 |
|
|
БИОЛОГИЯ ПОЧВ |
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНДИКАЦИИ И ДИАГНОСТИКИ почв
|
Смотрите также:
Мейен - Из истории растительных династий
Биографии биологов, почвоведов
|
Современная диагностика почв использует достижения всех разделов почвоведения, оперируя данными по морфологии, химии, физике и минералогии почв. Все эти свойства характеризуют относительно консервативные накопившиеся признаки почв. Биология почв располагает показателями, которые характеризуют более динамические свойства, являющиеся индикаторами современного режима жизни почвы. Поэтому использование биологических методов биодиагностики и индикации необходимо для общей характеристики почвы и ее состояния.
В основе принципа биологической диагностики почв лежит представление о том, что почва как среда обитания составляет единую систему с населяющими ее популяциями разных организмов. В зависимости от сочетания природных факторов, определяющих почвообразовательный процесс, разные почвы различаются по составу биоты, направленности физиологических и биохимических превращений и содержанию тех химических веществ, которые являются продуктами превращений.
Этот принцип был положен в основу учения о почве и биологических факторах почвообразования, созданного представителями классической русской школы генетического почвоведения — В.В.Докучаевым, П.А. Костычевым, С.П. Костычевым, Н.А.Димо, Б.Б. Полыновым, В.Н.Сукачевым, Н.П. Ремезовым, Е.Н. Мишус- тиным, М.С. Гиляровым, Э.А. Штиной, Т.В. Аристовской, Г.В. Добровольским.
Развитие современного почвоведения обязательно предполагает включение важнейших подходов биологических исследований — ботанических, зоологических, микробиологических, физиологических, биохимических, молекулярно-генетических.
Ботаническая и зоологическая биоиндикация и диагностика почв
Ботанические методы фитоиндикации и диагностики почв хорошо разработаны. Они входят в отдельный раздел геоботаники — индикационной геоботаники, сформировавшийся в 30-е годы XX в. При описании почв используют, как правило, характеристику растительного покрова (фитоценоза). К настоящему времени накопился большой материал по взаимосвязи почв и растений. Методы фитоиндикации применяют при картировании и бонитировке почв, определении почвенных свойств и процессов. Например, при анализе состава и структуры растительных сообществ, распространения растений индикаторов или определения индикаторных признаков у отдельных видов растений можно установить тип почвы, степень ее гидроморфизма, развитие процессов заболачивания, засоления и др. Среди растений имеются индикаторные виды на тот или иной механический, минералогический и химический состав почв, степень обогашенности питательными элементами, на кислотность или щелочность, на глубину протаива- ния мерзлотных почв или уровень фунтовых вод.
Почвенно-зоологические исследования диагностического профиля стали развиваться позже ботанических. Только в 50-х годах XX в. почвенная зоология оформилась как самостоятельная область науки. Накопленный к тому времени фактический материал по распространению в почвах беспозвоночных, их фауни- стическому составу и адаптационным характеристикам позволил сформулировать основные принципы зоологического метода диагностики почв (М.С. Гиляров). Этот метод успешно использован при решении некоторых спорных вопросов генетического почвоведения, например, при выяснении происхождения крас- ноцветных почв Крыма, буроземов Центральных Кодр Молдавии, почв орехово-плодовых лесов Киргизии, горных черноземов Кавказа. Теоретической предпосылкой применения почвенно-зоо- логического метода для диагностики почв является представление об «экологическом стандарте» вида (Гиляров), о потребностях каждого вида в определенном комплексе условий среды. Каждый вид в пределах своего ареала встречается только в тех местообитаниях, которые обеспечивают этот комплекс необходимых для проявления жизнедеятельности условий. Амплитуда варьирования отдельных факторов среды, в которых возможно существование данного вида, характеризует экологическую пластичность вида.
Виды с широкой экологической амплитудой (эв- рибионты) малопригодны для индикационных целей, тогда как экологически узковалентные виды (стенобионты) служат хорошими индикаторами определенных условий среды и свойств субстрата. Это положение представляет собой общий теоретический принцип в биологической диагностике. Для почвенных животных, использующих почву как единую среду обитания, а не как систему микросред (в случае микроскопически малых организмов), легче можно выявить зависимость между общими свойствами почвы и ареалами видов. Однако при этом следует учитывать, что один и тот же вид в разных местах своего ареала может менять местообитания и, следовательно, служить индикатором на разные условия («правило смены местообитаний» Бей-Биен- ко). Например, виды мезофильные в центре ареала становятся у северных фаниц ареала ксерофильными, а у южных — гифо- фильными. Так, июньский хруш Amphimallon solstitiale в Нечерноземной зоне встречается в сухих супесчаных почвах на южных склонах оврагов, а в полупустынях Средней Азии — только во влажных почвах вдоль рек. В центре же ареала, в лесостепной зоне, этот вид распространен в разных почвах и ведет себя как эвритопный мезофил. Следовательно, индикационную роль он может играть только в тех местах, где он выступает как стенотоп- ный организм.
Однако использование одного вида для индикации не дает уверенности в правильности выводов. Лучшее условие — исследование всего комплекса организмов, из которых одни могут быть индикаторами на влажность, другие — на температуру, третьи — на химический или механический состав. Чем больше общих видов почвенных животных встречается на сравниваемых участках, тем с большей долей вероятности можно судить о сходстве их режимов, а следовательно, и о близости исследуемых почвенных разностей, о единстве почвообразовательного процесса. Не все группы почвенных животных равнозначны с точки зрения их диагностической ценности. Менее, чем другие полезны микроскопические формы — простейшие и микроартроподы (клещи, ногохвостки). Их представители отличаются космополитизмом в силу того, что почва для них не выступает как единая среда обитания, а живут они в системе пор, капилляров, полостей, которые можно найти в любой почве. Среди простейших до последнего времени только раковинные амебы были использованы в качестве показателей почвенных условий, особенно в некоторых гидроморфных почвах. Их легче, чем других простейших, определять по строению раковинок, которые, кроме того, хорошо сохраняются в почве. Наибольшая численность тестацид обнаруживается в кислых лесных почвах под хвойными лесами (десятки тысяч в 1 г при биомассе около 10 кг/га) и наименьшая — в солонцах.
Из микроартропод наиболее хорошо изучены индикаторные свойства у панцирных клешей. Все зональные типы почв России четко различаются по численности, биомассе, продуктивности, характеру вертикального распределения, спектрам жизненных форм и по фаунистическому составу орибатид. Наибольшей численности они достигают в почвах таежной зоны, а наибольшей продуктивности — в почвах влажных субтропиков (Д.А. Криво- луцкий).
Большинство представителей почвенных микроартропод характеризуется высокой степенью космополитизма. Состав их комплексов зависит не только от почвенных условий, но и от характера и флористического состава растительности. Поэтому перспективно использование комплексов микроартропод не столько для диагностики почв, сколько для индикации повреждающих воздействий на почву.
Особенно ценны и удобны для индикационных работ в почвоведении комплексы крупных беспозвоночных (дождевые черви, многоножки, личинки насекомых), которые в меньшей степени космополиты, чем простейшие и микроартроподы. Ареалы видов крупных беспозвоночных более надежно изучены и характеризуются определенным комплексом почвенно-климатических условий. Есть много примеров индикаторного значения почвенных беспозвоночных. Так, стафилиниды рода Bledius и чернотелки рода Belopus показательны для солончаково-солонцового комплекса почв. Многоножки, кивсяки, некоторые мокрицы и легочные моллюски (организмы кальциефилы) служат индикаторами на содержание в почве извести. Вид дождевых червей Octolasium lacteum и некоторые виды проволочников также являются показателями высокого содержания кальция в фунтовых водах.
Для установления типа почвы и направления почвообразовательного процесса используется не только принцип сравнительного изучения комплекса почвенных животных, но и такие показатели, как профильное распределение беспозвоночных по отдельным горизонтам, а также их участие в переработке опада. Например, в формировании бурых лесных почв большую роль играют диплоподы, мокрицы, моллюски, энхитреиды, сосредоточенные в лесной подстилке и перерабатывающие опад in situ. В серых лесных почвах значительное влияние на формирование профиля оказывают крупные сапрофаги (дождевые черви), связанные с минеральными слоями почвы, куда они вовлекают растительные остатки. Соотношение подстилочных и собственно почвенных крупных форм сапрофагов в некоторых случаях может помочь решению вопроса о направленности почвообразовательного процесса.
|
|
К содержанию книги: Почвоведение - биология почвы
|
Последние добавления:
Происхождение и эволюция растений
Биографии ботаников, биологов, медиков
Книги по русской истории Император Пётр Первый