Почвенные водорослибиоиндикаторы состояния почв

1.

ПОЧВЕННЫЕ ВОДОРОСЛИБИОИНДИКАТОРЫ
СОСТОЯНИЯ ПОЧВ
П.д.о. ЭБЦ «Крестовский остров» Тимофеева Л.Г.

2.

Почвенные водоросли, составляя постоянную и активную часть
почвенных организмов, отражают состояние почвенной среды и
используются для биоиндикации почв.
Почвенные водоросли – это совокупность нескольких
группировок водорослей:
1. наземные водоросли, разрастающиеся на поверхности почвы
2. водно-наземные, разрастающиеся на поверхности постоянно
влажной почвы
3. собственно почвенные водоросли, населяющие толщу
почвенного слоя.
Группировки водорослей в каждой почве относительно
стабильны по флористическому составу, доминирующим и
специфическим видам. Разным типам почв соответствует
определенный состав водорослей.
Как биоиндикаторы водоросли имеют ряд преимуществ перед
другими почвенными микроорганизмами. Их можно заметить
невооруженным глазом при «цветении» почвы – позеленение
поверхностного слоя почвы при массовом разрастании
микроводорослей.

3.

Используя микроскоп, дающий увеличение в 400, 600 и более раз,
водоросли можно идентифицировать до вида. Анализ альгофлоры даст
возможность подобрать индикаторные виды, наличие которых говорит об
определенных свойствах почвы.
Известно около 2000 видов микроскопических почвенные водоросли,
предположительно это менее 10% существующих в природе видов.
Ежегодно альгологии выявляют все новые и новые виды. В почве
преимущественно развиваются водоросли четырех отделов: Chlorophyta
(зеленые), Xanthophyta (желто-зеленые), Bacillariophyta (диатомовые) и
Cyanophyta (сине-зеленые). Значительно реже встречаются красные
(Rodophyta) и евгленовые (Euglenophyta) водоросли. В отличие от всех
остальных водорослей сине-зеленые относятся к прокариотам, так как их
клетки не имеют морфологически обособленного ядра. Поэтому в
последнее время эту группу стали относить к бактериям и рассматривают
как цианобактерии (Cyanobacteria). Развиваясь преимущественно в верхних
горизонтах почвы (до 200 тыс. клеток в 1 см3). В отличие от численности
биомасса водорослей редко достигает больших
значений. В среднем она изменяется в пределах
30-200 кг/га. Синтез и трансформация
органического вещества водорослей является
очень динамичным процессом.
.

4.

Разнообразны приспособления почвенных водорослей к существованию при
низкой влажности почвы и к сохранению жизнеспособности при высыхании. В
почве жизнь водорослей связана с водными пленками на поверхности
почвенных частиц. В связи с этим почвенные водоросли имеют относительно
мелкие размеры в сравнении с соответствующими водными формами тех же
видов. С уменьшением размеров клеток возрастают их водоудерживающая
способность и устойчивость против засухи.
У некоторых почвенных водорослей важным приспособлением к защите от
засухи является обильное образование слизи - слизистых колоний, чехлов
и обверток, состоящих из гидрофильных полисахаридов, способных быстро
поглощать и удерживать большие количества воды, которые в 8 15 раз превышают сухую массу водорослей. Кроме того, клеточные оболочки
большинства почвенных водорослей тоже способны к ослизнению и
накоплению воды. Таким путем водоросли не только запасают воду, замедляя
высыхание, но и быстро поглощают ее при увлажнении.

5.

Особенность почвенных водорослей —
«эфемерность» их вегетации, т. е. способность быстро переходить из
состояния покоя к активной жизни и наоборот. Корочки водорослей на почве,
высыхающие в сухие периоды, начинают расти уже через несколько часов
после увлажнения.
Есть много примеров длительного сохранения жизнеспособности
водорослей. Из почв, хранившихся в сухом состоянии десятки лет, были
выделены многие виды водорослей. Удалось оживить гербарный экземпляр
сине-зеленой водоросли носток (Nostoc commune) после 107 лет хранения.

6.

Точно так же почвенные водоросли способны переносить разные колебания
температуры почвы. В опытах многие из них оставались живыми при очень
высокой (до +100 °С) и очень низкой (до 195 °С) температуре. Холодостойкость водорослей подтверждается широким распространением их в
местообитаниях с постоянной или длительной низкой температурой. Так,
исследования показали, что наземные водоросли важнейшая составная
часть растительности Антарктиды. Эти водоросли имеют почти черный цвет,
благодаря чему температура их тела оказывается выше по сравнению с тем
пературой окружающей среды.
Во многих случаях у водорослей, обитающих на поверхности почвы,
появляются приспособления для защиты от избыточного освещения —
темные слизистые чехлы вокруг клеток. Особенно устойчивы против ультра
фиолетового облучения сине-зеленые водоросли.
Почвенные водоросли обладают устойчивостью против радиоактивных излу
чений. Первыми растениями, которые появились на грунте, разрушенном
ядерным взрывом при испытаниях в штате Невада (США), были синезеленые водоросли.

7.

Характер распространения водорослей меняется при переходе от одной
почвенно-растительной зоны к другой. На участках с разреженным
растительным покровом водоросли занимают свободную поверхность
почвы, где быстро и интенсивно разрастаются в периоды временного
увлажнения и благоприятной температуры. В арктической пустыне и в
тундре такие пленки образованы зелеными, желто-зелеными и синезелеными водорослями. В толще тундровых почв водоросли (главным
образом одноклеточные зеленые) развиваются лишь в самых верхних
слоях.
Под сомкнутой травянистой растительностью в хорошо сформированных
почвах дерново – подзолистой и черноземной зон развиваются
диффузные группировки почвенных
водорослей, распространенные
по всему корнеобитаемому слою.
При наличии свободных пространств
многие из этих видов выходят
и на поверхность, образуя
временные пленки.

8.

К луговым ассоциациям дерново-подзолистой зоны приурочены
наиболее сложные группировки водорослей, характеризующиеся
большим разнообразием видов и жизненных форм. Биомасса их достигает 300 кг/га.
В луговых и ковыльных степях с густым травостоем развитие
водорослей идет менее интенсивно, по-видимому,
из-за сухости верхних слоев почвы и накопления массы степного войлока.
Под лесной растительностью в подзолистых и серых лесных почвах
водоросли развиваются преимущественно в верхнем слое почвы, а также в опаде. Во
дорослевые группировки лесных почв однообразны по всей
зоне. В них преобладают зеленые и желто-зеленые водоросли,
количество которых достигает 30 - 85 тыс. клеток в 1 г, а биомасса
не превышает 20 кг/га.
На южных почвах с разреженным травостоем
(сухие степи, полупустыни и пустыни)
усиливается развитие эфемерных поверхностных
Водорослевых пленок, которые сформированы
преимущественно видами сине-зеленых.
В одних случаях это кожистые пленки,
образованные нитчатыми водорослями
(Microcoleus, Phormidium, Schizothrix), в других слизистые, хорошо оформленные слоевищах
(Nostoc commune с сопутствующими видами),
а иногда встречаются войлокообразные скопления разных видов.

9.

При окультуривании почвы группировки водорослей сильно изменяются и
становятся более однородными. На пахотных почвах нередко наблюдается
интенсивное позеленение поверхности, так называемое «цветение»,
обусловленное массовым развитием микроскопических водорослей (до 20 млн.
клеток на 1 см2). Оно происходит при сочетании благоприятных условий (тепла
и влажности почвы) с наличием легкодоступной пищи. Народная примета
говорит, что «цветение» почвы обещает богатый урожай.
Рост водорослей в пахотных почвах особенно стимулируется внесением
минеральных удобрений й известкованием, а также улучшением водного
режима.
Для культивируемых почв наиболее характерны следующие виды: сине-зеленые микроцистис порошковатый, зеленые - хлорелла обыкновенная, диатомовые пиннулярия, стауроненс, нитцшия пленочная. На поверхности возделываемых участков,
особенно осенью, развиваются слизистые пленки сине-зеленой водоросли
цилиндроспермума мохового и войлокоподобные скопления нитчатки вошерии.

10.

11.

Водоросли играют большую роль в почвообразовательных процессах.
Они являются основными продуцентами органического вещества в почве
и обогащают ее кислородом. Кроме того, эти крохотные,
микроскопические организмы, поселяясь на скальных породах, могут
сами формировать примитивные почвы, так называемый «горный загар».
Разлагая минеральный субстрат, они получают из него необходимые для
своего развития минеральные соли. Этот процесс носит название
биологического выветривания пород. Таким способом диатомовые
водоросли, разрушая алюмосиликаты, извлекают кремнекислоту, которая
требуется им для построения панциря. Изменяя минеральный субстрат,
водоросли одновременно накапливают органическое вещество, за счет
которого развиваются гетеротрофные организмы - бактерии, грибы.
Впоследствии в таких местах появятся и высшие растения.