Как заброшенные карьеры под Новосибирском становятся новыми экосистемами за десять лет

Механизм заселения техногенного рельефа

После завершения добычи песка, гравия или известняка карьерная выемка представляет собой безжизненный субстрат. Здесь полностью отсутствует плодородный гумусовый горизонт, нарушен гидрологический режим, а микроклимат отличается резкими перепадами температур. На дне песчаных карьеров летом поверхность может прогреваться до сорока пяти градусов, тогда как на теневых уступах скальных выработок сохраняется избыточная сырость.

Формирование новой экосистемы запускается за счет сингенеза, то есть одновременного заноса диаспор растений и их приживания на первичном субстрате. В условиях Новосибирской области семенной дождь обеспечивают окружающие березово-осиновые колки, сосновые боры и луговые сообщества. Легкие семена березы повислой, осины, ивы козьей и сложноцветных переносятся ветром на километры, оседая в микротрещинах и понижениях дна карьера, где задерживается влага.

Хронология сукцессии в первые десять лет

Скорость зарастания зависит от химического состава вмещающих пород, крутизны бортов и близости грунтовых вод. В лесостепной зоне Западной Сибири восстановительный процесс за десятилетний период укладывается в две выраженные стадии.

Пионерная стадия первых трех лет

Первыми субстрат занимают рудеральные и пионерные виды с высокой экологической пластичностью. На влажном дне глинистых и песчаных выработок доминирует мать-и-мачеха, которая быстро образует разреженные куртины благодаря длинным корневищам. Следом за ней внедряются вейник наземный, хвощ полевой и мелколепестник канадский. На каменистых осыпях известняковых карьеров Искитимского района первыми закрепляются пионерные мхи и микроскопические водоросли, создающие на поверхности тонкую органо-минеральную пленку.

Кустарниково-древесная стадия от четырех до десяти лет

К пятому году на заброшенном участке появляется сомкнутый ярус подроста. Молодые березы и ивы формируют густые заросли высотой от одного до трех метров. Корневая система деревьев механически скрепляет рыхлые осыпи бортов, замедляя эрозию. Под пологом подроста складывается специфический микроклимат. Снижается скорость ветра, падает испарение влаги с поверхности субстрата, а ежегодный листовой опад запускает накопление органики. К исходу десятого года проективное покрытие травянистого яруса достигает сорока или шестидесяти процентов.

Формирование молодых почв на карьерных выемках

Почвообразование на свежих техногенных грунтах идет с нуля. Такие молодые образования в почвоведении называют эмбриоземами. За десять лет под Новосибирском естественным путем успевает сформироваться лишь инициальный или органо-аккумулятивный горизонт.

• Толщина формирующегося гумусового слоя составляет от полутора до трех сантиметров под древесным пологом и менее одного сантиметра на открытых участках
• Содержание органического углерода в верхнем горизонте колеблется в пределах одного процента, органика еще слабо связана с минеральной частью грунта
• Дифференциация профиля на генетические горизонты отсутствует, под тонким слоем опада залегает неизмененная плотная порода или песок
• Микробиологическая активность сосредоточена исключительно в зоне корней отдельных растений-первопоселенцев

Водные и околоводные сообщества затопленных карьеров

Песчаные карьеры в пойме Оби и в районе Криводановки часто вскрывают водоносные горизонты. После остановки откачки котлованы быстро заполняются грунтовыми водами, образуя техногенные озера глубиной до десяти метров. Водная среда формирует собственные экологические ниши значительно быстрее сухих склонов.

Береговую линию шириной в несколько метров за пятилетие колонизируют рогоз широколистный, камыш озерный и тростник обыкновенный. По воздуху и на лапах водоплавающих птиц в водоем заносятся споры харовых водорослей, дафнии, циклопы и личинки стрекоз. К десятому году такой карьер представляет собой мезотрофный водоем с прозрачной водой, где устойчиво обитают популяции озерной лягушки, серебряного карася и ондатры.

Факторы, сдерживающие развитие экосистемы

Самовосстановление выработок под Новосибирском тормозится физическими свойствами техногенного рельефа. Крутые склоны карьеров подвержены оползням и водной эрозии, которая смывает зарождающийся почвенный покров во время весеннего снеготаяния. На южных экспозициях бортов растительность регулярно выгорает от дефицита влаги в июле. Без искусственного выполаживания откосов и внесения плодородного слоя процесс возвращения к зональному состоянию березового леса займет от семидесяти до ста лет.