авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Самый лучший автореферат в мире самый лучший

На правах рукописи  БЛАГОДАТНОВА Анастасия Геннадьевна САМЫЙ ЛУЧШИЙ АВТОРЕФЕРАТ В МИРЕ Самый лучший автореферат ПОЧВЕННЫЕ ВОДОРОСЛИ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ (ПЛЕСЕЦКИЙ РАЙОН АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ) 03.02.01 - «Ботаника» 03.02.08 - «Экология» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Новосибирск – 2010 Работа выполнена на кафедре ботаники и экологии ГОУ ВПО «Новосибирского государственного педагогического университета» Научный руководитель – доктор биологических наук, профессор Пивоварова Жанна Филипповна Официальные оппоненты: доктор биологических наук, с.н.с.

Науменко Юрий Витальевич кандидат биологических наук, доцент Малахова Наталья Анатольевна Ведущая организация – Башкирский государственный университет, г. Уфа 2010 г. в 1430 часов на заседании Защита состоится «7» декабря диссертационного совета Д 003.058.01 при Центральном сибирском ботаническом саде СО РАН по адресу: 630090, г. Новосибирск-90, ул.

Золотодолинская, 101.

Факс: (383) 330-19- Сайт в Интернете: http://csbg.narod.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Центрального сибирского ботанического сада СО РАН.

Автореферат разослан «3» ноября 2010 г.

Ученый секретарь совета, доктор биологических наук Ершова Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Болота, уникальные образования биосферы, занимают более 20 % территории России (Болотные экосистемы…, 2006). Болота таежной зоны Северо-Запада России представляют собой огромную ценность для регулирования водного режима рек Балтийского и Беломорского бассейнов и поддержания биологического разнообразия. Несомненно, что в настоящее время важность исследования болотных экосистем приобретает все большее значение, что подтверждает Рамсарская Конвенция о водно-болотных угодьях (1971), имеющая международное значение, конференция в Рио-де-Жанейро (1992) и Йоханнесбурге (2002), посвященные сохранению биоразнообразия.

Изучение компонентов, которые участвуют в биологических процессах в почвах, приобретает особое значение с точки зрения рационального использования и охраны почвенного покрова. Почвенные водоросли – чрезвычайно важная составляющая почвы, которая несет на себе огромную функциональную, экологическую и фитоценотическую нагрузку. Однако на территории Архангельской области подобного рода исследований не проводилось.

Цель работы – в пределах Плесецкого района Архангельской области выявить видовой состав и фитоценотическую структуру почвенных водорослей как интегрированную характеристику организации болот различной степени трофности. Для достижения цели, необходимо решить ряд задач:

1. Определить видовой состав альгофлоры, провести таксономический анализ;

2. Выяснить особенности фитоценотической структуры почвенных водорослей болот различных типов;

3. Выявить общие тенденции изменения структурной организации почвенных водорослей в ряду уменьшения трофности болотных экосистем.

Защищаемые положения 1. Таксономическая организация альгофлоры выстраивается в соответствии с почвенно-экологическими условиями таежной зоны. В то же время, наряду с зональными особенностями, почвенная альгофлора болотных экосистем несет на себе одновременно высокоширотные и интразональные черты.

2. Внутренняя организация альгогруппировок определяется конкретными экологическими условиями каждого типа болота. В ряду снижения трофности болот происходит увеличение доли и возрастание эколого-ценотического значения эдафофильных видов.

Научная новизна. Впервые на территории Архангельской области (Плесецкого района) выявлено 160 видов (169 видов и внутривидовых таксонов) почвенных водорослей, проанализирована таксономическая структура альгофлоры болотных экосистем, что позволяет пополнить данные банка биоразнообразия. Впервые в работе дана характеристика альгофлоры всего ряда болотных экосистем (с различным уровнем трофности). Выявлены тенденции изменения структурной организации альгогруппировок, которые являются интегрированными характеристиками болот различной степени трофности. На основе показателей встречаемости, эколого-ценотического значения показана приуроченность отдельных видов к определенному типу болотной экосистемы, что может служить индикационным признаком определенной стадии развития болота.

Практическая значимость. Материалы диссертации могут быть использованы в рамках комплексного исследования болотных экосистем, при разработке систем мониторинга различных типов болот, в том числе подвергшимся осушению. Возможно использование материалов при оценке земель, перспективных для рекультивации. Работа может стать материалом для проведения элективных курсов в школе, а так же лекций в высших учебных заведениях. Материалы исследования использованы в лекциях курса «Наука о биологическом многообразии» в НГПУ Апробация работы. Результаты и выводы исследования были представлены на международных и всероссийских конференциях, форумах, симпозиумах: Международной научно-практической конференции «Сохранение биологического разнообразия наземных и морских экосистем в условиях высоких широт» - Мурманск, 13 - 15 апреля 2009 г.;

Восьмой международной научно-практической конференции «Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии»- Барнаул, 19 - 22 октября 2009 г., Научно практической конференции НГПУ - Новосибирск, 13 апреля 2008 г., 2009 г., 2010 г., I Всероссийской конференции «Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге» - Сыктывкар, 5 - 9 октября 2009 г., Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования - Москва, 1 - 4 декабря 2009 г., VI Всероссийской научно-практической конференции «Биологическая наука и образование в педагогических вузах»- Новосибирск, 15 - 16 апреля 2010 г.



Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, из них 3 в журналах, включенных в список ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы - страницы, из них - 119 основного текста, 64 таблицы и 34 рисунка, приведено 284 источника литературы, из них 37 иностранных.

ГЛАВА 1 ПОЧВЕННЫЕ ВОДОРОСЛИ В АЛЬГОФЛОРЕ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ (литературный обзор) В главе проанализированы разнообразные подходы к определению и классификации болотных экосистем. С неоднозначностью понимания болотных почв связан большой разброс числа видов водорослей в них. Большинство представителей почвенной альгофлоры обладают широкой экологической валентностью, несмотря на специфику экологических условий болот.

Отмечено, что почвенная альгофлора на территории Архангельской области не изучена.

ГЛАВА 2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ В главе приведены основные сведения о геоморфологии, рельефе, климате, гидрографии, почвах, растительном покрове района исследования. Отдельное внимание уделено распределению, характеристике болотных экосистем на территории области.

ГЛАВА 3 МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Исследования проведены в Плесецком районе Архангельской области на протяжении 2006 - 2008 гг. Выделено 4 болотных экосистемы: эвтрофная, мезотрофная, две олиготрофных, одна из которых осушена. Для выявления особенностей организации альгофлоры болот, были исследованы леса, окружающие болота. Собрано 441 смешанных почвенных образцов, каждый из которых состоял из 33 индивидуальных проб. При сборе проб учитывался верхний слой 0 - 5 см деятельного горизонта торфа (Штина и др., 1981).

Параллельно отобраны пробы на влажность, реакцию среды, проведен замер температур. Культивирование водорослей проводили по общепринятой методике, для увлажнения использовали питательную среду Кнопа и Данилова (Хазиев, Кабиров, 1986). Таксономическая структура альгофлоры анализировалась на основе классических работ (Толмачев, 1974). Использованы коэффициенты Стугрена-Радулеску (Шмидт, 1984), меры включения (Семкин, Комарова, 1977), рассчитанные с помощью программного модуля «GRAPHS» (Новаковский, 2004) (значения коэффициента Стугрена Радулеску при положительных значениях указывает на сходство, что связано с особенностями модуля). Фитоценотический анализ вели с учетом видов и внутривидовых таксонов, традиционно (Пивоварова, 1988). Доминантность видов определена на основе показателей эколого-ценотического значения (ЭЦЗ) (Кабиров, Шилова, 1990) и активности (Кузяхметов, 2000), рассчитанные на основе обилия, встречаемости (Кабиров, Шилова, 1990).

ГЛАВА 4 ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ ГРУППИРОВОК ПОЧВЕННЫХ ВОДОРОСЛЕЙ БОЛОТ ПЛЕСЕЦКОГО РАЙОНА АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ 4.1 Краткая характеристика исследованных болот Каждое из исследованных болот относится к определенному типу трофности: эвтрофное, мезотрофное, олиготрофное (табл. 1). Оценка степени трофности проведена на основе шкал Л.Г. Раменского (Раменский и др., 1956).

В исследованных болотах определены ассоциации в пределах типичной растительности, которые отражают особенности почвенно-экологических характеристик конкретной болотной системы.

Таблица Характеристика исследованных болот Плесецкого района Архангельской области Доминантные виды Почва Тип болота Ассоциация п/п, % растений тип рНсолевая • сфагновая • • Sphagnum торфяная Эвтрофное болотная 4,5 - 4,9 warnstorfii, Sph. teres • камышовая • • Scirpus sylvaticus низинная • сосново- • Pinus sуlvestris, • торфяная березово- Betula pubescens, Мезотрофное болотная 4,4 - 4,6 осоковая Carex acuta • хвощево- • • Equisetum palustre, низинная осоковая Carex acuta • сфагновая • • Sphagnum fuscum, Sph. magellanicum торфяная • багульниково- • Ledum palustre, • Олиготрофное болотная 3,4 - 3, неосушенное клюквенно- Oxycoccus верховая сфагновая quadripetalus, Sph.

fuscum • моховая • • Polytrichum juniperinum торфяная • осоковая • • Carex pauciflora Олиготрофное болотная 3,9 - 4, • открытое осушенное верховая торфяное пространство 4.2 Почвенные водоросли эвтрофного болота Таксономическая структура. В эвтрофном болоте зарегистрировано видов (120 видов и внутривидовых таксонов) водорослей, принадлежащих к отделам, 17 порядкам, 31 семейству, 55 родам. Из них Chlorophyta - 82, Xanthophyta - 15, Cyanophyta - 10, Bacillariophyta - 8 и Euglenophyta - 1 вид.

Семейственный спектр водорослей представлен 31 семейством, из которых десять ведущих включают 69 видов, что составляет 59,5 % от всей альгофлоры.

Лидирующие позиции занимают семейства Desmidiaceae, Chlamydomonadaceae, что характерно для альгофлоры Северо-Запада России.

В родовом спектре 10 ведущих родов объединяют 50 видов, что составляет около 43 % всего видового списка. С наибольшим числом видов во флоре превалирует род Cosmarium.





Фитоценотическая структура. В общей фитоценотической структуре выявлена олигодоминантная группировка водорослей. Спектры жизненных форм, морфотипов, экологических групп полночленные (табл. 2). В пределах эвтрофного болота превалируют виды Х-жизненной формы. Соотношение коккоидных и трихальных морфотипов (2:1) указывает на некоторую степень экстремальности среды, выраженной в высокой влажности (88,7 %) и кислотности среды (4,9). При доминировании мезофильных видов (61,7 %), немалая часть приходится на группу гидрофильных и амфибиальных форм (36,7 %), что характерно для болотных экосистем. Индифферентные к реакции среды виды составляют большую часть альгофлоры (45,0 %). Наряду с индифферентами во флоре присутствуют ацидофильные виды (10 %).

Определенной спецификой отличается альгофлора под различными ассоциациями высших растений эвтрофного болота.

Таблица Фитоценотическая структура альгогруппировок эвтрофного болота Параметры Характеристика Число видов и внутривидовых таксонов Доминантные виды водорослей Chlamydomonas atactogama, Closterium pusillum, Bumilleria klebsiana, Frustulia rhomboides var.

saxonica Спектры:

жизненных форм Х39С25Ch22Н20B8Р3CF o морфотипов К52Т32КК18М18* o экологических групп относительно:

o влажности среды M74hydr35amph9K o реакции среды И54А12Н o *Условные обозначения - Морфотипы (К - коккоидный, Т - трихальный, КК - колониально-коккоидный, М - монадный), экологические группы относительно влажности среды (М - мезофильная, hydr - гидрофильная, amph - амфибиальная, K - ксерофильная), экологические группы относительно реакции среды (И - индифференты, А - ацидофилы, Н - нет данных).

Сезонной динамике наиболее подвержены представители порядка Desmidiales, что создает специфику альгофлоры эвтрофного болота.

Таким образом, состав альгофлоры эвтрофного болота отражает особенности исследуемого участка. Во флоре преобладают виды отдела Chlorophyta (около 72 %), долевое участие представителей Desmidiales – около 15 %. Несмотря на большое число гидрофильных видов, эдафофильные водоросли образуют основу доминантных и субдоминантных группировок.

4.3 Почвенные водоросли мезотрофного болота Таксономическая структура. На территории мезотрофного болота было зарегистрировано 96 видов (100 видов и внутривидовых таксонов) водорослей, принадлежащих к 5 отделам, 15 порядкам, 29 семействам, 51 роду. Из них Chlorophyta - 65, Xanthophyta - 20, Bacillariophyta - 6, Cyanophyta - 4, Euglenophyta - 1 вид.

Семейственный спектр водорослей представлен 29 семействами, из которых десять ведущих включают 61 вид, что составляет 63,5 % от всей альгофлоры.

Лидируют семейства Chlamydomonadaceae, Chlorococcaceae, Desmidiaceae.

В родовом спектре 10 ведущих родов объединяют 45 видов, что составляет 46,9 % от общего видового списка. Лидирующие позиции занимают рода Chlamydomonas, Cosmarium.

Фитоценотическая структура. В общей фитоценотической структуре выявлена полидоминантная группировка почвенных водорослей (табл. 3). Виды Х-,С-,Ch,Н-форм составляют основу спектра (от 18 до 32 % каждая). Соотношение коккоидных и нитчатых типов (2,5:1) указывает на экстремальные условия среды (рН 4,4 - 4,6, влажность 85,7 %). Почти 3/4 состава приходится на долю мезофильных видов, в то время как доля гидрофильной группы в три раза меньше. Относительно реакции среды большую часть альгофлоры составляют индифферентные виды.

Таблица Фитоценотическая структура альгогруппировок мезотрофного болота Параметры Характеристика Число видов и внутривидовых таксонов Доминантные виды водорослей Chlamydomonas elliptica, Closterium pusillum, Chlorella ellipsoidea, Frustulia rhomboides var.

saxonica Спектры:

o жизненных форм Х32Ch23С20H18В6Р o морфотипов К45Т21КК15М19* o экологических групп относительно:

o влажности среды M62hydr30amph o реакции среды И50А10Н *Условные обозначения аналогичны обозначениям в таблице Альгофлора в пределах различных ассоциаций мезотрофного болота достаточно однотипна.

В зависимости от сезонов года несколько варьирует качественный состав доминантной группировки.

Превалирование во флоре Chlorophyta типично для болотных экосистем.

Видовой состав разнообразен. В то же время фитоценотическая организация раскрывает нестабильный характер альгогруппировок, что проявляется в сезонном варьировании состава доминантных и субдоминантых групп.

4.4 Почвенные водоросли олиготрофного неосушенного болота Таксономическая структура. На территории олиготрофного болота был зарегистрирован 41 вид (45 видов и внутривидовых таксонов) водорослей, принадлежащих к 4 отделам, 12 порядкам, 19 семействам, 25 родам. Из них Chlorophyta - 27, Xanthophyta - 6, Bacillariophyta - 5, Cyanophyta - 3 вида.

Семейственный спектр представлен 19 семействами, 10 ведущих из которых составляют 75,6 %. Доминируют семейства Chlamydomonadaceae, Mesotaeniaceae и Desmidiaceae, находясь в связанных рангах.

В родовом спектре 9 ведущих родов объединяют 24 вида, что составляет около 59 % всего видового списка. Обращает на себя внимание присутствие среди ведущих родов Bumilleria и Tribonema, которые, по мнению Э.А. Штиной (1981), могут считаться «верными» для болотных экосистем.

Фитоценотическая структура. В общей фитоценотической структуре выявлена олигодоминантная группировка водорослей (табл. 4). Наибольшее долевое участие имеют Х-, С-формы. Соотношение коккоидных и трихальных морфотипов (4:1) указывает на экстремальность среды, выраженной в высоких значениях кислотности среды (рН 3,5). Значительно долевое участие в спектре монадного морфотипа (около 1/3). Во флоре преобладают мезофилы (около %). На долю амфибиальной и гидрофильной групп приходится в сумме 31,1 %.

Индифферентные к реакции среды виды составляют большую часть альгофлоры (44,4 %). Ацидофилы (около 20 %) - преимущественно представители водной флоры.

Таблица Фитоценотическая структура альгогруппировок олиготрофного неосушенного болота Параметры Характеристика Число видов и внутривидовых таксонов Доминантные виды водорослей Chlamydomonas atactogama, Tribonemа minus, Chlorella vulgaris Спектры:

o жизненных форм Х17С10H6В5Ch4Р2CF o морфотипов К22М13КК5Т5* o экологических групп относительно:

влажности среды M26hydr10amph4K o реакции среды И20А9Н o *Условные обозначения аналогичны обозначениям в таблице Альгофлора в пределах различных ассоциаций олиготрофного неосушенного болота однотипна.

Сезонной динамике более подвержены гидрофильные виды. При возрастающем долевом участии эдафофильных видов, их динамика прослеживается слабо.

Видовой состав водорослей олиготрофного болота беден (45 видов).

Основной фон почвенной флоры характеризует отдел Chlorophyta (64 %).

Значительную часть флоры составляют типично эдафофильные виды (Chlamydomonas atactogama, Chlorella vulgaris, Tribonemа minus).

4.5 Почвенные водоросли олиготрофного осушенного болота Таксономическая структура. На территории олиготрофного осушенного болота было зарегистрировано 111 видов водорослей, принадлежащих к отделам, 15 порядкам, 31 семейству, 53 родам. Из них Chlorophyta - 54, Cyanophyta - 25, Bacillariophyta - 20, Xanthophyta - 11, Euglenophyta - 1 вида.

Семейственный спектр водорослей представлен 31 семейством, из которых десять ведущих семейств включают 64 вида, что составляет около 58 % от всей флоры. Лидирующие позиции занимают семейства Chlamydomonadaceae, Chlorococcaceae.

В родовом спектре 10 ведущих родов объединяют 51 вид, что составляет около 49,5 % всего видового списка. Лидирующие позиции занимают рода Chlamydomonas и Eunotia, находясь в связанных рангах.

Фитоценотическая структура. В общей фитоценотической организации выявлена полидоминантная группировка почвенных водорослей (табл. 5).

Наибольшее долевое участие имеют С-, Ch-, В- и Х- формы. Лидирующие позиции занимают мезофильные виды (около 70 %). Около 23 % приходится на сумму гидрофильной и амфибиальной группы. Относительно реакции среды превалируют виды-индифференты.

Таблица Фитоценотическая структура альгогруппировок олиготрофного осушенного болота Параметры Характеристика Число видов Доминантные виды Chlamydomonas atactogama, Nitzschia parvula, Chlorella vulgaris, Gloeocystis polydermatica, Phormidium autumnale Спектры:

жизненных форм С25Ch21В20Х20H14Р7CF o морфотипов К61Т34М10КК6* o экологических групп относительно:

o o влажности среды M78hydr18K8amph o реакции среды И44А8Н *Условные обозначения аналогичны обозначениям в таблице В различных ассоциациях олиготрофного осушенного болота и на открытом торфяном пространстве альгофлора имеет специфичные черты.

Наряду с яркой сезонной динамикой, на протяжении нескольких лет исследования выявлено постепенное замещение гидрофильных видов эдафофильными, характерными для альгофлоры леса, окружающего болото.

В связи с гетерогенностью осушенного болота почвенная альгофлора многолика. Как в таксономической, так и фитоценотической структуре прослеживается влияние альгофлоры соседнего лесного фитоценоза. Несмотря на осушение, почва «сохранила» типичные для болота отделы, семейства, рода, что есть проявление «памяти почвы» (Соколов, 2004).

Таким образом, альгофлора каждого из исследованных болот представлена как видами с широкой экологической валентностью (преобладают), так и специфичными для болотных экосистем. В то же время для каждого типа болота существует специфика альгофлоры, выраженная в тонкостях таксономической и фитоценотической структуры.

ГЛАВА 5 ТЕНДЕНЦИИ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ АЛЬГОГРУППИРОВОК В РЯДУ УМЕНЬШЕНИЯ ТРОФНОСТИ БОЛОТНЫХ ЭКОСИСТЕМ 5.1 Общая характеристика таксономической структуры альгофлоры исследованных болот Всего в почвах исследованных болотных экосистем обнаружено 160 видов ( видов и внутривидовых таксона) водорослей, которые относятся к 5 отделам, порядкам, 37 семействам, 67 родам (табл. 6). Ведущим отделом, как отмечали ранее и другие авторы, для болот является Chlorophyta (Штина и др., 1981;

Ikegwu, 1996). Представители отдела Cyanophyta находятся на втором месте, что объясняется высокими широтами исследуемого района (Патова, 2009).

Рядом авторов отмечено снижение доли диатомовых в кислых почвах, обильное развитие в нейтральных и щелочных (Гайсина и др., 2008).

Таблица Распределение основных таксонов водорослей в почвах исследованных болот % видов от всей Таксон Порядок Семейство Род Вид флоры 3 8 11 28 17, Cyanophyta 1 3 7 20 12, Bacillariophyta 3 6 10 20 12, Xanthophyta 1 1 1 1 0, Euglenophyta 9 19 38 91 56, Chlorophyta Всего 17 37 67 160 Семейственный спектр водорослей исследованных болотных экосистем представлен 36 семействами, из которых 10 ведущих включают 92 вида, что составляет около 58 % от всей альгофлоры (табл. 7). Для бореальной флоры высших растений долевое участие десяти ведущих семейств составляет около 60 % (Толмачев, 1974), данная закономерность прослеживается и на уровне альгофлоры.

Таблица Спектр ведущих семейств и родов водорослей исследованных болот % от % от Число общего Число общего Семейство Род видов числа видов числа видов видов 11 6,9 9 5, Desmidiaceae Closterium 10 6,3 9 5, Chlamydomonadaceae Cosmarium 9 5,6 7 4, Chlorococcaceae Chlamydomonas 9 5,6 7 4, Closteriaceae Eunotia 8 5,0 6 3, Chlorellaceae Chlorococcum 8 5,0 6 3, Oscillatoriaceae Chlorella 8 5,0 6 3, Ulotrichaceae Gloeocapsa 7 4,4 5 3, Eunotiaceae Tribonema 7 4,4 5 3, Nitzschiaceae Microcystis 7 4,4 5 3, Mesotaeniaceae Nitzschia В спектре лидирующих семейств выделяется группа Desmidiaceae Chlamydomonadaceae, которая является типичной для болот (Пивоварова, 1988).

Присутствие в спектре ведущих семейств Oscillatoriaceae - одна из черт высокоширотной альгофлоры (Давыдов, 2009). Долевое участие одновидовых семейств - 21,6 %, указывает на аллохтонный характер формирования альгофлоры (Толмачев, 1974). Среди специфичных одновидовых семейств можно отметить Zygnemataceae, Peniaceae, Scenedesmaceae, характерные для болотных экосистем (Штина и др., 1981).

Родовой спектр содержит 67 родов, из которых 10 ведущих родов объединяют 65 видов (около 41 % всего видового списка). Лидируют рода Cosmarium и Closterium, типичные для болот Севера Европейской части России (Комулайнен, 2009). Рода Gloeocapsa, Microcystis, Nitzschia, тяготеющие к лесным почвам, находясь в числе ведущих родов, свидетельствуют о влиянии почвенной альгофлоры лесов, окружающих исследованные болота. Долевое участие одновидовых родов составляет порядка 46 %, что является характерной чертой высокоширотных альгофлор (Гецен и др., 1994).

Наряду с общими чертами, альгофлора каждого из исследованных болот имеет свои особенности, обусловленные разнообразием почвенно экологических условий и растительных ассоциаций.

5.2 Сравнительная характеристика таксономической структуры альгофлоры исследованных болот Число крупных таксономических единиц, таких как порядки, в альгофлоре всех четырех болот практически одинаково. Общность таксонов высокого ранга свидетельствует о давней исторической близости путей формирования флор на исследованной территории. На видовом уровне различия усиливаются. В соответствии с понижением уровня трофности болота (эвтрофное мезотрофное - олиготрофное неосушенное) происходит уменьшение числа видов водорослей. Число видов в альгофлоре осушенного олиготрофного болота значительно выше, чем в олиготрофной неосушенной системе.

Представители отдела Chlorophyta в альгофлоре исследованных болот составляют более половины спектра (от 65 до 70 %), кроме олиготрофного осушенного, где доля зеленых водорослей уменьшается примерно в 1,5 раза (табл. 8).

Таблица Соотношение отделов водорослей в почвах исследованных болот Тип болота Отдел олиготрофное олиготрофное эвтрофное мезотрофное неосушенное осушенное 10(8,6)* 4(4,2) 3(7,3) 25(22,5) Cyanophyta 8(6,9) 6(6,3) 5(12,2) 20(18,0) Bacillariophyta 15(12,9) 20(20,8) 6(14,6) 11(9,9) Xanthophyta 1(0,9) 1(1,0) - 1(0,9) Euglenophyta 82(70,7) 65(67,7) 27(65,9) 54(48,6) Chlorophyta *Примечание - За скобками число видов, в скобках - % от общего числа видов Семейственный спектр. В зависимости от типа болотной экосистемы несколько меняются позиции лидирующих семейств (табл. 9).

Таблица Семейственный спектр альгофлоры исследованных болот Тип болота Семейство олиготрофное олиготрофное эвтрофное мезотрофное неосушенное осушенное 9(7,8)* 10(10,4) 5(12,2) 8(7,2) Chlamydomonadaceae 9(7,8) 8(8,3) 2(4,9) 9(8,1) Chlorococcaceae 10(8,6) 7(7,3) 5(12,2) 4(3,6) Desmidiaceae 7(6,0) 5(5,2) 5(12,2) 3(2,7) Mesotaeniaceae 6(5,2) 4(4,2) 4(9,6) 4(3,6) Closteriaceae 3(2,6) 4(4,2) 2(4,9) 7(6,3) Eunotiaceae 2(1,7) 2(2,1) 2(4,9) 7(6,3) Nitzschiaceae *Примечание - За скобками число видов, в скобках - % от общего числа видов Представители семейства Chlamydomonadaceae занимают одни из первых мест во флорах всех болот. В альгофлорах ненарушенных болот далее следует семейство Desmidiaceae, которое лишь в олиготрофном осушенном болоте не входит в тройку лидеров, что связано со снижением влажности до 60 %. Спектр ведущих семейств альгофлоры осушенного болота образуют такие семейства, как Radiococcaceae, Gloeocapsaceae, Microcystidaceae, которые отмечены рядом авторов как тяготеющие к лесным экосистем (Lukeov, 2007).

На родовом уровне в ненарушенных болотах лидирующую группу составляют рода Cosmarium - Chlamydomonas (табл. 10).

Таблица Спектр ведущих родов исследованных болот Тип болота Род олиготрофное олиготрофное эвтрофное мезотрофное неосушенное осушенное 9(7,6)* 6(6,3) 5(12,2) 4(3,6) Cosmarium 6(5,2) 7(7,3) 4(9,8) 7(6,3) Chlamydomonas 6(5,2) 5(5,2) 2(4,9) 6(5,4) Chlorococcum 6(5,2) 4(4,2) 4(9,8) 4(3,6) Closterium 5(4,3) 5(5,2) 2(4,9) 4(3,6) Tribonema 2(1,7) 3(3,2) 1(2,4) 7(6,3) Eunotia 2(1,7) 2(2,1) - 6(5,4) Gloeocapsa *Примечание - За скобками число видов, в скобках - % от общего числа видов Среди типичных представителей гидрофильной альгофлоры болот можно отметить род Closterium, среди эдафофильной - Tribonema. Рода Eunotia и Gloeocapsa тяготеют к лесным экосистемам (Новаковская, 2007), долевое участие их особенно велико во флоре олиготрофного осушенного болота. Это объясняется близким расположением леса: влиянием альгофлоры лесных фитоценозов на формирование альгофлоры осушенного болота.

На видовом уровне уникальность и общность альгофлор каждого из исследованных болот прослеживается наиболее четко. Сравнение флористических списков методом мер включения показало достаточно высокую степень общности альгофлор эвтрофного и мезотрофного болот (рис. 1).

Рис. 1. Меры включения (%) альгофлор исследованных типов болот Альгофлора мезотрофного болота включает флоры других болот на уровне 63 - 82 %, что объясняется переходным типом болотной экосистемы. Во флорах исследованных болот обнаружено 29 общих видов, что объясняется, с одной стороны, общностью происхождения флор, а с другой, - стоковыми процессами в аккумулятивную зону (Перельман, 1965).

Коэффициент Стугрена Радулеску выявил специфичность альгофлоры олиготрофного неосушенного болота (например, в паре с флорой эвтрофного болота значение коэффициента составляет -44). Наиболее сходны флоры эвтрофного и мезотрофного болот (К 22), и в меньшей мере олиготрофного осушенного и мезотрофного (К 5). Прочие значения коэффициентов отрицательны, что указывает на специфичность альгофлор.

Географический анализ. Географическое распространение известно для из 169 выявленных видов и внутривидовых таксонов водорослей. Спектр альгофлоры характеризуется преобладанием бореального элемента (73,9 %).

Большая часть видов имеет плюрирегиональный тип ареала, что отражает интразональный характер болотных экосистем.

Таким образом, всего в различных болотных экосистемах выявлено видов водорослей. Основной фон почвенной флоры представлен зелеными водорослями, что указывает на зональную особенность альгофлоры. Гораздо беднее флоры остальных отделов. Большое долевое участие одновидовых семейств и родов является отличительной чертой высокоширотной флоры.

Характер альгофлоры - бореальный, формируется аллохтонным путем.

Видовым разнообразием отличаются эвтрофное и олиготрофное осушенное болота. Наибольшая степень сходства выявлена между альгофлорами эвтрофного и мезотрофного болот. Во флоре превалируют космополиты, что отражает интразональный характер болотных экосистем.

5.3 Сравнительная характеристика фитоценотической организации водорослевых группировок исследованных болот Особенности фитоценотической организации альгогруппировок определяются конкретными почвенно-экологическими условиями болотных экосистем. Виды, входящие в состав биоценоза, очень сильно различаются по своей значимости.

Часто распределение видов характеризует кривая Раункиера. График отражает численное превосходство видов I-ого класса встречаемости (рис. 2). Число видов V класса - минимально.

Рис. 2. Кривая распределения видов почвенных водорослей исследованных болот Доминантные виды. Такой вид, как Chlamydomonas atactogama представлен в альгофлоре всех исследованных болот. В трех из четырех он является доминантом, проявляя максимальное ЭЦЗ, равное 1 (рис. 3а). С определенной долей вероятности, в пределах болот можно констатировать совпадение экологического и фитоценотического оптимума Chlamydomonas atactogama.

Вид Closterium pusillum в эвтрофном и мезотрофном болотах имеет максимально возможные ЭЦЗ (рис. 3б), что позволяет констатировать его оптимум в низинных торфяных болотных почвах. Chlorella vulgaris в свою очередь наиболее активна в верховых торфяных болотных почвах (рис. 3в), по сравнению с низинными.

Рис.3. ЭЦЗ Chlamydomonas atactogama (а) Closterium pusillum (б), Chlorella vulgaris (в) в различных типах болот Вариации статусов, ЭЦЗ видов могут быть объяснены экологической индивидуальностью, различной широтой экологической валентности.

Необходимо отметить, что доминантные виды различных болотных экосистем представлены в большинстве случаев типично эдафофильными видами (Phormidium autumnale, Bumilleria klebsiana). В ранге субдоминантов, наряду с эдафофильными, встречены амфибиальные и гидрофильные виды (Closterium venus, Cosmarium quadratum), ЭЦЗ которых несколько выше, чем у типично почвенных субдоминантных видов, что отражает специфику болотных экосистем.

Доминантные группировки водорослей каждого из болот специфичны (табл. 11).

Таблица Доминантные группировки водорослей исследованных болот Тип болота Виды водорослей олиготрофное олиготрофное эвтрофное мезотрофное неосушенное осушенное Chlamydomonas atactogama Bumilleria klebsiana Frustulia rhomboides var.

saxonica Closterium pusillum Chlamydomonas elliptica Chlorella ellipsoidea Tribonema minus Chlorella vulgaris Gloeocystis polydermatica Nitzschia parvula Phormidium autumnale В олиготрофном неосушенном болоте группировка водорослей носит олигодоминантный характер, что связано с более длительной историей развития данного типа экосистемы. Группировки водорослей других болот полидоминантны. Среди субдоминантов немалая часть видов является типично водными (Closterium venus, Cosmarium quadratum, Scenedesmus obliquus).

В общей фитоценотической организации болотных экосистем выявлены полночленные спектры жизненных форм, морфотипов и экологических групп (табл. 12).

Таблица Биологические спектры почвенных водорослей исследованных болот Спектр Характеристика Жизненные формы Х52С35Ch27Н22B22Р7CF Морфотипы К87Т43КК21М18* Экологические группы относительно:

o влажности среды M108hydr42amph11K o реакции среды И69А12Н *Условные обозначения аналогичны обозначениям в таблице Среди жизненных форм доминируют Х-, С-, Ch-формы. В сложении спектра морфотипов превалирует коккоидный, что связано с экстремальностью среды (низкие показатели рН, высокая влажность почв). Среди экологических групп относительно влажности среды преобладает мезофильная группа. В спектре экологических групп относительно реакции среды лидируют индифференты.

Жизненные формы. В ранжированном ряду жизненных форм почвенных водорослей различных типов болот доминирует Х-форма (за исключением олиготрофного болота). Однако число видов не всегда объективно отражает картину. В ряду уменьшения трофности (от эвтрофного к олиготрофному осушенному) прослеживается тенденция увеличения долевого участия видов Х- и в некоторой степени Ch-форм (с незначительным уменьшением в мезотрофном болоте). Долевое участие Х-формы в эвтрофном болоте при видах составляет около 33 %, в олиготрофном неосушенном - 37,8 % ( видов). При почти равном числе видов Ch-формы в эвтрофном и мезотрофном болоте, долевое участие этой формы в эвтрофном болоте составляет около 18% против 23% в мезотрофном.

Морфотипы. При выстраивании ранжированного ряда морфотипов почвенных водорослей, первые места занимают коккоидные и трихальные типы. При анализе долевого участия морфотипов в сложении спектров прослеживается тенденция увеличения доли коккоидных и монадных типов (от эвтрофного к олиготрофному неосушенному болоту. Показательным является соотношение коккоидного и трихального типов (Новичкова-Иванова, 1980), которое возрастает от мезотрофного к олиготрофному болоту, что свидетельствует о нарастании режима экстремальности среды (в данном случае увеличении кислотности почвы).

Экологические группы. Четких тенденций зависимости изменений соотношений экологических групп относительно влажности среды от типа болота не прослеживается. Тем не менее, в ряду уменьшения трофности (от эвтрофного к олиготрофному неосушенному болоту) происходит некоторое увеличение доли амфибиальных (от 7,5 до 8,9 %) и ксерофильных видов (от 1, до 11,1 %). Долевое участие гидрофильных видов уменьшается от эвтрофного к олиготрофному неосушенному болоту (с 29,2 до 22,2 %). Для альгофлоры олиготрофного осушенного болота характерно снижение долевого участия как гидрофильных, так и амфибиальных групп. Аналогичная ситуация характерна для почвенных альгогруппировок окружающего болото леса.

Одной из характерных черт болотных экосистем таежной зоны является кислая реакция почвы. Во флоре превалируют виды - индифференты, что является типичным для альгофлоры Северо-Западного региона (Гецен и др., 1984). Прослеживается тенденция увеличения доли ацидофилов от эвтрофного к олиготрофному неосушенному болоту и резкий спад (до 7 %) в олиготрофном осушенном болоте.

Таким образом, тип болотной системы, гетерогенность экологических условий определяют формирование тех или иных группировок почвенных водорослей. Проекцией условий является уникальность таксономического состава, различная степень фитоценотической нагрузки, соотношение жизненных форм и морфотипов, экологических групп почвенных водорослей.

В основе качественных различий лежит экологическая индивидуальность отдельных видов почвенных водорослей.

ВЫВОДЫ 1. В почвах исследованных болотных экосистем Плесецкого района Архангельской области обнаружено 169 видов и внутривидовых таксона, из них 160 номенклатурных видов водорослей, относящихся к 5 отделам, порядкам, 36 семействам, 67 родам. Во флоре представлены типичные отделы почвенных водорослей с доминированием Chlorophyta, что характерно для почвенно-климатических условий таежной природной зоны и болотных экосистем в частности. Десять ведущих семейств включают 92 вида, которые составляют 57,5 % от всей альгофлоры, что указывает на бореальный тип флоры.

2. Альгофлора характеризуется чертами:

зональными: превалирование Chlorophyta (более половины всей флоры);

высокоширотными: высоким положением отдела Cyanophyta, значительной долей одновидовых семейств (более четверти) и родов (более одной трети флоры);

интразональными: превалируют виды с плюрирегиональным типом ареала (около 46 %) 3. В ряду уменьшения трофности болот (от эвтрофного к олиготрофному) в организации альгогруппировок прослеживаются тенденции:

уменьшения числа видов и внутривидовых таксонов почти в 3 раза (от 120 - в эвтрофном до 45 - в олиготрофном);

смены полидоминантных группировок олигодоминантными;

увеличения долевого участия ведущих жизненных форм (Х-формы от 32 до 38 %), морфотипов (коккоидного - от 43 до 49 %) и экологических групп:

амфибиальной природы (от 7,5 до 8,9 %) и ацидофилов (от 12 до 20 %);

возрастания доли эдафофильных видов (практически до 70 %);

варьирования эколого-ценотического значения отдельных видов почвенных водорослей (смена статуса с доминанта до сопутствующего) в зависимости от типа болота в силу специфики почвенно-экологических условий;

4. Олиготрофное осушенное болото выделяется из представленного ряда видовым разнообразием (111 видов против 45 в олиготрофном неосушенном), снижением долевого участия гидрофильных (в 2 раза) и амфибиальных (в 1, раза) видов, существенным увеличением доли эдафофильных видов (до 80 %).

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Благодатнова А.Г. К вопросу о почвенных водорослях болотных экосистем Плесецкого района Архангельской области // Экологии России и сопредельных территорий: Матер. XII междунар. экологич. студенческой конф. Новосибирск, 2007. С. 134.

Благодатнова А.Г. Фитоценотическая организация почвенных водорослей олиготрофного осушенного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Растительные ресурсы: опыт, проблемы и перспективы: Матер. II Всеросс. науч. практич. конф. (Бирск, 20-21 марта 2009 г.). Бирск, 2009. С. 129-134.

Благодатнова А.Г. Особенности фитоценотической организации почвенных водорослей олиготрофного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Проблемы экологии в современном мире: Матер. II междунар. интернет - конф.

(Тамбов, 25 марта 2009 г.). Тамбов, 2009. С. 55-59.

Благодатнова А.Г. Фитоценотическая организация почвенных водорослей мезотрофного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Сохранение биологического разнообразия наземных и морских экосистем в условиях высоких широт: Матер. междунар. науч. - практич. конф. (Мурманск, 13-15 апреля 2009 г.).

Мурманск, 2009. С. 10-12.

Благодатнова А.Г. Фитоценотическая организация почвенных водорослей эвтрофного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Проблема и стратегия сохранения биоразнообразия растительного мира Северной Азии:

Матер. Всеросс. конф. (Новосибирск, 9-11 сентября 2009 г.). Новосибирск, 2009.

С. 29-30.

Пивоварова Ж.Ф., Благодатнова А.Г. Фитоценотические особенности организация почвенных водорослей олиготрофного осушенного болота (Плесецкого района Архангельской области) // Водоросли: проблемы таксономии, экологии и использование в мониторинге: Матер. II Всеросс. конф. (Сыктывкар, 5 9 октября 2009 г.) [Электронный ресурс]. Сыктывкар, 2009. С. 111-114. Режим доступа: http://ib.komisc.ru/add/conf/algo_2009/, свободный.

Благодатнова А.Г. Экологические группировки почвенных водорослей мезотрофного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии: Матер. Восьмой междунар. науч. практич. конф. (Барнаул, 19-22 октября 2009 г.). Барнаул, 2009. С. 378-381.

Благодатнова А.Г. Почвенные водоросли в оценке состояния олиготрофного осушенного болота (Плесецкий район Архангельской области) // Экологическая безопасность региона: Матер. междунар. науч. - практич. конф. (Россия, Брянск, 29-30 октября 2009 г.). Брянск, 2009. С. 60-64.

Благодатнова А.Г. Структура группировок почвенных водорослей как возможный показатель состояния олиготрофного болота // Тр. междунар. форума по проблемам науки, техники и образования / Под. ред. В.А. Малинникова, В. В.

Вишневского. М., 2009. С. 78-80.

Благодатнова А.Г. Таксономическая организация почвенных водорослей мезотрофного болота // Биологическая наука и образование в педагогических вузах: Матер. VI Всеросс. науч. - практич. конф. (Новосибирск, 15-16 апреля г.). Новосибирск, 2010. Вып. 6. С. 108-113.

Благодатнова А.Г. Cyanoprokaryota в болотных экосистемах (Архангельская область) // Актуальнi проблеми ботанiки та экологi: Матер. мiжнар. конф. молод.

уч. (Ялта, 21-25 вересня 2010). Смферополь, 2010. С. 44-45.

Благодатнова А.Г. Динамика почвенных водорослей эвтрофного болота // Перспективы развития и проблемы современной ботаники: Матер. II (IV) Всеросс.

молодежн. науч. - практич. конф. ботаников (Новосибирск, 5-8 октября, 2010).

Новосибирск, 2010. С. 164-165.

Благодатнова А.Г. Некоторые аспекты фитоценотической организации почвенных альгогруппировок в болотных экосистемах (Архангельская область) // Водоросли и цианобактерии в природных и сельскохозяйственных экосистемах:

Матер. Всеросс. науч. - практич. конф. с междунар. участием (Киров, 11- октября, 2010 г.). Киров, 2010. С. 62-68.

Благодатнова А.Г., Пивоварова Ж.Ф. Особенности таксономической организации почвенных водорослей мелиорированного болота // Вестник КрасГАУ. 2010. № 1 (40). С. 99-104. (Реценз.) Пивоварова Ж.Ф., Благодатнова А.Г. Таксономическая структура почвенных водорослей олиготрофного осушенного болота (Плесецкого района Архангельской области) // Бюлл. МОИП. М., 2009. Т 114, Вып.3, Прил. 1, Ч.2. С. 215-219.

(Реценз.) Благодатнова А.Г. Использование почвенных водорослей в оценке земель, перспективных для рекультивации // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2010. № 10. С. 116-118. (Реценз.) _ Подписано в печать 01.11.2010 г. Формат бумаги 60x84/16.

Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,1. Усл. печ. л. 1,04. Тираж 100 экз.

Заказ № 64.

_ Педуниверситет, 630126, г. Новосибирск-126, ул. Вилюйская,

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.