Дорохова М.Ф.

Marina F. Dorokhova

Московский Государственный Университет имени М.В. Ломоносова,
географический факультет (Москва, Россия)

УДК 631.46:631.445.2 (470.318)

На территории учебно-научной станции МГУ им. М.В. Ломоносова (Калужская область) впервые изучен видовой состав почвенных водорослей и цианобактерий в ландшафтах с разным типом землепользования. Обнаружено 125 видов и внутривидовых таксонов водорослей и 35 видов цианобактерий. Выявлена специфика альго-цианобактериальных сообществ в почвах под разными типами леса, на вырубках разного возраста и на пашне. В полевом эксперименте изучено влияние на альго-цианобактериальные сообщества дерново-подзолистых почв загрязнения углеводородным топливом (бензином, керосином и дизельным топливом). Показано, что при одинаковой первичной нагрузке загрязнителей их токсичность для водорослей и цианобактерий и скорость восстановления альго-цианобактериальных сообществ зависят от типа землепользования территории, при одинаковом типе землепользования – от водного режима почв. В одной и той же почве на восстановление сообществ микрофототрофов влияет также специфика загрязнителя. Данные о составе водорослей и цианобактерий успешно дополняют сведения о биологической активности почв, полученные другими методами.

Ключевые слова: почвенные водоросли; цианобактерии; биологическая активность почв.

Учебно-научная станция (УНС) МГУ им. М.В. Ломоносова «Cатино» создана в 1968 г. в Боровском районе Калужской области для проведения комплексной географической практики студентов 1 курса Географического факультета, а также научных исследований в разных направлениях географии. Изучение почвенных водорослей и цианобактерий началось в 1997 году в рамках исследования биологической активности почв УНС как важнейшей характеристике их функционирования. До настоящего времени интерес к альго-цианобактериальным сообществам связан с этой тематикой.

Территория УНС находится на юго-востоке Смоленско-Московской возвышенности, в подзоне южной тайги с умеренно-континентальным климатом. В ее пределах сформировались ландшафты с преобладанием производных смешанных лесов на почвах подзолистого типа. Для кустарникового и травяного ярусов лесных биоценозов характерно сочетание бореальных и неморальных видов. Основными направлениями хозяйственного использования являются вырубки леса и распашка земель.

Целью работы было изучение состава альго-цианобактериальных сообществ почв под условно-коренными и вторичными лесами, его изменения в связи с рубками леса и распашкой, а также с загрязнением углеводородным топливом. Для этого были выбраны ключевые участки с типичными для УНС ландшафтами. Влияние углеводородного топлива (бензина А-92, керосина и дизельного топлива) исследовано в полевом эксперименте на экспериментальных площадках размером 0,5 х 1,5 м (для фоновых участков) и 0,5 х 0,5 м – для загрязненных участков. Топливо внесено таким образом, что в слое 0-10 см почв была создана одинаковая первичная нагрузка загрязняющего вещества, равная 500 г/кг.

Пробы для альгологических исследований отобраны в летний период до глубины 35–40 см, на экспериментальных площадках – из слоя почвы 0–10 см (горизонты АО и А1 под лесными фитоценозами и горизонты Аv и A1 – под луговыми) через 4 года после заливки загрязнителей.

Водоросли и цианобактерии изучены общепринятыми в почвенной альгологии методами (Голлербах, Штина, 1969; Андреева, 1998) в среде Данилова на вытяжке из изучаемых почв и основной среде Болда (BBM). В разные годы параллельно с альгологическими исследованиями проводилось изучение биологической активности почв: целлюлозолитической (Гельцер, 1986) и протеазной (Мишустин, Востров, 1971) активности аппликационным методом, скорости разложения мочевины экспресс-методом (Аристовская, Чугунова, 1989).

В почвах УНС «Сатино» обнаружено 160 видов микрофототрофов (табл. 1). Состав альго-цианобактериальных сообществ различается в почвах территорий с разным типом землепользования.

Таблица 1. Число видов цианобактерий и водорослей в почвах территорий с разным типом землепользования (УНС «Сатино», слой 0–40 см)

Table 1. Cyanobacteria and algae species number in soils of different land use types
(ESS «Satino», 0–40 cm)

Для изученных почв под условно-коренными лесными фитоценозами характерно высокое разнообразие одноклеточных зеленых (особенно видов р. Chlamydomonas) и нитчаток из сем. Ulotrichaceae и желтозеленых водорослей, что свойственно лесным почвам (Алексахина, Штина, 1984). В разных типах леса число видов цианобактерий и в целом разнообразие микрофототрофов различны. Наименьшее видовое разнообразие альго-цианобактериальных сообществ и наименьшая доля цианобактерий в них (4 вида, или 11,8%) отмечены в дерновых почвах под липняком широкотравным, а в дерново-подзолистых почвах – под бореальным ельником (6 видов, или 15,0%) по сравнению с широколиственно-еловым лесом (11 видов, или 22,4%). Во всех почвах под лесом наблюдается ингибирование развития цианобактерий и водорослей в подстилках, так что наибольшее их разнообразие приходится на более глубокие горизонты. Наиболее сильно ингибирующий эффект подстилки проявляется в дерновых почвах, наименее сильно – в дерново-подзолистых почвах широколиственно-елового леса. В широколиственно-еловом лесу отмечена и более высокая протеазная и целлюлозолитическая активность почв (Дорохова, Исаченкова, 1999). На глубине >30 см в почвах условно-коренных лесов обнаружено лишь по 3–4 вида микрофототрофов.

Вырубка леса сопровождается уничтожением напочвенного покрова и перемешиванием верхних горизонтов дерново-подзолистых почв. Разнообразие водорослей и цианобактерий существенно уменьшается. Состав альго-цианобактериальных группировок и сообществ определяется сукцессией высших растений. На молодых (< 5 лет) вырубках под разнотравно-луговыми фитоценозами в слабодерново-подзолистых поверхностно-турбированных глееватых почвах резко снижается число теневыносливых одноклеточных зеленых и желтозеленых водорослей, свойственных лесным почвам. Так, в почве молодой вырубки в контуре бореального ельника обнаружено 3 вида из родов Chlamydomonas и Characiopsis, тогда как в дерново-подзолистой почве условно-коренного бореального ельника – 17 видов. Появляются виды из рр. Phormidium, Pseudophormidium, Symploca, более разнообразно представлены виды пор. Chlorosarcinales. По всем изученным нами показателям биологической активности почвы молодых вырубок наиболее отличаются от дерново-подзолистых почв под коренными лесами. Смыкание крон подроста на вырубках 10–20-летнего возраста способствует началу формирования альго-цианобактериальных сообществ «лесного» типа. На вырубках 30-летнего возраста увеличивается число видов, общих с коренными лесами, развитие альго-цианобактериальных сообществ идет в направлении становления сообществ, свойственных исходным типам леса. Большинство изученных нами показателей биологической активности на вырубках 30–40-летнего возраста приближается к уровням, характерным для почв под коренными лесными фитоценозами.

Загрязнение дерново-подзолистых почв углеводородным топливом в высокой дозе приводит к невозобновлению травяного покрова в последующий вегетационный сезон и разрушению альго-цианобактериальных сообществ. Однако в условиях южной тайги восстановление биологической активности загрязненных почв идет довольно быстро, и через 4 года видовое разнообразие альго-цианобактериальных сообществ составляет 60–90% от фонового уровня (табл. 2).

Таблица 2. Число видов цианобактерий и водорослей в целинных и загрязненных углеводородным топливом почвах (УНС «Сатино», слой 0–10 см)

Table 2. Cyanobacteria and algae species number in unpolluted and hydrocarbon-contaminated soils (ESS «Satino», 0-10 cm)

Направление и скорость формирования альго-цианобактериальных сообществ в загрязненных почвах определяется типом землепользования. Так, в загрязненных дерново-подзолистых почвах залежи по сравнению с дерново-подзолистыми почвами под лесом скорость восстановления альго-цианобактериальных сообществ выше. Это проявляется в более высокой доле видов, общих с фоновой (незагрязненной) почвой – 85–96% против 68–85% в лесных почвах, в аналогичном с фоном соотношении цианобактерий и водорослей. При одном и том же типе землепользования на становление альго-цианобактериальных сообществ влияют особенности водного режима почв. В дерново-подзолистой грунтово-глееватой почве под елово-березовым папоротниково-кисличным лесом с периодически водозастойным водным режимом бензин более токсичен для микрофототрофов, чем в дерново-подзолистой почве под березово-еловым мертвопокровным лесом с промывным типом водного режима, исключающим переувлажнение почвы.

При прочих равных условиях развитие водорослей и цианобактерий определяется составом загрязнителя. Так, в дерново-подзолистой почве залежи дизельного топлива оказывают более выраженный токсический эффект на микрофототрофы, чем керосин и бензин, что проявляется в наибольшем обеднении родового состава и спектра жизненных форм альго-цианобактериальных сообществ загрязненной дизельным топливом почвы.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.

Список литературы

1. Алексахина Т.И., Штина Э.А. Почвенные водоросли лесных биогеоценозов. – М.: Наука, 1984. – 149 с.
2. Андреева В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales). – СПб.: Наука, 1998. – 351 с.
3. Аристовская Т.В., Чугунова М.В. Экспресс-метод определения биологической активности почвы // Почвоведение. 1989. №11. C. 142–147.
4. Гельцер Ю.Г. Биологическая диагностика почв. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1986. – 80 с.
5. Голлербах М.М., Штина Э.А. Почвенные водоросли. – Л.: Наука, 1969. – 228 с.
6. Дорохова М.Ф., Исаченкова Л.Б. Биологическая активность дерново-подзолистых почв под разными типами леса // Вестн. МГУ. Сер. 17. Почвоведение. 1999. №1. С. 59–63.
7. Дорохова М.Ф., Исаченкова Л.Б. Биологическая активность почв территории научно-учебной станции МГУ «Сатино» // Вестн. МГУ. Сер. 5. География. 2008. №6. С. 34–38.
8. Мишустин Е.Н., Востров И.С. Аппликационные методы в почвенной микробиологии // Микробиологические и биохимические исследования почв. – Киев: Урожай, 1971. – С. 3–12.

Статья поступила в редакцию 30.06.2020
После доработки 14.11.2020
Статья принята к публикации 25.12.2020

Об авторах

Дорохова Марина Феликсовна – Marina F. Dorokhova

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, Москва, Россия (Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia), географический факультет, каф. геохимии ландшафтов и географии почв

dorochova@mail.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, Географический факультет  МГУ. Телефон (495)-939-25-76.

ССЫЛКА:

Дорохова М.Ф. Почвенные водоросли и цианобактерии учебно-научной станции «Сатино» МГУ им. М.В. Ломоносова // Вопросы современной альгологии. 2020. №3 (24). С. 19–23. URL: http://algology.ru/1654

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-3(24)-19-23

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Soil algae and cyanobacteria of Moscow State University 
educational-scientific station «Satino»

Marina F. Dorokhova

Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia)

The species composition of soil algae and cyanobacteria in landscapes with different types of land use was studied for the first time on the territory of the Lomonosov Moscow state University educational and scientific station (Kaluga region). 125 species and intraspecific taxa of algae and 35 species of cyanobacteria were found. The specificity of algal-cyanobacterial communities in soils under different types of forest, in clearings of different ages and on arable land was revealed. In a field experiment, the effect of hydrocarbon fuel contamination (gasoline, kerosene, and diesel fuel) on the algal-cyanobacterial communities of sod-podzolic soils was studied. It is shown that with the same primary load of pollutants, their toxicity to algae and cyanobacteria and the rate of recovery of algal-cyanobacterial communities depends on the type of land use of the territory, and with the same type of land use – on the water regime of soils. In the same soil, the specific of the pollutant also affects the recovery of algal-cyanobacterial communities. Data on the composition of algae and cyanobacteria successfully complement information about the biological activity of soils obtained by other methods.

Key words: soil algae; cyanobacteria; soil biological activity.

References

1. Aleksahina T.I., Shtina E.A. Pochvennye vodorosli lesnyh biogeocenozov [Soil algae of forest biogeocenoses]. Nauka, Moscow, 1984. 149 p. (In Russ.)
2. Andreeva V.M. Pochvennye i aerofil'nye zelenye vodorosli (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales) [Soil and aerophilic green algae (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales)]. Nauka, St. Petersburg, 1998. 351 p. (In Russ.)
3. Aristovskaya T.V., Chugunova M.V. Ekspress-metod opredeleniya biologicheskoj aktivnosti pochvy. [Express method for determining the biological activity of soil]. Pochvovedenie [Soil Science]. 1989. №11. P. 142–147. (In Russ.)
4. Dorohova M.F., Isachenkova L.B. Biologicheskaya aktivnost' dernovo-podzolistyh pochv pod raznymi tipami lesa [Biological activity of sod-podzolic soils under different types of forest]. Moscow University Soil Science Bulletin. 1999. №1. P. 59–63. (In Russ.)
5. Dorohova M.F., Isachenkova L.B. Biological activity of soils within the Satino research and training station area. Moscow University Geography Bulletin. 2008. №6. P. 34–38. (In Russ.)
6. Gel'cer YU.G. Biologicheskaya diagnostika pochv [Biological diagnostics of soils]. Izd-vo Mosk. un-ta, Moscow, 1986. 80 p. (In Russ.)
7. Gollerbah M.M., Shtina E.A. Pochvennye vodorosli [Soil algae]. Nauka, Leningrad, 1969. 228 p. (In Russ.)
8. Mishustin E.N., Vostrov I.S. Applikacionnye metody v pochvennoj mikrobiologii. Mikrobiologicheskie i biohimicheskie issledovaniya pochv [Application methods in soil microbiology In: Microbiological and biochemical studies of soils]. Urozhaj, Kiev, 1971. P. 3–12. (In Russ.)
   
   

Author

Dorokhova Marina F.

Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

dorochova@mail.ru

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-1840-5869

ARTICLE LINK:

Dorokhova M.F. Soil algae and cyanobacteria of Moscow State University educational-scientific station «Satino». Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2020. № 3 (24). P. 19–23. URL: http://algology.ru/1654

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-3(24)-19-23

When reprinting a link to the site is required

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147