Введение к работе
Актуальность темы. Центральной задачей тундровой экологии является изучение механизмов устойчивости тундровых экосистем. Эта проблема остро встает в связи с промышленным освоением и необходимостью разработки стратегии природопользования Европейской Арктики. Приоритетную роль в решении этих задач занимает всестороннее изучение фитоценозов тундры. Одно из ведущих мест в их структурно-функциональной организации на Крайнем Севере принадлежит споровым растениям. В составе криптогамов по видовому разнообразию превалируют водоросли. В структуре водных и наземных растительных сообществ тундры значительное место занимают синезеленые водоросли, ряд таксонов которых обладают уникальной функцией азотфиксации. Для тундровой зоны России изучение синезеленых водорослей как агентов азотфиксации впервые было начато в Болыпеземельской тундре. Полученные результаты (Гецен, Костяев, 1982, 1989), дают основание для предположения, что и в восточноевропейском регионе азотфиксация обусловлена в основном деятельностью синезеленых водорослей. При организации комплексных исследований по изучению процесса азотфиксации споровьїми растениями в фитоценозах Болыпеземельской тундры возникла необходимость глубже изучить участие синезеленых водорослей в альго-синузиях зональных растительных сообществ этого региона. Это и определило направаленность настоящей работы, которая выполнена как раздел междисциплинарной тематики лаборатории.
Прогрессирующая деградация экосистем тундры выдвигает на первый план такие актуальные и в международном аспекте проблемы как сохранение биоразнообразия и биоиндикация современного состояния природных систем. Почвенные водоросли, реагируя на широкий спектр антропогенных воздействий, могут использоваться как индикаторы нарушений биогеоценозов Севера.
Цель и задачи исследования. Цель работы — изучение почвенных азотфиксирующих водорослей Болыпеземельской тундры и особенностей их распространения в растительных сообществах гипоарктиче-ских тундр. Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:
-
Выявить видовой состав азотфиксирующих синезеленых водорослей зональных типов растительности Болыпеземельской тундры и провести его таксономический и эколого-географи-ческий анализ.
-
Изучить структуру группировок почвенных водорослей с участием азотфиксирующих синезеленых в типичных и антропогенно-нарушенных фитоценозах Болыпеземельской тундры
районов угле- нефтедобычи и транспортировки природного
газа. '
-
Показать особенности распространения азотфиксаторов в трех подзональных типах тундровой растительности.
-
Изучить морфологические особенности ряда доминирующих видов в альгосинузиях растительных сообществ Большезе-мельской тундры.
На защиту выносятся:
результаты флористического анализа азотфиксирующих си-незеленых водорослей Болыдеземельской тундры, отражюшие особенности зонального типа растительности;
особенности состава азотфиксирующих водорослей в доминирующих комплексах альгосинузий фитоценозов Большезе-мельской тундры;
различия видового состава и количественных показателей си-незеленых водорослей в альгосинузиях фоновых и подвергшихся антропогенному воздействию тундровых растительных сообществ.
Научная новизна. Изучены видовой состав, численность и биомасса азотфиксирующих синезеленых водорослей в почвах ранее необследованных районов Болыпеземельской тундры, Полярного и Северного Урала. Проведен сравнительный анализ состава водорослевых группировок с участием азотфиксаторов трех подзональных типов тундровой растительности. В зональном спектре изученных фитоценозов выявлены наиболее характерные комплексы доминантов. Проведены сезонные наблюдения за изменением состава синезеленых водорослей.
Практическая значимость. Работа выполнена в рамках плановых, грантовых и хоздоговорных тем лаборатории экологии и охраны тундры Института биологии Коми НЦ УрО РАН, теснейшим образом увязанных с социальными заказами времени. Плановые темы: "Эколого-адаптационные аспекты освоения и охраны восточноевропейской тундры" (1986 -1990 гг., № Гр 01.87.0 001938); "Структурно-функциональная организация фитоценозов Болыпеземельской тундры в условиях антропогенного воздействия" (1991-1993 гг., № Гр 01.9.20 000503); "Пути и механизмы трансформации тундровых экосистем под влиянием антропогенного воздействия" (1994-1996 гг., № Гр 01.9.40 002728); Программа ГНТП при поддержке РФФИ "Биологическое разнообразие", тема "Оценка биоразнообразия водорослей тундр северо-востока России". Хоздоговорные темы: "Организация экологического мониторинга по трассе газопровода на Северном Урале" и региональная программа "Экология города Воркуты" при поддержке экологического фонда города. Представленные в отчетах
сведения о почвенных азотфиксирующих водорослях в фитоценозах фоновых и антропогенно-нарушенных территорий используются при организации экологического мониторинга на территории Болыпезе-мельской тундры.
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на заседаниях лаборатории экологии и охраны тундры (1989-1994 гг.), республиканских молодежных научных конференциях Коми НЦ УрО РАН (1989, 1992-1994 гг.), Всесоюзном совещании "Взаимодействие организмов в тундровых экосистемах" (Воркута, 1989), Всероссийском полевом семинаре " Индикация состояния среды Крайнего Севера" (Воркута, 1992), Альгологической секции Всеросийского ботанического общества (Санкт-Петербург, 1994) и четырех международных совещаниях: "Лес, окружающая среда и новые технологии в Северной Европе" (Петрозаводск, 1993), "Город в Заполярье и окружающая среда" (Воркута, 1994),* 4-м международном симпозиуме ISCORD (Финляндия, 1994), научной конференции "Northern Wilderness Areas: Ecology, Sustainability, Values" (Финляндия, 1994).
Публикации. Основные результаты опубликованы в двух коллективных монографиях, 7 статьях (2 в печати), препринте и 11 тезисах докладов научных конференций. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация объемом 214 страниц машинописного текста состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы (198 источников, в том числе 28 иностранных) и 2 приложений. В работе приведены 20 таблиц, 45 рисунков и 71 микрофотография водорослей.
Автор выражает глубокую признательность руководителю работы д.б.н., заведующей лаборатории экологии и охраны тундры М.В. Гецен за постоянную помощь и поддержку в выполнении исследований, а также сотрудникам лаборатории А.С.Стениной, Г.В.Русановой, И.А. Лавриненко, Е.Е.Кулюгиной, Э.Е.Бер, С.В.Деневой за многолетнее сотрудничество при проведении экспедиционных исследований и любезно предоставленные результаты их. исследований для характеристики почв и растительного покрова. За консультации. по описанию растительного покрова тундры автор благодарен к.б.н. В. А. Мартыненко.