Функциональное разнообразие микробных сообществ в мерзлых торфяных почвах бугристых болот лесотундры

С использованием метода мультисубстратного тестирования изучено функциональное разнообразие микробных сообществ торфяной залежи плоскобугристых болот лесотундры. Охарактеризована специфика внутрипрофильного изменения метаболической активности прокариотных сообществ в торфяных мерзлотных почвах. Установлена разница в количестве ассимилируемых источников углерода, интенсивности их потребления, метаболической работе микробных ассоциаций, представленных в сезонно-талых слоях (СТС), многолетнемерзлой толще (ММП) торфа, а также на контакте верхней границы мерзлоты. Показано, что максимальным функциональным разнообразием (индекс Шеннона H=4,63) и наибольшей величиной метаболической активности (удельная метаболическая работа W=2472) отличаются наиболее прогреваемые в летний период верхние слои СТС торфяной залежи (глубина 0-4 см), представленные остатками дикрановых мхов, лишайников рр. Cladonia, Cetraria, Flavocetraria, фрагментами листовых пластинок, побегов и корней кустарничков Betula nana L., Ledum decumbens L., Empetrum hermaphroditum L., Vaccinium vitis-idaea L. Ниже (на глубине 4-10 см), несмотря на близкий к поверхностному слою торфа уровень концентрации в почве жизнеспособных (с ненарушенной мембраной) бактериальных клеток (соответственно 1,04±0,13 и 1,67±0,20 млрд кл. г-1 а.с.п.), наблюдается снижение функционального разнообразия бактериальных сообществ (Н=3,33) и практически в 7 раз - их метаболической активности (W=727). Минимальными показателями содержания жизнеспособных клеток прокариот (0,56±0,19 млрд кл. г-1 а.с.п.), их функционального разнообразия (Н=2,41) и удельной метаболической работы (W=363) характеризуется надмерзлотный слой торфа (глубина 47-55 см), представленный слабо разложенными остатками сфагновых мхов, отличающихся избыточным содержанием влаги (360±18%) и максимальной величиной актуальной кислотности (рНводн.=3,85±0,10). Слои ММП (глубина 55-115 см), несмотря на наличие льдистой мерзлоты, характеризуются сравнительно высоким содержанием бактерий с ненарушенной клеточной мембраной (1,48-1,82 млрд кл. г-1 а.с.п), что сопоставимо с таковым в верхних слоях СТС. Природная криоконсервация и сохранение жизнеспособных клеток прокариот в ММП обусловливают высокое функциональное разнообразие микробных сообществ (индекс Шеннона 4,37-4,51) и проявление ими значительного уровня метаболической активности (W=1556-2108) при размораживании. Микробные сообщества СТС и ММП существенно различаются не только по количеству, но и по качественному составу потребляемых источников органического углерода. Наиболее резко меняется, по сравнению с верхними слоями СТС и ММП, соотношение ассимилируемых бактериями углеводов, спиртов и аминокислот в надмерзлотных слоях торфа. Их микробные сообщества, а также бактериальные комплексы образцов торфа с глубины 4-10 см относятся, по результатам расчета показателя стабильности сообщества, к наиболее дестабилизированным системам (d>1). Бактериальные сообщества, функционирующие в торфяной залежи на глубине 0-4 и 55-115 см, отличаются, благодаря своему функциональному разнообразию, большей стабильностью и устойчивостью к возникновению кризисных ситуаций (d=0,05-0,23)