<<
>>

Бактериальное население засоленных почв

  Засоленные почвы - это большая группа почв разного генезиса и свойств, объединенная одним диагностическим признаком - наличием в профиле легкорастворимых солей в количестве, ухудшающим плодородие почв и отрицательно влияющим на рост и развитие большинства растений (Засоленные почвы России, 2006).
Эти почвы представляют собой своеобразные природные экосистемы, в которых высокие концентрации солей и недостаток влаги создают экстремальные условия для существования живых организмов, здесь формируются специфические микробные сообщества.

Засоленные почвы широко распространены на поверхности Земли и особенно типичны для сухих степей и пустынь. В последнее время наблюдается их расширение в связи с вторичным засолением в результате неумелой хозяйственной деятельности человека. Беспрецедентный итог такого изменения природы - высыхание Аральского моря. Подобное явление - модель возможных изменений окружающей среды под действием естественных и антропогенных факторов.

В пустынных биотопах, характеризующихся разреженной растительностью, создающей значительную неоднородность распределения органического вещества, наблюдается тесная взаимосвязь бактерий с растениями.

Для засоленных почв характерно снижение интенсивности биологического круговорота, вынос солей растениями - галофитами и концентрация их в биомассе. В солонцах, расположенных пятнами в понижениях среди засоленных почв, сода накапливается в результате биогенных процессов сульфатредукции. Индикатором на засоление может служить споровая бактерия Bacillus gasificans. Грибы в засоленных почвах имеют очень небольшой спектр с большой долей аспергиллов (30%). Дрожжевые грибы отсутствуют. Из бактерий преобладают группировки видов коринеподобных. Азотобактера много в солончаках, но не в солодях и осолоделых почвах (Бабьева, Зенова, 1989). Водорослевые сообщества развиваются в зависимости от степени и химизма засоления.

Солеустойчивые синезеленые и одноклеточные зеленые составляют основу сообществ, иногда присутствуют характерные виды диатомей. Главную роль играют представители Nostocales из синезеленых. Среди них есть специфические виды. В целом для засоленных почв характерно обилие диатомово- ностоково-сцитонемовых ценозов (Штина, Голлербах, 1986; Домрачева, 2005)).

Микроорганизмы, обитающие в засоленных экосистемах, имеют весьма специфические физиолого-биохимические свойства. Это обусловлено высоким осмотическим давлением почвенных растворов, которое создается в результате растворения больших количеств солей. Микроорганизмы засоленных экосистем являются осмофилами, проявляющими максимальный рост в условиях пониженной водной активности. Им свойственна галотолерантность и галофилия (Добровольская, 2002).

На основании способности расти при различной концентрации NaCl все микроорганизмы, как известно, могут быть разделены на несколько групп, причем понятия «толерантность к соли» и «потребность в соли» различаются.

По степени галофилии (потребности в соли) микроорганизмы также могут быть разделены на несколько групп. Согласно классификации предложенной Ларсеном (Звягинцева, 1989), экстремальные галофильные бактерии растут при содержании NaCl в среде 20 - 30%, умеренные 5 - 20%, слабые при 3 - 5%, а не галофильные группу при концентрации NaCl 1-3%.

Для галофилов наряду с NaCl необходимо высокое содержание в среде ионов Mg2+, при недостатки Mg2+ клетки теряют палочковидную форму и приобретают шаровидную (Звягинцева, 1989).

В настоящее время довольно детально исследованы климатический и водный режимы, миграция химических элементов, растительность и почвы солончаков. Однако микробный мир, являющийся функциональным ядром экосистемы, в солончаках остается слабо изученным.

Солончаки представляют собой один из наиболее экстремальных типов местообитаний. Тем не менее бактериальное население солончаков характеризуется четко выраженной пространственной и таксономической структурой.

Ее основные характеристики - неравномерное вертикальное и горизонтальное распространение бактерий по численности и закономерная смена таксономического состава по ярусам. Максимальная плотность бактериальных популяций наблюдается в соленых корках на участках, покрытых растительным опадом или водорослевыми пленками, минимальная - в глубоких минеральных горизонтах почвы и на поверхности живых частей растений. Доминирующей группой на листьях растений являются спорообразующие и коринеподобные, в опаде - грамотрицательные бактерии, в минеральных горизонтах почв - спорообразующие бактерии. В соленых корах постоянно присутствует также облигатно - галофильные архебактерии, которые тем не менее не являются преобладающей группой (Лысак и др., 1994).

Солончаки характеризуются рядом особенностей. Высокие концентрации солей и лимит влаги создают экстремальные условия для существования организмов. Эти факторы обусловливают характерное снижение интенсивности биологического круговорота, низкое таксономическое разнообразие пустынной флоры и фауны.

Высокая степень засоления почв способствует формированию специфических микробных сообществ. Еще в 1938 году Н.А. Красильников при изучении засоленных почв Поволжья отмечал характерную устойчивость красных и оранжевых бактерий к высоким концентрациям солей. По данным Лысак и др., (1994) в минеральных горизонтах солончаков доминируют спорообразующие бактерии. Сильно засоленные почвы, такие как пухлый солончак и другие, лишенные растительного покрова, характеризуются низким содержанием бактерий. Однако, галофильная растительность может способствовать образованию относительно активных очагов, например, горизонт А под солянковой растительностью.

В почвенном ярусе солончаков наиболее высокая численность бактерий обнаружена в солевых корочках, содержащих разлагающиеся растительные остатки или разрастания водорослей. На участках почвы без растительного опада количество бактерий в солевой корке было на два порядка ниже. По-видимому, солевую корочку можно рассматривать как своеобразный экотон, подобный подстилке лесных почв, где сосредоточены процессы разложения поступающего органического материала.

Таксономическая структура бактериальных сообществ меняется по ярусам экосистемы в солончаках. При этом в солончаках из разных географических районах обнаруживаются сходные закономерности - доминирование на надземных частях растений спорообразующих и коринеподобных бактерий (в сумме 60 - 80%), в опаде, накапливающимся на поверхности корок, грамотрицательных до 70%, а в минеральных горизонтах почв - спорообразующих бактерий до 98%. Значительная доля споровых бактерий на поверхности растений солончаков представляет собой довольно редкое явление. Обычно спорообразующие бактерии не обнаруживаются на растениях. Доминирование же коринеподобных бактерий в растительном ярусе характерно и для других экосистем, формирующихся в экстремальных условиях, например для высокогорных сообществ Восточного Памира, или для засоленных сообществ пустынь (Лысак и др., 1994).

В опаде галофильной растительности, а также на сухих листьях и ветках преобладают грамотрицательные бактерии, представленные цитофагами, спороцитофагами и миксобактериями - организмами со сложным жизненным циклом, образующими микроцисты и плодовые тела.

В минеральных горизонтах солончаков встречаются практически только представители рода Bacillus и незначительное количество стрептомицетов и микрококков (2 - 5%).

В целом таксономическая структура бактериальных сообществ солончаков весьма специфична. При этом в каждом из ярусов солончака таксономический состав бактерий различен. Наиболее сложны по составу бакгериоценозы разлагающегося растительного опада на поверхности солевых корочках, наименее - почвенные минеральные горизонты (Лысак и ДР-, 1994).

В таксономическом отношении галофилы представлены бациллами, микрококками и экстремально галофильными архебактериями родов Halobacterium и Halococcus. Последние обнаруживались в основном в солевых корах с опадом или водорослями, на их долю приходится от 10 до 70% от общей численности галофилов.

Известно, что галофильные бактерии имеют сложные пищевые потребности.

Поэтому становится понятным, почему их типичными местообитаниями в почве становятся локусы, где проходят процессы разложения органического вещества такими активными гидролитиками, как бациллы, миксобактерии и цитофаги.

Доминантами в бактериальном населении почв засоленного ряда является группа спорообразующих бактерий, причем по мере увеличения степени засоления, их процент от общей численности бактерий возрастает. Так, в сероземно-солонцевато-осолоделой почве доминировал В. megaterium.

Таким образом, отличительной чертой бактериального комплекса солончаков является значительное таксономическое разнообразие при низкой плотности бактериального населения. В экосистемах солончаков отмечено: 1) значительная неравномерность в распределении бактерий по ярусам: наибольшая плотность бактериальных сообществ характерна для растительного опада, наименьшая - для минеральных горизонтов почв; 2) неравномерное горизонтальное распределение в верхних горизонтах почв: основными локусами концентрации бактерий в почве являются солевые корки, содержащие разлагающийся опад или водоросли; 3) закономерное изменение таксономического состава бактерий по ярусам: доминирование спорообразующих и коринеподобных бактерий в надземном, грамотрицательных в наземном и спорообразующих бактерий в почвенном ярусе; 4) экстремальные условия в засоленных почвах способствует отбору специфических галотолерантных и галофильных бактерий, однако последние не являются преобладающей группой в солончаках.

Микроорганизмы, обитающие в засоленных экосистемах, имеют весьма специфические физиолого-биохимические свойства. Это обусловлено высоким осмотическим давлением почвенных растворов, которое создается в результате растворения больших количеств солей. Микроорганизмы засоленных экосистем являются осмофилами, проявляющими оптимальный рост в условиях пониженной водной активности. Им также свойственна галотолерантность или галофилия.

Экстремальные галобактерии должны рассматриваться как значимые компоненты биогеоценозов, играющие важную экологическую роль в засоленных аридных почвах (Лысак и др., 1994). 

<< | >>
Источник: Д.Г.Звягинцев, Г.М.Зенова. АКТИНОМИЦЕТЫ ЗАСОЛЕННЫХИ ЩЕЛОЧНЫХ ПОЧВ. 2007

Еще по теме Бактериальное население засоленных почв:

  1. Социальная география сельского хозяйства
  2. 4.3. Защита гидросферы
  3. 8.3. Правовой режим природопользования и охраны окружающей среды
  4. Нарушения в биогеохимии органического вещества и связанных с ним биофильных элементов
  5. Умеренные почвенные галофильные актиномицеты
  6. Бактериальное население засоленных почв
  7. § 9. Система водсобеспечения городови экологические проблемы
  8. 1. Социальная география сельского хозяйства