Введение к работе
Актуальность исследований. В настоящее время проблема трансформации экосистем и их основных компонентов - почвенного, растительного покрова, климатических показателей - в связи с активной хозяйственной деятельностью человека приобретает глобальный характер. Одним из регионов с наиболее яркими проявлениями экологического кризиса, затронувшего все аспекты природопользования, выступает Кузбасс. В настоящее время на территории Кемеровской области находится более 40 предприятий, ведущих добычу угля открытым способом. Их деятельность привела к деградации не менее 70% почвенного покрова земледельческой части региона, около 100 тыс. га уничтожено полностью [Малахов, 1999; Андроханов, Курачев, 2010]. Свойства и режимы почв техногенных ландшафтов Кузбасса рассматриваются в работах С. С. Трофимова [1975], В.М. Курачева и В. А. Андроханова [2010] и др. Почвенный покров естественных территорий Кузбасса был подробно исследован С. С. Трофимовым [1975], В.А. Хмелевым и А.А. Танасиенко [1983] и др. Однако в проведенных исследованиях не уделяется внимание взаимодействию техногенных и прилегающих к ним естественных территорий.
Влияние техногенных ландшафтов на прилегающие естественные территории многопланово: термическое, геохимическое, гидрологическое и т.п. По этой причине естественные экосистемы подвержены сильному преобразованию, что в настоящее время, к сожалению, при экологическом мониторинге нарушенных земель не учитывается, либо носит условный характер. Поэтому, исследования такого рода чрезвычайно актуальны как с точки зрения региональной специфичности такого промышленно-развитого региона, как Кузбасс, так и масштабности экологических последствий для всей Западной Сибири.
Цель исследований: Выявить и исследовать причины и степень трансформации основных компонентов естественных экосистем (микроклимата, почвенного и растительного покрова) в лесостепной зоне Кузнецкой котловины в условиях техногенеза.
Задачи исследований:
Определить направление трансформации естественных экосистем по степени и видам воздействия на них отвалов вскрышных пород.
Исследовать особенности микроклимата, сложившегося на естественных территориях, прилегающих к техногенным ландшафтам и определить закономерности его изменения.
Изучить физические и агрохимические свойства почв, находящихся на различном удалении от отвалов и оценить их почвенно-экологическое состояние.
Рассмотреть состав фитоценозов естественных ландшафтов, находящихся в зоне влияния техногенных ландшафтов и запасы фитомассы.
Научная новизна работы. Впервые проведена комплексная оценка негативного воздействия отвалов вскрышных пород на прилегающие к ним естественные ландшафты. Установлено, что основными факторами трансформации естественных ландшафтов являются изменения климатических параметров, физических и агрохимических свойств почв. Определено влияние техногенного рельефа на изменение ряда микроклиматических показателей: температуры, влажности, скорости ветра в приземном слое воздуха, перераспределения атмосферных осадков на прилегающих естественных территориях.
Установлены основные причины трансформации ряда свойств и характеристик почв естественных ландшафтов, находящихся в зоне прессинга отвалов. Проведена почвенно-экологическая оценка и геоботаническое описание территорий, находящихся в зоне воздействия техногенного объекта. Выявлена неоднородность отношения подземной к надземной биомассе на участках, расположенных на различном удалении от отвалов вскрышных и вмещающих пород.
Защищаемые положения:
Отвалы вскрышных пород влияют на изменение микроклимата и гидротермического режима прилегающих к ним естественных ландшафтов, физических и агрохимических свойств почв, а так же на функционирование растительных сообществ.
Участки, приуроченные к юго-западным склонам отвалов, подвержены ари-дизации, участки, расположенные у северо-восточных склонов - процессам олу-говения.
По мере удаления от отвала изменения в функционировании экосистем могут носить менее яркий или даже локальный характер в виду пространственной ограниченности прессинга техногенного объекта.
Научная и практическая значимость работы Исследованы особенности функционирования компонентов естественных экосистем - микроклимата, почвенного и растительного покрова - в условиях техногенеза. Показана различная направленность процессов воздействия отвалов, в одном случае это иссушение, а в другом - переувлажнение. Впервые проведена комплексная почвенно-экологическая оценка естественных территорий прилегающих к отвалам. Установлено изменение растительных сообществ в зависимости от пространственного расположения относительно отвалов вскрышных и вмещающих пород. Исследования такого рода дают возможность понять механизмы и характер воздействия техногенных ландшафтов на прилегающие к ним естественные территории, а так же прогнозировать дальнейшее их развитие. Результаты работы могут быть использованы для проведения почвенно-экологического районирования и мониторинга естественных ландшафтов, граничащих с отвалами вскрышных и вмещающих пород.
Личный вклад автора. Автором проведены экспедиционно-исследовательские работы, анализ полученных материалов, их научная интерпретация и публикация.
Апробация работы. Результаты исследований представлялись на Международных и Всероссийских конференциях: «Эволюция почвенного покрова: история идей и методы, голоценовая эволюция, прогнозы» (Пущино, 2009), «Проблемы промышленной ботаники индустриально развитых регионов» (Кемерово, 2009), «Отражение био-гео-антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010), Ковалевские молодежные чтения «Почвы Сибири: прошлое, настоящее, будущее» (Новосибирск, 2010); заседаниях совета научной молодежи ИПА СО РАН (Новосибирск 2010, 2011).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 2 статьи в рецензируемых журналах из «Перечня» ВАК РФ и монография.
Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Она изложена на 172 страницах
