Влияние тропических и субтропических растений на альгофлору вне и в ризосфере почв оранжереи

При содержании и сохранении коллекций тропических и субтропических растений в условиях оранжереи одним из важных факторов является почвенный состав, влияние микроорганизмов, агрохимический и гидротермический режимы почв, освещенность, влажность и др.

Осуществляя процессы накопления органического вещества [3, 4] фиксации атмосферного азота [5] и улучшая гидротермический режим почв [6, 7], водоросли оказывают благоприятное воздействие на почвенный покров и высшую растительность [8]. Изучение особенностей организации, умелое использование и регулирование развития почвенных водорослей может способствовать повышению плодородия почв, сохранению биологического разнообразия и поддержанию устойчивости трансформированных человеком биогеоценозов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Было изучено влияние тропических и субтропических растений на альгофлору почв оранжереи, а также, предприняты задачи выявления структурнофункциональной организации альгоценозов и аль-гофлоры почвы оранжереи Уфимского ботанического сада (БСИ УНЦ РАН)и на его территории под определенными видами субтропических и тропических растений. Результаты исследования могут быть использованы в решении вопроса сохранения биологического разнообразия и поддержания устойчивости экосистем в условиях оранжереи.

В соответствии с общепринятой в почвенной альгологии методикой были заложены пробные площадки размером (1 х 1) м 2 под условными номерами от 1 до 15 (список растений 15 видов в табл. 1). Для выявления состава почвенных водорослей были использованы прямое микроскопирование почвенного образца, почвенные культуры со «стеклами обрастания», а также использованы среды Б.В. Громова № 6, Болда (ВВМ), М. Бристоль в модификации М.М. Голлербаха [9].

Методика анализа структурно-функциональной организации сообществ почвенных водорослей оранжереи включает ряд последовательных этапов.

• 1.    Выявление видового состава и таксономической структуры.

• 2.    Выявление состава и соотношения жизненных форм водорослей.

• 3.    Выявление и влияние видов почвенных водорослей в ризосфере и за пределами прикорневой зоны растений оранжереи.

Изучение вертикальной стратификации почвенных водорослей в пределах анализируемых альгоце-нозов проводилось в период с 2004 по 2005 г. Отбор проб для качественного анализа водорослей осуществлялся по трем стенкам разреза почвы глубиной 30 см с последующим составлением усредненного образца в слоях почвы 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25 и 25-30 см. В каждом слое отмечалось общее число выявленных видовых и внутривидовых таксонов водорослей. Вследствие однородности почвенных условий в пределах пробных площадок определяющее значение в горизонтальной пространственной организации сообществ водорослей принадлежит высшим растениям. Для изучения характера и направления влияния проводилось исследование ризосферного эффекта [10]. Корневая система выкапывалась до глубины 10-15 см. Из слоя почвы в 1-2 мм, плотно приставшей к корням, отбиралась проба для качественного анализа ризосферных водорослей. В качестве контроля использовалась почва, отобранная вне зоны корней с той же глубины. Для выявления степени сходства разновеликих флор оранжереи и резервного участка ботанического сада использовался коэффициент ранговой корреляции Спирмена [11].

Число видовых и внутривидовых таксонов водорослей растений пробных площадок, заложенных в оранжерее БСИ УНЦ РАН показана в табл. 1.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате исследований в оранжерее БСИ УНЦ РАН выявлено 85 видовых и внутривидовых таксонов почвенных водорослей, относящихся к 4 отделам, 9 классам, 14 порядкам, 29 семействам и 53 родам.

Таксономический спектр почвенных водорослей изученных сообществ отражен в табл. 2.

Приведенные данные позволяют оценить видовое разнообразие и характер таксономической структуры исследованных альгоценозов. Макси- мальное число видов водорослей (44 вида) зафиксировано в пределах альгоценоза 2, формирующегося в почвах оранжереи ботанического сада под растением банан мудрецов. Наименее флористически богатым по видовому составу (8 видов) оказалось сообщество почвенных водорослей под номером 15, соответствующее пробной площадке с суккулент-ными растениями.

Таблица 1. Число видовых и внутривидовых таксонов водорослей растений пробных площадок

№ пп	Таксоны	Число видов, разновидностей и форм водорослей
		в ризосфере	вне ризосферы
1	Bambusa vulgaris	13	22
2	Musa sapientu	31	44
3	Ginkgo biloba	12	30
4	Casuarina eguisetifolia	26	32
5	Cupressus semperviren	20	18
6	Coffea arabica	33	38
7	Cinnamomum camphora	23	37
8	Magnolia grandiflora	18	17
9	Eriobotrya germanica	20	23
10	Monstera deliciosa	11	27
11	Vitis voinierianum	15	39
12	Phonix canariensis	20	26
13	Citrus sinensis	14	39
14	Eucalyptus camaldulensis	14	36
15	Opuntia microdasys albispina	8	8

Таблица 2. Таксономическая структура почвенных водорослей

1*	Число
	co о у в о	со о и S	со W о С	со 1S 2 и	со о о Си	со	S н я  * со s 3 о х  со s Зоо m Ч о о s Ч со S S m
1	4	8	10	14	19	22	22
2	4	8	12	24	36	43	44
3	4	8	12	18	25	30	30
4	4	7	10	17	25	31	32
5	4	6	8	12	17	19	20
6	4	8	12	19	33	37	38
7	4	9	12	19	28	35	37
8	4	7	10	14	18	18	18
9	4	7	11	16	20	23	23
10	4	8	12	16	26	27	27
11	4	8	12	20	30	37	39
12	4	8	12	17	24	26	26
13	4	8	12	19	31	37	39
14	4	8	12	21	32	36	36
15	3	3	4	5	8	8	8
Все го:	4	9	14	29	53	80	85

* - номер названий тропических и субтропических растений

Лидирующее положение по числу видов, разновидностей и форм водорослей почвенной альгофло- ры оранжереи БСИ УНЦ РАН в спектре, состоящем из 53 родов, занимает род Chlamydomonas (9 видов, 10,6%). Менее значительный вклад во флористическое разнообразие почвенных водорослей вносит род Navicula (6 видами, 7,1%). Кроме указанных, в число ведущих входят роды Chlorhormidium, Oscillatoria, Stichococcus и Tetracystis, находящиеся в равном долевом участии (3,5%) и включающие в себя по 3 видовых и внутривидовых таксона водорослей.

Доминантный комплекс альгофлоры почвы оранжереи БСИ УНЦ РАН включает 7 видов и разновидностей водорослей, что составляет неокульту-ренной почвы 18,9% от общего видового богатства, окультуренной почвы – 5 видов и разновидностей водорослей 5,9% (табл. 3).

Таблица 3. Состав доминантных комплексов аль-гофлор почвы оранжереи Ботанического сада-института УНЦ РАН

Аль-	Видовые и внутривидовые таксо-	Доля от
гоф-	ны	общего
лора	водорослей доминантного ком-	состава
	плекса	альгофло-
		ры, %
-§ а и со с	1 .    Anabaena variabilis Кütz. 2.    Chlorella minutissima Fott et Novakova
	3.    Hantzschia amphioxys var. am-phioxys (Ehrb.) Grun. in Cl. et Grun. 4 .    Microcoleus vaginatus (Vauch.) Gom. 5.    Phormidium autumnale (Ag.) Gom.	5,882
3 с S	1 .    Anabaena variabilis Кütz. 2.    Botrydiopsis eriensis Snow 3.    Chlamydomonas gloeogama (Moewus) Gerl. 4.    Chlorella minutissima Fott et Novakova 5.    Hantzschia amphioxys var . amphioxys (Ehrb.) Grun. in Cl. et Grun. 6.    Microcoleus vaginatus (Vauch.) Gom. 7.    Phormidium autumnale (Ag.) Gom.	18,919

Синезеленые водоросли, представленные нитчатками порядков Oscillatoriales ( Microcoleus vaginatus (Vauch.) Gom., Phormidium autumnale (Ag.) Gom . ) и Nostocales ( Anabaena variabilis Кütz . ), определяют 43% доминирующих видов почвенных водорослей контрольного участка. Долевое участие в доминантном комплексе видовых и внутривидовых таксонов зеленых водорослей, представляющих порядки Chlamydomonadales ( Chlamydomonas gloeogama (Moewus) Gerl.) и Chlorococcales ( Chlorella minutissima Fott et Novakova), составляет 29%. Доминанты среди желтозеленых и диатомовых единичны и представлены видами и разновидностями водорослей порядков Heterococcales ( Botrydiopsis eriensis Snow) и Surirellales ( Hantzschia amphioxys var. amphioxys (Ehrb.) Grun.

in Cl. et Grun. ) соответственно, на которые приходится по 14% общего состава массовых форм.

Результаты исследования влияния высших растений на горизонтальное распределение водорослей в почвенных альгоценозах оранжереи представлены на рисунке.

На основании данных, отраженных на табл. 1, следует отметить, что для большей части исследованных альгоценозов характерно снижение видового богатства водорослей в прикорневой зоне растений оранжереи БСИ УНЦ РАН. Положительный ризосферный эффект имел место в сообществах водорослей под номерами 5 и 8; увеличение числа выявленных видовых и внутривидовых таксонов в прикорневой зоне кипариса вечнозеленого и магнолии крупноцветковой (соответственно) незначительно. Отсутствие ризосферного эффекта зафиксировано у опунции мелковолосистой в альгоценозе 15.

Вид растения площадк и

Число видовых и внутривидовых таксонов в ризосфе ре

Число видовых и внутривидовых таксонов вне ризосфе ры

Рис. Видовое разнообразие почвенных водорослей в ризосфере и за пределами прикорневой зоны растений оранжереи БСИ УНЦ РАН

Уменьшение видового разнообразия водорослей в ризосфере большей части растений пробных площадок, заложенных на территории оранжереи, а также незначительность ризосферного эффекта у кипариса и магнолии, находит ряд объяснений. Предполагается, что главной причиной данной особенности является высокое плодородие и насыщенность питательными элементами почвы оранжереи. По Красильникову, чем беднее почва органическими веществами, чем она менее плодородна, тем резче проявляется влияние корневой системы на количественный и качественный состав микрофлоры ризосферы. Альгологи в своих работах неоднократно отмечали справедливость закономерности об обратной зависимости между общим числом выявленных в прикорневой зоне высших растений видов, разновидностей и форм водорослей и степенью плодородия почвенного покрова [12] . Улучшение почвенных условий приводит к повышению видового разнообразия водорослей в почве вне зоны корней, но мало изменяет содержание водорослей в ризосфере.

Большинство растений пробных площадок представляют собой древесные и кустарниковые формы, с опробковением корней которых в верхнем горизонте почвы корневые выделения последних, содержащие минеральные и органические вещества, утрачивают свое значение как источника питательных элементов для водорослей поверхностного слоя почвы [13]. Равномерное горизонтальное распределение водорослей в сообществе 15, связанное с отсутствием ризосферного эффекта у опунции мелковолосистой, предположительно обусловлено адаптационным уменьшением корневых выделений у растений-суккулентов [14], исследовавшая ризосферный эффект у различных пустынных растений, констатирует его отсутствие во всех случаях.

Таким образом, влияние высших растений на пространственную структуру альгоценозов оранжереи проявляется в уменьшении видового разнообразия водорослей в ризосфере.

ВЫВОДЫ

На основании проведенного исследования особенностей развития альгофлоры и структурнофункциональной организации альгоценозов почвы оранжереи Ботанического сада-института УНЦ РАН были сформулированы следующие выводы:

• 1.    Почвенная альгофлора оранжереи включает 85 видовых и внутривидовых таксонов водорослей, относящихся к 4 отделам, 9 классам, 14 порядкам, 29 семействам и 53 родам.

• 2.    Влияние тропических и субтропических растений на пространственную структуру альгоценозов оранжереи проявляется в уменьшении видового разнообразия водорослей в прикорневой зоне.