WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Анализ фауны почвенных нематод в 2006-08 гг. показал присутствие единичных особей (5-30 экз./100 г почвы) в недавно отсыпанном грунте.

Для сообщества почвенных нематод центральной зоны, формирующегося в течение 5 лет естественным путем после полной деградации почвы и напочвенного покрова, отмечаются сходные тенденции в течение 3-х лет исследований: резкие колебаниями численности нематод, супердоминирование отдельных таксонов, неполночленность сообщества, низкая доля в фауне и отсутствие в отдельные годы нематод, трофически связанных с растением.

Органогенный горизонт во все годы наблюдений был больше заселен нематодами, чем минеральный. Так, в 2006 году плотность популяций нематод в нем была в 4 раза выше, в 2007 г. – в 6,5 раз, в 2008 г. – в 1,5 раза (рис. 5). Данная территория характеризуется начальными этапами развития почвенного покрова. Более глубокий минеральный горизонт формируется позднее, характеризуется недостатком органического субстрата и беднее заселен микроорганизмами.

Рис. 5. Плотность популяций нематод в органогенном (0-5см) и минеральном (5-10см) горизонтах почвы при среднем и высоком уровне восстановления растительного покрова в зоне отвала

Доминирующей трофической группой были бактериотрофы (31,1-89,6 % от фауны). Наряду с типичными бактериотрофами, основным источником питания которых являются бактерии, в отдельные годы высокую численность имели представители, потребляющие в пищу кроме простейших, почвенных микроорганизмов, мицелий грибов, частицы растительной ткани – отходы живых корней. К таковым относятся нематоды р. Prodesmodora (Парамонов, 1962). В качестве субдоминантов выступали хищные нематоды, доминируя лишь в один год (до 59,4%).

В центральной зоне в 2007 г. отмечено явление супердоминирования вида Panagrolaimus rigidus (индекс доминирования Симпсона C=0,41), на долю которого приходится 63% фауны и свидетельствует о нестабильном состоянии сообщества. Вид P. rigidus устойчив к неблагоприятным условиям среды, имеет короткий (3-5 дней) цикл развития от яйца до половозрелого состояния. P. rigidus имеет высокую положительную степень относительной биотопической приуроченности в верхнем горизонте (F = 0,96).

В сообществах присутствуют нематоды 4-5 эколого-трофических групп (нет паразитов растений и ассоциированных с растением нематод). Отсутствие нематод, облигатно или факультативно связанных с растением, объясняется особенностями растительного покрова. Растительность образована случайной группировкой устойчивых к антропогенному воздействию видов – сорно-рудеральных и луговых. Нестабильность растительного сообщества не позволяет успешно развиваться видам нематод, питание и онтогенез которых зависит от растения-хозяина.

В южной части отвала с высоким уровнем восстановления растительности, как и в центральной, органогенный горизонт богаче населен нематодами, чем минеральный (в 2006-07 гг. - соотношение 4:1, в 2008 – 3:1). Индекс разнообразия Шеннона имеет стабильно высокие показатели H= 3,8-4,2.

В трофической структуре сообществ почвенных нематод представлены все 6 групп, однако численность нематод в них изменялась по годам. Количество бактериотрофов снизилось, по сравнению с центральной частью отвала, а количество хищных нематод, наоборот, возросло. Рядом исследователей также отмечено возрастание процента хищников в сообществах почвенных беспозвоночных под влиянием загрязнения среды (Хотько и др., 1982; Yeates et al., 1994; Wasilewska, 1997). В трофической структуре биоценоза присутствуют нематоды, питающиеся за счет живого растения (Пр), в 2007 году фитопаразиты становятся субдоминантами, составляя в минеральном горизонте 36% фауны (рис. 6). Наиболее высокую численность имел род Pratylenchus (до 29,5 %) - временный эндопаразит корней растений, широкоспецифичный в отношении растений-хозяев, поражающий злаки и другие травянистые виды (Рысс, 1988). Возрастание численности паразитических нематод в 2007 связано с благоприятными погодными условиями для нематод рода Pratylenchus.

Рис. 6. Эколого-трофическое группирование нематод минерального горизонта почвы южной части отвала с высоким уровнем восстановления растительного покрова (внутренний круг - 2006 г., средний - 2007 г., наружный - 2008 г.)

В то же время, трофическая группа фитопаразитов является нестабильной: 5 место в 2006 г., субдоминант в 2007, отсутствие в 2008 г. (рис. 6).

Таким образом, сообщества почвенных нематод в южной части отвала с высоким уровнем восстановления растительного покрова характеризуются более стабильными показателями численности нематод, разнообразия фауны, доминирующих таксонов, наличием нематод с разными типами трофики, что свидетельствует о расширении и усложнении почвенной пищевой сети.

Использование экологических индексов для оценки условий трофических цепей почвы

Для оценки условий почвенной пищевой цепи и состояния почвенной экосистемы на основе анализа фауны нематод использованы индексы, предложенные Феррисом с соав. (Ferris et al., 2001): структурный индекс (SI), индекс почвенного богатства (EI) и путей разложения органического вещества в пищевой цепи (CI).

Индекс почвенного богатства основан на чувствительности групп-оппортунистов к возрастанию доступности пищевого ресурса, при его определении учитываются бактериотрофы, имеющие значение 1 по c-p шкале Бонгерса и микотрофы со значением 2. Структурный индекс отражает сложность пищевой цепи, которая определяется функциональными группами. Индекс CI является индикатором преобладающих путей разложения органического вещества (бактериального или грибного) в почвенной пищевой сети.

Таблица 1. Индексы, характеризующие сообщества почвенных нематод формирующегося биоценоза при различном уровне восстановления растительного покрова в 2006-08 гг.

Уровень восстановления растительности, год

SI, %

EI, %

CI, %

Средний

2006

61,0

16,5

84,1

Высокий

85,4

52,6

9,9

Средний

2007

53,2

50,0

10,5

Высокий

63,5

62,1

13,9

Средний

2008

89,5

39,9

8,4

Высокий

90,1

59,9

7,1

На основе рассчитанных индексов (табл. 1) выявлено, что сообщество почвенных нематод в биоценозе с высоким уровнем восстановления растительного покрова характеризуется более структурированной пищевой цепью и относительно высоким уровнем почвенного богатства (высокие индексы SI, EI) во все годы наблюдений, что является признаком стабильности среды. Индекс CI в средней части отвала меняет свои значения на протяжении 3-х лет наблюдений. Это предполагает изменение путей разложения органического вещества: при активном участии грибов на начальном этапе до возрастания роли бактерий в последующие годы. В зоне отвала с высоким уровнем восстановления растительности преобладает бактериальный путь разложения (табл. 1).

Существует точка зрения, что для формирования зрелой почвы на песках при их естественном зарастании необходимо 50-60 лет (Абакумов, 2008). Таким образом, нами исследованы начальные этапы восстановления почвенного покрова, чем объясняется нестабильность характеристик сообществ почвенных нематод.

Однако фауна нематод может быть индикатором происходящих почвенных процессов. Нами выявлено, что восстановление почвенного покрова после деградации начинается с заселения нематодами преимущественно верхнего почвенного горизонта. На ранних сроках доминируют виды, устойчивые к неблагоприятным условиям среды, на более поздних - увеличивается численность хищников и нематод, связанных с растениями, что является показателем процесса регенерации биоценоза. Использование параметров плотности популяций нематод, эколого-трофической структуры, экологических индексов (разнообразия фауны (индекс Шеннона Н’), доминирования таксонов (индекс Симпсона С), индекса зрелости сообществ нематод MI), характеризующих популяции и сообщества почвообитающих нематод позволяет по нематодному тесту оценивать изменения, происходящие на начальных этапах почвообразования техногенных земель.

Глава 6. Экспериментальное изучение действия солей тяжелых металлов на почвенных нематод на примере свинца и кадмия

6.1. Действие солей тяжелых металлов на фауну почвенных нематод

Изучение чувствительности почвенных нематод к тяжелым металлам проводили в эксперименте. Нематод выделяли из почвенного образца незагрязненной ТМ территории и помещали в растворы солей Cd и Pb различной концентрации. Исследовано 26 таксонов нематод.

В контрольных условиях (дистиллированной воде) смертность большинства таксонов нематод наступает через 16 дней (рис. 7А). Первыми (7-11 сутки) теряли жизнеспособность нематоды р. Eudorylaimus, на 14 сутки - представители р. Aphelenchoides, Lelenchus. К концу опыта (16 суток) выжили только нематоды р. Cephalobus, которые в дальнейшем (наблюдения проводились до 50 суток) сохранили способность к размножению.

Рис. 7. Смертность нематод (%) при различных концентрациях PbSO4 (А) и CdSO4 (В)

При воздействии свинца на фауну нематод дозой ниже ПДК (16 мг/л) 100% смертность наступила на 16 сутки, в варианте опыта с концентрацией Pb 64 и 32 мг/л – на 14.

Нематоды в порядке убывания чувствительности к свинцу расположились следующим образом: р. Metateratocephalus, Teratocephalus, Eudorylaimus (реагировали первыми) р. Eucephalobus, Cervidellus, Malenchus, Ditylenchus, Paratylenchus р. Rhabditis, Aphelenchoides, Cephalobus, Acrobeloides (наиболее устойчивы). В течение первых 10 суток отмечена единичная гибель нематод, массовая смертность максимального спектра родов (13-17) зафиксирована на 12-13 день опыта для низкой дозы, и на 11 день – для высоких концентраций Pb.

Воздействие соли кадмия отличалось от результатов, полученных со свинцом по срокам наступления 100%-ной смертности особей и реакции различных систематических групп нематод. Смертность 100% особей при дозе CdSO4, меньшей ПДК (1,5 мг/л), отмечена на 15 день; для дозы CdSO4, соответствующей ПДК, зафиксирована на 8 день; для концентрации 2ПДК – на 1 сутки раньше (7 день) (рис. 7В). Исследованные таксоны нематод располагаются по мере убывания чувствительности к кадмию следующим образом: р. Plectus, Eudorylaimus, Tylencholaimus р. Metateratocephalus, Teratocephalus, Cephalobus сем. Aphelenchoididae, Tylenchidae, Neotylenchidae р. Rhabditis и Acrobeloides.

Результаты эксперимента показали, что почвенные нематоды чувствительны к воздействию солей кадмия и свинца. Соли Cd обладали более высокой токсичностью, по сравнению с солями Pb для популяций нематод. Это проявлялось в ранних сроках (7-8 сутки для Cd, 14 - для Pb) 100%-ой смертности нематод, участвующих в эксперименте. Выявлена специфичность реакции некоторых систематических групп нематод к Cd: высокая устойчивость отмечена у нематод из родов Rhabditis и Acrobeloides, первыми реагировали представители родов с высокими значениями (4-5) по с-р шкале Бонгерса, но чувствительным к кадмию оказался и р. Plectus со значением 2, который может использоваться в качестве индикатора загрязнения почвы кадмием.

Воздействие Pb на популяции нематод было менее выраженным: четкой временной реакции отдельных систематических групп не выявлено. В течение первых 10 суток отмечена единичная смертность нематод различных родов, массовая гибель зафиксирована на 11-13 сутки, данный период можно выделить как пороговый для всех исследованных концентраций Pb. Негативное действие свинца на численность нематод в более отдаленные сроки отмечено ранее в полевом опыте (Груздева и др., 2003). Возможно, это связано с накоплением свинца, который блокирует процессы жизнедеятельности в организме нематод.

6.2. Действие солей тяжелых металлов на модельные виды нематод

В экспериментальных условиях на культуре нематод вида Panagrolaimus rigidus, относящегося к трофической группе бактериотрофов, нами выявлена обратная зависимость выживаемости особей от концентрации соли Cd. При максимальной исследованной концентрации Cd (4 ПДК) 100%-ая смертность зафиксирована на 8 сутки, в контроле к этому периоду погибло 58% нематод (Рис. 8А).

Рис. 8. Смертность нематод Panagrolaimus rigidus при воздействии различных концентраций соли кадмия CdSO4 (A), соли свинца PbSO4 (В) и в контроле (дист. вода)

Кривые смертности нематод при воздействии соли свинца отличались своей направленностью. Воздействие низких доз Pb на популяцию нематод Panagrolaimus rigidus было менее выраженным и мало отличалось от контроля (Рис. 8В). Высокие концентрации свинца (ПДК, 4ПДК) были более токсичны для модельного вида. Это проявляется в раннем наступлении сроков 100%-ой смертности (3-5 сутки).

В экспериментальных условиях на нематодах-микофагах вида Aphelenchus avenae нами выявлена зависимость темпа гибели особей от концентрации соли Pb. Так, смертность 50% особей для дозы PbSO4, соответствующей 4ПДК, отмечена на 4 день; для ПДК – на 5 день, в контроле – на 10 день. При максимальной исследованной концентрации Pb 100%-ая смертность зафиксирована на 11 сутки. В контроле к этому периоду погибло 79% нематод, часть популяции афеленхов сохраняла жизнеспособность на протяжении 32 суток.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»