Effect of thermal activity on the differentiation of the vegetation of the “Ruda” postmining heap in Zabrze (Poland)

Robert Hanczaruk, Agnieszka Kompała-Bąba

Abstract


This paper presents the results of a study on the vegetation of the thermally active postmining heap “Ruda” in Zabrze (Poland). The aims of the study were: (i) to show the differentiation of the vegetation that has developed as a result of the thermal activity, and (ii) to determine the effect of thermal activity of the spoil heap on species richness and species diversity of the vegetation. Twelve plant communities were recorded on the heap. Thermal activity has a statistically significant impact on species richness (Z = 2.13, p = 0.03) and species diversity (Z = 2.29, p = 0.02). The species composition of plant communities reflects the habitat conditions, which are conditioned by thermal activity. As the distance from a zone with increased thermal activity increases, the degree of the spontaneous succession of vegetation and the complexity of the vegetation increase. Moreover, the share of annual species and kenophytes decreases in favor of perennial plants and apophytes. The number of plant communities (from four to eight), their species richness (number of species from 15 to 22) and species diversity (Shannon–Wiener diversity index from 1.81 to 2.19) also increase. A DCA analysis showed an increase in the shading, humidity and pH of the substrate, and the thickness of the dead organic matter within the gradient of the thermal activity.

Keywords


development of plant cover; environmental stresses; environmental conditions; extreme habitats; postindustrial sites

Full Text:

PDF

References


Rostański A. Spontaniczne kształtowanie się pokrywy roślinnej na zwałowiskach po górnictwie węgla kamiennego na Górnym Śląsku. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego; 2006.

Woźniak G. Zróżnicowanie roślinności na zwałach pogórniczych Górnego Śląska. Kraków: Instytut Botaniki im. W. Szafera, Polska Akademia Nauk; 2010.

Dulewski J, Madej B, Uzarowicz R. Zagrożenie procesami termicznymi obiektów zagospodarowania odpadów z górnictwa węgla kamiennego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi. 2010;26(3):125–142.

Drenda J, Różański Z, Słota K, Wrona P. Zagrożenie pożarowe na zwałowiskach odpadów powęglowych. Górnictwo i Geoinżynieria. 2007;31(3):149–157.

Solon J, Borzyszkowski J, Bidłasik M, Richling A, Badora K, Balon J, et al. Physico-geographical mesoregions of Poland: verification and adjustment of boundaries on the basis of contemporary spatial data. Geogr Pol. 2018;91(2):143–170. https://doi.org/10.7163/GPol.0115

Hanczaruk R. Spektrum ekologiczno-siedliskowe flory naczyniowej zwałowiska odpadów pogórniczych “Ruda” w Zabrzu-Biskupiach. Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu. 2017;494:50–63. https://doi.org/10.15611/pn.2017.494.05

Korski J. Ocena skuteczności technologii gaszenia składowiska odpadów powęglowych “Ruda” w świetle badań terenowych. Górnictwo i Geologia. 2009;4(2b):87–98.

Wasilewski S, Korski J. Wczesne wykrywanie pożarów jako element monitoringu składowisk odpadów powęglowych. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa. 2010;48(8):3–17.

Braun-Blanquet J. Pflanzensoziologe. Grundzuge der Vegetationskunde. 3rd ed. Wien: Springer Verlag; 1964.

Dzwonko Z. Przewodnik do badań fitosocjologicznych. Poznań: Sorus; 2007.

Perzanowska J, editor. Monitoring gatunków roślin. Przewodnik metodyczny. Część I. Warszawa: Główny Inspektorat Ochrony Środowiska; 2010.

Mirek Z, Piękoś-Mirkowa H, Zając A, Zając M, editors. Flowering plants and pteridophytes of Poland – a checklist. Kraków: W. Szafer Institute of Botany, Polish Academy of Sciences; 2002. (Biodiversity of Poland; vol 1).

Tichý L, Holt J. JUICE: program for management, analysis and classification of ecological data. Brno: Vegetation Science Group, Masaryk University; 2006.

Tichý L. JUICE, software for vegetation classification. J Veg Sci. 2002;13(3):451–453. https://doi.org/10.1111/j.1654-1103.2002.tb02069.x

Tichý L, Holt J, Nejezchlebová M. JUICE program for management, analysis and classification of ecological data. 2nd edition of the program manual. 2nd part. Brno: Vegetation Science Group, Masaryk University; 2010.

Ellenberg H, Weber HE, Düll R, Wirth V, Werner W, Paulissen D. Zeigerwerte von Pflanzen in Mitteleuropa. 2nd ed. Göttingen: Goltze; 1992. (Scripta Geobotanica; vol 18).

Ter Braak CJF, Šmilauer P. CANOCO reference manual and user’s guide: software for ordination, version 5.0. Ithaca, NY: Microcomputer Power; 2012.

Šmilauer P, Lepš J. Multivariate analysis of ecological data using CANOCO 5. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press; 2014. https://doi.org/10.1017/CBO9781139627061

Dell Inc. STATISTICA (data analysis software system). Version 13 [Software]. 2016 [cited 2019 Feb 22]. Available from: http://software.dell.com/

Banaszek J, Leksy M, Rahmonov O. The role of spontaneous succession in reclamation of mining waste tip in area of Ruda Śląska City. Environmental Engineering: Proceedings of the International Conference on Environmental Engineering; 2017;2017:enviro.2017.098. https://doi.org/10.3846/enviro.2017.098

Zając E, Zarzycki J. Wpływ aktywności termicznej zwałowiska odpadów węgla kamiennego na rozwój roślinności. Rocznik Ochrona Środowiska. 2013;15:1862–1880.

Ciesielczuk J, Czylok A, Fabiańska MJ, Misz-Kennan M. Plant occurrence on burning coal waste – a case study from the Katowice-Wełnowiec dump, Poland. Environmental and Socio-economic Studies. 2015;3(2):1–10. https://doi.org/10.1515/environ-2015-0057

Hanczaruk R, Gołąb N. Wybrane problemy rekultywacji zwałowiska odpadów pogórniczych na przykładzie zwałowiska “Ruda” w Zabrzu-Biskupiach. Prace Naukowe Uniwersytetu Ekonomicznego we Wrocławiu. 2016;461:65–75. https://doi.org/10.15611/pn.2016.461.06

Woch MW, Radwańska M, Stefanowicz AM. Flora of spoil heaps after hard coal mining in Trzebinia (southern Poland): effect of substratum properties. Acta Bot Croat. 2013;72(2):237–256. https://doi.org/10.2478/v10184-012-0020-x

Rostański A, Woźniak G. Trawy (Poaceae) występujące spontanicznie na terenie nieużytków poprzemysłowych. In: Frey L, editor. Biologia traw. Kraków: Instytut Botaniki im. W. Szafera, Polska Akademia Nauk; 2007. p. 31–42. (Fragmenta Floristica et Geobotanica Polonica, Supplementum; vol 9).

Woźniak G, Markowicz A, Borymski S, Piotrowska-Seget Z, Chmura D, Besenyei L. The relationship between successional vascular plant assemblages and associated microbial communities on coal mine spoil heaps. Community Ecol. 2015;16(1):23–32. https://doi.org/10.1556/168.2015.16.1.3

Sheoran V, Sheoran AS, Poonia P. Soil reclamation of abandoned mine land by revegetation: a review. Int J Soil Sediment Water. 2010;3(2):1–20.

Rahmonov O, Parusel T. Vegetation succession and soil development in an area transformed by human impact – reclaimed ash landfills. In: Proceedings of the 8th International Conference on Environmental Engineering; 2011 May 19–20; Vilnius, Lithuania. Vilnius: Gediminas Technical University; 2011. p. 323–330.