Сообщества почвенных нематод при интродукции древесных растений на Северо-Западе России

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Калинкина Дарья Сергеевна
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1 Биология и экология почвенных нематод
1.2 Эколого-трофическое группирование почвенных нематод
1.3 Основные параметры сообществ почвенных нематод как основа для
индикации состояния почвенных экосистем
1.4 Влияние заноса и планомерной интродукции растений на эколого-
популяционные характеристики сообществ почвенных нематод
1.5 Почвенные нематоды естественных лесных биоценозов
1.6 Влияние некоторых параметров почвенной среды на нематод
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1 Характеристика района исследования
2.1.1 Краткая характеристика центров интродукции
2.1.1.1 Природный парк «Валаамский архипелаг»
2.1.1.2 Ботанический сад Петрозаводского Государственного университета
2.1.1.3 Ботанический сад ФГУК «Соловецкий государственный историко- архитектурный и природный музей-заповедник»
2.1.1.4 Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н.А. Аврорина
2.1.2 Краткая характеристика естественных лесных биоценозов
2.2 Методы исследований
Глава 3. Нематоды прикорневой почвы древесных растений в условиях интродукции на Северо-Западе России
3.1 Характеристика сообществ почвенных нематод в природном парке «Валаамский архипелаг»
3.2 Характеристика сообществ почвенных нематод в ботаническом саду Петрозаводского Государственного университета
2
3.3 Характеристика сообществ почвенных нематод в ботаническом саду ФГУК «Соловецкий государственный историко-архитектурный и природный музей- заповедник»
3.4 Характеристика сообществ почвенных нематод в Полярно-альпийском ботаническом саде-институте им. Н.А. Аврорина
Глава 4. Нематоды прикорневой почвы деревьев в естественных условиях произрастания
4.1 Нематоды прикорневой почвы деревьев, произрастающих в лесных биоценозах Северо-Запада РФ
4.2 Нематоды прикорневой почвы деревьев, произрастающих в лесных биоценозах Европейской части РФ
Глава 5. Сравнение сообществ нематод и комплексов фитопаразитических нематод, обитающих в прикорневой почве деревьев в естественных условиях произрастания и при интродукции
3
Сравнение основных характеристик сообществ нематод прикорневой почвы
5.1
5.2 Сравнение сообществ нематод в прикорневой почве деревьев в естественных
древесных интродуцентов островного и материкового центров интродукции
102 условиях произрастания и при интродукции
Глава 6. Влияние некоторых факторов окружающей среды на нематод
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложения
Приложение А. Справки о внедрении результатов диссертационного исследования
Приложение Б. Расположение района исследования
Приложение В. Фотографии мест отбора проб на территории природного парка
«Валаамский архипелаг»
Приложение Г. Фотографии мест отбора проб на территории Ботанического сада Петрозаводского государственного университета

Приложение Д. Фотографии мест отбора проб на территории Соловецкого государственного историко-архитектурного и природного музея-заповедника

Приложение Е. Фотографии мест отбора проб на территории Полярно-
альпийского ботанического сада-института им. Н.А. Аврорина
Приложение Ж. Список выявленных таксонов
Приложение К. Фаунистический профиль, характеризующий трофическую сеть в прикорневой почве древьев в условиях интродукции и в естественных биоценозах
Приложение Л. Почвенные и фитоценотичесчкие характеристики в подкроновом пространстве исследованных деревьев
Приложение М. Почвенные характеристики в подкроновом пространстве деревьев в Полярно-альпийском ботаническом саде-институте

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика района исследования
Полевые работы выполнены в период 2013-2016 гг. Отбор образцов из
верхнего корнеобитаемого слоя почвы под кронами древесных растений
производился в следующих центрах интродукции: природный парк «Валаамский
архипелаг» (61°22′ с.ш., 30°56′ в.д.), Республика Карелия (РК); ботанический сад
Петрозаводского государственного университета (ПетрГУ), (61°50′ с.ш., 34°23′
в.д.), РК; ботанический сад ФГУК «Соловецкий государственный историко-
архитектурный и природный музей-заповедник» (о. Большой Соловецкий), (65°05′
с.ш.; 35°65′ в.д.), Архангельская обл.; Полярно-альпийский ботанический сад-
институт им. Н.А. Аврорина (ПАБСИ), (67°38′ с.ш.; 33°40′ в.д.), Мурманская обл.
Изучены следующие виды деревьев: липа сердцевидная Tilia cordata (T.c.);
дуб черешчатый Quercus robur (Q.r); вяз шершавый Ulmus glabra (U.g.); вяз
гладкий U. laevis (U.l.); клен остролистный Acer platanoides (A.p.); клен татарский
A. tataricum (A.t.); ясень обыкновенный Fraxinus excelsior (F.e.); ясень
американский F. americana (F.a.); пихта сибирская Abies sibirica (A.s.); пихта
бальзамическая A. balsamea (A.b.); сосна сибирская Pinus sibirica (P.s.); сосна
Веймутова P. strobus (P.str.); лиственница сибирская Larix sibirica (L.s.);
лиственница Гмелина L. gmelinii (L.g.); ель канадская, или сизая Picea glauca
(P.g.);
В качестве контроля исследованы следующие биоценозы: березняк
чернично-травяной (Мурманская обл.); сосняк лишайниковый (Архангельская
обл.),сосняклишайниково-каменистыйиельникзлаково-разнотравный
(Валаамский архипелаг, РК), группа деревьев липы мелколистной и вязовая роща
(Сайнаволок, окрестности г. Петрозаводска, РК); липняки (Кижский архипелаг;
РК; Приокско-Террасный заповедник, Московская область); лиственничник
разнотравный и смешанный лес с сосной кедровой (Лахденпохский район, РК);
участки широколиственного леса с преобладанием ясеня, дуба (гора Машук,
Ставропольский край); дубрава (Центрально-Черноземный заповедник, Курская
обл.).
2.2. Методы исследования
Отборпочвенныхобразцовпроизводилсяв9повторностяхс
использованием почвенного бура. Выделение нематод из почвы, их фиксацию,
изготовление микропрепаратов осуществляли по общепринятым в нематологии
методикам (Кирьянова, Кралль, 1969; van Bezooijen, 2006). Идентификацию
нематод осуществляли на основе морфологических параметров нематод, а также с
применением молекулярно-генетических методов (для отдельных таксонов
нематод). Выделение ДНК и процедура ПЦР проводились по методике,
предложенной Холтерманом с соавторами (Holterman et al., 2006). Полученные
ПЦР продукты очищали в агарозном геле. Извлечение ДНК осуществляли с
помощью колонок фирмы «Promega» (Wizard ® SV GelandPCRClean-UpSystem).
CеквенированиепроводиливЦКП«Генотех».Поискродственных
последовательностей осуществляли в NCBIс помощью алгоритма BLAST. В
качестве основных показателей, характеризующих фауну и структуру сообществ
нематод,использовалиплотностьпопуляцийнематод,таксономическое
разнообразие фауны, эколого-трофическую структуру сообществ нематод с
выделением шести групп (бактериотрофы, Б; микотрофы, М; политрофы, П;
хищники, Х; нематоды, ассоциированные с растениями, Аср; паразиты растений,
Пр), эколого-популяционные индексы: индекс зрелости сообществ нематод ΣMI
(Bongers, 1990), индексы обогащения и структурирования почвенной трофической
сети (EI и SI), индекс преобладающего пути разложения органического вещества
(CI) (Yeates et al., 1993; Ferris et al., 2001).
При статистической обработке данных был использован H-критерий
Краскела–Уоллиса. Различия между группами считали достоверными при р<0.05. Зависимостьмеждунекоторыминематологическими,почвеннымии фитоценотическими параметрами анализировали с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена, регрессионного анализа и метода главных компонент. Расчеты выполнены при помощи программ MicrosoftExсel 2010, PAST 1.68. (Hammer et al., 2001), R (CoreTeam, 2020). Глава 3. НЕМАТОДЫ ПРИКОРНЕВОЙ ПОЧВЫ ДРЕВЕСНЫХ РАСТЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ИНТРОДУКЦИИ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РОССИИ 3.1.Характеристика сообществ почвенных нематод в природном парке «Валаамский архипелаг» Фауна нематод в почве под кронами древесных интродуцентов на о. Валаам представлена 49 родами. Наибольшее таксономическое разнообразие отмечено для дуба черешчатого и вяза шершавого. Плотность популяций нематод под исследованными древесными интродуцентами имела средние для биоценозов Республики Карелия значения и в большинстве случаев статистически не различалась между хвойными и лиственными насаждениями (p>0.05) (за
исключением лиственницы сибирской, где отмечен значительный подъем
показателя) (Таблица 1).Корнеобитаемый слой почвы всех исследованных
ценозов характеризовался достаточно высокой заселенностью группой паразитов
растений с максимальными значениями для хвойных интродуцентов и
невысокими значениями численности нематод, ассоциированных с растениями.
Подинтродуцентаминаиболеечастовстречалисьпредставителиродов
Tylenchorhynchus, Helicotylenchus, Paratylenchus и Pratylenchus, являющиеся экто-
и эндопаразитами корневой системы широкого круга растений-хозяев. Среди
редко встречаемых видов были отмечены Nagelus leptus Siddiqi, 1979 (под пихтой
бальзамической), Paratrichodorus pachydermus Seinhorst, 1954 (под пихтой
бальзамической и дубом черешчатым), Cephalenchus leptus Siddiqi, 1963 (под
вязом шершавым) – виды, которые ранее были единично обнаружены в парках и
агроценозах г. Петрозаводска.
Таблица 1 – Параметры сообществ нематод в почве подкронового пространства
древесных интродуцентов природного парка «Валаамский архипелаг»
ОбщаяКол-во
Численность
численность Кол-вотаксонов
Биотопы
Экз./100 г таксонов
ПрАсрПрАср
почвы
Лиственные породы деревьев
Q.r.1700±183ad40463±61bc294±44be54
T.c.1581±140acd27333±39ce131±23c33
cd
F.e.1209±18428201±2834±12d44
U.g.1810±99d38303±23e350±50,5e64
Хвойные породы деревьев
A.b.1378±87ac30669±53ab52±16ad64
A.s.2548±564acd32559±91a284±63be43
acdab
P.s.2335±47732961±19987±29acd54
L.s.7110±1077b32642±119ac 228±70,6ace43
Примечание – Здесь и табл. 2, 3, 4: обозначения древесных пород по первым
буквам латинского названия (см. раздел 2.1); Пр – паразиты растений; Аср –
нематоды, ассоциированные с растениями. Значения с разными буквенными
обозначениями внутри столбцов статистически достоверно различаются при
p<0,05. Анализ эколого-трофической структуры сообществ почвенных нематод показал преобладание бактериотрофов, паразитов растений и микотрофов независимо от вида растения. Индекс зрелости ΣMI сообществ нематод имел достаточно высокие значения для всех исследованных биотопов. Отмечено варьирование индекса CI: наибольшие значения отмечены для пихты бальзамической, ясеня и липы, что указывает на преимущественно грибной тип деструкции органического вещества, наименьшие – для пихты сибирской, дуба и вяза, где этот процесс осуществляется в основном микробным компонентом. Расчет значений индексов EI и SI для сообществнематодпоказал,чтобольшинствоисследованныхбиотопов характеризуются сложными, структурированными почвенными трофическими сетями и ненарушенными почвенными экосистемами. 3.2 Характеристика сообществ почвенных нематод в ботаническом саду Петрозаводского Государственного университета Вкорнеобитаемомслоерастений-интродуцентовнатерритории ботанического сада ПетрГУ обнаружено 55 таксонов нематод. Наибольшим таксономическим разнообразием нематод выделялись посадки ели канадской, пихты бальзамической и клена остролистного. Плотность популяций нематод изменялась в широких пределах, но показатель более выровнен для посадок лиственных деревьев (Таблица 2). Таблица 2 – Параметры сообществ нематод в почве подкронового пространства древесных интродуцентов ботанического сада ПетрГУ ОбщаяКол-во Численность численность Кол-вотаксонов Биотопы Экз/100 гтаксонов ПрАсрПрАср почвы Лиственные породы деревьев T.c.1116±124a29236±74ae85±26adf23 A.p.2271±101b33562±27bd518±76bef46 U.l.1106±110a28319±56adf147±28af34 Q.r.3422±528c301569±298c604±159bcef45 Хвойные породы деревьев P.str.2837±262a24903±249bdf384±53bef34 P.g.4791±319b32593±124df854±153ce36 L.s.576±48c2293±15e46±16d43 P.s.2210±167a25414±38f667±170bcef43 b A.b.5120±6553153±15g500±128ef25 b A.s.7072±13732511±11h288±94f14 Среди хвойных пород численность нематод сильно варьировала от очень низких (лиственница) до высоких значений (пихта сибирская и бальзамическая). Последние, в свою очередь, отличались самым низким разнообразием и численностьюфитопаразитическихнематод.Паразитырастенийбыли представлены как распространенными видами (Paratylenchus, Pratylenchus, Tylenchorhynchus, Helicotylenchus), так и редкими для региона таксонами (Cephalenchus leptus, Nagelus leptus). Разнообразие Аср составляло 3-6 родов и не зависело от принадлежности интродуцента к хвойным или лиственным породам. В структуре сообществ нематод бактериотрофы, микотрофы и паразиты растений являлись преобладающими группами. В почве под хвойными культурами доминировали бактериотрофы, субдоминантами в большинстве случаев выступали микотрофы. В структуре сообществ нематод под посадками лиственных пород снижалась доля бактериотрофов (от 43.6% до 27.1%) и увеличивалась доля Пр (от 13.8% до 29.2%) по сравнению с хвойными породами. Различия между сообществами почвенных нематод под лиственными и хвойными деревьями подтверждены и значениями эколого-популяционных индексов: ΣMI имел низкие значения в посадках хвойных деревьев и возрастал под лиственными интродуцентами;соотношениеEIиSIиндексовсообществнематод характеризовало посадки большинства хвойных культур как нарушенные экосистемы с деградированной почвенной трофической сетью, что может быть обусловлено особенностями местообитаний (скальные выходы, малая глубина плодородного слоя и др.) или интенсивной антропогенной нагрузкой. Индекс пути разложения органического вещества CI варьировал с тенденцией увеличения значений в почве под хвойными породами. 3.3 Характеристика сообществ почвенных нематод в ботаническом саду ФГУК «Соловецкий государственный историко-архитектурный и природный музей-заповедник» Фауна нематод в прикорневой почве растений-интродуцентов о. Большой Соловецкий представлена 50 родами. Наибольшее разнообразие нематофауны в целомикомплексафитонематод,вчастности,показанодляпихты бальзамической, наименьшее – для двух видов лиственниц (Таблица 3). Общая численность почвенных нематод имела более высокие значения под хвойными породами деревьев. Численность нематод Аср и Пр в прикорневой почве большинства интродуцентов значительно варьировала. Обращает на себя вниманиевысокаяплотностьпопуляцийфитопаразитоввпочвепод лиственницей, среди которых наиболее многочисленным был род Pratylenchus. Среди Пр наиболее часто под интродуцентами встречались представители Pratylenchus и Paratrichodorus – паразиты корневой системы широкого круга растений-хозяев,включаядревесныехозяйственно-значимыекультуры. Paratrichodorus является вирусоносителем и способен инокулировать вирусы в растения. Кроме того, в месте произрастания лиственницы сибирской были обнаружены личинки энтомопатогенной нематоды Steinernema affine (Bovien, 1937) (Kalinkina, Spiridonov, 2015). Проведение морфологического и молекулярно- филогенетического анализов позволило определить, что данный вид обнаружен впервые для Российской Федерации (основной ареал – Европа). Таблица 3 – Параметры сообществ нематод в почве подкронового пространства древесных интродуцентов ботанического сада о. Большой Соловецкий ОбщаяКол-во Численность численность Кол-вотаксонов Биотопы Экз./100 г таксонов ПрАсрПрАср почвы Лиственные породы деревьев T.c.979±207a24192±11,5b73±26,0cd34 Q.r.784±119a2854±21,4b102±36,0e34 Хвойные породы деревьев A.b.1000±21,9a33218±11,8a29±4,1ac64 b A.s.2175±37126112±30,2b870±153,6b45 b L.s.1760±258151264±179c16±6,8a41 L.d.1775±145b185±2,6d81±35,9cd13 a P.s.1342±17728208±25a229±33e45 Эколого-трофическая структура сообществ нематод в почве подкронового пространствабольшинствадеревьевхарактеризоваласьдоминированием бактериотрофов и микотрофов; в некоторых случаях возрастала доля Аср и Пр. В целом более высокая доля Б, Аср и Пр отмечена для хвойных интродуцентов, процент оставшихся групп, напротив, возрастал в почве под лиственными породами.Эколого-популяционныеиндексы(высокиезначенияΣMI, соотношение EI и SI) свидетельствуют о разнообразных и стабильных сообществах нематод в почве под интродуцентами; о структурированных трофических сетях и ненарушенных почвенных экосистемах. 3.4 Характеристика сообществ почвенных нематод в Полярно-альпийском ботаническом сад-институте им. Н.А. Аврорина Фауна нематод в корнеобитаемом слое почвы древесных интродуцентов ПАБСИ представлена 52 таксонами. Наибольшим разнообразием нематод выделялись посадки дуба черешчатого и вяза шершавого, наименьшим – посадки лиственницы сибирской; здесь же обнаружена самая высокая численность нематод и отмечен бедный таксономический состав паразитических видов (Таблица 4). Таблица 4 – Параметры сообществ нематод в почве подкронового пространства древесных интродуцентов ПАБСИ ОбщаяКол-во Численность численностьКол-вотаксонов Деревья Экз./100 гтаксонов ПрАсрПрАср почвы Лиственные породы деревьев T.c.497±39a25280±58f35±6a54 Q.r.1178±118ce29151±15bef84±14c65 ce U.g.952±11628105±11cef72±22ac65 A.p526±65a24309±64bdf41±9a64 A.t.1440±94c26328±57df109±16c45 F.a.5810±671d26259±86bcdef297±42b64 Хвойные породы деревьев A.s.890±38e2764±14aef116±19c54 L.s.11111±1591b23662±199ef643±159b25 Общая численность нематод в местах посадок большинства интродуцентов имела невысокие значения, за исключением ясеня американского. Почва под лиственнымипородамихарактеризоваласьболеевысокимизначениями численности и относительного обилия фитопаразитических нематод; для некоторых из которых Пр составляли больше 50% фауны. Найдены редкие для Севера и Северо-Запада России виды (Nagelus leptus, Сephalenchus leptus, Rotylenchus robustus, Paratrichodorus pachydermus). В эколого-трофической структуре сообществ нематод под большинством исследованных культур доминировали бактериотрофы, субдоминантами были паразиты растений (клен, вяз, дуб) или микотрофы (ясень, лиственница). Относительное обилие Аср не превышало 5-8 % от фауны для большинства интродуцентов. Эколого-популяционные индексы (высокие значения ΣMI, соотношение EI и SI) показали, что большинству ценозов с интродуцентами свойственны структурированные трофические сети и малонарушенные почвенные экосистемы, заисключениембиотопаспосадкамиясеняамериканского,который нарушенный Значения CI свидетельствуют о том, что рассматривается как нарушенный. деструкция органического вещества в почве под посадками большинства интродуцентов идет по бактериальному типу (1,44-5,88). В прикорневой почве нескольких видов интродуцентов было обнаружено matricida (от греч. tokos – рождение, явление «endotokia matricida»рождение лат. matricida – вылупление у самок матереубийца) или «matricidal hatching» (матрицидное вылупление)), 1866) полость тела которых была заполнена Rhabditis producta (Schneider, 1866), личинками второго возраста (Калинкина и др., 2019), частота составляла до 44% популяции Это явление свидетельствует о наличии от всех самок в популяции. неблагоприятных условий для существования популяции (Кулинич, 1987), например, недостатокк пищевых ресурсов (Johnigk,Caswell Johnigk, Ehlers, 1999; Chen, Caswell- Chen, 2003). Глава 4. НЕМАТОДЫ ПРИКОРНЕВОЙ ПОЧВЫ ДЕРЕВЬЕВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗРАСТАНИЯ 4.1 Нематоды прикорневой почвы деревьев, произрастающих в лесных биоценозах Северо-Запада РФ Разнообразиенематодвприкорневойпочведревесныхрастений, Северо произрастающих в естественных лесных биоценозах Северо-Запада России (10 точек), варьировало от 13 до 48 родов (Рисунок 1). Рисунок 1 – Таксономическое разнообразие нематод в естественных биоценозах Северо-Запада России Наименьшие значения отмечены для островных сосняков и березняка, наибольшие значения, включая разнообразие группы паразитов растений – для групп широколиственных деревьев в окрестностях г. Петрозаводска (местечко Сайнаволок, являющееся рефугиумом южной тайги, где помимо таежной флоры, произрастаютнеморальныевидырастений).Выявленазакономерность повышения общего таксономического разнообразия нематодофауны и группы фитопаразитов в естественных лиственных лесах по сравнению с хвойными лесами. Общая численность нематод, наоборот, имела крайне низкие значения в районе Сайнаволок и достаточно высокие показатели для островных лесов и северного березняка. В березовом криволесье преобладание фитопаразитов было обеспечено единственным видом Paratylenchus straeleni (De Coninck, 1931) Oostenbrink, 1960, который является облигатным паразитом древесных растений. В целом численность Пр в лесных биоценозах Северо-Запада имела низкие значения, а нематоды Аср, напротив, представлены в сообществах в достаточно высокой плотности. Эколого-трофическаяструктурасообществпочвенныхнематод исследованных естественных биоценозов характеризовалась преобладанием бактериотрофов, микотрофов и нематод, ассоциированных с растениями. Индекс ∑MI имел достаточно высокие значения для большинства исследованных биотопов, что свидетельствует о разнообразных и стабильных сообществах почвенных нематод в них. На основе индекса CI показано, что разложение органического вещества в лесах в основном осуществляется грибным компонентом. По соотношению эколого-популяционных индексов (EI и SI) сообществ нематод можно сказать, что большинству лесных биоценозов свойственна структурированная трофическая сеть и ненарушенная почвенная экосистема. 4.2 Нематоды прикорневой почвы деревьев, произрастающих в лесных биоценозах европейской части РФ В местах естественного произрастания лиственных пород деревьев на территорииЕвропейскойчастиРФпоказановысокоетаксономическое разнообразие нематод (34-49 таксонов); достаточно широко представлены нематоды-паразиты растений, а также встречаются таксоны, которые либо редко встречаются на территории Республики Карелия (Punctodera, Longidorella, Pratylenchoides), либо еще не обнаружены (Xiphinema). Общая численность нематод, а также численность нематод-фитотрофов имела невысокие значения во всех исследованных биоценозах. Доминирующими группами в эколого-трофической структуре сообществ нематод выступали бактериотрофы,микотрофыиполитрофы.Большинствоисследованных биоценозов на основе эколого-популяционных индексов сообществ нематод оцениваютсякакненарушенныесоструктурированнымипочвенными трофическими сетями. Полученные нами данные согласуются с литературными, что позволяет говорить о сходных закономерностях формирования сообществ почвенных нематод в лесных биоценозах различных регионов мира (Кудрин, 2011; Magnusson, 1983; Sohlenius, Bostrom, 2001; Hanel, 2010; Iliev, Ilieva, 2014) и подтверждают закономерность снижения разнообразия паразитических видов в северных экосистемах по сравнению с более южными местообитаниями (Соловьева, 1986). Глава 5. СРАВНЕНИЕ СООБЩЕСТВ НЕМАТОД И КОМПЛЕКСОВ ФИТОПАРАЗИТИЧЕСКИХ НЕМАТОД, ОБИТАЮЩИХ В ПРИКОРНЕВОЙ ПОЧВЕ ДЕРЕВЬЕВ В ЕСТЕСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ ПРОИЗРАСТАНИЯ И ПРИ ИНТРОДУКЦИИ Сравнение сообществ нематод и комплексов фитопаразитических нематод, обитающихвприкорневойпочведеревьеввестественныхусловиях произрастания и при интродукции показало, что наиболее выраженные изменения наблюдались в таксономическом разнообразии (общее и группы паразитов растений) и эколого-трофической структуре сообществ почвенных нематод под исследованными древесными породами. Так, таксономическое разнообразие нематод в целом и группы паразитов растений, в частности, в прикорневой почве интродуцированных лиственных пород деревьев либо не отличалось от такового в естественных условиях произрастания, либо немного снижалось в силу того, что естественные биоценозы имели высокое разнообразие и пёстрый состав напочвенного покрова, а также богатые почвы, что в совокупности могло приводить к увеличению общего списка таксонов нематод. Для участков, образованных хвойными интродуцентами, разнообразие нематод–паразитов растений повышалось или оставалось неизменным по сравнению с естественными хвойными лесами РК, в напочвенном покрове которых преобладают мхи и лишайники, не являющиеся предпочтительными для питания нематод данной группы. Анализ эколого-трофической структуры сообществ почвенных нематод показал, что в целом, изменения данного показателя характеризовались сходным характером для хвойных и лиственных деревьев (Рисунок 2). *- статистически значимые различия при p<0,05,H-критерий Краскела–Уоллиса Б-бактериотрофы; М-микотрофы; П-политрофы; Х-хищники; Аср –нематоды, ассоциированные с растениями; Пр –паразиты растений Рисунок 2 – Эколого-трофическая структура сообществ почвенных нематод в прикорневой почве интродуцированных (n=29) и естественно-произрастающих деревьев (n=14) Приобщемдоминированиибактериотрофов,показанодостоверное увеличениеотносительногообилияфитопаразитическихнематодпри интродукции древесных пород (в среднем 20% от фауны) по сравнению с естественными условиями произрастания (ок. 10 %, причем хвойных лесах РК – в среднем только до 3,6% (Сущук и др., 2017)). В естественных биоценозах наблюдалась более высокая доля политрофов и нематод, ассоциированных с растениями. Значения эколого-популяционных индексов сообществ нематод показывают, что интродукция не вызывает значительных нарушений в почвенных экосистемах. Соотношение индексов для большинства биоценозов с интродуцентами, как и для естественных лесов, указывает на структурированную и стабильную трофическую сеть, а почвенную экосистему характеризует как ненарушенную. Таким образом, увеличение таксономического разнообразия паразитов растений, их численности и доли в сообществе почвенных нематод под большинством исследованных интродуцентов по сравнению с естественными биоценозамиРеспубликиКарелияможнообъяснитьособыми микроклиматическимиусловиями,складывающимисявподкроновом пространстведревесныхинтродуцентов.Локальныеусловия,такиекак отсутствие сомкнутого полога леса, особый режим влажности и освещенности, а также искусственное обогащение почвы минеральными и органическими веществами определяют более благоприятные условия обитания и богатую кормовую базу для паразитов растений. Глава 6. ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА НЕМАТОД Оценка влияния почвенных и фитоценотических показателей на некоторые характеристики сообществ нематод в почве одного из центров интродукции - ПАБСИ была проведена с использованием коэффициента ранговой корреляции Спирмена, а также метода главных компонент. В рамках проведенного корреляционногоанализаустановленадостовернаязависимостьмежду таксономическим разнообразием нематод и большинством исследованных свойств почвы; относительным обилием П и Аср с содержанием органического вещества, органического углерода и соотношения C:N; относительным обилием группы Пр и площадью проективного покрытия растительности. Все достоверные корреляции оказались положительными. Метод главных компонент позволил выявить, что первая и вторая главные компоненты объясняют 50,2 % общей дисперсии (Рисунок 3). Рисунок 3 – Ординация сообществ нематод прикорневой почвы древесных интродуцентов ПАБСИ в осях главных компонент. Первая компонента позволила достаточно четко разделить естественный лесной биоценоз (контроль) и сообщества интродуцентов, а вторая позволила выделить в группе интродуцентов хвойные и лиственные формы Разбивкаисследованныхбиоценозоввдольпервойкомпоненты обусловлена, главным образом, почвенными характеристиками (С, N, P, зольность, потери при прокаливании), вторая компонента, напротив, учитывает характеристики сообществ нематод (численность, относительное обилие Б, Х, Пр, а также индекс SI). ВЫВОДЫ 1. Выявлены особенности сообществ почвенных нематод, обитающих в прикорневой почве под интродуцированными древесными породами на Северо-ЗападеРоссии:наиболееинформативнымипараметрами оказались таксономическое разнообразие нематодофауны и эколого- трофическая структура их сообществ 2. В условиях интродукции отмечено высокое общее таксономическое разнообразие фауны нематод и фитопаразитических видов, в частности. 3. Вэколого-трофическойструктуресообществнематодпод интродуцентами при полном доминировании бактериотрофов, группа паразитоврастенийчастоявляетсясубдоминантомнарядус микотрофами. В естественных биоценозах Республики Карелия доля паразитов растений низка, политрофы и нематоды, ассоциированные с растениями, показывают более высокую долю в сообществах нематод. 4. Для всех исследованных центров интродукции показаны сходные характеристики сообществ почвенных нематод. Однако, в северных центрах интродукции (ПАБСИ и о. Большой Соловецкий) отмечено снижение таксономического разнообразия и численности нематод в целом, и группы паразитов растений, в частности. 5. Факторы окружающей среды оказывают влияние на сообщества нематод прикорневойпочвыдревесныхинтродуцентов:выявлены множественные корреляции между почвенными, фитоценотическими и нематологическими параметрами. 6. Находки новых и редких для Северо-Запада России таксонов нематод могут рассматриваться как индикаторы экологических последствий деятельностичеловека(интродукциидревесныхрастений)на экосистемы Севера.

Известно, что нематоды (круглые черви) как одна из наиболее многочисленных и разнообразных групп почвенных организмов, являются признанными биологическими индикаторами состояния почвенных экосистем [Bongers et al., 2001; Ferris et al., 2001; Boag et al., 2007; Okada, Harada, 2007; Yeates et al., 2009]. Обитая в водной пленке, окружающей почвенные частицы, они быстро и чутко реагируют на изменения условий среды, играют важную роль в процессах разложения органического вещества и круговорота питательных веществ в почве; тесно связаны по своей структуре и функциональному состоянию с напочвенным покровом (растительными сообществами), почвенными организмами, в основном, бактериями и грибами. Состав растительного покрова, структура почвы, температура и влажность определяют численность и структуру популяций почвообитающих нематод.
Исследования закономерностей формирования сообществ педобионтов, включая нематод, их функционирования и адаптаций к изменяющимся условиям природной среды при глобальных климатических изменениях являются актуальными в силу необходимости изучения фундаментальных основ взаимодействия организмов друг с другом и средой обитания в условиях Севера. Добавление в этот круг вопросов оценку последствий деятельности человека, в частности, инвазии чужеродных видов в местные, исторически сложившиеся сообщества, выявление их влияния на различные компоненты биоты, переводит данные исследования в разряд одних из приоритетных составляющих развития современной фундаментальной науки.
В настоящее время наблюдается все возрастающая роль адвентивного компонента во флоре и фауне различных регионов [Масляков, 2000; Виноградова, 2010; Дгебуадзе, 2014; Кривец и др., 2015]. Адвентизация флоры и косвенно связанное с ней явление проникновения чужеродных видов паразитических нематод в новые для них экосистемы в настоящее время практически не изучены. Направленность изменений в сообществах почвообитающих нематод может различаться в силу таких характеристик растений, как приуроченность к определенной систематической группе, физиологическое состояние, возраст, инвазивность. В современной нематологической литературе имеются данные о воздействии планомерной интродукции и выращиваемых новых видов растений на особенности фауны почвообитающих нематод в целом и группы фитопаразитов, в частности, на примере питомников древесных пород [Skwiercz, 2012; Chalanska, Labanowski, 2014], агроценозов с плодово-ягодными культурами [Таболин, 2010, Pokharel et al., 2015], рекультивируемых ландшафтов с посадками лиственных и хвойных деревьев [Hanel, 2008] и условий закрытого грунта в ботанических садах [Gubin, Sigareva, 2014]. Взаимоотношения между организмами в системе «почва – растение-интродуцент» приобретают особую актуальность в условиях Северо-Запада, где наблюдаются короткий период положительных температур и вегетации растений, а также гидроморфизм почв, что в комплексе обусловливает специфические черты сообществ почвенных организмов.
Цель настоящего исследования состояла в изучении сообществ нематод в прикорневой почве древесных растений, произрастающих в центрах интродукции на территории Северо-Запада России.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1) Изучить основные характеристики (разнообразие фауны, численность и структуру) сообществ нематод, обитающих в прикорневой почве древесных растений при интродукции (на примере центров интродукции Северо-
Запада России);
2) Сопоставить параметры сообществ нематод, обитающих в прикорневой
почве древесных пород в условиях интродукции и в естественных условиях произрастания (на примере лесных биоценозов Республики Карелия и ряда других регионов РФ);
3) Исследовать случаи заноса новых видов паразитических нематод с посадочным материалом при интродукции древесных растений в ботанических садах;
4) Исследовать влияние некоторых факторов окружающей среды на характеристики сообществ нематод, обитающих в прикорневой почве древесных интродуцентов.
Научная новизна. Впервые было проведено исследование влияния
преднамеренной интродукции древесных растений, проводимой в эстетических целях и для сохранения/увеличения биоразнообразия, на сообщества почвообитающих нематод в условиях Севера: показаны особенности сообществ нематод в прикорневой почве древесных растений в центрах интродукции (ботанические сады и природный парк) на Северо-Западе России. Выявлено увеличение разнообразия, численности и относительного обилия фитопаразитических нематод в почве под древесными интродуцентами. Обнаружены редкие для Республики Карелия виды фитопаразитических нематод. Найден новый для территории России вид энтомопатогенной нематоды.
Теоретическая и практическая значимость работы. Занос чужеродных видов в местные сообщества нарушает естественные механизмы саморегуляции экосистем, что может приводить к изменению микроклиматических характеристик среды обитания видов, к обеднению или обогащению флор и фаун, и, следовательно, способствует трансформации состава и структуры почвенной фауны и изменению функционирования почвенных экосистем. Также к числу возможных последствий такого заноса можно отнести изменение численности и разнообразия нематод-паразитов растений и более широкое их расселение, что вызывает необходимость изучения этой группы организмов с практической точки зрения, т.к. часть из них являются карантинными объектами, опасными вредителями сельскохозяйственных культур, снижают урожай, являются переносчиками вирусов растений. В этой связи изучение влияния интродукции растений на разнообразие фауны и структуру сообществ почвенных нематод,
включая вероятность заноса чужеродных видов, является актуальной проблемой, решение которой позволит прогнозировать последствия антропогенных воздействий на структуру и особенности функционирования почвенных экосистем. Результаты исследования используются в научной деятельности Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра РАН и Института биологии Карельского научного центра РАН, а также в практической деятельности Полярно-альпийского ботанического сада-института Кольского научного центра РАН и ботанического сада ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет» (Приложение А).
Основные положения, выносимые на защиту
1. Сообщества почвенных нематод подкроновых пространств древесных интродуцентов в ботанических садах Северо-Запада России имеют особенности, отличающие их от сообществ, сформированных в естественных биоценозах. В подкроновых пространствах древесных интродуцентов наблюдается увеличение таксономического разнообразия, численности и относительного обилия фитопаразитических нематод по сравнению с естественными лесами, для которых показана более высокая численность и доля нематод, ассоциированных с растениями, и политрофов в структуре сообщества при общем доминировании бактериотрофов;
2. Изменения в сообществах почвенных нематод при интродукции древесных растений связаны с микроклиматическими условиями, формирующимися в подкроновом пространстве интродуцента (световой режим, почвенные характеристики и растительный покров);
3. В фауне почвенных нематод обнаружены, как широко распространенные на территории Северо-Запада России таксоны паразитических нематод, так и редкие или ранее не обнаруженные виды. Находки новых и редких таксонов паразитов служат доказательством гипотезы об их заносе и распространении во время интродукции живых растений.
Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов обеспечена применением общепринятых в нематологии методов исследования на научном оборудовании Центра коллективного пользования Федерального исследовательского центра «Карельский научный центр Российской академии наук». Результаты исследований воспроизводимы. Также воспроизводимость и достоверность результатов определяется наличием микропрепаратов нематод, выделенных из почвы, отобранной на территории мест исследования, а также публикацией результатов в рецензируемых журналах, включая узкоспецифичные издания, и представлением на различных научных мероприятиях.
Результаты исследования представлены в форме устных и стендовых докладов на 18 международных и всероссийских научных мероприятиях, включая 10-й Международный симпозиум Российского общества нематологов (Голицыно, 2013); Международную научную конференцию «Систематика и экология паразитов» (Москва, 2014); 6-й Международный нематологический Конгресс (Южная Африка, Кейптаун, 2014); 18-й Международный Конгресс по защите растений (Германия, Берлин, 2015); 11-й симпозиум Российского общества нематологов с международным участием «Нематоды и другие Ecdysozoa» (Чебоксары, 2015); 6-ю Международную научную конференцию «Биологическое разнообразие и интродукция растений» (Санкт-Петербург, 2016); Международную научную конференцию «Фауна и экология паразитов» (Москва, 2016); 32-й симпозиум Европейского общества нематологов (Португалия, Брага, 2016); 12-й Международный симпозиум Российского общества нематологов «Нематоды и другие линяющие организмы в процессах возрастающего антропогенного воздействия на экосистемы» (Нижний Новгород, 2017); VI съезд паразитологического общества (Санкт-Петербург, 2018); XVIII Всероссийское совещание по почвенной зоологии (Москва, 2018).
Сбор полевого материала проводился в период с 2013 по 2017 гг. в соответствии с планами НИР Института биологии Карельского научного центра РАН. Работа поддержана проектами РФФИ: No 14-34-50855 «Изучение фаунистических комплексов фитопаразитических и энтомопатогенных нематод при интродукции древесных растений в условиях Севера»; No 15-04-07675 «Роль климатических изменений и антропогенных воздействий в формировании комплексов нематод, связанных с растениями»; No 17-304-50028 «Исследование сообществ почвенных нематод под влиянием интродукции древесных пород в условиях Кольской Субарктики».
Личный вклад автора. Автор принимал непосредственное участие в подготовке научно-квалификационной работы: постановке и решении задач исследования, сборе и камеральной обработке полевого материала; анализе (статистическая обработка и интерпретация данных) и опубликовании результатов. Объем проделанной автором работы составил около 400 проб, идентифицировано более 28 тысяч особей нематод различных таксономических групп.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 37 публикациях, из них 10 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, в том числе 6 статей, опубликованных в научных журналах, индексируемых в международных базах Web of Science и Scopus.
Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю к.б.н. Е.М. Матвеевой за руководство работой, помощь и поддержку на всех этапах исследования, за доверие и понимание. Особую благодарность автор выражает к.б.н. А.А. Сущук за необходимые интереснейшие консультации на всех этапах работы, помощь в освоении объектов и методов исследования. Теплые слова благодарности В.В. Займль-Бухингер, К.М. Никеровой, а также сотрудникам лаборатории паразитологии животных и растений ИБ КарНЦ РАН за многочисленные советы и консультации. Автор признателен сотрудникам исследованных ботанических садов за помощь в сборе материала и геоботаническом описании территорий, С.Э. Спиридонову за совместную работу и помощь в освоении молекулярно-генетический методов исследования, И.В. Зенковой за содействие в осуществлении полевых выездов и совместную работу. Отдельную благодарность хочется выразить моей семье за понимание и моральную поддержку.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать

    Читать «Сообщества почвенных нематод при интродукции древесных растений на Северо-Западе России»

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ

    Последние выполненные заказы

    Другие учебные работы по предмету

    Экологическая дифференциация и антропогенная трансформация флористических комплексов на бореальном экотоне Нижегородского Правобережья
    📅 2022 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
    Экологические особенности формирования растительности в зоне влияния карьеров горно-обогатительных комбинатов Южного Урала
    📅 2021 год
    🏢 ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
    Извлечение ионов тяжелых металлов из аэробно стабилизированных осадков и осадков иловых площадок биологических очистных сооружений
    📅 2021 год
    🏢 ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»