CC BY
53
УДК 631.46:631.48:930.26
СОСТОЯНИЕ МИКРОБНЫХ СООБЩЕСТВ ПАЛЕОПОЧВ СОЛОНЦОВОГО КОМПЛЕКСА СЕВЕРНЫХ ЕРГЕНЕЙ КАК ИНДИКАТОР УВЛАЖНЕННОСТИ КЛИМАТА В СРЕДНЕСАРМАТСКОЕ ВРЕМЯ (I в. н.э.)
© 2013 г. Т.Э. Хомутова, Т.С. Демкина, Н.Н. Каширская,
Исследованы суммарная и живая биомасса, численность и эколого-трофическая структура микробных сообществ в палеопочвах солонцового комплекса, погребенных под курганом среднесарматского времени (I в. н.э.) в сухостепной зоне Северных Ер-геней (Волгоградская обл.). Суммарная микробная биомасса в палеопочвах была сопоставима, а в некоторых случаях превышала таковую современных фоновых аналогов. Доля микробного углерода в общем органическом углероде палеопочв (40-58%) была выше, чем в современных почвах (20-26%). Живые клетки в микробных сообществах палеопочв составляли 2.4-10.2%, что было сопоставимо с показателями современных почв. Эколого-трофическая структура микробных сообществ палеопочв, а также индексы их олиготрофности в целом были сходны с параметрами современных фоновых аналогов. Влияние степени солонцеватости на изменения величин микробиологических параметров в различных горизонтах подкурганных палеопочв проявлялось во всем профиле, но в каждом горизонте достоверно сказывалось только на численности какой-то одной трофической группы микробного сообщества. Полученные микробиологические данные свидетельствуют о том, что в I в. н.э. в сухих степях Северных Ергеней климатические условия были более влажными по сравнению с современностью.
Ключевые слова: палеопочвы, степь, курганы, микробные сообщества, биомасса, численность микроорганизмов, климат.
Введение. Проведенные в последние годы исследования подкурганных палеопочв степной зоны показали, что в них сохраняются микробные сообщества, которые могут служить индикаторами палеоэкологических условий прошлых исторических эпох (Демкина, Борисов, Демкин, 2000, с. 1117-1126; Бешкша й а1., 2008, р. 1439-1447). Ряд микробиологических параметров может быть использован для оценки степени увлажненности климата в различные исторические периоды (Демкина, Борисов, Демкин, 2004, с. 853-859; Демкина, Хомутова
В.А. Демкин
и др., 2004, с. 87-95). К их числу относится эколого-трофическая структура микробного сообщества (ПА:НА:БС), характеризующаяся соотношением микроорганизмов, растущих на почвенном агаре (ПА) и использующих элементы питания из рассеянного состояния, на нитритном агаре (НА) и потребляющие гумус, на богатой органической среде (БС) и разлагающие растительные остатки (в % от суммарной численности всех групп микроорганизмов). Информативным является также соотношение численности микроорганизмов, использую-
щих легкодоступное органическое вещество - растительные остатки (БС) и труднодоступное - гумус (НА): БС/ НА. Индекс олиготрофности (ПА/ БСх100) характеризует способность микробного сообщества ассимилировать из рассеянного состояния зольные элементы питания: чем выше его значение, тем к более бедным условиям питания приспособлены почвенные микроорганизмы и, наоборот, чем ниже, тем к более богатым условиям, связанным с большим поступлением в почву растительных остатков. Количественные характеристики состояния микробных сообществ, такие, как преобладание в эколого-трофической структуре микроорганизмов, использующих легкодоступные органические вещества, высокие значения отношения численности микробов, использующих растительные остатки и гумус, низкие величины индекса олиготрофности дают основания говорить о возрастающем поступлении в почву растительной массы. Известно, что в засушливых областях, к каковым относится и исследованная территория Нижнего Поволжья, увеличение растительной массы, прежде всего, обусловлено повышением атмосферных осадков в тот или иной исторический период. Усиление же аридизации климата в масштабе исторического времени, напротив, приводит к снижению первых показателей и увеличению последнего.
Суммарная микробная биомасса, оцениваемая с помощью метода экстракции микробной фракции из почв (Хомутова и др. 2004, с. 241-247; Каширская и др. 2009, с. 581-587), охватывает микроорганизмы на разных стадиях жизненного цикла, а также погибшие и мумифицированные клет-
ки. Живая микробная биомасса, оцениваемая по содержанию фосфоли-пидов в почвах (Хомутова и др. 2011, с. 1496-1503), характеризует живую часть микробных сообществ, включающую клетки на разных стадиях жизненного цикла, в том числе покоящиеся и некультивируемые формы. В почвах засушливых регионов, к которым относятся и исследованные нами почвы, клетки микробных сообществ находятся в основном в покоящемся состоянии и соотношение содержания фосфолипидов и углерода в них квази-постоянно. Было установлено, что 1 г углерода клеток соответствует 521 мкмоль фосфатов фосфолипидов (БшШау й а1., 1989, р. 2888-2893). Используя это соотношение, возможно рассчитать величину живой микробной биомассы в единицах углерода, а также оценить ее долю в суммарной биомассе и в общем органическом углероде почв. Рассмотренные микробиологические параметры погребенных подкурганных и современных фоновых почв позволяют оценить динамику климата в исследуемом регионе, в частности, степень его увлажненности.
Целью работы было оценить состояние микробных сообществ в подкурганных палеопочвах, погребенных в I в. н.э. курганного могильника «Аксай-3» и сопоставить его с состоянием современных микробных сообществ в связи с изменчивостью увлажненности климата в регионе.
Объекты и методы исследований. Исследованный ключевой участок расположен в северной части Ергенинской возвышенности в 100 км к западу от г. Волгограда. Объектами изучения послужили погребенные каштановые почвы и солонцы кур-
ганного могильника «Аксай-3». Археологические раскопки курганного могильника проводились археологической экспедицией Волгоградского государственного университета под руководством к.и.н. И.В. Сергацко-ва. Время сооружения исследованного кургана датируется I в. н.э. (около 2000 лет назад, среднесарматская культура). Высота курганной насыпи в центральной части 1.7 м, диаметр 30 м. Она сложена материалом горизонта А1 и В1 древней почвы. Погребенные почвы изучались в траншее длиной 6 м, заложенной в центральной части кургана. Древний почвенный покров представлен палеосолонцом глубоко солончаковатым и каштановыми глубоко солончаковатыми палеопочвами различной степени солонцеватости. Современные фоновые почвы изучались на целинном участке вблизи кургана. В составе растительности доминирует типчак (Festuca sulcata) с участием разнотравья. Проективное покрытие 70-90%. Объектами изучения послужили каштановая солонцеватая глубоко солончаковатая почва и солонец. Основные характеристики исследованных погребенных и фоновых современных почв представлены в табл. 1. На микробиологические анализы отбирали почвенные образцы с соблюдением условий стерильности по генетическим горизонтам. В свежих образцах определяли суммарную и живую микробную биомассу, а также эколого-трофическую структуру микробных сообществ.
Определение величины углерода, связанного с суммарной микробной биомассой (С-СМБ), проводили, используя метод экстракции и центрифугирования микробной фракции с оценкой полноты экстракции (Кашир-
ская и др. 2009, с. 581-587). Почвенные навески 6 г размешивали в 0.5% растворе пирофосфата натрия, обрабатывали ультразвуком, почвенную суспензию доводили до 250 мл. Экстракт, содержащий микробные клетки, отделяли от почвенного осадка центрифугированием при 2000 g при охлаждении. К почвенному осадку прибавляли 60 мл раствора пирофос-фата натрия и повторяли вышеописанные процедуры. Экстракцию проводили троекратно.
Объединенные экстракты от трех обработок центрифугировали при 7000 g в течение 2 часов. Надосадочную жидкость отбрасывали, а осажденную фракцию промывали раствором пиро-фосфата натрия и переносили количественно в малые центрифужные стаканы с известным весом. Осаждали микробную фракцию центрифугированием при 7000 g в течение 30 минут. Осажденную фракцию высушивали при 105оС и определяли их массу. Содержание органического углерода в высушенных фракциях определяли методом бихроматного окисления со спектрофотометрическим окончанием. Полноту экстракции микробной фракции оценивали по численности микроорганизмов в экстракте и почвенном осадке на почвенном агаре, оцененной прямым счетом под микроскопом с использованием красителя БЛР1.
Живая микробная биомасса оценивалась по содержанию почвенных фосфолипидов (Хомутова и др. 2011, с. 1496-1503). Почвенный образец растирали до состояния пудры. Навески 0.5 г помещали во флаконы и суспендировали в 18.3 мл однофазной смеси, состоящей из хлороформа, метанола и фосфатного буферного рас-
Таблица 1
Свойства современных и подкурганных почв солонцового комплекса
Разрез Глубина, см Горизонт Сорг, % рН * водн Сумма солей, % Ил, % Глина, % Влажность, %
Современная каштановая солонцеватая глубокосолончаковатая почва
Д-678 0-18 А1 1.13 8.1 0.08 22.0 38.8 3.8
18-29 В1 0.71 9.1 0.13 29.8 48.4 5.4
29-50 В2 0.11 9,9 0.18 31.6 50.8 5.5
Современный солонец солончаковатый
Д-677 0-17 А1 0.95 7.7 0.17 20.0 37.6 1.8
17-32 В1 0.80 8.9 0.47 34.8 49.6 6.8
32-44 В2 0.44 8.9 0.42 30.0 50.4 6.5
Палеосолонец глубокосолончаковатый 2000 лет назад
Д-679 163-176 А1 0.32 6.5 0.45 5.2 23.9 5.0
176-202 В1 0.42 7.6 0.35 14.4 31.2 6.0
202-210 В2са 0.23 8.2 0.63 17.2 43.1 8.5
Каштановая сильносолонцеватая глубокосолончаковатая палеопочва
Д-680 157-167 А1 0.32 7.1 0.36 6.0 20.3 4.0
167-191 В1 0.32 7.1 0.37 14.8 32.0 6.7
191-205 В2са 0.32 8.2 0.46 15.1 38.4 6.9
Каштановая среднесолонцеватая глубокозасоленная палеопочва
Д-681 143-153 А1 0.26 6.8 0.32 8.0 20.4 3.0
153-175 В1 0.23 7.0 0.29 18.4 30.4 5.5
175-187 В2са 0.17 8.1 0.32 14.8 33.2 5.4
Каштановая несолонцеватая глубокозасоленная палеопочва
Д-682 124-137 А1 0.38 6.9 8.4 21.1 4.9
137-162 В1 0.35 8.0 18.4 28.8 5.0
162-177 В2са 0.26 8.1 20.8 38.4 6.5
твора (50мМ, рН 7.4) в соотношении 1: 2: 0.8 (объемные доли). Липидный материал экстрагировали в течение 2 часов, встряхивая при комнатной температуре. Почвенный осадок осаждали центрифугированием при 2000 об/ мин в течение 15 мин. Супернатан-ты отбирали, к почвенному осадку прибавляли 5 мл однофазной смеси, перемешивали и центрифугировали. Супернатанты от обоих центифугиро-ваний объединяли, к ним добавляли по 6.2 мл хлороформа и фосфатного буферного раствора и оставляли в холодильнике на ночь для расслоения органической и водной фаз. Верхний
водный слой, содержащий буферный раствор, удаляли, а нижний органический слой, содержащий липиды, в том числе и фосфолипиды, анализировали. Измеряли объем слоя и отбирали из него аликвоты 0.5 и 1 мл в двух повторностях для количественного анализа фосфолипидов. Аликвоты органической фазы упаривали под азотом, прибавляли 0.9 мл насыщенного раствора персульфата аммония и ставили на окисление при 95оС в течение 4 суток. Затем к ним прибавляли 0.2 мл 2.5% раствора кислого молибдата аммония и окрашивали малахитовым зеленым. Спустя 30 мин спектрофото-
метрировали при длине волны 610 нм. В качестве калибровочного раствора использовали 0.1 мМ глицерофосфат натрия.
Эколого-трофическую структуру микробных сообществ устанавливали по численности микроорганизмов различных трофических групп методом высева почвенной суспензии на агаризованные среды по общепринятой методике (Звягинцев, 1980). Микроорганизмы, довольствующиеся элементами питания из рассеянного состояния, учитывали на почвенном агаре (ПА), потребляющие гумус - на нитритном агаре (НА, Теппер, 1976), использующие легкодоступное органическое вещество - на богатой органической среде (БС, Ананьева, Васильева, 1985, с. 57-64). Рассчитывали эколого-трофическую структуру (ЭТС) микробного сообщества (ПА: НА: БС) в процентах от суммарной численности всех групп микроорганизмов, коэффициент БС/НА, индекс олиготрофности по Никитину (Никитин, Никитина, 1978) ПА/БС х 100%.
Каждый почвенный образец анализировали в трех повторностях. Статистическую обработку данных проводили стандартными методами.
Результаты и обсуждение. Данные по содержанию суммарной микробной биомассы в современных и под-курганных палеопочвах солонцового комплекса I в. н.э. объекта «Аксай-3» представлены на рис. 1. Средневзвешенные величины (гор. А1+В1+В2) суммарной микробной биомассы (рис. 1 а) были максимальны в фоновом солонце (1980 мкг С/г почвы) и ниже на 53% (940 мкг С/г почвы) в фоновой каштановой почве. В погребенном палеосолонце суммарная микробная биомасса составляла 86%,
а в погребенных каштановых почвах она достигала 94% от фона (среднесо-лонцеватая каштановая палеопочва) и превышала его в два раза (сильносолонцеватая и несолонцеватая каштановые палеопочвы). Доля суммарной микробной биомассы в общем органическом углероде современных почв составляла 20-26%, а в палеопочвах достигала 40-58%.
Средневзвешенные величины живой микробной биомассы (рис. 1б) были максимальны в фоновой каштановой почве (131 мкг С/г почвы) и ниже на 16% (110 мкг С/г почвы) в фоновом солонце. В погребенных палео-почвах средневзвешенные величины живой микробной биомассы составляли 34-40% (каштановая сильносолонцеватая и несолонцеватая палео-почвы) и 64-68% от фона (каштановая среднесолонцеватая палеопочва и па-леосолонец). Доля живой микробной биомассы в суммарной рассматривалась как показатель сохранности микроорганизмов в конкретных почвенных условиях. Она была максимальна в фоновой каштановой почве (14%) и ниже в фоновом солонце (5.6%). В погребенных палеопочвах доля живой микробной биомассы составляла 2.4-2.7% (сильносолонцеватая и несолонцеватая каштановые палеопочвы), увеличивалась до 4.2% (палеосоло-нец) и достигала 10.2% в среднесо-лонцеватой каштановой палеопочве. В целом, живая микробная биомасса в фоновых почвах составляла 2.8% от общего органического углерода и 1.54.1% - в погребенных палеопочвах.
Суммарная численность микроорганизмов, оцененная по средневзвешенным значениям (гор. А1+В1+В2), в современных почвах была больше (13-14 млн. КОЕ/г почвы), чем в под-
Рис. 1. Средневзвешенные величины (гор. А1+В1+В2) суммарной микробной биомассы (а) и живой микробной биомассы (б) современных фоновых почв курганного могильника «Аксай-3».
Разрезы фоновых почв: Д-677 - солонец, Д-678 - каштановая почва. Разрезы подкурганных палеопочв I в. н.э.: Д-679 - палеосолонец, Д-680 - сильносолонцеватая, Д-681 - среднесолонцеватая, Д-682 - несолонцеватая каштановые палеопочвы.
Рис. 2. Численность микроорганизмов различных трофических групп в современных (а) и погребенных (б) почвах солонцовых комплексов курганного могильника «Аксай-3» (средневзвешенные значения величин в гор. А1+В1+В2).
1 - Численность микроорганизмов, выросших на почвенном агаре (ПА);
2 - численность микроорганизмов, выросших на нитритном агаре (НА);
3 - численность микроорганизмов, выросших на богатой органической среде (БС).
курганных (7-9 млн. КОЕ/г почвы) (табл. 2). Уменьшение численности микроорганизмов в подкурганных палеопочвах касалось всех трофических групп. Так, численность микроорганизмов, использующих элементы питания из рассеянного состояния, в современных почвах составила 7-8 млн. КОЕ/г почвы, в подкурганных -4-5 млн. КОЕ/г почвы; разлагающих гумус - 0.8-0.9 и 0.4-0.6 млн. КОЕ/г почвы; минерализующих растительные остатки - 5 и 2-3 млн. КОЕ/г почвы соответственно (рис. 2). При сравнении современных почв выявлены достоверные различия: численность микроорганизмов, выросших на ПА, в профиле каштановой почвы на 20% меньше, а выросших на НА, на 10% больше, чем в солонце. Численность же микроорганизмов, выросших на БС, не имела достоверных различий в этих почвах (рис. 2а). В подкурганных палеопочвах наибольшая численность микроорганизмов, использующих элементы питания из рассеянного состояния, установлена в каштановой солонцеватой почве и солонце, наименьшая (в 1.4 раза) - в каштановой сильносолонцеватой. Достоверно большая численность микроорганизмов, минерализующих гумус, обнаружена в профиле каштановой несолонцеватой почвы (в 1.3 раза) по сравнению с другими палеопочвами, которые между собой достоверно не различались. Наибольшая численность микроорганизмов, разлагающих растительные остатки, выявлена в каштановых солонцеватой и несолонцеватой почвах, в 1.2 раза меньшая - в каштановой сильносолонцеватой и в 1.6 раза меньшая - в солонце (рис. 2б). Следовательно, прослеживалась обратная зависимость между числен-
ностью микроорганизмов, выросших на БС и степенью солонцеватости почв. В эколого-трофической структуре (ЭТС) всех исследованных каштановых почв различия долей групп микроорганизмов, использующих как трудно-, так и легкодоступные органические вещества, не превышали 2%; использующих элементы питания из рассеянного состояния - 4% (табл. 2). Четких различий между современной каштановой почвой и подкурганными палеопочвами не установлено как по ЭТС, так и по величинам БС/НА (5.7 и 5.8-7.8) и индексу олиготрофности (139 и 134-149 соответственно). Влияние степени солонцевато сти на изменения величин микробиологических параметров в различных горизонтах подкурганных проявлялось во всем исследованном почвенном профиле, но в каждом горизонте достоверно сказывалось только на численности какой-то одной трофической группы микробного сообщества. Так, в гор. А1 изменения численности микроорганизмов, минерализующих гумус, на 65% были обусловлены различиями почв именно по степени солонцева-тости. Наибольшая численность этой группы микроорганизмов приходилась на каштановые несолонцеватые и сильносолонцеватые почвы, наименьшая - на солонец. В гор. В1 изменения численности микроорганизмов, использующих легкодоступные растительные остатки, на 86% обусловлены варьированием степени солонцевато-сти. Однако максимальные значения численности этих микроорганизмов установлены в каштановой солонцеватой почве, а минимальные - также в солонце. В гор. В2 степень солонцева-тости почв на 80% обусловила изменения численности микроорганизмов,
Примечание: СЧ - суммарная численность микроорганизмов, выросших на почвенном агаре, нитритном агаре и богатой органической среде; ЭТС - эколого-трофическая структура микробного сообщества, представленная соотношением долей микроорганизмов, выросших на разных средах: ПА, НА, БС.
Таблица 2
Эколого-трофическая структура микробных сообществ современных и подкурганных почв (средневзвешенные величины, гор.А1+В1+В2)
Время Почва СЧ, млн. КОЕ/г почвы ЭТС, % (ПА:НА:БС) БС/НА Индекс олиготрофности, (ПА:БС100)
Современность Каштановая солонцеватая 13.36 54 : 7:39 5.7 139
Солонец солончаковатый 14.24 58 :6 : 36 6.4 162
I в. н.э. Каштановая несолонцеватая 8.08 53 : 7 : 40 5.8 135
Каштановая солонцеватая 8.97 57 : 5 : 38 7.8 149
Каштановая сильносолонцеватая 6.86 53 : 7 : 40 6.1 134
Солонец солончаковатый 7.54 65 : 6 : 29 5.0 228
довольствующихся низкими концентрациями элементов питания из рассеянного состояния. Наибольшая численность этой группы зафиксирована также в каштановой солонцеватой почве, а наименьшая - в каштановой сильносолонцеватой.
Выявленная неоднородность микробиологических параметров в каштановых палеопочвах одного времени, вероятно, в значительной степени связана с различиями этих почв по степени солонцеватости. Существенные различия обнаружены для солонцов (табл. 2). При одинаковой доле микроорганизмов, использующих гумусовые вещества (6%), доля микроорганизмов, разлагающих растительные остатки на 7% больше, а довольствующих элементами питания из рассеянного состояния на 7% меньше в
современной почве по сравнению с палеосолонцом I в. н.э. Большие различия зафиксированы и по величинам БС/НА и индексу олиготрофности: в современном солонце они составили 6.4 и 162, в палеосолонце - 5.1 и 228 соответственно.
Заключение. Данные по морфологии и химическому составу под-курганных и фоновых каштановых почв и солонцов показали, что в I в. н.э. в сухих степях Северных Ергеней климатические условия были более влажными по сравнению с современностью (Демкин и др., 2009). Эти данные подтверждаются полученными микробиологическими характеристиками подкурганных палеопочв. Так, суммарная микробная биомасса в погребенных палеопочвах была со-по ставима, а в некоторых случаях
превышала таковую современных фоновых аналогов. Сохранилась также и живая микробная биомасса. Доля живых клеток в суммарной микробной биомассе в палеопочвах солонцового комплекса в некоторых случаях была близка таковой фоновых почв. Соотношение углерода, связанного с суммарной микробной биомассой, и общего органического углерода в па-леопочвах оказалась выше, чем в современных аналогах, что очевидно, связано с минерализацией органического вещества микробными клетками и исчерпанием запасов доступного органического углерода в процессе длительного погребения (около 2000 лет).
Проведенные исследования микробных сообществ современных и погребенных под курганной насыпью в I в. н.э. каштановых почв разной степени солонцеватости и солонцов показали, что закономерности изменения численности микроорганизмов
различных трофических групп (довольствующихся элементами питания из рассеянного состояния, потребляющих гумус, использующих легкодоступное органическое вещество) по профилю этих почв во многом сходны. При сравнении изученных почв в целом по средневзвешенным в профиле величинам микробиологических параметров прослеживается обратная зависимость между численностью микроорганизмов, использующих легкодоступное органическое вещество (растительные остатки) и степенью солонцеватости подкурганных палеопочв I в. н.э. Влияние степени солонцеватости на изменения величин микробиологических параметров в различных горизонтах подкурган-ных проявлялось во всем исследованном почвенном профиле, но в каждом горизонте достоверно сказывалось только на численности какой-то одной трофической группы микробного сообщества.
Исследования проводились при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН.
ЛИТЕРАТУРА
Ананьева Н.Д., Васильева Г.К. Роль микробиологического фактора в разложении 3,4-дихлоранилина в почвах // Почвоведение. - 1985. - № 5.
Демкин В.А., Демкина Т.С., Алексеев А.О. и др. Палеопочвы и климат степей Нижнего Поволжья в ЫУ вв. н.э. - Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2009. - 96 с.
Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Микробные сообщества палеопочв археологических памятников пустынно степной зоны // Почвоведение. - 2000. -№ 9.
Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. Микробиологические исследования подкурганных палеопочв пустынно-степной зоны Волго-Донского междуречья // Почвоведение. - 2004. - № 7.
Демкина Т.С., Хомутова Т.Э., Борисов А.В., Демкин В.А. Микробиологические исследования подкурганных палеопочв в долине реки Иловли // Материалы по археологии Волго-Донских степей. - Вып. 2. - Волгоград: Изд-во ВолГУ, 2004.
Звягинцев Д.Г., Асеева И.В., Бабьева И.П., Мирчинк Т.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. - М.: Изд-во МГУ, 1980.
Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Демкина Т.С., Демкин В.А. Микробная биомасса подкурганных и современных почв степной зоны Нижнего Поволжья // Почвоведение. - 2009. - № 5.
Никитин Д.И., Никитина Э.С. Процессы самоочищения окружающей среды и паразиты бактерий (род Bdellovibrio). - М., 1978. - 205 с.
Теппер Е.З. Микроорганизмы рода Nocardia и разложение гумуса. - М.: Наука, 1976. - 199 с.
Хомутова Т.Э., Демкина Т.С., Демкин В.А. Оценка суммарной и активной микробной биомассы в погребенных подкурганных палеопочвах разного возраста // Микробиология. - 2004. - Т. 73. - № 2.
Хомутова Т.Э., Каширская Н.Н., Демкин В.А. Оценка живой и суммарной биомассы микробных сообществ современной каштановой почвы и подкурганных па-леопочв // Почвоведение. - 2011. - № 12.
Demkina T.S., Khomutova T.E., Kashirskaya N.N., Demkina E.V., Stretovich I.V., El-Registan G.I., Demkin V.A. Age and activation of microbial communities in soils burial mounds and in recent surface soils of steppe zone // Eurasian Soil Science. - 2008. -V. 41. - № 13.
Findlay R.H., King G.M., Watling L. Efficacy of phospholipid analysis in determining microbial biomass in sedimends // Applied and Environmental Microbiology. - 1989. -Vol. 55. - № 11.
Информация об авторах:
Хомутова Татьяна Эдуардовна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино, Российская Федерация); [email protected]
Демкина Татьяна Сергеевна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино, Российская Федерация); [email protected]
Каширская Наталья Николаевна, кандидат биологических наук, старший сотрудник, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН (г. Пущино, Российская Федерация); [email protected]
Демкин Виталий Александрович , доктор биологических наук, профессор (г. Пущи-но, Российская Федерация)
THE STATE OF MICROBIAL COMMUNITIES IN PALEOSOILS OF THE SOLONETZ ASSEMBLAGE ON THE NORTHERN YERGENI UPLAND AS INDICATOR OF CLIMATE HUMIDITY WITHIN THE MIDDLE SARMATUAN TIME-WINDOW (I ^ AD)
T.E. Khomutova, T.S. Demkina, N.N. Kashirskaya, |V.A. Demkin
The total and alive biomass, the abundance and the ecologic trophic structure of microbial communities in the paleosoils of solonetz assemblage buried beneath kurgan dated back to the Middle Sarmatian time-window in the dry steppe zone of the Northern Yergeni Upland (Volgogradskaya oblast') were studied. The total biomass in paleosoils was comparable and in some cases exceeded that of the recent background analogs. The share of microbial carbon in the total organic carbon of the paleosoils (40-58%) was higher than in recent soils (2026%). The alive cells in microbial communities of paleosoils comprised 2.4-10.2% and were comparable with the parameters of recent soils. The ecologic trophic structure of microbial
communities and the olygotrophy indices in general were similar to the structure parameters of recent soils. Influence of solonetz features on the microbiological parameters was observed within the whole soil profile, however, in each soil horizon it was displayed only by a certain group of microorganisms of the communities. The microbial data obtained indicate about more humid climatic conditions in the dry steppes of the Northern Yergeni Upland within the I c. AD compared to the recent conditions.
Keywords: paleosoils, steppe, kurgans, microbial communities, biomass, abundance of microorganisms, climate.
REFERENCES
Anan'eva N.D., Vasil'eva G.K. Rol' mikrobiologicheskogo faktora v razlozhenii 3,4-dikhloranilina v pochvakh [The Role of microbiological factor of 3,4-dichloroaniline dissociation in the soils]. In: Pochvovedenie [Soil Sciences], 1985, no. 5.
Demkin V.A., Demkina T.S., Alekseev A.O. et al. Paleopochvy i klimat stepey Nizhnego Povolzh'ya v I-IV vv. n.e. [Paleo-soils and the climate of the steppes of the Lower Volga region in the I-IV centuries A.D.]. Pushchino, 2009.
Demkina T.S., Borisov A.V., Demkin V.A. Mikrobnye soobshchestva paleopochv arkheologicheskikh pamyatnikov pustynno stepnoy zony [Microbial communities of the paleo-soils of archaeological sites of desert-steppe zone]. In: Pochvovedenie [Soil Sciences], 2000, no 9.
Demkina T.S., Borisov A.V., Demkin V.A. Mikrobiologicheskie issledovaniya podkurgannykh paleopochv pustynno-stepnoy zony Volgo-Donskogo mezhdurech'ya [Microbiologic researches of under burial mound fossil soils of Desert Steppe Zones of the Volga-Don interfluve]. In: Pochvovedenie [Soil Sciences], 2004, no. 7.
Demkina T.S., Khomutova T.E., Borisov A.V., Demkin V.A. Mikrobiologicheskie issledovaniya podkurgannykh paleopochv v doline reki Ilovli [Microbiologic researches of buried mound soils in the Ilovlya river valley]. In: Materialy po arkheologii Volgo-Donskikh stepey [Proceedings on Archaeology of the Volga-Don steppes]. Volgograd, 2004, issue 2.
Zvyagintsev D.G., Aseeva I.V., Bab'eva I.P., Mirchink T.G. Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii [Methods of soil microbiology and biochemistry]. Moscow, 1980.
Kashirskaya N.N., Khomutova T.E., Demkina T.S., Demkin V.A. Mikrobnaya biomassa podkurgannykh i sovremennykh pochv stepnoy zony Nizhnego Povolzh'ya [Microbial Biomass of the buried mound soils and the recent surface soils of the steppe zone of the Lower Volga region]. In: Pochvovedenie [Soil Sciences], 2009, no 5.
Nikitin D.I., Nikitina E.S. Protsessy samoochishcheniya okruzhayushchey sredy i parazity bakteriy (rod Bdellovibrio) [Processes of self-cleaning of the environment and parasites of bacteria (Bdellovibrio genus)]. Moscow, 1978, 205 p.
Tepper E.Z. Mikroorganizmy roda Nocardia i razlozhenie gumusa [Microorganisms of Nocardia genus and humus decomposition]. Moscow, 1976, 199 p.
Khomutova T.E., Demkina T.S., Demkin V.A. Otsenka summarnoy i aktivnoy mikrobnoy biomassy v pogrebennykh podkurgannykh paleopochvakh raznogo vozrasta [Assessment of total and active microbial biomass in the buried mound soils of different age]. In: Mikrobiologiya [Microbiology], 2004, vol. 73, no 2.
Khomutova T.E., Kashirskaya N.N., Demkin V.A. Otsenka zhivoy i summarnoy biomassy mikrobnykh soobshchestv sovremennoy kashtanovoy pochvy i podkurgannykh paleopochv [Assessment of living and total biomass of microbial communities of
the chestnut-coloured recent surface soil and the buried mound paleo-soils]. In:
Pochvovedenie [Soil Sciences], 2011, no 12.
Demkina T.S., Khomutova T.E., Kashirskaya N.N., Demkina E.V., Stretovich I.V., El-Registan G.I., Demkin V.A. Age and activation of microbial communities in soils burial mounds and in recent surface soils of steppe zone. In: Eurasian Soil Science, 2008, vol. 41, no 13.
Findlay R.H., King G.M., Watling L. Efficacy of phospholipid analysis in determining microbial biomass in sedimends. In: Applied and Environmental Microbiology, 1989, vol. 55, no 11.
Information about the authors:
Khomutova Tatyana E., D.Sc. (Biology), leading research scientist, Institute of Physical-Chemical and Biological Problems of Soil Science of Russian Academy of Sciences (Pushchino, Russian Federation); [email protected]
Demkina Tatyana S., D.Sc. (Biology), leading research scientist, Institute of Physical-Chemical and Biological Problems of Soil Science of Russian Academy of Sciences (Pushchino, Russian Federation); [email protected]
Kashirskaya Natalya N., D.Sc. (Biology), senior research scientist, Institute of Physical-Chemical and Biological Problems of Soil Science of Russian Academy of Sciences (Pushchino, Russian Federation); [email protected]
| Demkin Vitaliy A. | , Dr. Habil. (Biology), professor (Pushchino, Russian Federation).
