ЕКОЛОГІЧНА ОБУМОВЛЕНІСТЬ ПОКАЗНИКІВ ЖИТТЄВОСТІ ТА ДЕНДРОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЕНДРОФІТОЦЕНОЗІВ ПРИРОДНО ПОШИРЕНИХ НА ДЕВАСТОВАНИХ ЗЕМЛЯХ ЗАЛІЗОРУДНОГО ВІДВАЛУ

Автор(и)

  • Ю. В. Бєлик Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, кафедра інтродукції та фізіології рослин, Ukraine
  • В. М. Савосько Криворізький державний педагогічний університет, кафедра ботаніки та екології, Ukraine
  • Ю. В. Лихолат Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, кафедра інтродукції та фізіології рослин, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.1(50).259959

Ключові слова:

дендрофітоценоз, девастовані землі, залізорудний відвал, кореляційний аналіз, Криворіжжя, угруповання деревних рослин, залізний відвал, Криворізький район

Анотація

Показано, що деревні види рослин на теренах відвалу перебувають встресовому стані, і тому  втрачають стійкість та фітомеліоративну  ефективність внаслідок постійного впливу  несприятливих екологічних чинників. Встановлено, що таксономічна структура,  життєвість та дендрометричні параметри дендрофітоценозів мають чітку екологічну детермінованість. Найбільш істотні кореляційні зв’язки спостерігалися між вмістом Pb, Zn, Cd, Fe в  ґрунтах відвалу, а також тривалістю формування  рослинного покриву й додатковим зволоженням ґрунту та показниками стану дендрофітоценозів.

Вступ. Численні дослідники переконливо довели, що відвали залізних порід мають сильний і негативний вплив на навколишнє середовище в промислових зонах. У той час як відновлення рослинності дерев є найефективнішим, ефективним і широко прийнятним способом стабілізації довкілля в цих постгірничих формах рельєфу. Тому знання про взаємозв’язки між сучасним станом угруповання деревних рослин та суворими екологічними умовами на відвалах залізних порід відіграють важливу роль у контролі забруднення, екологічному захисті та охороні здоров’я людей.

Мета роботи – з позицій екосистемного підходу проаналізувати екологічну обумовленість показників сучасного стану (таксономічна структура, життєвість та дендрометричні параметри) дендрофітоценозів, природно поширених на девастованих землях залізорудного відвалу.

Матеріал і методи. Для даного дослідження були обрані Петровські відвали порід Криворізького залізорудного гірничо-металургійного району (центральна частина України). Протягом 2017-2021 рр. в екосистемах сміттєзвалища було створено 5 дослідних ділянок (40*50 м) та зібрано польові дані (види дерев, життєздатність дерев, середній діаметр і висота дерев, об’єм, прикоренева площа) шляхом прямого перерахування та вимірювання всіх дерев на кожній ділянці. Застосовано кореляційний аналіз Пірсона та Спірмена між індексами поточного стану угруповання деревних рослин та параметрами екологічних умов відвалу (вміст важких металів у ґрунті, час формування угруповання, температура повітря та вологість ґрунту).

Результати. Показано, що на Петровському відвалі деревні породи рослин, як правило, піддаються впливу несприятливих факторів зовнішнього середовища та знаходяться в стресовому стані. Тому вони втрачають екологічну стійкість і фітомеліоративну (меліоративну/відновлювальну) ефективність. Наші розрахунки підтверджують, що існує кореляція між вмістом важких металів у вихідному ґрунті відвалу та показниками сучасного стану угруповання деревних рослин. При цьому 45,5-92,7% коефіцієнти кореляції Пірсона є значущими p < 0,05 (від теоретично можливих). Відгук має незначну перевагу – 54,9-66,7% від кількості значущих коефіцієнтів. Переважає слабкий і середній співвідношення – 70-100% від кількості значущих коефіцієнтів. Встановлено, що існує кореляція між екологічними умовами спустошених земель на звалищі та характеристиками сучасного стану угруповання деревних рослин. Слід також зазначити, що 66,7-83,3 % коефіцієнти кореляції Спірмена є значущими p < 0,05 (від теоретично можливих). Відгук також має невелику перевагу – 55,6-80,0 % від кількості значущих коефіцієнтів. Як і в попередньому випадку, переважали слабкі та середні співвідношення – 30-70 % від кількості значущих коефіцієнтів.

Висновок. Таксономічна структура, життєздатність дерев і дендрометричні параметри угруповання деревних рослин, які природно ростуть на залізному відвалі, мають чіткий екологічний детермінізм. Найсильніші кореляції спостерігалися між концентраціями Pb, Zn, Cd, Fe в ґрунтах відвалу, а також тривалістю формування рослинності, додатковою вологістю ґрунту та показниками сучасного стану угруповання деревних рослин.

Посилання

  1. Агаджанов М. Є. Геоінформативні критерії інформативно-ресурсної моделі / М. Є. Агаджанов // Геоінформатіка. – 2011. – № 1. – С. 72-79.
  2. Алексеев В. А. Диагностика жизненного состояния деревьев и древостоев / В. А. Алексеев // Лесоведение. – 1989. – № 04. – С. 51-57.
  3. Бєлик Ю. В. Таксономiчний склад та синантропна характеристика деревно-чагарникових угруповань Петровського вiдвалу (Криворiжжя) / Ю. В. Бєлик, В. М. Савосько, Ю. В. Лихолат // Екологiчний Вiсник Криворiжжя. – 2019. – Вип. 4. – C. 104–113. DOI: 10.31812/eco-bulletin-krd.v4i0.2565
  4. Бойко Т. О. Екологічне лісознавство / Т. О. Бойко, П. М. Бойко, Ю. В. Плугатар. – Херсон: Олдi-плюс, 2019. – 268 с.
  5. Голубець М. А. Середовищезнавство (інвайронментологія) / М. А. Голубець. – Львів: Манускрипт, 2010. – 176 с.
  6. Гром М. М. Лісова таксація / М. М. Гром. – Львів: РВВ НЛТУ України, 2007. – 416 с.
  7. Данильчук Н. М. Жизненные формы тополя пирамидального (Populus italica (Du Roi) Moench) на карьерно-отвальных комплексах Криворожья / Н. М. Данильчук, И. И. Коршиков // Інтродукція рослин. – 2018. – № 1 (77). – С. 50-58.
  8. Демидов А. А. Пространственная агроэкология и рекультивация земель / А. А. Демидов, А. С. Кобец, Ю. И. Грицан, А. В. Жуков. – Днепропетровск: Издательство «Свидлер А.Л.», 2013. – 560 с.
  9. Доброчаєва Д. М. Визначник вищих рослин України / Д. М. Доброчаєва, М. І. Котов, Ю. Н. Прокудін, А. Ю. Барбарих. – Київ, Наукова думка, 1999. – 548 с.
  10. Коваленко І. М. Екологія рослин нижніх ярусів лісових екосистем / І. М. Коваленко. – Суми: Університетська книга, 2015. – 360 с.
  11. Коршиков И. И. Жизнеспособность древесных растений на железорудных отвалах Криворожья / И. И. Коршиков, О. В. Красноштан. – Донецьк: Цифрова типографія, 2012. – 280 с.
  12. Краснов В. П. Фітоекологія з основами лісівництва / В. П. Краснов, З. М. Шелест, І. В. Давидова. – Херсон: ОЛДІ-ПЛЮС, 2014. – 478 с.
  13. Красноштан О. В. Життєздатність рослин Pinus pallasiana D.Don і Pinus sylvestris L. на залізорудних відвалах Криворіжжя / О. В. Красноштан // Інтродукція рослин. – 2017. – № 2. – С. 73-79.
  14. Куделя А. Д. Комплексное использование минеральных ресурсов железнорудных горно-обогатительных комбинатов УССР / А. Д. Куделя. – Киев: Наукова думка, 1984. – 495 с.
  15. Лакин Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. – Москва: Высшая школа, 1990. – 352 с.
  16. Малахов И. Н. Новая геологическая сила / И. Н. Малахов. – Кривой Рог: Отделение морской геологии и осадочного рудообразования, 2009. – 312 с.
  17. Мусієнко М. М. Екологія рослин / М. М. Мусієнко. – Київ: Либідь, 2006. – 432 с.
  18. Разумова С. Т. Екологія рослин з основами ботаніки та фізіології / С. Т. Разумова. – Одеса: Одеський державний екологічний університет, 2013. – 197 с.
  19. Савосько В. Н. Систематический анализ спонтанной дендрофлоры Жовтневого района г. Кривого рога / В. Н. Савосько, К. М. Алєесєєва // Питання біоіндикації та екології. – 2007. – Вип. 12, № 2. – С. 16-23.
  20. Савосько В. М. Меліорація та фіторекультивація земель / В. М. Савосько. – Кривий Ріг: Видавництво «Діоніс», 2011. – 288 с.
  21. Савосько В. Екологічна та геологічна зумовленість поширення дерев і чагарників на девастованих землях Криворіжжя / В. Савосько, Ю. Лихолат, К. Домшина, Т. Лихолат // Journal of Geology, Geography and Geoecology. – 2018. – № 27(1). – С. 116-130. DOI: 10.15421/111837
  22. Савосько В. М. Апофітні та адвентивні деревні види на девастованих землях гранітних кар’єрів Криворіжжя / В. М. Савосько, Ю. В. Лихолат, Ю. В. Бєлик, І. П. Григорюк // Біоресурси і природокористування. – 2019. – Том 11, № 1-2. – C. 14-25. DOI: 10.31548/bio2019.01.002
  23. Слободян Т. О. Екологія рослин / Т. О. Слободян, С. М. Слободян. – Кіровоград: КОД, 2006. – 161 с.
  24. Arabadzhy-Tipenko L. I. Ecological and floristic characteristics of Cyanophyceae of Pryazovskyi National Nature Park / L. I. Arabadzhy-Tipenko // Agrology. – 2020. – № 3(2). – P. 66-79. DOI: 10.32819/020009
  25. Bielyk Yu. Macronutrients and heavy metals contents in the leaves of trees from the devastated lands at Kryvyi Rih District (Central Ukraine) / Yu. Bielyk, V. Savosko, Yu. Lykholat, H. Heilmeier, I. Grygoryuk // E3S Web of Conferences. – 2020. – № 166. – 01011. DOI: 10.1051/e3sconf/202016601011
  26. Boyce S. G. Ecology and reclamation of devastated land / S. G. Boyce // Forest Science. – 1975. – № 21 (1). – Р. 44-45. DOI: 10.1093/forestscience/21.1.44
  27. Bussotti F. Traditional and novel indicators of climate change impacts on European forest trees / F. Bussotti, M. Pollastrini // Forests. – 2017. – № 8. – Р. 137. DOI: 10.3390/f8040137
  28. Danilchuk N. M. Species of the genus Populus L. in landscaping of city parks and technogenic disturbed lands of Kryvyi Rih (Ukraine) / N. M. Danilchuk // Danish Scientific Journal (DSJ). – 2020. – № 42, Vol. 1. – P. 8-14.
  29. Dement W. T. Plantation development and colonization of woody species in response to post-mining spoil preparation methods / W. T. Dement, Z. J. Hackworth, J. M. Lhotka, C. D. Barton // New Forests. – 2020. – № 51. – Р. 965-984. DOI: 10.1007/s11056-019-09769-y
  30. Hancock G. R. Geomorphic design and modelling at catchment scale for best mine rehabilitation – The Drayton mine example (New South Wales, Australia) / G. R. Hancock, J. F. Duque, G. R. Willgoose // Environmental Modelling & Software. – 2019. – № 114. – Р. 140-151. DOI: 10.1016/j.envsoft.2018.12.003
  31. Kabata-Pendias A. Trace elements from soil to human / A. Kabata-Pendias, A. B. Mukherjee. – Berlin: Springer Verlag, 2007. – 550 p. DOI: 10.1007/978-3-540-32714-1
  32. Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants / A. Kabata-Pendias. – Boca Raton: CRC Press, 2010. – 548 p. DOI: 10.1201/b10158
  33. Kulhavy J. Forest ecology / J. Kulhavy, J. Suchomel, L. Mensik. – Brno: Mendel University in Brno, 2014. – 92 р.
  34. Kvitko M. Woody artificial plantations as a significant factor of the sustainable development at mining & metallurgical area / M. Kvitko, V. Savosko, I. Kozlovskaya, Yu. Lykholat, A. Podolyak, I. Hrygoruk, A. Karpenko // E3S Web of Conferences. – 2021. – № 280. – 06005. DOI: 10.1051/e3sconf/202128006005
  35. Maus V. A global-scale data set of mining areas / V. Maus, S. Giljum, J. Gutschlhofer, D.M. da Silva, M. Probst, S. L. B. Gass, S. Luckeneder, M. Lieber, I. McCallum // Scientific Data. – 2020. – № 7. – Р. 289. DOI: 10.1038/s41597-020-00624-w
  36. McDonald J. H. Handbook of biolological statistics / J. H. McDonald. – Baltimore: Sparky house publishing, 2014. – 450 p.
  37. Melnychuk S. Floristic richness and taxonomic analysis of the flora of the national park «Biloberezhzhya Svyatoslava» / S. Melnychuk, G. Trochymenko // ScienceRise: Biological Science. – 2017. – № 2(5). – P. 24-29. DOI: 10.15587/2519-8025.2017.99760
  38. Mosyakin S. Vascular plants of Ukraine. A nomenclatural checklist / S. Mosyakin, M. Fedoronchuk. – Kyiv: M.G. Kholodny Institute of Botany National Academy of Sciences of Ukraine, 1999. – 369 р. DOI: 10.13140/2.1.2985.0409
  39. Pietrzykowski M. Tree species selection and reaction to mine soil reconstructed at reforested post-mine sites: Central and eastern European experiences / M. Pietrzykowski // Ecological Engineering. 2019. – № 42. – P. 100012. DOI: 10.1016/j.ecoena.2019.100012
  40. Savosko V. The total content of macronutrients and heavy metals in the soil on devastated lands at Kryvyi Rih Iron Mining & Metallurgical District (Ukraine) / V. Savosko, Yu. Bielyk, Yu. Lykholat, H. Heilmeier, I. Grygoryuk, N. Khromykh, T. Lykholat // Journal of Geology, Geography and Geoecology. – 2021. – № 30 (1). – P. 153-164. DOI: 10.15421/112114
  41. Savosko V. М. Foresting of technogenic devasted lands as an effective factor for environmental safety at the mining & metallurgical district / V. М. Savosko, Yu. V. Lykholat, Yu. V. Bielyk // Effects of pollution and climate change on the ecosystem componenets /Yu. V. Lykholat (ed.). – Praha: Oktan Print, 2021. – P. 6-39. DOI: 10.46489/EOPACC–1204211
  42. Sparks D. L. Environmental soil chemistry / D. L. Sparks. – San Diego: Academic Press, 2002. – 368 p.
  43. Stanturf J. A. Landscape degradation and restoration / J. A. Stanturf, M. A. Callaham, P. Madsen // Soils and landscape restoration / J. A. Stanturf, M. A. Callaham (eds.). – New York: Academic Press, 2021. – P. 1-37. DOI: 10.1016/b978-0-12-813193-0.00001-1
  44. Vriens B. Mine waste rock: insights for sustainable hydrogeochemical management / B. Vriens, B. Plante, N. Seigneur, H. Jamieson // Minerals. – 2020. – № 10. – Р. 728. DOI: 10.3390/min10090728
  45. West P. W. Tree and forest measurement / P. W. West. – Berlin Heidelberg: Springer-Verlag, 2009. – 217 р.
  46. Xiao W. Tree species composition and selection effects drive overstory and understory productivity in reforested oil sands mining sites / W. Xiao, C. Chen, H. Y. H. Chen // Land Degradation & Development. – 2020. – № 32(3). – P. 1135-1147. DOI: 10.1002/ldr.3787

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-25

Як цитувати

Бєлик, Ю. В. ., Савосько, В. М. ., & Лихолат, Ю. В. . (2022). ЕКОЛОГІЧНА ОБУМОВЛЕНІСТЬ ПОКАЗНИКІВ ЖИТТЄВОСТІ ТА ДЕНДРОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ДЕНДРОФІТОЦЕНОЗІВ ПРИРОДНО ПОШИРЕНИХ НА ДЕВАСТОВАНИХ ЗЕМЛЯХ ЗАЛІЗОРУДНОГО ВІДВАЛУ. Вісник Одеського національного університету. Біологія, 27(1(50), 7–23. https://doi.org/10.18524/2077-1746.2022.1(50).259959

Номер

Том 27 № 1(50) (2022)

Розділ

БОТАНІКА ТА ФІЗІОЛОГІЯ РОСЛИН

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).

Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.