Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени проблема охраны почв от эрозии становится все более актуальной. Это связано, во-первых, с осознанием роли почвы в жизни биосферы, во-вторых, с признанием того факта, что почвенный покров России находится сейчас в критическом состоянии. Убедительно показано, что почва является не только основным средством сельскохозяйственного производства, но и мощным аккумулятором
барьером на пути миграции загрязняющих веществ (Добровольский, Никитин, 1990). Приходится, однако, констатировать, что этот незаменимый компонент биосферы претерпевает значительную деградацию. Из многих ее видов наиболее масштабной и вредоносной является эрозия почв (Кузнецов и др., 1994). Для разработки национальной программы борьбы с эрозией, крупных экологических природоохранных проектов, необходимо иметь общую картину географического распределения современной эрозии: ее интенсивности, сочетание различных ее видов, территориальных особенностей структуры эрозионно-опзеных земель (Литвин, 1997).
Почвы рассматривались В.И.Вернадским как биокосные системы, то есть структуры, состоящие из косных и живых тел, для которых характерна тесная взаимосвязь между живой и неживой материей. В биокосных системах постоянно протекают многообразные формы борьбы за существование и приспособления организмов к изменяющимся условиям их жизни, создаются многочисленные биоценозы.
Это относится и к эрозионным процессам почв, которые изменяют направление почвообразования (Козловский, 199П, при этом наблюдается обратная связь - так, ухудшение свойств почвы в свою очередь ведет к усилению эрозионных явлений.
Водоросли, играющие большую роль в почвенных процессах, - составная часть биокосных систем, поэтому представляет несомненный интерес рассмотрение состояния альгофлоры в тесной связи с эрозионными процессами. Сведения о развитии водорослей в эродированных почвах и их состоянии при проведении различных почвозащитных мероприятий могут быть использованы при разработке научных основ и выборе экологически безопасных методов борьбы с эрозией.
В связи с этим возникает проблема, связанная с оценкой места и роли водорослей в процессах, происходящих в почвах, подверженных эрозии.
Целью настоящей работы явилось выявление общих закономерностей развития альгоценозов эродированных почв, а также изучение вопроса о возможности использования их показателей для биомониторинга при оценке проведения почвозащитных мероприятий.
Реализация этой цели потребовала решения следующих конкретных задач.
-выявить изменение флористического разнообразия, состава комплекса доминирующих видов, перестройки таксономической структуры и спектра экобиоморф в зависимости от степени эродированное почвы;
идентифицировать виды водорослей, наиболее часто развивающиеся в эродированных почвах;
-составить обобщенные списки водорослей, характерных для эродированных почв;
-определить количественные параметры альгоценозов эродированных почв, рассмотрегь возможность их использозання для оценки степени эродиро Вам н ости;
- определить общие тенденции развития водорослей в эродированных почвах в зависимости от типа и подтипа почвы, агротехнических мероприятий и т.д.;
-изучить закономерности смыва водорослей и их перемещения водными потоками, отложения в наносах с дальнейшим .выявлением особенностей их развития в наносах;
-изучить совместное воздействие водной и ветровой эрозии на развитие, перемещение, отложение водорослей и заселение почвенными водорослями различных субстратов;
-изучить развитие водорослей при использовании специальных методов
обработки почвы, проведении почвозащитных мероприятий, при
использовании противоэрозионных структурообразующих веществ;
-на основе длительных планомерных исследований альгоценозов различных типов и подтипов почв разработать концепцию их трансформации в почвах, подверженных эрозионным процессам; и выявить возможность применения природных механизмов закрепления почв водорослями.
Научная новизна. Впервые в результате многолетних комплексных исследований выявлены закономерности развития и роль водорослей в эродированных почвах. Составлены флористические списки водорослей почв, подверженных плоскостной и линейной эрозии, которые включают 1.19 видовых и внутривидовых таксонов. Показана степень отрицательною воздействия эрозионных процессов на развитие водорослей в разных типах и подтипах почв. Установлено, что фактор эрозии оказывает существенное влияние на развитие водорослей, что необходимо учитывать при проведении альгологических исследований.
Подробно исследованы процессы смыва водорослей при проявлении водно-эрозионных процессов. Установлено, что смыву подвержены практически водоросли всех систематических групп; выявлена группа водорослей, которая лучше адаптируется к жизни в эродированных почвах.
На примере колоний Nostoc commune показана возможность роста водорослей по фрактальному механизму, который предусматривает разветвленное строение разрастаний, изрезанный контур края. Возможность фрактального роста позволил объяснить способность водорослей к быстрому захвату пространства ограниченным числом особей и закреплению на почве.
Наносы рассмотрены как среда обитания водорослей, при этом изучено влияние экспозиции склона на развитие их альгоценозов и сезонную динамику количественных показателей.
Изучено влияние совместного проявления водно-ветровой эрозии на развитие почвенных водорослей, экспериментально доказано их перемешение воздушными потоками.
Показаны изменения альгоценозов при проведении различных почвозащитных приемов, при воздействии различных структурообразующих вешеств, в том числе нефти и продуктов ее переработки, используемых для создания закрепителей грунтов. Установлена степень альготоксичностн этих веществ.
Предмет защиты:
-
Концепция трансформации альгоценозов почв, подверженных процессам водной и водно-ветровой эрозии.
-
Сравнительный анализ алыофлоры почв, в различной степени подверженных плоскостной и линейной водной эрозии.
3. Использование количественных и качественных параметров
альгоценозов для биомониторинга степени деградации почвы и выбора
почвозащитных мероприятий.
Практическая значимость работы. Установлены закономерности, которые позволяют выявить направление развитая альгоценозов п эродированных почвах, что может быть использовано при сравнительном биомонигоринге. экологической экспертизе и разработке рекомендаций но рациональному природопользованию.
Экспериментальные данные и теоретические разработки используются при чтении лекционных курсов по альгологии, систематике низших растений, биологии почв, экологии.
Апробация работы. Основные материалы диссертации были апробированы на международных конференциях "Жизненные формы и стратегии организмов и их использование для биоиндикации состояния жизненной среды (Чешске-Будевице, 1989), ""Освоение Севера и проблема рекультивации" (Сыктывкар, 1991, 1994), "Фундаментальные и прикладные проблемы охраны окружающей среды" (Томск, 1995), "Экология и охрана окружающей среды" (Пермь, 1995), "Проблемы нефтегазового комплекса России" (Уфа, 19Г8), на съездах Всесоюзного ботанического общества (Донецк, 1983, Алма-Ата. 1988), Русского ботанического общества (Санкт-Петербург, 1998), на 1 Всесоюзной конференции "Актуальные проблемы современной альгологии" (Черкассы. 1987), на Всесоюзных совещаниях (Уфа, 1985: Днепропетровск, 1991), на региональных конференциях (Казань. 1985; Свердловск, 1986, 1988, 1990: Уфа, 1983, 1984, 1987. 1990, 1994, 1995, 1996. 1997).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 70 научных работ, в том числе - 1 монография, 12 статей.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, приложений. Приведен систематический список водорослей, включающий 246 видов и внутривидовых таксонов. Работа изложена на 336 страницах машинописного текста, в том числе 67 таблиц и 52 рисунка.
