Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ - Горленко М.В.
ISBN 5-317-01228-7
Скачать (прямая ссылка):
известной из теоретической экологии циклической концепции сукцессионных
изменений
Естественная сезонная динамика параметров функционального
биоразнообразия
Почвы - уникальная комплексная система, существующая под влиянием
широкого диапазона естественных и искусственных возмущающих факторов.
Стабильность этой системы строго определена "здоровьем" ее главного
биологического компонента - почвенного микробного сообщества, которое
производит основную работу по под держанию биосферных процессов.
Очевидно, почвенная микробная система должна претерпевать значительные
изменения в течение сезонного цикла. Из-за огромного количества
составляющих, трудно описать точно структурные колебания этой системы.
Более просто и технически выполнимо проследить сезонную динамику
функционального потенциала почвы. Нами были проведены исследования по
мониторингу динамики параметров функционального биоразнообразия,
полученных на основе данных системы ЭКОЛОГ, Этот эксперимент проводился с
целью выяснения стабильных и возмущенных периодов в годовом цикле почвы.
Данное исследование могло бы быть полезно не только в теоретическом
плане, но также и на практике, для оптимизации отбора образцов в
мониторинговых исследований. Долгосрочная динамика функционального
биоразнообразия и параметров стабильности микробного сообщества городской
почвы (г. Москва) на основе технологии ЭКОЛОГ исследовалась нами в
течение 2 лет с 1 -месячным шагом. Определялись как стандартные параметры
биоразнообразия, так и параметры ранговых распределений. Динамика всех
параметров продемонстрировала колебательный тип поведения с различной
фазой и выраженным подобием. Ежегодные изменения индекса Шеннона Н
достигают локальных максимумов непосредственно перед началом
4 4
Рис.19.
Годовая динамика параметров функционального биоразнообразия.
4 5
Рис.20. Годовая динамика параметра Н/с1,как показателя интегрального
"благополучия" местообитания.
вегетационного периода (в апреле-мае) и в его конце (в сентябре), а
локальные минимумы регистрируются сразу после начала интенсивной
вегетации (май-июнь) и после опада листьев (ноябрь), что связанно с
кризисами и коренными перестройками почвенного микробного сообщества. Эти
закономерности подтверждаются и особенностями изменения коэффициента
стабильности системы d (рис.20). Динамика отношения H/d как общего
индекса благополучия характеризует "весеннюю" микробную систему как
наиболее стабильную и разнообразную.
Отмеченные закономерности можно объяснить в контексте отношений почва-
растения. Обычно период активной вегетации наступает в мае. Пик микробной
жизнедеятельности регистрируется в апреле, после мартовского снеготаяния.
Поступление энергии и ресурсов в почвенную систему в результате развития
растений
4 6
уменьшает биоразнообразие, которое достигает минимума в июне. Последующий
процесс разложения опада оживляет систему и повышает биоразнообразие.
Листопад может рассматриваться как вид субстратного стресса с
дестабилизацией системы. В этот же момент прекращается поступление
корневых выделений. После окончания опада система получет утраченные за
лето ресурсы и "успокаивается" под снегом до следующего вегетационного
периода.
Знание сезонного поведения почвенной микробной системы может быть
полезным для правильного пробоотбора при мониторинговых исследованиях.
Ясно, что лучше всего отбирать образцы в один и тот же период и
желательно, чтобы это был стабильный период с максимальным
биоразнообразием.
Отбор проб в "кризисное" время может осложнить анализ и привести к
неверным выводам в подобных исследованиях, особенно если для сравнения
используются образцы, взятые в "стабильный" период.
Иерархия пространственно-временных изменений почвенного микробного
комплекса
Как видно из представленных данных, сезонные изменения являются мощным
модифицирующим фактором, значительно изменяющим облик микробной системы.
Поэтому возникает вопрос о правомочности некого эталонного
функционального "портрета" микробного сообщества того ли иного экотопа.
Не стирают ли сезонные тренды пространственную специфику местообитания?
Что накладывает больший отпечаток - пространство или время? Для выяснения
этих вопросов обратимся к кластерному анализу. На дендрограмме (рис.21)
представлены микробные сообщества почв отличающихся по географическому
признаку, представители разных классификационных иерархий (типы-подтипы-
горизонты).
Среди них одно местообитание (дерново-подзолистая почва- ДПП) показана в
годовой динамике (римскими цифрами обозначена информация о месяце, в
котором отбиралась проба). Как видно, ^графический фактор является
основным фактором, который
4 7
коренным образом детерминирует функциональную специфику местообитания.
Вместе с тем, значимо проявляется и сезонная динамика: образцы дерново-
подзолистой почвы, взятые в "кризисные" периоды (весна-осень),
модифицируются до такой степени, что при кластерном анализе попадают в
