Антропогенні ґрунти Розточчя-Опілля та їх спроможність щодо екологічних функцій

Біотичні показники стану ґрунтів та їх функціональна спроможність. Рекреаційне навантаження на міські ґрунти є тривалим, але менш радикальним способом трансформації едафічного середовища в місті. Відповідно, мікробне угруповання ґрунтів, змінених рекреаційним навантаженням, встигає частково перебудуватись та адаптуватись до нових ґрунтових умов. За умов природного походження та помірного рекреаційного навантаження мікробоценоз ґрунту функціонує стабільно. Найменшою дихальною активністю характеризується мікробне угруповання прогулянкової доріжки (див. рис.). Із віддаленням від прогулянкової доріжки на 2 метри інтенсивність виділення СО2 зростає втричі. Значення потенційної біогенності перевищує реальну в 2-5 разів і також зростає з віддаленням від прогулянкової доріжки. Мікробне угруповання урбанозему, зміненого рекреаційним навантаженням, демонструє зростання його реальної дихальної активності в 2 рази, а потенційної - в 4 рази, порівняно з угрупованням природного ґрунту. Виявлено зв'язок інтенсивності виділення СО2 із ґрунтів міських парків з вмістом органічної речовини (для Vsir) та з актуальною кислотністю ґрунтового середовища (для Vbasal).

Розподіл фітомаси рослинних угруповань рекреаційних комплексів міста вказує на переважання підземної її частини над надземною, залежно від інтенсивності навантаження. В межах прогулянкових доріжок, де надземна рослинність знищена, ризосфера насичена переважно дрібним корінням.

Напрямки оптимізації екологічних функцій антропогенних ґрунтів Розточчя-Опілля та відновлення (самовідновлення) їх властивостей

Ґрунти урбанізованих ландшафтів. Найменшою стійкістю та функціональною спроможністю наділені урбаноґрунти. За потенційною швидкістю відновлення екологічних функцій їх доцільно розділити на дві групи. Перша - урбаноґрунти, які формуються на потенційно родючих ґрунтотворних породах. За умови обмеження антропогенного навантаження та самовільного заростання вони можуть еволюціонувати в молоді малопотужні ґрунти зонального типу. Частка таких урбаноґрунтів найбільша в ґрунтовому покриві житлових масивів, особливо новобудов. Друга - хімічно забруднені урбаноґрунти. Найважливішим аспектом оздоровлення таких урбаноґрунтів є зняття, вивезення та захоронення токсичного ґрунтового матеріалу. На його місці проводять конструювання ґрунтового профілю з формуванням елювіально-ілювіального комплексу та верхнього гумусового горизонту.

Ґрунти техногенних ландшафтів. З усього спектру ґрунтів техногенних ландшафтів лише техноземи виконують більшість функцій, властивих природним ґрунтам. Цілком можливе самовідновлення екологічних функцій кар'єрних техноґрунтів, які володіють вихідним екологічним потенціалом. Найбільшу небезпеку для довкілля створюють намивні техноґрунти сірчаних розробок. Ці території є згубними для більшості видів біоти і їх освоєння можливе лише після проведення особливого типу рекультивації, санації та фітомеліорації забруднених земель і навколишніх ландшафтів.

Висновки

1. З'ясовано, що антропогенезис ґрунтового покриву Розточчя-Опілля спричинив формування в його структурі окремих типів антропогенних ґрунтів. Вивчення основних характеристик еколого-функціонального стану антропогенних та природно-антропогенних ґрунтів дозволило визначити їх спроможність щодо екологічних функцій у спектрі природно-антропогенних умов регіону від еталонних лісових екосистем до девастованих техно- і урболандшафтів.

2. Ґрунтовий покрив антропогенних ландшафтів Розточчя-Опілля формується під впливом урбаногенних та техногенних факторів ґрунтоутворення. Вплив цих факторів проявляється безпосередньо - у формуванні морфологічно та функціонально відмінних ґрунтів, та опосередковано - у створенні специфічних природно-антропогенних умов їх функціонування і розвитку.

3. Структуру ґрунтового покриву антропогенних ландшафтів Розточчя-Опілля утворюють гетерогенні та територіально неоднорідні блоки природних, природно-антропогенних і антропогенних ґрунтів. Серед домінуючих антропогенних ґрунтів виділено два класи - антропоземи та ґрунтові субстрати. Залежно від особливостей морфологічної будови та властивостей ґрунтових субстратів виділено 14 типів антропогенних ґрунтів.

4. У структурі ґрунтового покриву кар'єрно-промислових комплексів Розточчя-Опілля переважають техноґрунти, властивості яких пов'язані з умовами природно-антропогенного ґрунтоутворення та вихідними властивостями розкривних порід. За умови відсутності хімічного забруднення, ґрунти техногенних комплексів забезпечують мінімальні, але стабільні умови розвитку мікробіоти. Потенційна активність мікробіоти в 2-3 рази перевищує реальну, що вказує на стабільний функціональний потенціал. Дихальна активність мікробоценозів техноґрунтів тісно пов'язана з реакцією їх середовища і параметрами зволоженості субстрату. Токсичні та хімічно змінені техногенні субстрати лімітують формування та функціонування мікробних угруповань, тобто виконання ними екологічних функцій зведено практично нанівець.

5. Домінуючими типами міських ґрунтів є урбаноґрунти та урбаноземи. В урбаноземах селітебних районів міста формуються сприятливіші еколого-функціональні умови, аніж в урбаноґрунтах, де фіксуються лише початкові стадії ґрунтотворного процесу. Дихальна активність мікробних угруповань урбаноземів значно перевищує відповідні значення для урбаноґрунту. Отже, мікробне угруповання реагує на тривале та інтенсивне селітебне використання малою інтенсивністю процесів життєдіяльності.

Гумусомісткі шари похованих ґрунтів володіють згорнутим екологічним потенціалом, який може реалізуватись за умови звільнення їх від перекриття.

6. За умов, коли рекреаційне навантаження є домінуючим антропогенним фактором, ступінь трансформації ґрунту залежить від його морфоструктурних особливостей та інтенсивності рекреаційного впливу. Максимальне навантаження провокує погіршення водно-фізичних властивостей ґрунтів (порівняно з ділянками помірного використання) та умов нагромадження і розкладу органічної речовини як в природних, так і в антропогенних ґрунтах. У природних ґрунтах під помірним рекреаційним навантаженням мікробоценоз функціонує стабільно. Зростання навантаження на ґрунт призводить до порушення його стійкості за рахунок підвищення дихальної активності, як відповідь на посилення рекреаційного впливу. Відхилення одного з середовищних факторів у бік погіршення викликає різкі зміни в функціонуванні мікробних угруповань та порушення стійкості ґрунтової екосистеми.

7. Визначені функціональні параметри угруповань гіфоміцетів дозволили з'ясувати, що більшість досліджених едафотопів, для яких Кзн < 3,6, знаходяться в дигресивному стані, тоді як едафотопи, для яких Кзн > 3,6, перебувають на стадії самовідновлення і флуктуаційного зростання. Первинна флуктуація за рахунок внутрішнього ресурсу мікроміцетів змінюється падінням значущості внаслідок вичерпання ендогенного потенціалу. Нове піднесення відбувається спірально, вже на іншому рівні, внаслідок появи додаткових поживних субстратів. Поступове нагромадження в ґрунті поживного матеріалу створює можливість розвитку розширеного спектру розмаїття мікроорганізмів. Зі свого боку вони формують новий екологічний потенціал для більш високих рівнів розвитку ґрунтового профілю і екосистеми в цілому.

8. На стадії 3-5-річного самовідновлення антропогенно зруйнованого едафотопу проходить зародження конкурентної боротьби між різними групами мікроорганізмів за обмежений та придатний для засвоєння свіжий органічний субстрат. Володіючи високою функціональною лабільністю, на даному етапі домінують угруповання мікроміцетів, які готують первинний органічний субстрат для поселення інших ґрунтових організмів і подальшого розкладу мортмаси.

9. Антропогенні ґрунти Розточчя-Опілля за напрямками оптимізації та відновлення їх функцій можна диференціювати на три категорії: перша - повне або часткове самовідновлення основних екологічних функцій антропогенних ґрунтів за умов незначного первинного перетворення та припинення або зменшення антропогенного впливу (природно-антропогенні ґрунти, урбаноземи міста та техноземи кар'єрних комплексів). Друга - відновлення екологічних функцій за умов конструювання ґрунтового профілю (верхні гумусомісткі горизонти) на потенційно родючих ґрунтотворних породах та проведення фітомеліоративних заходів (хімічно незабруднені урбаноґрунти міст та техноґрунти кар'єрних комплексів). Третя - часткове відновлення екологічних функцій за умов проведення санації і (або) вилучення хімічно забруднених субстратів, конструювання повного ґрунтового профілю та фітомеліорації території. Радикальних заходів для відновлення функцій потребують лише намивні техноґрунти полігону підземної виплавки сірки.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Вовк О.Б. Екологічні функції ґрунтів в урбоекосистемах Розточчя // Проблеми та перспективи розвитку лісового господарства: Збірник науково-технічних праць. - Львів: УкрДЛТУ, 1998. - Вип. 9.1. - С. 9-14.

2. Вовк О.Б. Деякі особливості та проблеми вивчення ґрунтового покриву урбоекосистем // Сучасна екологія і проблеми сталого розвитку суспільства: Збірник науково-технічних праць. - Львів: УкрДЛТУ, 1999. - Вип. 9.8. - С. 19-23.

3. Вовк О.Б. Оцінка ступеня екологічної трансформації ґрунтового покриву техногенних комплексів Розточчя та Опілля // Питання біоіндикації та екології. - Запоріжжя, 1999. - Вип.4. - С. 138-142.

4. Вовк О.Б., Шрубович Ю.Ю. Оцінка екологічного стану техноґрунтів парку “Знесіння”(м. Львів) // Вісник ЛДУ. Сер. геогр.-1999.-Вип. 25.-С. 95-96.

5. Вовк О.Б. Оцінка екологічного стану ґрунтів урботехноекосистем Розточчя та Опілля // Наукові записки Державного природознавчого музею. - Т.15.- Львів, 2000. - С. 139-146.

6. Вовк О.Б. Функціонування ґрунтів в умовах посиленого антропогенного впливу // Науковий вісник УжНУ. Серія: Біологія.- Вип. № 9. - Ужгород, 2001. - С. 33-35.

7. Вовк О.Б. Функціональна спроможність антропогенних ґрунтів // Агрохімія і ґрунтознавство.- Харків, 2002.- С. 26-29.

8. Vovk Oksana. Peculiarities of soil functioning in residential districts of a City, L'viv being a model (Ukraine) // First International Conference on Soils of Urban, Industrial, Traffic and Mining Areas. - Vol. 1: The unknown urban soil, detection, Resources and Faces. - Essen, 2000. - P. 289-292.

9. Vovk Oksana. Anthropogenic soils of quarry ground compositions in Roztochia Region (Ukraine) // Soil anthropization VI.- Bratislava, 2001.- P. 97-101.

10. Чернобай Ю.Н., Вовк О.Б. Почвенный фонд в системе музейного мониторинга природной среды // Материалы по изучению русских почв. -Вип. 4 (31). - С.-Петербург, 2003. - С. 82-87.

Особистий внесок - оцінено місце антропогенних ґрунтів у фондах музею (50 %).

11. Вовк О.Б. Мікрорельєф та екологічні функції ґрунту в міському ландшафті // Українська геоморфологія: стан і перспективи. - Львів: Меркатор, 1997. - С. 178-180.

12. Vovk O. Peculiarities of soil function in building areas of city // Role of soil in functioning of ecosystems. - Lublin, 1999. - P. 482.

13. Чорнобай Ю., Вовк О. Еколого-функціональна категоризація урбанізованих ґрунтів // Проблеми природокористування Карпатського регіону. - Коломия, 2000. - С.148-150.

Особистий внесок - розроблено схему структури ґрунтового покриву (50 %).

14. Вовк Оксана. Антропогенні ґрунти технокомплексів Розточчя та напрямки оптимізації їх екологічних функцій // Матер. міжн. конф. “Розточанський збір-2000”. - Львів: Меркатор, 2001. - С. 150-153.

15. Чорнобай Ю.М., Борисова В.М., Вовк О.Б. Мікологічна індикація стану ґрунтового середовища // Матер. міжн. конф. “Розточанський збір-2000”. - Львів: Меркатор, 2001. - С. 176-181.

Особистий внесок - подано дані щодо властивостей ґрунтів, збір матеріалу (30%).

16. Вовк О.Б., Зинько Ю.В. Подход к картографированию почв урбанизированнх территорий (на примере г. Львова) // Проблем антропогенного почвообразования. - М., 1997. - С. 209-212.

Особистий внесок - збір матеріалу щодо різноманітності ґрунтів у місті (50 %).

17.Вовк О.Б. Формування урбанізованого ґрунтового покриву південно-східного Розточчя// Питання біоіндикації і екології. - Запоріжжя, 1998. - С. 135.

18. Вовк О.Б. Функционирование почв в городских парках (на примере г. Львова, Украина) // Функции почв в биосферно-геосферных системах. - Москва: МАКС Пресс, 2001. - С. 60-61.

Анотація

Вовк О.Б. Антропогенні ґрунти Розточчя-Опілля та їх спроможність щодо екологічних функцій. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Дніпропетровський національний університет, 2003.

На прикладі урбанізованих та техногенних ландшафтів Розточчя-Опілля вивчено особливості формування та функціонування антропогенних та природно-антропогенних ґрунтів, встановлено їх здатність виконувати екологічні функції. Подано схему структурної організації ґрунтового покриву антропогенних ландшафтів Розточчя-Опілля. В ґрунтовому покриві кар'єрно-промислових ландшафтів переважають техногрунти, в міських - урбаноґрунти та урбаноземи. Вивчено фізико-хімічні та водно-фізичні властивості ґрунтів, утворених за домінування техногенних або урбаногенних (селітебних і рекреаційних) факторів ґрунтоутворення. З'ясовано, що активність мікробіотичного компоненту порушених ґрунтів значною мірою визначається їх еколого-функціональним станом. На основі аналізу функціональних параметрів мікробіоти виявлено спірально-флуктуаційний перебіг розвитку біокомплексів. Запропоновано напрямки оптимізації та відновлення екологічних функцій антропогенних ґрунтів, які утворюють два вектори направлених або на самовідновлення функцій, або на відновлення функцій шляхом додаткового втручання людини.

Ключові слова: антропогенні ґрунти, техноґрунти, урбаноґрунти, урбаноземи, екологічні функції, мікробіотична активність.

Аннотация

Вовк О.Б. Антропогенные почвы Росточья-Ополья и их способность к выполнению экологических функций. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.16 - экология. Днепропетровский национальный университет, 2003.

На примере урбанизированных и техногенных ландшафтов Росточья-Ополья изучено особенности формирования и функционирования антропогенных и природно-антропогенных почв, установлено их способность исполнять экологические функции. Предложено схему структурной организации почвенного покрова урбо-техноландшафтов Росточья-Ополья. Среди доминирующих антропогенных почв выделено два класса - антропоземы и грунтовые субстраты. В зависимости от происхождения, особенностей морфологического строения и свойств почвенных новообразований выделено 14 типов антропогенных почв. Изучено физико-химические и водно-физические свойства почв, образованных при доминировании техногенных или урбаногенных (селитебных и рекреационных) факторов почвообразования.

В почвенном покрове карьерно-промышленных ландшафтов преобладают техногрунты, которые при отсутствии химического загрязнения, обеспечивают минимальные, но стабильные условия развития почвенной микробиоты. Потенциальная активность микробиоты в 2-3 раза превышает реальную, что указывает на биотический потенциал техногрунтов, который может быть реализован в более благоприятных условиях. Намытые техногрунты, которые образуются на послепромышленных территориях, демонстрируют либо кислую токсичность, либо иные физико-химические свойства, лимитирующие поселение и развитие биотических сообществ.

Преобладающими типами городских почв являются урбаногрунты и урбаноземы. В урбаноземах формируются более благоприятные почвенные условия, нежели в урбаногрунтах, где фиксируются лишь первичные стадии почвообразовательного процесса. Продемонстрировано связь между свойствами почв и типом, интенсивностью и продолжительностью антропогенного влияния. Максимальные и длительные рекреационные нагрузки провоцируют ухудшение водно-физических свойств почв (в сравнении с участками умеренного использования), условий накопления и разложения органического вещества, как в естественных, так и в антропогенных почвах. Гумусовые слои почв, которые находятся в погребённом состоянии, владеют свернутым экологическим потенциалом, который может реализоваться при условии освобождения их от перекрытия.

Установлено, что активность функционирования микробоценоза нарушенных почв в значительной степени определяется их средообразующими свойствами, в частности реакцией среды и параметрами увлажнения субстрата. Микробные сообщества городских почв реагируют повышением интенсивности дыхания в ответ на умеренные урбаногенные (в основном, рекреационные) нагрузки и подавлением процессов жизнедеятельности в результате длительного и интенсивного урбаногенного (селитебного) влияния. На стадии 3-5-годового самовозобновления антропогенно разрушенного эдафотопа наблюдается возобновление конкурентной борьбы между группами микроорганизмов за свежий, но ограниченный питательный субстрат. Проанализировав функциональные параметры почвенной микробиоты установлено спирально-флуктуационный ход развития почвенных биокомплексов. Постепенное накопление в антропогенных почвах питательных веществ способствует развитию расширенного спектра разнообразия микроорганизмов, которые, в свою очередь, образуют новый экологический потенциал для более высоких уровней развития почвенного профиля и экосистемы в целом.

Предложено способы оптимизации и восстановления экологических функций антропогенных почв, которые образуют два вектора направленных или на самовосстановление функций, или на восстановление функций дополнительной деятельностью человека.

Ключевые слова: антропогенные почвы, техногрунты, урбаногрунты, урбаноземы, экологические функции, микробиотическая активность.

Annotation

Vovk O. B. Anthropogenic soils of Roztochia-Opillia region and their potential concerning ecological functions. - Manuscript. Thesis for obtaining scientific degree of candidate of Biological Sciences in speciality 03. 00. 16 - Ecology. - Dnipropetrovsk National University, 2003.

By the example of urbanized and man-caused landscapes of Roztochia-Opillia region, the peculiarities of forming and functioning of anthropogenic and natural-anthropogenic soils have been studied. Their potential to fulfill ecological functions has been fixed. The structural organization of soil cover of man-caused landscapes of Roztochia-Opillia has been presented in the chart. Techno-grounds predominate in the soil cover of mining and industrial landscapes; urban grounds and urban soils predominate in urban landscapes. Physicochemical and water-physical characteristics of soils that were formed because of the predomination of man-caused or urban (residential and recreational) factors of soil forming have been studied.

It was found out that the activity of microbiotic component of changed soils is mostly determined by their ecological-functional condition. Spiral-fluctuating tendency of development of bio-complexes has been discovered on basis of analysis of functional microbiotic parameters. The directions of optimization and renovation of ecological functions of anthropogenic soils that form two vectors aimed either at the self-renovation of the functions or at the renovation of the functions by means of an additional interference of man.

Key words: anthropogenic soils, techno-grounds, urban grounds, urban soils, microbiotic activity, ecological functions.

Размещено на Allbest.ru