Rekultywacja ekologiczna - wybrane aspekty Wojciech Krzaklewski
Założenia rekultywacji ekologicznej Utrzymanie procesów ekologicznych i ewolucyjnych, trwałość systemów ekologicznych i różnorodności form życia na różnych poziomach organizacji biologicznej [Głowaciński 2007].Cel ten na terenach poprzemysłowych realizowany jest przez rekultywację. W jej wyniku następuje uwolnienie przestrzeni życiowej spod presji człowieka i następuje rozpoczęcie procesów sukcesji wtórnej ( na obszarach gdzie została zniszczona biocenoza ale zachowała się gleba) oraz pierwotnej tam gdzie nastąpiło całkowite zniszczenie gleby. Zachowanie w krajobrazie części obszarów z przebiegająca sukcesja wydaje się uzasadnione. Badania nad sukcesja sa prowadzone w celach poznawczych i praktycznych Kształtowanie właściwych postaw człowieka wobec przyrody i otaczającego go świata [Głowaciński 2007] (na terenach rekultywowanych realizowany przez edukację przyrodniczą, w tym tworzenie ścieżek dydaktycznych)
W Anglii, Niemczech prowadzona jest polityka ochrony przyrody zmierzająca do zachowania i utrzymania nawet niewielkich skrawków roślinności o cechach naturalnych. Obok terenów zieleni urządzonej szczególna rolę na obszarach miejsko przemysłowych pełnią obszary dzikiej przyrody powstałe na różnego rodzaju nieużytkach w wyniku spontanicznej sukcesji. Są one rezerwuarem lokalnej bioróżnorodności, miejscem występowania wielu rzadkich na terenach miejskich gatunków roślin i zwierząt. Oprócz funkcji przyrodniczej pełnią one funkcje społeczną i edukacyjną. Dąży się do ochrony nie tylko wspomnianych fragmentów roslinności ale samych fragmentów terenów silnie przekształconych ( Emscher Park Duisburg Niemcy). Chroni się także ślady dawnej przemysłowej działalności człowieka np. nieczynne kamieniołomy (k.kielc). Znaczenie naukowe siedlisk specyficznych jest oczywiste. Z nietypowymi właściwościami fizycznymi i chemicznym składem podłoża związane są specyficzne ekologiczne grupy gatunków: np. wapieniolubne, metali ciężkich itp. Również u nas dostrzeżono wartość tych terenów podejmując działania zmierzające do ich zabezpieczenia (utrzymanie lokalnej bioróżnorodności, stanowisk rzadkich gatunków itp.). Te tereny coraz częściej uwzględnia się w miejscowych planach zagospodarowania przestrzennego.
Defincjerekultywacji-aspekt ekologiczny Ustawowa prawna mówi, że rekultywacja polega na nadaniu lub przywróceniu gruntom wartości użytkowej lub przyrodniczej poprzez wykonanie odpowiednich zabiegów, Z ekologicznego punktu widzenia rekultywacja inicjuje proces sukcesji ekosystemu(krzaklewski 1988).
Rekultywacja Działalność(zabiegi) Praca przyrody-sukcesja Ekosystem Krajobraz(Krzaklewski 1996)
Udział %-towy użytków wyłączonych w przemyśle wydobywczym w Polsce Grunty leśne 28% Inne 11% Grunty rolne 61%
Przybliżony udział %-towy zrealizowanych kierunków rekultywacji w przemyśle wydobywczym w Polsce Rekultywacja wodna 10% Rekultywacja inna 10% Rekultywacja rolna 20% Rekultywacja leśna 60%
Możliwości wykorzystania roślinności z sukcesji w działalności rekultywacyjnej(krzaklewski 1985) ROŚLINNOŚĆ Z SUKCESJI JAKO: Przed podjęciem rekultywacji biologicznej WSKAŹNIK PRZEDPLON ZBIOROWISKO W fazie doświadczalnej i wdrożeniowej Stopnie skuteczności zabiegów rekultywacyjnych Stopnia trudności wprowadzania roślinności W fazie zagospodarowania Kierunku i rozwoju sukcesji Element przeciwerozyjnej ochrony Zróżnicowania stopnia żyzności utworów W fazie rekultywacji i zagospodarowania Zbiorowisko powstające w drodze sukcesji bez udziału człowieka Czynnik wzbogacania utworów w składniki pokarmowe roślin W fazie rekultywacji i zagospodarowania Zbiorowisko powstające w drodze sukcesji kontrolowanej (kierowanej)
Podział terenów bezglebowych na podstawie szybkości ich zarastania(krzaklewski 1988)* I zarastające bardzo wolno lub praktycznie nie zarastające. Brak na tych terenach samorzutnego zarastania utrzymuje sięco najmniej przez okres 10 lat. Rekultywacja biologiczna bardzo trudna, II -zarastające wolno. Brak na tych terenach samorzutnego zarastania utrzymuje sięprzez okres wynoszący 5 lat. Rekultywacja biologiczna trudna, III -zarastające szybko. Brak na tych terenach samorzutnego zarastania utrzymuje sięnie dłużej niż2 lata. Rekultywacja biologiczna łatwa. Przez zarastanie rozumie sięwystąpienie naczyniowej roślinności samorzutnej na co najmniej 50% inwentaryzowanej powierzchni, przy na ogół równomiernym rozmieszczeniu roślin
TERENY BEZGLEBOWE NIE ZARASTAJĄCE ALBO DOPIERO PO 10 LATACH (grupa I)
Zupełny Zupełny brak brak roślinprzyczynaprzyczyna; roślin- nadmierne nadmierne zasolenie zasolenie
Brak Brak roślin: roślin: nadmierne nadmierne zatrucie zatrucie metalami metalami ciężkimi- ciężkimi-zn, Zn, Pb Pb
Treny bezglebowe zarastające wolno po 5 latachgrupa II
Różne Różne biotopy biotopy na na terenach terenach pogórniczych: pogórniczych: suche, suche, przejściowe przejściowe i i wodne wodne
Zwał Zwałodpadów górnictwa górnictwa węgla węgla kamiennegopałkpałka kamiennego- wąskolistna wąskolistna w zagłębieniu zagłębieniu z z wodą wodą
Zwał Zwałodpadów hutniczych hutniczych z z inicjalnym inicjalnym zarastaniem zarastaniem,, komosa komosa czerwoną( czerwoną( Chenopodium Chenopodium rubrum) rubrum)
Zwał Zwałodpadów hutnictwa hutnictwa żelaza żelaza --5 lat lat pod pod odłożeniu odłożeniu utworów, utworów, stadium stadium z z przymiotnem przymiotnem kanadyjskim kanadyjskim (Conyza (Conyza canadensis) canadensis)
Zwałowisko Zwałowisko nadkładu nadkładu przy przy kopalni kopalni Bełchatów - Bełchatów - stadium stadium inicjalne inicjalne wrzoścca wrzoścca cienkoskrzyde cienkoskrzyde łkowatego(coris łkowatego(coris permum permum leptopterum) leptopterum)
Tereny bezglebowezarastające szybko najpóźniej po 2 latach -grupa III
Podbiał pospolity (Tussilago farfara) na zwałowisku zbudowanym z iłów krakowieckich- Piaseczno k. Tarnobtrzega
Kwitnący podbiał pospolity- zwałowisko nadkładu przy kopalni węgla Brunatnego okręg koninski
Wykorzystanie roślinności samorzutnej do oceny żyzności inicjalnych gleb na terenach pogórniczych Mapa roślinności spontanicznej na fragmencie zboczy zwałowiska zewnętrznego Kopalni Węgla Brunatnego Adamów
Po lewej Tussilago farfara ( podłoże ilaste) po prawej Sisymbrium altissimum( podłoże piaszczyste)
METODA FITOSOCJOLOGICZNO-GLEBOWA. Mapa roślinności spontanicznej na fragmencie zboczy zwałowiska zewnętrznego Kopalni Węgla Brunatnego Adamów (Krzaklewski 1977)
Metoda fitosocjologiczno-glebowa Siatka żyzności gruntów (wraz z prognozowanymi typami siedliskowymi lasu)(krzaklewski 1979) W Zg dobra średnia zła 0,60 0,55 0,40 0,27 0,14 ZASOBNOŚĆ CORISPERMUM LEPTOPTERUM Grunty jałowe (Bory) EQUISETUM ARVENSE Grunty średnio żyzne (Lasy mieszane) LEPIDIUM DENISIFLORUM Grunty ubogie (Bory mieszane) WILGOTNOŚĆ TUSSILAGO FARFARA Grunty żyzne (Lasy) WZg= WZg= 0,25(aK2O/AK2O 0,25(aK2O/AK2O +amgo/amgo +amgo/amgo + ap2o5/ap2o5+ ap2o5/ap2o5+ acao/acao) acao/acao) WH WH = woda woda dostępna dostępna w mm/ mm/ w 40 40 cm cm warstwie warstwie gleby gleby 18 30 43 świeże 55 68 suche wilgotne W H
Metody zastosowania sukcesji w rekultywacji( Krzaklewski 1982) 1.Sukcesja wolna nie ingerowanie pozostawienie obiektu sobie 2. Sukcesja kierowana a) kształtowanie biotopu z myślą o wywołaniu oczekiwanej sukcesji np.budowa powłoki zwałowisk z wybranych utworów, b) kształtowanie wzrostu roślinności z sukcesji w drodze odpowiednio dobranego nawożenia mineralnego, c) kształtowanie zbiorowisk samorzutnych w drodze pielęgnacji( siew, usuwanie i tp.)
Wpływ nawożenia mineralnego na zarastanie zwałowiska centralnego Smolnica k. Gliwic( Strzyszcz, Krzaklewski,Harabin 1982) Wz= %pokrycia x liczba gatunków Nawożenie
Metoda rekultywacji leśnej starych wyrobisk popiaskowychz wykorzystaniem roślinności z sukcesji samorzutnej [Krzaklewski 1995] Po zakończeniu eksploatacji piasku w pozostawionych 10-20 letnich wyrobiskach kopalni Szczakowa powstała w drodze sukcesji samorzutnej mozaika wartościowych zbiorowisk roślinnych. Powstałe biogrupy sosny zwyczajnej i brzozy brodawkowatej postanowiono nie usuwaćw ramach rekultywacji, a dla innych wyróżnionych w ramach badań fitosocjologicznych i glebowych kategorii terenu zaproponowano zmodyfikowane postępowanie rekultywacyjne. Dzięki tej metodzie zachowano wartościowe biocenozy, zwiększając wartość rekultywowanego obszaru [Krzaklewski1995].
Z b i o r o w i s k a
Kategorie terenów do rekultywacji wyrobisk popiaskowychna przykładzie kopalni Szczakowa (Krzaklewski 1998) StopieńI zabiegi pełne, obejmująca zabiegi próchnicowania, łubinowaniai nawożenia (zbiorowiska Ia, Ib) StopieńII zabiegi częściowe, z wyłączeniem próchnicowania(zbiorowiska Ic) oraz próchnicowaniai łubinowania(zbiorowiska Id, IIa, IIb) StopieńIII zabiegi pielęgnacyjne, przebudowa składu i struktury (zbiorowisko III) Zbiorowisko IV (zarośli nadwodnych) zaplanowano do pozostawienia
Fot. Zbiorowisko Ia Fot. Zbiorowisko Id Fot. W. Krzaklewski Fot. W. Krzaklewski I. Zbiorowisko zielne z Corynephorus canescens: Ia o pokryciu powierzchni do 25% mała liczba gatunków (5-10) występowanie Corispermumleptopterum, Corynephoruscanescens, Oenotherabiennis, Hieracium pilosella przewaga gatunków łąkowych i murawowych, pojedyńczo w warstwie B Salix acutifolia i Pinus sylvestris Ib o pokryciu 25-50% około 15 gatunków w zdjęciu przewaga gatunków charakterystycznych dla antropogenicznych i naturalnych zbiorowisk łąk i muraw na podłożu mineralnym występowanie gatunków przejściowych dla zbiorowisk leśnych, jak: Fragaria vesca, Pirola rotundifolia, Epipactisatropurpurea,w grupach pojawiała się Salix acutifolia i Pinus sylvestris Ic o pokryciu 50-75% wariant ten jeśli chodzi o liczbęi skład gatunkowy zbliżony do poprzedniego Id o pokryciu > 75% bardzo mała liczba gatunków (do 5) z dominującą Corynephorus canescens tworzącą darń pojedynczo lub w biogrupach Pinus sylvestris i Salix acutifolia
II. Zbiorowisko zielne z Poa compressa Calamagrostis epigejos: II a gdzie przeważającymi gatunkami były Calamagrostisepigejosi Poacompressa, przewaga gatunków charakterystycznych dla zbiorowisk antropogenicznych oraz łąkowych i murawowych, pojawiały siętakże gatunki zbiorowisk okrajkowychi leśnych: Fragariavesca, Pirola secunda, Epipactis atropurpurea i inne. II b wariant ten charakteryzował się występowaniem facji Calamagrostisepigejos, Solidagocanadensisi Pteridiumaquilinium.
III. Zbiorowisko drzewiaste występowanie gatunków synantropijnych obok roślinności łąkowej i murawowej oraz gatunki zaroślowe i leśne (Vaccinium myrtillus, Vaccinium vitis-idaea, Angelica sylvestris, Geum urbanum, Melica nutans, Frangula alnus) występowanie 6 gatunków storczyków, w tym rzadkiego gatunku wyblinu jednolistnego (Malaxis monophyllos) Fot. W. Krzaklewski Fot. W. Krzaklewski Malaxis monophyllos
IV. Zbiorowisko zarośli nadwodnych wysokie pokrycie przez roślinność(60 90 %) obecnośćgatunków występujących w zespołach wodnych i bagiennych jak: Veronica anagallis, Epilobium hirsutum, Phalaris arundinacea, Phragmites communis w warstwie B dominowała Salix purpurea Fot. W. Krzaklewski
1. Wyniki badańfitosocjologicznych i glebowych wykazały dużąwartośćekologicznąbiocenoz powstałych w drodze naturalnej sukcesji, na terenach starych wyrobisk po eksploatacji piasku. Te biocenozy, zwłaszcza z biogrupamisosny zwyczajnej i brzozy brodawkowatej zalecono zachowaći nie niszczyć w ramach rekultywacji. 2. Na badanym obszarze zanotowano w sumie 115 gatunków roślin naczyniowych i 6 gatunków mchów i porostów. 3. Dla celów racjonalnej rekultywacji metoda ta pozwoliła wyróżnićkategorie terenu, dla których zalecono odpowiednie zestawy zabiegów rekultywacyjnych 4. Zastosowanie metody z wykorzystaniem biocenoz powstałych na drodze naturalnej sukcesji pozwoliło pozostawićokoło 50 ha zbiorowisk naturalnych. W rezultacie obok znacznych efektów ekologicznych w postaci większej bioróżnorodnościrekultywowanych terenów, zmniejszono istotnie koszty rekultywacji.
Ścieżki dydaktyczne na terenach rekultywowanych KP Szczakowa Ścieżki dydaktyczne zaplanowano w taki sposób aby umożliwić: Poznanie poszczególnych etapów prac, koniecznych dla szybkiego i skutecznego przywrócenia życia biologicznego na wyeksploatowanych wyrobiskach (ścieżka 1, 2) Poznanie zróżnicowanych zbiorowisk roślinnych, jakie siętu wytworzyły, zarówno dzięki celowo prowadzonym pracom, jak i zainicjowanym, naturalnym procesom sukcesyjnym (ścieżka 3) Poznanie najciekawszych, pozostawionych na nie eksploatowanym terenie, biocenoz o charakterze zbliżonym do naturalnych (ścieżka 4)
Ścieżka 1 Rekultywacja wyrobisk popiaskowych Przebieg trasy jest zmienny, związany z terenem aktualnie poddawanym zabiegom rekultywacyjnym. Bliższe informacje w tym zakresie można uzyskaćw Kopalni Piasku Szczakowa. Uformowana skarpa wyrobiska popiaskowego Zrekultywowany teren z uprawą leśną
Ścieżka 2 Charakterystyka zalesień Nasadzenia olchy nad kanałem Prochownia Ścieżka prowadzi od zalewu Sosina do Ciężkowic. Składa sięz dwóch części. Pierwsza pozwala się zapoznaćz lasami posadzonymi na zrekultywowanych terenach, druga biegnie lasami naturalnymi rosnącymi na glebach nie przekształconych (Uroczysko Kolawica). Bór sosnowy udziałsosny w nasadzeniach jest najwyższy Czarcie koło tworzone przez grzyby wokół drzewa
Ścieżka 3 Naturalna sukcesja charakterystyka zbiorowisk roślinnych i świata zwierzęcego wzdłuż trasy Przebieg trasy Murawa napiaskowa z macierzanką
Ścieżka 4 Biocenozy o charakterze zbliżonym do naturalnych Widok na Diablą Górę Starodrzew bukowy Jałowce zajmująpowierzchniąkilkudziesięciu ha w gminach Jaworzno i Bukowno
Wnioski końcowe 1. Istnieją w pełni udowodnione, duże możliwości odbudowy na terenach pogórniczych biocenoz w wielu przypadkach wartościowszych niż były. 2. W odbudowie potencjału przyrodniczego istotne jest współdziałanie z przyrodą a zwłaszcza uwzględnianie prawidłowości ekologicznych w tym sukcesji. 3. W ramach rekultywacji powinno się dążyć do wzoru krajobrazu, który powinien w pierwszej kolejności uwzględniać cechy krajobrazu rodzimego z jego harmonią, malowniczością i oczekiwaniami społecznymi.
Literatura Głowaciński Z. 2007. Ochrona przyrody czym jest, jej cele i formy. [w:] Integralna ochrona przyrody, red. Grzegorczyk M., Instytut Ochrony Przyrody PAN. Klaus D., Krug H. Lebensrӓume mit zweiter Hand Landschaften nach der Kohle. Mitteldeutsche Braunkohlengesellschaft mbh. Krzaklewski W., Frączek M. 1999. Metoda rekultywacji leśnej starych wyrobisk popiaskowych z wykorzystaniem roślinności z sukcesji samorzutnej. Materiały konferencyjne: Górnictwo odkrywkowe Środowisko Rekultywacja ze szczególnym uwzględnieniem KWB Bełchatów, I, Kraków 111-127. Szwedo J., Woźniak G., Kubajak A., Wyparło H., Rak W., Jędrzejko K., Czylok A. 1998. Ścieżki dydaktyczne na terenach rekultywowanych Kopalni Piasku Szczakowa S.A. Propozycja zajęć dydaktycznych z ekologii i odbudowy zdegradowanego środowiska. Kubajak, Krzeszowice.