ECOLOGICAL STRATEGIES OF PLANTS IN THE PROCESS OF RESTORATION OF DISRUPTED NATURAL ECOSYSTEMS OF UKRAINIAN POLISSIA

Authors

DOI:

https://doi.org/10.35433/naturaljournal.3.2023.186-198

Keywords:

adaptation, reclamation, succession, modelling of vegetation dynamics

Abstract

Tasks related to the restoration of disturbed natural ecosystems are of theoretical and practical importance. Traditional approaches to remediation are often utilitarian. We often observe that the natural processes of ecosystem restoration occur faster and with better quality than those carried out by humans under similar conditions. The purpose of our work is to investigate the role of plants that have different ecological strategies during the process of restoration of disturbed ecosystems. The following tasks were outlined to achieve this goal: to identify groups of plants with different ecological strategies involved in the restoration of natural vegetation; develop models of vegetation restoration using plants with different ecological strategies. The materials of our research are standard geobotanical descriptions made on the territory of Ukrainian Polissia in the period from 2004 to 2023. We consider environmental strategies more broadly than R. Whittaker, L. H. Ramensky, J. Grim and E. Pianki in their classic works. The ecological strategies of plants differ in the way of spreading and reproduction, as well as in the signs of fixation on the soil; by methods of energy reservation; changing the environment around itself. The rate of restoration of natural ecosystems, as well as their characteristics, depend on the configuration of the disturbed area, the substrate of its surface, and the adaptive strategies of the plants that fall on it. The classification of adaptive strategies of species that affect the process of restoration of natural ecosystems is formed on the basis of the variety of methods of reproduction and distribution of fruits and seeds of autotrophs, as well as the peculiarities of their energy distribution in the reproduction process. The change in ecological strategies of species is because ecosystems are dynamic systems, therefore, during primary successions; disturbed ecotopes are most successfully populated by patient species, and during secondary ones by explerent species and violent species. Plants penetrate the primary substrate with the help of seeds, spores, or vegetative organs (most often rhizomes). In the early stages of primary succession, the seeds and spores of patient species are the most successful – those with low competitiveness and can achieve reproductive and vegetative success outside the communities. The balance of the amount of energy of Polissia pioneer patients is often shifted from supporting the vegetative part of the body to its seeds. Species that spread to pioneer substrates using rhizomes do not have such a limitation because they share a common distribution of matter and energy with the pioneer part of the community. Those species on the primary substrate, having no competitors, actively photosynthesize and share carbohydrates, while those on the formed substrate and have many competitors for solar energy share water and mineral nutrients. Global climate changes, which lead to xerophytization of Polissia and warm winters with little snow, are becoming an obstacle to the rapid natural restoration of pine forest ecosystems in large areas of disturbed areas.

References

Бондар С. С., Хом’як І. В. Тератрансформаційні стратегії освоєння незаселених субстратів. Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених “Сталий розвиток країни в рамках Європейської інтеграції”. Житомир: ЖДТУ, 2021. С. 16.

Дідух Я. П., Плюта П. Г. Фітоіндикація екологічних факторів. Київ, 1994. 280 с.

Дідух Я. П., Хом'як І. В. Оцінка енергетичного потенціалу екотопів залежно від ступеня їх гемеробії на прикладі Словечансько-Овруцького кряжу. Укр. ботан. журн. 2007. №1. С. 235–243.

Золенко І., Хом’як І. В. Перспективи використання Tusilago farfara L. з метою тератрансформації та рекультивації. Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених “Сталий розвиток країни в рамках Європейської інтеграції”. Житомир: ЖДТУ, 2021. С. 32.

Лещенко Д., Хом’як І. В. Рекультиваційний та тератрансформаційний потенціал Carex hirta L. Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених “Сталий розвиток країни в рамках Європейської інтеграції”. Житомир: ЖДТУ, 2021. С. 54.

Методологічні підходи до створення інтегрованого синфітоіндикаційного показника антропогенної трансформації. І. В. Хом’як та ін. Екологічні науки. 2020. № 5 (32). Т.1. С. 136–141.

Продромус рослинності України / Д. В. Дубина та ін. Київ: Наукова думка, 2019. 784 с.

Хом’як І. В., Онищук І. П., Медвідь О. В. Зміна вектора динаміки автогенної сукцесії екосистем під впливом скиду зворотних вод. Екологічні науки. 2023. № 1(46). С. 49-52.

Хом’як І. В. Екосистемологія: навчальний посібник. Житомир: Вид-во ЖДУ ім. І. Франка, 2022. 235 с.

Хом’як І. В. Особливості антропогенного впливу на природну динаміку екосистем Українського Полісся. Екологічні науки. 2018. №1(20). Т. 2. С. 69–73.

Динаміка відновлюваної рослинності піщаних кар’єрів Житомирського Полісся. І. В. Хом’як та ін. Екологічні науки. 2021. № 6 (39). С. 204-207.

Хом’як І. В., Шамоніна М. І. Тератрансформаційний потенціал представників роду осокові (Сarex). Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених “Сталий розвиток країни в рамках Європейської інтеграції”. Житомир: ЖДТУ, 2021. С. 12.

Хом'як І. В. Синтаксономія відновлюваної рослинності кар'єрів Центрального Полісся. Український ботанічний журнал. 2022. 79(3). С. 142–153.

Черняєва О.П., Зеленко І.І.,Лещенко Д.І., Хом’як І. В. Відновлення природної рослинності на порушених екотопах основа для тератрансформаційних моделей. Матеріали ІІ Всеукраїнської науково-практичної конференції «Українське Полісся: проблеми та тренди сучасного розвитку». Ніжин: НДУ ім. Гоголя, 2022. C. 56-59.

Черняєва О. П., Хом’як І. В. Тератрансформаційний потенціал Elymus repens (L.) GOULD. Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції здобувачів вищої освіти і молодих учених “Сталий розвиток країни в рамках Європейської інтеграції”. Житомир: ЖДТУ, 2021. С. 18.

Asr E. T., Kakaie R., Ataei M., Mohammadi M. R. T. A review of studies on sustainable development in mining life cycle. J. Clean. Prod. 2019. 229. Р. 213-231.

Baasc A., Kirmer A., Tischer S. Nine years of vegetation development in a postmining site: Effects of spontaneous and spontaneous and assisted site recovery. Journal of Applied Ecology. 2012. 49. Р. 251 – 260.

Bell S. S., Fonseca M. S., Motten L. B. Linking Restoration and Landscape ecology. Restoration Ecology. 1997. V. 5(4). P. 318–323.

Braun-Blanquet J. Grundzüge der Vegetationskund. In: Pflanzensoziologie. Ed. J. Braun-Blanquet. Berlin: Verlag von Julius Springer, 1964. 865 pp.

Bren A., Khomiak I., Khomiak O. Modern tendencies of changes of methodological approaches to studying of the restoration natural vegetation in post-mining areas. Матеріали ІІ Bсеукраїнської науково-практичної конференції «Українське Полісся: проблеми та тренди сучасного розвитку». Ніжин: НДУ ім. Гоголя, 2022. C. 10-12.

Cristea V., Hodisan I., Pop I., Bechis E., Groza G., Galan P. The ecological reconstruction of mining waste dumps. I. The development of spontaneous vegetation. The Botanical Contributions, University of Cluj-Napoca Botanical Garden. 1990. P. 33-38.

Eric R. Pianka. Evolutionary Ecology 7-th edition. 2011. eBook. 513 p. (available from Google) [Electronic resource]. https://books.google.nl/books?hl=nl&lr=&id=giFL5bonGhQC&oi=fnd&pg=PA1&ots=NCcWyqCQGx&sig=u2W5X6yjbDcdXngzIlMc6NNXII#v=onepage&q&f=false (Access date 06.04.2023)

Grime J. P. & Pierce S. The Evolutionary Strategies that Shape Ecosystems. UK: Wiley-Blackwell, 2012. 241 pp.

Guo X. M., Zhang K. J., Yu H. Implementing the system of rural revitalization strategy and systematic understanding. J. Rural Economy. 2018. 01. Р. 1-20.

Hennekens S. M. TURBOVEG for Windows. Version 2. Ed. S.M. Hennekens. Wageningen: Inst. voor Bos en Natur, 2009. 96 pp.

Hobbs R. J. Setting effective and realistic restoration goals: Key directions for research. Restoration Ecology. 2004. 15. Р. 354–357.

Khomiak І., Harbar O., Demchuk N., Kotsiuba I., Onyshchuk I. Above-graund phytomas dynamics in autogenic succession of an ecosystem. Forestry ideas. 2019. Vol. 25. 1 (57). P. 136–146.

Kapets N. V., Barsukov O. O., Vynokurov D. S., Khomyak I. V. Pioneer lichen communities of the Teteriv River Basin (Ukraine). Acta Botanica Hungarica. 2018. 60(3–4). Р. 331–355.

Yu K. Landscape ecological security pattern in biological conservation. Acta Ecol. Sin. 1999. 19. Р. 10-17.

Zhang Q., Zhang T., Li X. Index system to evaluate the quarries ecological restauration. Sustainability. 2018. 10. Р. 3–11.

Downloads

Published

2023-05-26