CC BY
43
ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВЕННОГО ЗОО-МИКРОБИАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА В КОТЛОВИНАХ ЮГА ЗАПАДНОЙ МОНГОЛИИ
Владислав Семенович Андриевский
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 18, кандидат биологических наук, доцент, старший научный сотрудник лаб. Биогеоценологии, тел. (383)222-54-15, e-mail: [email protected]
Михаил Владимирович Якутин
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, 630099, г. Новосибирск, ул. Советская, 18, доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаб. Биогеоценологии, тел. (383)222-54-15, e-mail: [email protected]; СГГА, г. Новосибирск, профессор кафедры экологии и природопользования
Чойжилжав Лхагвасурен
Ховдский государственный университет, Монголия, 213500, г. Ховд, ул. Арата Аюша, 5, кандидат географических наук, профессор, директор Института естественных наук и технологии, тел. (976)01432-25201, e-mail: [email protected]
Цель настоящего исследования состояла в изучении важнейших компонентов зоо-микробиального комплекса в почвах Шаргын-Цаган-Нурской котловины Западной Монголии. Состояние этого комплекса оценивалось по численности и видовому богатству панцирных клещей и биомассе почвенных микроорганизмов. Делается вывод об основных тенденциях эволюции почвенного зоо-микробиального комплекса под воздействием аридизации климата.
Ключевые слова: Западная Монголия, Шаргын-Цаган-Нурская котловина, почва, зоо-микробиальный комплекс, панцирные клещи, биомасса микроорганизмов, аридизация климата.
THE EVOLUTION OF A SOIL ZOO-MICROBIAL COMPLEX IN DEPRESSION OF THE WESTERN MONGOLIA SOUTH
Vladislav S. Andrievskiy
Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS, 18 Sovetskaya, Novosibirsk, 630099, PhD, senior researcher, laboratory of biogeocenology, tel. (383)222-54-15, e-mail: [email protected]
Mikhail V. Yakutin
Institute of Soil Science and Agrochemistry SB RAS, 18 Sovetskaya, Novosibirsk, 630099, ScD, senior researcher, laboratory of biogeocenology, tel. (383)222-54-15, e-mail: [email protected]; SSGA, Novosibirsk, professor of department of ecology and wildlife management
Choigilgav Lhagvasuren
Hovd State University, 5 Arata Ayusha, Hovd, Mongolia, 213500, PhD, professor, The director of Institute of natural sciences and technology, tel. (976)01432-25201, e-mail: [email protected]
The purpose of the present research consisted in studying of the main components of zoo-microbial complex in soils of the Shargyn-Tsagan-Nur depression in the Western Mongolia. The
state of this complex was estimated by a number and specific riches of oribatid mites and a biomass of soil microorganisms. The conclusion about the main tendencies of evolution soil zoo-microbial complex under influence of increase in dryness of a climate is becomes.
Key words: Western Mongolia, Shargyn-Tsagan-Nur depression, soil, zoo-microbial complex, oribatide mites, biomass of microorganisms, increase in dryness of a climate.
Основу деструкционного звена биологического круговорота в подземном блоке аридных экосистем составляют почвенные микроорганизмы и некоторые почвенные животные. Имеются многочисленные данные о количественном участии почвенных микроорганизмов и беспозвоночных животных в разложении органического вещества в почве. Указывается, что доля участия микроорганизмов в разложении опада составляет примерно 85%. Оставшаяся часть приходится на долю беспозвоночных животных [1].
Правильное понимание процесса разложения возможно только при изучении биологического единства почвенных животных и микроорганизмов, которые осуществляют процесс разложения органического вещества в почве в тесном взаимодействии. Функциональная роль этих компонентов деструкционного звена в составе почвенной биоты различна. Микроорганизмы, формируя пул гидролитических ферментов в почве, напрямую разлагают почвенную органику. Участие почвенных животных в этом процессе в меньшей мере является прямым, а в большей - опосредованным. Прямое участие заключается в предварительной фрагментизации растительных остатков и перемешивании их с почвой, а также в переработке экскрементов и кусочков растительных тканей, не переваренных крупными животными - первичными разрушителями. Косвенное участие заключается в разнообразном влиянии на комплекс микроорганизмов [2, 3].
Одна из наиболее многочисленных и важнейших групп среди почвообитающих животных - микроартроподы, среди которых доминируют две таксономические группы: коллемболы и панцирные клещи (орибатиды). Их численности в некоторых типах почв достигают сотен тысяч и даже миллионов экземпляров на квадратный метр. Они влияют на рост и активность микроорганизмов, а также на видовой состав и структуру микробных сообществ, формирующихся при разложении растительных остатков. Зоомикробные взаимодействия в той или иной степени определяют протекание основных почвенных процессов и состояние биотического сообщества в целом [4]. В лабораторных и полевых опытах неоднократно показано увеличение скорости разложения органического вещества почв в присутствии микроартропод по сравнению со скоростью разложения его только микроорганизмами [5, 6].
Цель настоящего исследования состояла в изучении важнейших компонентов зоо-микробиального комплекса в почвах Шаргын-Цаган-Нурской котловины Западной Монголии и их трансформации в катенном ряду равнинных почв в Котловине Больших озер Западной Монголии.
Почвы, выбранные в качестве объектов настоящего исследования, составляют ряд, характерный для котловин южной части Гобийского Алтая. Все
исследованные почвы расположены на территории Гоби-Алтайского аймака на одной катене длиной около 25 км. Катена начинается в нижней части северовосточного склона хребта Дарвийн-Нуру. В аккумулятивной позиции катены находится озеро Шаргын-Цаган-Нур. На более высоких элементах рельефа формируются светло-каштановые почвы (Р. 1). Ниже по высоте их сменяют бурые пустынно-степные почвы (Р. 2). Еще ниже находится пояс серых пустынных почв (Р. 3), занимающих основные территории в равнинной части Гоби. Самые низкие элементы рельефа занимают солончаки, лежащие на побережье постоянных или пересыхающих озер. В нашем случае солончак (Р. 4) был выбран в 500 м от уреза воды пересыхающего озера Шаргын-Цаган-Нур. Участки на светло-каштановой и на бурой полупустынной щебнистой почвах находятся под сильной пастбищной нагрузкой, участки на серо-бурой пустынной гипсоносной почве и на солончаке типичном - под умеренной пастбищной нагрузкой. Высоты над уровнем моря всех выбранных участков составляли от 956 до 1749.
В отобранных образцах определяли содержание углерода в биомассе почвенных микроорганизмов (С-биомассы) методом SIR и базальное дыхание [7]. Для анализа населения панцирных клещей отбирались почвенные пробы стандартным пробоотборником послойно, по 5 см в глубину в 10-кратной повторности в каждой экосистеме. Выгонка клещей из почвы осуществлялась также общепринятым для микроартропод методом термоэклекции Тулльгрена-Берлезе [8]. Статистическая обработка полученных результатов проводилась методами вариационного и дисперсионного анализов [9].
Содержание С-биомассы было максимальным в верхнем (0-10 см) слое почвы 1 (Р. 1) и резко снижалось вниз по профилю. В верхнем слое в почве 2 (Р. 2) и в почве 3 (Р. 3) этот показатель был в 1,4 и в 1,7 раза ниже, чем в почве 1. В слое 10-20 см достоверных различий между почвами по данному показателю установлено не было. В почве 4 (Р. 4) отмечены минимальные значения С-биомассы среди всех изученных почв и в слое 0-10, и в слое 10-20 см.
Максимальное базальное дыхание в верхнем (0-10 см) слое почвы было отмечено в почве 1 (Р. 1), а минимальное - в 2,4 раза меньше - в почве 4 (Р. 4) (Рис. 1). Почвы 2 (Р. 2) и 3 (Р. 3) занимали по данному показателю промежуточное положение между почвами 1 и 4. В почвах 1 и 3 наблюдалось закономерное уменьшение базального дыхания с глубиной по профилю, а в почвах 2 и 4 значения данного показателя в слоях 0-10 и 10-20 см достоверно не различались.
В процессе проведения данного исследования встал вопрос об оценке силы влияния таких факторов, как тип почвы и глубина взятия образцов на изучаемые показатели. С использованием дисперсионного анализа был рассчитан F критерий для этих факторов и их взаимодействия. Влияние факторов, определяемых глубиной отбора образцов на содержание С-биомассы и базальное дыхание оказалось сильным и достоверным (F=7,3 и F=11,1 при р<0,001, соответственно). Но наиболее значительным, как и следовало ожидать, оказалось влияние типа почвы (F=19,1 для С-биомассы и F=48,0 для базального дыхания при р<0,001).
При обследовании катенного профиля с целью выявления населения панцирных клещей после тщательного изучения всего было обнаружено 7 видов. Их численности находились в пределах от 40 до 344 тыс. экз. / м , что является нормальным для аридных экосистем (Табл. 1). Малое видовое богатство, по-видимому, связано с малым запасом растительного опада и низким уровнем увлажненности. Среди панцирных клещей существует лишь небольшое количество видов относительно толерантных к засушливым условиям.
Р. 1
Р. 2
0 0,1 0,2 0,3 0,4
0 0,1 0,2 0,3 0,4
0-10 см 10-20 см 20-30 см 30-40 см
0-10 см 10-20 см 20-30 см 30-40 см
Р. 3
Р. 4
0 0,1 0,2 0,3 0,4
0 0,1 0,2 0,3 0,4
0-10 см 10-20 см 20-30 см
I
0-10 см 10-20 см 20-30 см 30-40 см
]
НСР(5%) = 0,03
Рис. 1. Базальное дыхание в профилях исследованных почв (мг С / 100 г почвы)
В почве 1, отличающейся более значительными запасами влаги и корней, численность панцирных клещей в 3-8 раз превышала численность в следующих по степени увлажнения экосистемах (почва 2 и 3). В почве 4 увеличивается степень увлажненности и запас растительного вещества, но также резко увеличивается и концентрация солей. Панцирных клещей становится здесь значительно больше, чем в почвах 2 и 3, но все же их обилие здесь гораздо ниже такового в незасоленных луговых почвах этой же природной зоны [10]. В целом, обследование показало, что население панцирных клещей катенного профиля в пустынной зоне Западной Монголии достаточно бедно как по численности, так и по видовому богатству.
Таким образом, в результате проведенного исследования можно сделать вывод, что при снижении уровня увлажненности и увеличении уровня
засоления происходят существенные перестройки деструкционного звена биологического круговорота, основой которого является зоомикробный комплекс (почвенные микроорганизмы и панцирные клещи), в катенном ряду почв в зоне пустынь Западной Монголии. Происходит снижение биомассы микроорганизмов и уровня ее базального дыхания, а также численности панцирных клещей. При этом в более засушливых автоморфных почвах уровень снижения микробобиомассы и базального дыхания ниже, а в менее засушливых гидроморфных - выше, чем уровень снижения численности панцирных клещей.
Таблица 1. Распределение панцирных клещей в почвах катены озера Шаргын-
2
Цаган-Нуур (Монголия) (тыс. экз./м )
Вид Почва
1 2 3 4
Galumna obvia (Berlese, 1915) 133 - - -
Scheloribates latipes (C.L.Koch, 1844) 133 - - -
Oribatula alata (Hermann, 1804) 44 - - -
Bipassalozetes cf. lineolatus (Sitnikova, 1975) - 40 44 44
Liebstadia similes (Michael, 1880) - - 100 200
Scheloribates sp. - - 44 -
Oppia sp. - - - 100
Суммарная численность 310 40 188 344
Из этого можно сделать вывод, что при усилении ксероморфности почв все большую роль в процессах деструкции органического вещества начинают играть почвенные микроорганизмы.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Звягинцев Д.Г. Биология почв / Д.Г. Звягинцев, И.П. Бабьева, Г.М. Зенова. - М., Изд-во МГУ, 2005. - 445 с.
2. Luxton M. Substrate utilization by the soil fauna / M. Luxton // Oikos. - 1982. - V. 39, № 3. - P. 355-388.
3. Visser S. Ecological Interactions in Soil / S. Visser // [eds. A.H. Fitter, D. Atkinson, D.J. Read, M.B. Usher]. - Oxford: Blackwell scientific Publications, 1985. - P. 297-317.
4. Бызов Б.А. Зоомикробные взаимодействия в почве / Б. А. Бызов. - М.: ГЕОС, 2005. -
228 с.
5. Симонов Ю.В. Сравнительная характеристика деятельности микроартропод и микроорганизмов в процессе гумификации лесной подстилки / Ю.В. Симонов // Экология. -1989. - № 4. - С. 28-33.
6. Чернова Н.М. Доклады на VII ежегодном чтении памяти академика В.Н. Сукачева / Н.М. Чернова, Н.А. Кузнецова, Ю.В. Симонов. - М.: Наука. 1989. - С. 5-33.
7. Schinner F. Methods in soil biology / F. Schinner, R. Ohlinger, E. Kandeler, R. Margesin. -Berlin: Springer-Verlag, 1996. - 420 p.
8. Методы почвенно-зоологических исследований. [под ред. М.С.Гилярова]. - М.: Наука, 1975. - 280 с.
9. Плохинский Н.А. Биометрия / Н.А. Плохинский. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. -
367 с.
10. Якутин М.В. Изменение основных компонентов деструкционного звена биологического круговорота в ряду равнинных почв Котловины Больших озер Западной
Монголии / М.В. Якутин, В.С. Андриевский, Ч. Лхагвасурен // Сибирский экологический журнал. - 2010. - № 3. - С. 437-444.
© В.С. Андриевский, М.В. Якутин, Ч. Лхагвасурен, 2012
