В условиях активно продолжающегося разрушения природных экосистем входе промышленной добычи природных ресурсов особую актуальность имеют исследования, направленные на разработку эффективных приемов восстановления природных экосистем. Впоследние годы темпы освоения природных ресурсов всеверном регионе значительно превышают темпы восстановительных работ. Так, доля рекультивированных земель за 2007г. составила лишь 6 % от общей площади нарушенных земель. Попытки использовать традиционные приемы рекультивации, применяемые всредней полосе сразвитым земледелием, оказались неэффективными на Севере, где при отсутствии устойчивой практики земледелия, традиционный тип хозяйства опирается на использование природных биологических ресурсов. Это поставило перед исследователями задачу разработать новый подход ипрактические приемы восстановления природных экосистем на посттехногенных территориях сучетом специфики природных условий северного региона.
В Институте биологии Коми НЦ УрО РАН под руководством д.б.н. И.Б. Арчеговой более 40 лет ведутся исследования состояния экосистем на северных территориях, их изменений при техногенном (антропогенном) воздействии. Эти исследования имеют важнейшее значение для создания теоретической базы исистемы практических приемов восстановления разрушенных природных экосистем на Севере. Новый методологический подход основан на принципе системности. Сего позиций любая экосистема (природная иантропогенная) рассматривается как целостное образование, состоящее из взаимосвязанных ивзаимообусловленных структур: растительного сообщества, микробно-фаунистического комплекса, трансформирующего органические остатки, исубстрата, освоенного растительным сообществом. Главным связующим процессом, объединяющим компоненты вцелостную экосистему, является механизм биологического оборота органического (растительного) вещества иэнергии. Каждый компонент приобретает свои свойства при взаимодействии (взаимовлиянии) между ними вконкретной системе, вне ее их теряют. При таком понимании следует, что разрушение одного из компонентов неизбежно ведет краспаду всей системы. Восстановление любой разрушенной экосистемы происходит на основе взаимосвязи между ее компонентами при главной роли растительного сообщества, инициирующего развитие биологического оборота органического вещества.
С этих позиций ис учетом особенностей природных условий Севера разработаны концепция «природовосстановления» исистема практических приемов ускоренного восстановления природных экосистем на посттехногенных территориях. Взаимосвязь между компонентами достигает наибольшего проявления всеверных экосистемах. Ведь именно внебольшом по мощности слое моховой подстилки сосредоточены масса питающих корней растительного сообщества, фаунистически-микробный комплекс, собирается растительный (древесный, кустарниковый) опад, аккумулируются элементы-биогены, обеспечивая стабильное самовоспроизводство основных компонентов (биоты ипочвы) врамках экосистемы. При техногенном воздействии уничтожение органо-аккумулятивного слоя (лесной или тундровой подстилки) влечет за собой разрушение по сути самой экосистемы. Обнажающийся верхний минеральный горизонт (подзолистый влесных экосистемах, глеево-тиксотропный втундровых) беден питательными веществами, что затрудняет, прежде всего, активное самовосстановление растительного сообщества (и взаимосвязанных сним других компонентов системы) ипровоцирует развитие эрозии.
Обобщение сведений об особенностях строения ифункционирования природных экосистем позволяет определить основные задачи системы практических приемов ускоренного (управляемого) восстановления разрушенных природных экосистем.
1– формирование за короткий период нового продуктивного (органо-аккумулятивного) слоя на базе верхнего минерального горизонта сцелью стимулирования процесса самовосстановительной сукцессии исокращения длительности ее начальной стадии;
2– предотвращение почвенной эрозии.
Разработанная всоответствии сэтими положениями комплексная система «природовосстановления» на посттехногенных территория включает два этапа (рисунок). Целью первого, «интенсивного» этапа является быстрое воссоздание растительного покрова инового продуктивного слоя спомощью конкретных агроприемов, включающих внесение удобрений ипосев многолетних трав, адаптированных ксеверным условиям. «Интенсивный» этап позволяет ускорить прохождение длительных начальных стадий самовосстановительной сукцессии, закрепить верхний слой техногенного субстрата корневыми системами многолетних трав для предотвращения развития эрозионных процессов. Продолжительность этапа взависимости от конкретных условий участка составляет 3-5 лет при ежегодной подкормке минеральными удобрениями (доза 30 кг д.в. на 1 га). При нефтезагрязнении комплекс работ усложняется предварительным применением специальных мер очистки сиспользованием микробиологических препаратов или биосорбентов, совмещающих процесс сорбции идеградации загрязнения на месте
Схема ускоренного «природовосстановления»
На втором, «ассимиляционом», этапе травянистое сообщество, постепенно преобразуясь, замещается биогеоценозом (экосистемой), близким по типу кзональному. Продолжительность «ассимиляционного» этапа составляет 25-30 лет взависимости от условий ивозможности повторных нарушений. На этом этапе не требуется существенных финансовых вложений, осуществляется, главным образом, контроль силами местных природоохранных органов.
Предложенная схема имеет существенные отличия от традиционно понимаемых работ по рекультивации, приемы которых направлены на создание благоприятных почвенных условий для последующего хозяйственного, преимущественно земледельческого использования. Главная цель комплекса работ, проводимых по системе «природовосстановления», заключается ввосстановлении на посттехногенных участках экосистем, по возможности наиболее близких кзональным, что позволит сохранить экологическую устойчивость природной среды на Севере при возрастающей на нее техногенной (антропогенной) нагрузке. Вработе кратко приведены результаты наблюдений по рассмотренной схеме «природовосстановления» втаежной итундровой природных зонах на северо-востоке европейской части России.
Крайнесеверная тайга, Усинский район Республики Коми (на границе распространения леса). Наиболее распространенные типы техногенных нарушений– карьеры ипесчаные отсыпки буровых площадок. Опыт, проведенный на отработанном песчаном карьере, позволил отметить следующее. После завершения «интенсивного» этапа (на 5-й год) сформировалось травянистое сообщество ссоответствующей луговоподобной почвой. Биогенно-аккумулятивный слой– АдерА1– 8(12)см, II слой 9(13)см мощностью, содержание Сорг– 5,0 и3,3 %; Nгидр– 2,9, 1,6мг/100г в.с.п., Р2О5– 8,5 и10,1 мг/100г в.с.п., К2О– 7,9 и4,3 мг/100г в.с.п., соответственно. На втором этапе травянистое сообщество стало постепенно замещаться древесным входе самовосстановительной сукцессии. К2012 г. (21-й год после начала опыта) на втором, «ассимиляционном» этапе схемы самовосстановления сформировалось лесное сообщество, древесный ярус которого состоит из быстрорастущих березы илиственницы (состав 5Б5Л) высотой 5-6 м, сомкнутость крон 0,4.Общее проективное покрытие (ОПП) травяно-кустарничкового покрова, сложенного характерными для лесных сообществ видами, составляет 85 %. Количество видов сосудистых растений 24, мохообразных– 11, лишайников– 17.Таким образом, на втором «ассимиляционном» этапе всоответствии со схемой «природовосстановления» кконцу второго 10-летия от начала опыта сформировано мелколиственное лесное сообщество. Наличие подроста ели исосны свидетельствует одальнейшем развитии взональный тип биоеноза. Почва, как более консервативный компонент экосистемы, преобразуется постепенно, сизменением состава растительного материала, условий его трансформации. Споявлением иусилением роли лишайниково-мохового покрова формируется лесная подстилка– характерный биогоризонт таежной лесной экосистемы.
Ускорение самовосстановительной сукцессии лесного сообщества показательно по сравнению сконтрольным участком (на том же карьере), где на 28-й год после отработки карьера ОПП не превышало 1 %, врезультате развития эрозии образовался овраг глубиной около трех метров.
Подзона южной тундры, Воркутинский район Республики Коми. Восстановление тундрового биогеоценоза началось после трех лет выращивания по фону удобрений многолетних трав («интенсивный» этап схемы). Мониторинг здесь проводится более 40 лет, что позволило проследить этапы восстановления тундровой экосистемы.
К концу третьего десятилетия на месте сеяного травянистого сообщества сформирована вторичная ивняково-ерниково-моховая экосистема (биогеоценоз), характерная для равнинных слабопониженных водораздельных территорий вданном регионе. К30-у году проективное покрытие кустарников составило 95 %. Наибольшее проективное покрытие– 60-70 % приходится на ивы, доля карликовой березы– 30 %. Сформирован устойчивый по составу моховой покров сучастием лишайников. Число мохообразных 6 видов, лишайников– 9.Наблюдения показывают, что впоследующие годы видовой состав, обилие ипроективное покрытие растительности остается без существенных изменений, подтверждая устойчивость сформировавшегося вторичного сообщества.
В результате функционирования растительного сообщества тундрового типа почва приобретает черты, свойственные тундровой поверхностно-глеевой почве, т.е. типичной тундровой экосистемы. Почва уже не имеет признаков одернения, ранее свойственного почве под травянистым сообществом, ихарактеризуется наличием подстилки еще небольшой мощности игумусового слоя, сменяющегося оглеенным горизонтом, т.е имеет, вобщем, однотипное строение спрофилем целинной почвы. Отличия имеют количественный характер (мощность слоев), что связано с«молодостью» вторичной экосистемы. Агрохимические показатели также близки кпоказателям целинной тундровой почвы: содержание Сорг вгоризонте А0А1– 16,9, вА1криог 2,9 %; Nгидр– 17,9, 3,6мг/100г в.с.п., Р2О5– 8,1 и4,1мг/100 г в.с.п., К2О– 40,8 и2,4 мг/100г в.с.п. соответственно.
Результаты исследований показывают перспективность разработанной схемы «природовосстановления» для решения экологических проблем на Севере. Ее эффективность определяется учетом не только климатических особенностей, определяющих типовое разнообразие природных экосистем, но исоциально-экономическую специфику регионов. Схема практических приемов позволяет учитывать экономические затраты при проектировании восстановительных работ. Заложенный вразработанной концепции «природовосстановления» системно-географический подход имеет более широкие возможности применения вразных регионах при известной корректировке сцелью восстановления природных экосистем исохранения устойчивости биосферы.
Библиографическая ссылка
Арчегова И.Б., Кузнецова Е.Г., Хабибуллина Ф.М., Лиханова И.А., Панюков А.Н. УСКОРЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ НАРУШЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА СЕВЕРЕ: ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-2. – С. 204-206;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=3812 (дата обращения: 25.04.2024).