Микобиота биоценозов вторичной сукцессии в южной тайгеНИР

The mycobiota of biocenoses of secondary succession in the southern taiga

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 декабря 2014 г.-31 декабря 2014 г. Микобиота биоценозов вторичной сукцессии в южной тайге
Результаты этапа: Дано подробное геоботаническое описание площадок фитоценозов вторичной сукцессии при зарастании лесом сельхозугодий, выбраны площадки на ветровалах и вырубках. Описаны 2 участка с травяной растительностью и 3 с лесной, представляющие собой последовательный ряд стадий восстановительной сукцессии по залежи. В целом видовое богатство травяного яруса в рассмотренном сукцессионном ряду имеет максимальное значение на косимом лугу по многолетней залежи и минимальное в средневозрастном смешанном лесу. Молодой лес по залежи и старовозрастный ельник имеют сходные значения видового богатства (34 и 36 видов соответственно), но видовой состав их сильно различается, преобладают разные эколого-ценотические группы. При этом, наибольшее число видов в древостое отмечено в средневозрастном смешанном лесу – 6 видов. Наиболее богат подлесок в ельнике неморально-кисличном – 6 видов. Что касается мохового яруса, то лесные участки богаче видами мохообразных (8-10 видов), чем луговые (1-2 вида). Охарактеризованы основные химические свойства почв и содержание в них стабильных изотопов углерода (13C/12C) и азота (15N/14N). Обнаружено последовательное значительное снижение содержания тяжелого изотопа 15N в верхнем гумусовом горизонте почв изучаемой сукцессии фитоценозов. В верхних горизонтах почв растет содержание органического углерода, в меньшей мере органического азота, возрастает гидролитическая кислотность, снижаются значения рН, суммы обменных оснований. Установлено возрастание микробной биомассы, связанное с увеличением количества грибного мицелия при небольшом изменении пула бактерий в почвах сукцессионного ряда. Выявлены виды микроскопических грибов, характерные для почв биоценозов сукцессии (около 60 видов). Видовое богатство и разнообразие микроскопических грибов почвах увеличивается от агроценоза (монокультура картофеля) к косимому и зарастающему лугу (молодому лесу), достигают наибольших значений в предклимаксной стадии – смешанном лесу и затем снижаются в зрелом ельнике, что имеет сходную тенденцию с изменением видового богатства растительности. Начато описание видового состава агарикоидных (обнаружено 28 видов) и афиллофороидных грибов (17 видов) на площадках изучаемых биоценозов сукцессии. Определено таксономическое богатство и численность особей основных трофических групп нематод. Численность нематод возрастает при переходе от почвы из под косимого луга к молодому лесу (20-ти летнему заросшему лугу) и 70-ти летнему смешанному лесу, а затем существенно снижается в почве под ельником. Общее разнообразие нематод в исследуемых биоценозах представлено 45 родами. Максимальное число нематод разных родов зарегистрировано в почве молодого леса, минимальное – в почве ельника-кисличника. Соотношение количества грибоядных и бактериоядных нематод меняется от 0,4 в почве под картофельным полем, к 0,8-1,0 - под лугами и смешанным лесом до 2,0 - под ельником-кисличником, что соответствовало росту пула и доли грибной биомассы относительно бактериальной в почвах этих биоценозов. В тоже время численность и разнообразие коллембол оказалась ниже в молодом лесу. Соотношение видов, а также их набор менялся в ходе вторичной сукцессии, однако во всех исследованных биотопах доминировал вид Parisotoma notabilis семейства Isotomidae (около 60% от общей численности в березняке разнотравном и смешанном лесу, около 45% от общей численности на брошенной пашне и в ельнике-кисличнике). Проведена экстракция тотальной ДНК из верхних гумусовых горизонтов почв фитоценозов для последующего секвенирования.
2 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Микобиота биоценозов вторичной сукцессии в южной тайге
Результаты этапа: Видовое разнообразие растений немного возрастает при переходе от косимого луга (41 вид) к молодому смешанному лесу (43), далее снижалось в 70-летнем смешанном лесу (32 вида) и снова увеличивалось в зрелом 110-летнем ельнике неморально кисличном (44 вида). Детально охарактеризованы изменения в составе древостоя, подроста, кустарничкого и травянистого ярусов и мохового покрова. Число выявленных видов грибов на экспериментальных площадках в этих фитоценозов следующее: косимый разнотравный луг – 33 вида, молодой смешанный лес – 92, средневозрастный смешанный лес – 162, зрелый ельник – 220 видов. Видовое богатство сапрротрофных микромицетов росло к средневозрастному лесу, а в ельнике их число снизилось, микромицетов-фитопатогенов надземных частей растений было близким в лесных ценозах, трутовых, кортициодных и агарикоидных базидиомицетов увеличилось от молодого к средневозрастному лесу, а максимальное их разнообразия было в зрелом ельнике. Взаимосвязи между числом выявленных видов грибов с видовым богатством растений не наблюдали, но установлен рост их разнообразия в связи с усложнением фитоценозов, их возрастом, запасами валежа, появлением подстилки в почвенном профиле. В результате работы список известных видов грибов для Центрально-лесного заповедника увеличился не менее чем на 210 видов. Впервые дана оценка метаболической активности почв вторичной сукцессии в южной тайге. Интенсивность базального дыхания растет к почве средневозрастного смешанного леса, а затем снижается в почве зрелого ельника. Активность потребления широкого спектра субстратов, определенная методом Биолог, в почвах сукцессионного ряда была близкой, за исключением более низкой активности в почве под ельником. Интенсивность разложения растительных остатков, характерных для биоценозов, уменьшалась в этой сукцессии, что и обусловливает формирование подстилки и увеличение ее толщины к климаксной стадии – в ельнике. Оценено как меняется замкнутость цикла важнейшего биофильного элемента азота в почвах вторичной сукцессии в южной тайге. Рассмотрено влияние консументов - коллембол и нематод на биомассу грибов и бактерий в почвах сукцессии. Значение коллембол существенно растет в почвах сукцессии, так как увеличивается их численность, а их трофическая ориентация не меняется. Численность нематод снижается в почвах сукцессии к климаксной стадии, однако увеличивается доля грибоядных к бактериоядным видам, т.е. их роль в регуляции грибов не снижается, как это можно констатировать в отношении бактерий.
3 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Микобиота биоценозов вторичной сукцессии в южной тайге
Результаты этапа: Исследовали микобиоту в биогеоценозах вторичной сукцессии в южной тайге и взаимосвязь ее изменений с разнообразием и составом растений, численностью грибных консументов - коллембол и нематод, свойствами почвы. Видовое разнообразие фитоценозы постагрогенной сукцессии возрастает при переходе от косимого луга (41 вид) к молодому лесу (43), далее снижается в 70-летнем смешанном лесу (32 вида) и снова увеличивается в климаксному ельнике (44 вида). В ходе сукцессии увеличились запасы органического азота, содержание органического углерода, обменного калия, гидролитическая кислотность, снизились значения рН водной и солевой вытяжки, сумма обменных оснований, содержание доступного фосфора в дерново-подзолистой почве. С использованием метода стабильных изотопов установлено, что закрытость цикла азота постепенно и достоверно растет в почве при зарастании луга лесом, и далее к средневозрастному лесу и достигает максимума в почве зрелого ельника. В ходе сукцессии в почве значительно возрастает биомасса грибов. В гумусовых горизонтах почв косимого разнотравного луга и молодого леса она близка, а существенное увеличение запасов мицелия происходит в почве под средневозрастным лесом и продолжается под зрелым ельником, за счет роста толщины подстилки. Пул бактерий в почвах косимого луга и молодого леса был сходным, а под более старыми лесными ценозами несколько снизился. Метаболическая активность - интенсивность базального дыхания растет к почве средневозрастного леса, а затем снижается в ельнике. Активность потребления 31 субстрата по методу Биолог была сходной в почвах до предклимаксной стадии, а минимальной была в почве под ельником. Интенсивность разложения растительных остатков также падала в этом сукцессионном ряду, что и обусловливает формирование и увеличение запасов подстилки к климаксной стадии. Это согласуется с величиной метаболического коэффициента - qCO2 (отношение активности выделения СО2 к грибной и бактериальной биомассе в почве), которая растет от косимого луга до средневозрастного смешанного леса, а затем в ельнике уменьшается, т.е. эффективность продукционных процессов достигает максимума к завершающей стадии сукцессии. Проанализировано влияние коллембол и нематод на биомассу грибов и бактерий. Значительное увеличение численности коллембол - консументов грибов и бактерий в почвах сукцессии и неизменность при этом их трофической ориентации указывает, что их роль в регуляции этих организмов существенно возрастет к климаксной стадии. Численность нематод, напротив, снижается в почвах к климаксной стадии. Однако отношение грибоядных к бактериоядных принципиально меняется, доля грибоядных увеличивается от почвы луга к ельнику, т.е. их роль в регуляции биомассы и состава грибов растет, но снижается в отношении бактерий. Общее число видов грибов в фитоценозах вторичной сукцессии существенно возрастает от косимого разнотравного луга (38 видов) к молодому смешанному лесу – 101, и далее к средневозрастному смешанный лес – 164 и максимально в зрелом ельнике – 226 видов. Взаимосвязи между богатством видов грибов и растений в сукцессии не наблюдается, а вот с усложнением фитоценозов, их возрастом и структурой, составом конкретных видов растений, запасами и крупноразмерного валежа, изменением кислотности, образованием подстилки, четко устанавливаются различия в составе и разнообразии разных групп грибов. Так видовое богатство сапротрофных микромицетов росло от косимого луга к средневозрастному лесу, а в ельнике их число снизилось. Число видов фитопатогенов надземных частей растений увеличивалось при переходе к лесным ценозам, а максимальное их богатство было в молодом смешанном лесу. Разнообразие трутовых, кортициодных и агарикоидных последовательно увеличивалось от молодого к средневозрастному смешанному лесу, и наибольшим было в зрелом ельнике.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".