WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ВИНОГРАДОВА Юлия Алексеевна ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ СРЕДНЕЙ ТАЙГИ 03.00.16 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Сыктывкар 2009 1

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор Забоева Ия Васильевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, старший научный сотрудник Широких Ирина Геннадьевна доктор биологических наук, старший научный сотрудник Капелькина Людмила Павловна

Ведущая организация: Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Защита состоится 21 октября 2009 г. в часов на заседании диссертационного совета Д 004.007.01 в Учреждении Российской академии наук Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28.

Факс: (8212) 24-01-63;

e-mail: dissovet@ib.komisc.ru, адрес сайта Института: http://www.ib.komisc.ru

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Коми научного центра Уральского отделения РАН по адресу: 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 24.

Автореферат разослан «» _ 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук А.Г. Кудяшева 2

Общая характеристика работы

Актуальность исследований. Пойменные почвы в отличие от зональных формируются под влиянием не только биоклиматических условий, но и под влиянием таких факторов, как поемность и аллювиальность. Ежегодное затопление паводковыми водами, отложение богатого элементами питания наилка обусловливают их высокое плодородие (Шраг, 1969; Добровольский, 1968, 1971, 1991). Длительность и режим паводка обусловливают отличие аллювиальных почв от почв водораздельных территорий, как в морфологическом строении и физико-химических свойствах, так и в характере жизнедеятельности микробиоты (Бабьева, 1961; Головченко и др., 2000, 2001; Добровольская и др., 1995, 1997; Добровольская, 2002). На пойменных террасах рек формируется многообразие экотопов, существенно различающихся по экологическим условиям функционирования микробных комплексов.

Учитывая значимость почвенных микроорганизмов в почвообразовании, минерализации растительного опада и гумификации (Аристовская, 1980; Кожевин, 1989; Звягинцев и др., 1999; и т.д.), углубленное изучение особенностей структурно-функциональной организации и динамики микробных сообществ необходимо для выявления закономерностей формирования наиболее «молодых» и наиболее продуктивных в таежных ландшафтах аллювиальных почв.

В Республике Коми детально исследованы структура и особенности функционирования микроорганизмов в зональных типах почв (Стенина, 1952, 1959, 1964; Чайка, 1970, 1972; Хабибуллина, 2000 и др.).

Микробиота почв пойменных ландшафтов изучена фрагментарно, а почв пойменных лесов, формирующихся в долинах рек таежной зоны, практически не исследована. Древесные растения являются наиболее сильными эдификаторами. Они в большей степени, чем травы модифицируют условия экотопа. Под пологом пойменных лесов складываются несколько иные, чем на лугах условия освещенности, влажности, температурного режима (Дегтева, Головнева, 1986; Дегтева, Ипатов, 1987;

Лаптева и др., 2002), что будет оказывать соответствующее влияние на изменение структурно-функциональной организации микробных комплексов в почвах пойменных лесов.

Цель работы. Выявление закономерностей формирования комплекса микробиоты в аллювиальных почвах подзоны средней тайги.

Исходя из поставленной цели сформулированы основные задачи:

1. Изучить основные характеристики микробных комплексов аллювиальных почв, формирующихся под пологом травянистой растительности в пойменных луговых ценозах.

2. Установить закономерности профильного распределения численности и структуры микробных сообществ в различных типах аллювиальных лесных почв.

3. Выявить закономерности сезонной динамики биологической активности аллювиальных почв.

4. Установить характер изменения в структуре микробного комплекса аллювиальных почв в процессе сукцессии растительности в пойменных ландшафтах.

Научная новизна. Впервые для европейского северо-востока России исследован микробный комплекс основных типов и подтипов аллювиальных почв, формирующихся в долинах рек подзоны средней тайги. Установлены основные закономерности профильного распределения и сезонной динамики численности, углерода микробной биомассы и функциональной структуры микробоценозов в аллювиальных почвах пойменных луговых и лесных биогеоценозов. Показано, что основу бактериального комплекса всех типов аллювиальных лесных почв составляет олигофлора (олигонитрофилы и олиготрофы). Установлено, что различия в численности и структуре микробных сообществ аллювиальных почв наиболее ярко проявляются в годы с неблагоприятными погодными условиями.

Впервые для Республики Коми составлен список микроскопических грибов, участвующих в разложении растительного опада в почвах пойменных лугов и лиственных лесов. Выявлена высокая специфичность микоценозов в почвах пойменных ландшафтов, показано существенное влияние зональных климатических факторов на формирование состава микобиоты аллювиальных почв. Установлены индикаторные виды микромицетов для «сухих» и переувлажненных местообитаний в пойменных ландшафтах средней тайги.

Впервые показано, что на пойменных лугах наиболее интенсивно протекают минерализационные процессы в аллювиальных дерновых почвах, занимающих вершины грив. В лесных ценозах оптимизация гидротермического режима в полу- и гидроморфных почвах во второй половине вегетационного периода способствует возрастанию численности и функциональной активности бактериального комплекса, что приводит к активизации минерализационных процессов не только в аллювиальных дерново-лесных, но и в аллювиальных лугово-лесных и лугово-болотных лесных почвах, занимающих выровненные участки центральной поймы и глубокие межгривные понижения.

Научная и практическая значимость. Полученные результаты существенно расширяют представления о формировании и функционировании бактериального и микромицетного комплексов в аллювиальных почвах таежной зоны. Данные по структуре микробных комплексов и количественно-качественному составу микобиоты могут служить в дальнейшем основой для оценки пространственно-временных изменений пойменных почв под влиянием антропогенного воздействия. Данные по биомассе почвенных микроорганизмов могут быть использованы для оценки их роли в круговороте органического вещества и энергии в пойменных ландшафтах Севера. Результаты исследований используются при чтении курса лекций «Почвоведение», «Почвоведение с основами растениеводства» в Сыктывкарском государственном университете.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на Межрегиональных конференциях: «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар, 1998, 2000, 2002, 2005; 2006, 2007), «Молодые исследователи Республики Коми» (Сыктывкар, 1999), «Севергеоэкотех – 2000» (Ухта, 2000), «Интеграция высшего образования и фундаментальной науки в Республики Коми» (Сыктывкар, 2000), XV Коми республиканская молодежная научная конференция (Сыктывкар, 2004); Всероссийских конференциях: конференция молодых ученых «Почва. Экология. Общество» (СПб, 1999), Всероссийская I научная молодежная школа и конференция «Сохранение биоразнообразие и рациональное использование биологических ресурсов» (Москва, 2000);

Международных конференциях: «Микология и криптогамная ботаника в России: традиции и современность» (СПб, 2000), «Консервация и трансформация веществ и энергии в криосфере Земли» (Пущино, 2001), XI международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов – 2004» (Москва, 2004), международная Пущинская школа конференция молодых ученых «Биология – наука XXI века» (Пущино, 2004, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 30 работ, из них одна статья в рецензируемом журнале перечня ВАК РФ.

Работа выполнялась в рамках госбюджетной темы «Генезис, функции почв в организации и устойчивости экосистем Европейского северо-востока России» (номер регистрации Гр. 01.2.00.107250); Федеральной целевой программы «Интеграция высшего образования и фундаментальной науки»; программы фундаментальных исследований Президиума РАН №12 «Научные основы сохранения биоразнообразия России»; темы «Биоразнообразие микромицетов избыточно-увлажненных и пойменных почв средней тайги», программы «Динамика структуры и разнообразия почвенной биоты в пойменных лесах таежной зоны европейского Северо-Востока».

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав и выводов. Она включает 149 страниц машинописного текста, рисунков, 20 таблиц. Список литературы включает 179 работ, из которых 30 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ В главе рассмотрены особенности комплекса микробиоты в аллювиальных почвах, формирующихся в долинах рек (Бабьева, 1962; Никитина, Барыкова, 1982; Якутин, 1994; Добровольская и др., 1995;

Полянская, 1995а, 1995б; Звягинцев, 1999; Головченко и др., 2000;

Данилова, 2002; Добровольская, 2002 и др.). Отмечено, что в Республике Коми состав и структура микробоценозов изучались в основном в зональных типах почв (Аристовская, 1965; Чайка, 1972; Стенина, 1980;

Хабибуллина, 1997, 2000). Исследования микробиоты аллювиальных почв носили фрагментарный характер.

Глава 2. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проводили в бассейне р.Вычегда на двух стационарных участках: в долине нижнего течения р. Вычегда (1997-1999 гг.) и в долине нижнего течения р.Сысола (2001-2004 гг.). Стационарные участки расположены в Усть-Вымском (с. Айкино) и Сыктывдинском (мест.

Еля-ты) районах Республики Коми, в подзоне средней тайги. В УстьВымском районе объектом исследования послужили аллювиальные почвы (дерновые, луговые, лугово-болотные), сформированные под луговой растительностью. В Сыктывдинском районе в качестве объекта исследования были выбраны почвы (дерново-лесная, лугово-лесная, лугово-болотная лесная) спелого осиново-березового насаждения с разнотравно-костяничным напочвенным покровом. Ключевые участки, выделенные на территории пойменных террас для изучения почвенной микробиоты, занимают различные элементы рельефа и образуют естественный ряд по степени нарастания увлажнения почв: вершина гривы – выровненный участок поймы – глубокое межгривное понижение.

Для изучения влияния типа растительности на структуру микробных сообществ в долине р. Сысола на высокой гриве вблизи старичного озера был заложен профиль, пересекающий злаково-разнотравный луг, участок луга, зарастающий молодым подростом осины, и спелый осиновый древостой. Все выделенные участки расположены на одном высотном уровне относительно уреза воды в реке. Грунтовые воды залегают на глубине свыше 2-3 м и не оказывают влияния на протекание почвообразовательных процессов. Почвы лугового участка и молодого осинника описаны как аллювиальные дерновые, спелого осинника – как аллювиальные дерново-лесные почвы.

Диагностика и классификация аллювиальных почв проведена по «Классификации и диагностике почв СССР» (1977) с учетом принципов классификации пойменных почв таежной зоны, разработанных Г.В. Добровольским (1958, 1968).

Глава 3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Полевые и лабораторные исследования проводили с использованием общепринятых в почвоведении и почвенной биологии методов. Химический анализ почв выполнен в соответствии с (Агрохимические…, 1975; Воробьева, 1998). Пробы для микробиологических исследований отбирали из генетических горизонтов опорных разрезов. Изучение динамики микробиологических процессов проводили в верхних, наиболее заселенных микроорганизмами, горизонтах почв. На ключевых участках ежемесячно (с июня по сентябрь месяц) отбирали смешанные образцы, каждый из которых был составлен из 5-10 индивидуальных образцов, отобранных с площади (1.52.0) м2 или (44) м2. В луговых сообществах долины р. Вычегда пробы отбирали послойно (0-10, 10-20, 20-30, 30-40 см), в лесных сообществах долины р. Сысола – из лесной подстилки (А0; глубина 0-3(5) см) и гумусоаккумулятивного (А1; глубина 3(5)-15 см) горизонтов. Почвенные пробы хранили до проведения микробиологических исследований при температуре –18...–20°С (Звягинцев, 1969; 1973; Полянская, 1999; Добровольская, 2002).

Для оценки содержания эколого-трофических групп микроорганизмов (ЭКТГМ) использовали метод посева на твердые питательные среды (Большой практикум…, 1962; Методы…, 1980; Сэги…, 1983). Учитывали содержание аммонификаторов на МПА (мясо-пептонный агар), олигонитрофилов (среда Эшби), олиготрофов (голодный агар), автотрофных нитрификаторов (среда Виноградского), денитрификаторов (среда Гильтая), микроорганизмов, утилизирующих минеральные формы азота (крахмало-аммиачный агар), педотрофов (почвенный агар). Микромицеты учитывали на среде Чапека, актиномицеты – на крахмало-аммиачном агаре. Определение углерода биомассы микроорганизмов проводили регидратационным методом из свежих образцов почв (Мирчинк, Паников, 1985; Благодатский, Благодатская и др., 1987). Данные обрабатывали стандартными методами статистического анализа (Доспехов, 1972; Лакин, 1990) с использованием программ Exel 8.0 и Statistica6.0.

Глава 4. МИКРОБНЫЕ СООБЩЕСТВА АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПОЧВ ПОЙМЕННЫХ ЛУГОВ ДОЛИНЫ РЕКИ ВЫЧЕГДА 4.1 Характеристика аллювиальных почв пойменных лугов Выбранные для исследования почвы существенно различаются по своим физико-химическим свойствам и режимам. Их отличительной чертой является тяжелый гранулометрический состав (табл. 1). В направлении от дерновых (вершины грив) к луговым и лугово-болотным (межгривные понижения) почвам наблюдается увеличение мощности дернового и гумусоаккумулятивного горизонтов, возрастают содержание и запасы гумуса, усиливается кислотность. Дерновые почвы хорошо аэрированы и в летний период испытывают резкий дефицит влаги.

Pages:     || 2 | 3 |






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