Введение к работе
Актуальность исследований. Пойменные почвы в отличие от зональных формируются под влиянием не только биоклиматических условий, но и под влиянием таких факторов, как поемность и аллюви-альность. 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 мик-робиоты (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 (Аристовс-кая, 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:
Изучить основные характеристики микробных комплексов аллювиальных почв, формирующихся под пологом травянистой растительности в пойменных луговых ценозах.
Установить закономерности профильного распределения численности и структуры микробных сообществ в различных типах аллювиальных лесных почв.
Выявить закономерности сезонной динамики биологической активности аллювиальных почв.
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 ал-
лювиальных 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 луго-во-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), «Се-вергеоэкотех - 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 Пу-щинская 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, 30 рисунков, 20 таблиц. Список литературы включает 179 работ, из которых 30 на иностранных языках.
