним воздействиям, в наличии объективных естественных границ, упорядоченности структуры, большей тесноте внутренних связей в сравнении с внешними. В геосистемах происходит непрерывный обмен и преобразование вещества и энергии.
Сложность строения геосистемы находится в прямом соответствии с ее уровнем (рангом). Три главных уровня геосистемной иерархии охватывают весь ряд последовательных ступеней от фации как предельной нижней, до эпигеосферы как верхнего предела физико-географического исследования.
Климатические условия и гидрологический режим
Климат региона формируется под взаимодействием основных климатообразующих процессов - притока солнечной радиации и циркуляции атмосферы - с подстилающей поверхностью. Фоновые особенности климата связаны с режимами циркуляции и солнечной радиации, а все микро- и мезомасштабньте климатические различия - с местными физико-географическими условиями (ориентацией хребтов, долин, экспозицией и крутизной склонов, высотой над уровнем моря, характером растительности).
Селенгинское среднегорье находится на периферии Центральной Азии в громадном удалении от морей и океанов. Положение средиегорья и особый горнокотловинный рельеф оказывают влияние на формирование и функционирование местного климата.
Исследуемая территория характеризуется повышенным числом часов солнечного сияния в течение года, что косвенно говорит о значительной фотохимической активности климата. Продолжительность солнечного сияния составляет около 2300-2600 часов в год. При этом расчлененность рельефа приводит , к неравномерному приходу солнечного тепла на дневную поверхность и создает значительные микроклиматические различия. Склоны северной экспозиции при крутизне 15-20 получают летом прямой солнечной радиации на 10-15 % меньше, чем горизонтальная поверхность, а зимой и в переходные периоды северные склоны крутизной более 20 прямого солнечного тепла не получают совсем. В летний период разница температур в полуденное время между пологими (менее 10) северными и южными склонами составляла 2-4 (Жуков, 1960).
В течение года радиационный баланс определяется ходом суммарной радиации, альбедо и эффективного излучения (Климат..., 1983). Средняя годовая сумма радиационного баланса составляет 1750 МДж/м год. Переход радиационного баланса через 0 происходит в начале ноября и конце февраля, т.е. период с отрицательными значениями радиационного баланса составляет около 4 месяцев - это приводит к большой повторяемости значительно- и сильноморозных погод. Большие положительные величины радиационного баланса в течение лета являются основной причиной прогревания крупных котловин и формирования засушливых погод,
Условия циркуляции атмосферы на исследуемой территории имеют выраженный сезонный характер. Зимой сказывается сильное воздействие азиатского антициклона, наиболее интенсивное формирование которого происходит в октябре с резким уменьшением радиационного баланса и выхолаживанием подстилающей поверхности. В течение зимы смещение положения высотного термобарического поля, определяющего динамические факторы формирования антициклона, способствуют его некоторому ослаблению и отступлению к югу. В такие непродолжительные периоды (в среднем около 3-7 суток) возможно установление зональной или северозападной циклонических циркуляции, с потеплением, осадками (Севастьянов, Сергеев, 1980). В целом повторяемость антициклона может достигать 26 дней в месяц. Этому способствуют и орографические особенности изучаемой территории, холодный воздух заполняет котловину, как бы создавая "озера" малоподвижного холодного воздуха, в которые "вливаются" под влиянием силы тяжести холодные массы воздуха со склонов гор.
Исследованиями установлено, что для юга Восточной Сибири, особенно межгорных понижений и котловин, характерны продолжительные зимние инверсии, средняя высота которых соответствует высоте антициклона, а интенсивность - 8-12С (Безуглая, 1980). Аэроклиматическая ситуация в тропосфере над Забайкальем характеризуется зимой устойчивым повышением температуры воздуха в слое от поверхности земли до высоты 1,0-1,5 км. Сочетание температурных инверсий и высокой повторяемости штилей и слабых скоростей ветра (0-1 м/с) на рассматриваемой территории способствуют формированию застойных явлений с ноября по март. В конце февраля и в марте наблюдается ослабление азиатского антициклона, и начинают преобладать факторы зональной циркуляции, определяющие западно-восточный перенос воздушных масс, характерный и для осени. Обычно циклоны двигаются с запада, реже северо-запада, приносят холодный арктический воздух и вызывают значительные похолодания, сопровождающиеся сильными ветрами. Наибольшая повторяемость смещения циклонов и их ложбин наблюдается летом. Основное значение в первой половине лета имеет нарастающая интенсивность прогревания воздуха, формируется засушливая и суховейная погода. Во второй половине лета резко возрастает повторяемость пасмурных и дождливых погод и выпадает основное количество осадков (60-70 %).
Техногенное воздействие на структуру и функционирование геосистем
Тугнуйская котловина давно освоена и испытывает на себе комплексное антропогенное воздействие, связанное с функционированием сельскохозяйственных и промышленных объектов и транспортного комплекса. Она довольно плотно населена, ее геосистемы испытывают значительную хозяйственную нагрузку, а на многих участках существенно нарушены. Экологические проблемы здесь связаны с освоением почвенно-земельных, лесных и минерально-сырьевых ресурсов (Олейников, 1998).
Пространственное воздействие на данной территории связано с сельскохозяйственной деятельностью, которая распространена по всей котловине. Локальное воздействие приурочено к крупному индустриальному комплексу - Тугнуискому угольному разрезу, который рассматривается как источник мощного влияния, вызывающий значительные неблагоприятные последствия для геосистем.
Как говорилось ранее, основой формирования, функционирования и развития ландшафта является энергообмен между компонентами ландшафта и геосистемами его образующими. Энергообмен это особое функциональное звено ландшафта. Важной составной частью механизма взаимодействия между компонентами и одним из главных функциональных звеньев ландшафта является влагооборот. Третьим звеном является вещественный обмен или геохимический круговорот. Таким образом, формирование, функционирование и развитие ландшафта обеспечивают энергообмен, влагооборот, биогенный и абиогенный обмен вещества.
Горнодобывающее предприятие представляет собой комплексный источник воздействия на окружающую среду. При производстве горных работ нарушаются взаимодействующие природные компоненты, составляющие ландшафт. К этим компонентам относятся рельеф, горные породы, климат, воды, почвы, растительность, животный мир, которые образуют взаимосвязанное и взаимообусловленное единство. Воздействие на какие-либо из этих компонентов приводит к нарушению ландшафта в целом. Главным технологическим звеном при добыче полезных ископаемых является извлечение сырья, при этом происходит изменение рельефа, рудовмещающих слоев литосферы, дренирование отвалов, вывод рудничных вод и выброс пыли. Горнотехнические мероприятия, связанные с разработкой полезных ископаемых, всегда вносят существенные изменения в процесс функционирования геосистем, и чем масштабнее антропогенное воздействие на естественные ландшафтные комплексы, тем активнее негативная ответная реакция природной среды. Все это оказывает воздействие на структуру и функционирование геосистем.
При анализе техногенного воздействие на структуру и функционирование геосистем района разработки Тугнуйского угольного разреза, нами была составлена схема, иллюстрирующая антропогенное влияние и его экологические последствия (рис. 3).
При открытой добыче угля на Тугнуйском угольном разрезе производятся значительные преобразования рельефа. Извлечение из недр больших объемов горных пород и размещение их в отвалы приводит к нарушениям значительных пространств как по площади, так и по глубине.
1. В результате этого происходит переустройство рельефа: создание отвалов, насыпей, дамб, карьеров, выемок, траншей. Это дает начало таким негативным рельефообразующим процессам как обвалы, осыпи, оползни, смывы, развеивание. Так на поверхности всех отвалов наблюдаются многочисленные эрозионные борозды (рис. 4). На недавно сформированных участках внешних отвалов в северо-западной части карьера отмечены оползневые явления, есть трещины скола в два-три ряда, которые постепенно будут сползать вниз. Поскольку на вновь сформированных техногенных поверхностях нет стабилизирующего растительного покрова, они активно пылят, что приводит к загрязнению атмосферы, влияет на радиационный режим территории.
Самовосстановление нарушенных земель
К концу отработки разрезом «Тугнуйский» Олонь Шибирского месторождения на территории Читинской области будет нарушено 1718,2 га земель. Рекультивации подлежат: поле разреза, внешние отвалы, технологические автодороги, железнодорожные пути, угольный склад, карьерная подстанция. На основании Проекта горнотехнической рекультиации земель, нарушенных и нарушаемых горными работами разреза Тугнуйский, литературных источников и собственных исследований, нами были определены сроки биологического восстановления территорий и составлена карта "Биологическая рекультивация земель на Тугнуйском угольном разрезе".
Преобладающие в антропогенно-преобразованных экосистемах динамически не устойчивые склоновые поверхности в процессе своей эволюции оказывают определяющее влияние на поселение и развитие всей биоты. Техногенные ландшафты коренным образом отличаются от природных, ненарушенных морфологическими параметрами, структурой и составом субстрата, альго-, микробо-, зоо-, фитоценозов, биологической продуктивностью, характером круговорота веществ и энергии, отсутствием развитого почвенного покрова, а также хозяйственной ценностью. (Щербатенко, Кандрашин, 1077; Куприянов, 1989; Чибик, Кравченко, 1990 и ДР-)
На поверхности оказываются глубинные породы. В ходе гипергенеза образуется техногенный элювий, не имеющий ничего общего с зональными почвами и представляющий стерильные неоэкотопы, которые осваиваются организмами с «нуля». Возникает первичный экотоп, на котором поселяются пионерные растения, идут сингенетические сукцессии.
Поселение пионерной растительности в техногенном ландшафте является начальной стадией освоения территории, и особенности ее развития -показатель экологической обстановки в местообитании (Шенников, 1964). Поэтому к вопросу формирования пионерных фитоценозов на нарушенных территориях проявляют интерес многие ученые. В работах В.В. Тарчевского (1968), Л.В. Моториной (1970), Г.И. Махониной, Т.С. Чибик (1975) дан глубокий анализ процессов естественного зарастания техногенных субстратов. Развитие растительности на нарушенных почва идет по типу сингенеза в три стадии: пионерная, простая, сложная группировка (Бондарь, Додатко, 1974; Кандрашин, 1979; Моторина, Ижевская, 1980, Миронычева-Токарева, 1989). Основу пионерной растительности на первых этапах формирования растительных сообществ составляют сорные растения.
Первоначальное заселение отвалов растениями главным образом обусловлено механическими и физическими свойствами техногенного элювия, экспозицией откоса отвала, т.е. основными эдафическими условиями, от которых зависит закрепление и прорастание случайно попавших семян. Проведение исследований по изучению особенностей сингенетических сукцессии биоты на отвалах вскрышных пород карьеров (Баранник, 1974; Лукьянец, 1974, Шилова, 1974; Снытко и др., 1988) показало, что уже через год после прекращения их отсыпки на отвалах появляется пионерная растительность. Исходное состояние субстрата накладывает отпечаток на прохождение первых стадий и скорость сукцессии.
Как показали наши исследования, проведенные на внешних отвалах вскрышных пород Тугнуйского угольного разреза разного возраста (1-15 лет), не подвергнутых горнотехническому восстановлению, поселение растений на их поверхности начинается в год прекращения отсыпки. Если формирование отвала было завершено ранней весной, то в этом же году на его склонах можно заметить первые кустики солянки холмовой (рис. 13).
Основу пионерной растительности, поселяющейся на первичных экотопах техногенных экосистем лесостепи, составляют обычно широко распространенные виды сорных и рудеральных растений (Экология..., 1992). Пионерами зарастания на отвалах Тугнуйского угольного разреза являются представители семейства сложноцветных, маревых, относящихся обычно к однолетним сегетальным и рудуральным: полыни Сиверса и вейничная, солянка холмовая. Для этих растений характерна огромная семенная продуктивность. В большинстве они анемохоры, и их семена не имеют периода покоя и при наличии благоприятных условий способны прорастать на поверхности субстрата без заделки. Растения-пионеры быстро растут, обладают большой экологической пластичностью, способностью произрастать на бедных элементами минерального питания субстратах, но при отсутствии конкуренции.
Первичный растительный покров мозаичен и не сомкнут, представлен разрозненными группировками полыни вейничной, полыни Сиверса, иван-чая узколистного (рис. 14). Большая часть растений произрастает в эрозионных бороздах, то есть в местах, где создаются условия для задержания семян.
