Исследование микробоценоза почв лесных и подземных экосистем (на примере “Горного парка Рускеала”)
Как известно, экологические условия определяют специфику формирования почв, их устойчивость к антропогенному воздействию, восстановление. Почвы подземных экосистем имеют ряд особенностей, отличных от почв, сформировавшихся в наземных условиях. Они формируются в условиях недостаточного поступления солнечной энергии, узкиго диапазона низких температур, повышенной влажности, небольшого объема мортмассы, представленной мхами, грибами, немногочисленными растениями, а также микроорганизмами. Состав и функциональная активность последних зависит от природно-климатических условий, в которых формируются пещеры, почвообразующих пород, а также от строения самих подземных пространств. В микробном сообществе преобладают психрофильные группы, олиготрофы, хемолитотрофы. Велика роль отдельных групп микроорганизмов в функционировании биотической компоненты подземного сообщества, репродуктивная стратегия популяций которых направлена на развитие К-стратегов. Функциональная активность микробного сообщества также заторможена, что выражается снижением активность ключевых ферментов цикла N и C. В подземном пространстве формируется иной состав участников превращения органического вещества, поддержания равновесного состояния экосистемы. На фоне низкого содержания органического вещества в почвах подземных экосистем ионообменные и сорбционные свойства минералов могут избирательно воздействовать на адсорбцию не только микроорганизмов, а также представителей всего микромира. Минералы могут выступать в качестве катализаторов/ингибиторов процессов, тем самым прямо или опосредованно регулировать круговорот веществ (Abyzov, 1993; Baker, 1970; Gest, 1987; Friedman, 1982; Seaward et al., 1976; Weber, 1985). Источником поступления микроорганизмов в подземную экосистему могут быть воздух, вода и пыль, поступающие с прилегающих наземных территорий. Поэтому возможно формирование однотипных по структуре микробные сообществ почв контрастных условий обитания. В этой связи целью настоящего исследования было сравнительное изучение микробных сообществ почв лесной и подземной экосистемы.
Исследование проводили в районе “Горного парка Рускеала“, расположенном в среднетаежной подзоне Карелии. В результате маршрутных исследований было установлено формирование почв различного генезиса, ведущими почвообразовательными процессами в которых являются подстилкообразование, торфонакопление, подзолообразование, буроземообразование. Почвенный покров представлен сочетанием супесчаных подзолов и подбуров на повышенных элементах рельефа под сосняками), буроземами (под еловыми лесами), а также торфяными (в понижениях). В целом благоприятные природно-климатические условия, богатство почвообразующих пород щелочными и щелочноземельными металлами определяют плодородие почв, высокую биологическую активность. Одним из перспективных методов оценки экологического состояния подземных пространств может быть ориентированность на комплексное исследование в различных частях пещеры микробного сообщества, которое может служить показателем устойчивость экосистемы к антропогенной (рекреационной) нагрузке. Собранная при этом информация позволяет проводить сравнительный анализ состояния экосистемы в зависимости от степени вовлечения различных частей пещеры в туристическую деятельность, наиболее полно изучить особенности пространственно-временной динамики данных показателей. Также необходимо отметить, что комплексное исследование химического состава почвогрунтов и функционирования микробного сообщества дополняет и конкретизирует информацию о функционировании подземного ценоза, о роли масса-переноса в биогеохимических процессах.
Высокая численность микроорганизмов важнейших эколого-трофических групп почв , сформировавшихся в условиях наземных экосистем, становится одним из постоянных источников поступления микроорганизмов в пещеру. Результаты показали очень низкую численность микроорганизмов изучаемых групп в пещере по сравнению с почвой. Это свидетельствует о невысокой степени выветривания минералов в пещере, низкой их микробной трансформацией. Можно также отметить, что многочисленный поток туристов является постоянным источником поступления микробов с почв, прилегающих к входу в пещеру. Это хорошо прослеживается при анализе микрофлоры почвогрунтов пещеры: по мере удаления от входа пещеры численность микроорганизмов снижается.
Сравнительный анализ микробиологических показателей показал, что в пещере складываются неблагоприятные условия для развития изучаемых микроорганизмов. Это свидетельствует о том, что данный блок микробиоты подземного пространства являются чувствительным к изменениям в окружающей среде, поэтому при флуктуации температурных показателей на фоне глобального потепления климата его можно рекомендовать использовать в качестве биоиндикатора состояния подземной сферы.
