ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2011, № 11, с. 1344-1354
БИОЛОГИЯ ПОЧВ
УДК 592:631.468+631.445.12
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ БОЛОТ И ЗАБОЛОЧЕННЫХ ЛЕСОВ
СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ КАРЕЛИИ*
© 2011 г. Л. Б. Рыбалов1, И. О. Камаев2
Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, 119071, Москва, Ленинский пр., 33
e-mail: lrybalov52@mail.ru 2Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН, 117997, Москва, Профсоюзная ул., 84/32
e-mail: ilyakamayev@yandex.ru Поступила в редакцию 24.12.2009 г.
Изучали население почвенной мезофауны двух экологических рядов (олиготрофного и мезотроф-ного) болот северо-западной части Карелии. Количественно подтверждены ранее установленные различия в структурно-функциональной организации населения почвенной мезофауны исследованных типов болот. Высокие показатели таксономического разнообразия и обилия мезопедобион-тов свойственны мезотрофным биогеоценозам, в отличие от олиготрофных. Среди факторов, лимитирующих активность почвенной мезофауны, ведущую роль играют гидротермический режим и кислотность почв. В исследованных рядах болотных биогеоценозов происходит увеличение показателей обилия почвенной мезофауны по мере снижения уровня грунтовых вод, содержания натрия, экстрагируемого ацетатно-аммонийной вытяжкой, и кислотности почв. В трофической структуре олиготрофных болот преобладают зоофаги из-за неблагоприятных условий их почв для крупных беспозвоночных, в мезотрофных — миксофаги. Обилие последних возрастает в мезотрофном ряду одновременно с увеличением содержания азота в обитаемых горизонтах почв. В мезотрофных биогеоценозах отмечены находки немногочисленных сапрофагов (один вид подстилочных дождевых червей), которые, по-видимому, в болотных почвах функционально замещены миксофагами.
ВВЕДЕНИЕ
Болотные биогеоценозы являются неотъемлемой частью ландшафтов Карелии, занимая до 38% от всей площади республики, что характерно для всей таежной зоны европейской части России [1, 6]. Специфические условия болот (гидротермический, газовый, питательный режим почв и др.) во многом определяют биологическую активность почв [4, 8, 12]. Эколого-фаунистический обзор отдельных групп беспозвоночных (почвенная мезофауна) болотных почв проводились целым рядом исследователей [9, 24, 25, 27 и др.]. Подробная почвенно-зоологическая характеристика болотных биогеоценозов таежной зоны была дана Козловской [8]. Были выявлены различия в населении почвенных беспозвоночных экологических типов болот. Установлено, что по таксономическому составу и обилию беспозвоночных олиготрофные болота существенно беднее эв-трофных, а мезотрофные биогеоценозы по указанным параметрам занимают промежуточное положение. Основное внимание в работах Козловской уделено трансформации растительных остатков комплексом почвенных беспозвоноч-
* Работа выполнена при поддержке Программы Президиума РАН "Биологическое разнообразие" и грантов РФФИ — № 07-04-01189а, 10-04-00213-аи08-04-01709-а.
ных микроорганизмов в болотных почвах [8, 10]. Показано, что в благоприятных условиях эвтроф-ных болот процессы разложения опада протекают быстрее; при этом заметно возрастает роль сапро-фильного комплекса беспозвоночных в минерализации и гумификации. Среди сапрофагов ведущую роль в болотных эвтрофных биогеоценозах играют дождевые черви, энхитреиды (ЕпсИ^гайёае), личинки двукрылых насекомых и др. Кроме размельчения опада данные животные во многом влияют на повышение микробиологической активности почв. Значение почвенной фауны возрастает при деструкции трудноразлагающихся растений [8].
По сравнению с другими таежными районами Евразии в болотных биогеоценозах Карелии население почвенных беспозвоночных имеет ряд особенностей: 1) доминирование микроартро-под, среди которых, в свою очередь, преобладают панцирные клещи, 2) низкое разнообразие и обилие олигохет (ЬишЪг1с1ёае и ЕпсИу1гае1ёае), 3) незначительная доля в населении личинок двукрылых насекомых, 4) отсутствие представителей беспозвоночных — первичных деструкторов мертвого органического вещества, таких как Ьороёа, Diplopoda и личинки жуков-сапрофагов [8, 10].
Биогеоценозы подзоны северной тайги Карелии в почвенно-зоологическом отношении ис-
следованы слабо. Имеются лишь отдельные данные о населении почвенной мезофауны некоторых старовозрастных лесов северной тайги [16, 17]. В литературе мало внимания уделяется вопросам структурно-функциональной организации населения почвенной мезофауны в экологических рядах болотных биогеоценозов. Преимущественно упор делался на исследование населения почвенных беспозвоночных в разных типах болот по водно-минеральному питанию, но в сходных условиях по режиму увлажнения [8, 10]. В нашем случае изучалась почвенная мезофауна в экологических рядах двух типов болот в условиях северо-запада Карелии, которые образуют градиенты по увлажнению и степени заболачивания. В то же время эти вопросы связаны с исследованием изменений структурно-функциональной организации населения почвенной мезофауны в ходе процессов заболачивания и разболачивания лесов [15], изучение которых в естественных условиях ранее не проводилось.
Цель данной работы — изучить динамику населения почвенной мезофауны в основных экологических рядах болот и заболоченных лесов северо-запада Карелии в зависимости от изменений физико-химических характеристик почв.
Для решения настоящей цели мы поставили следующие задачи: 1 — определить таксономическое разнообразие, показатели обилия (численности, биомассы), вертикальную и трофическую структуру населения почвенной мезофауны в разных типах экологических рядов болотных биогеоценозов; 2 — провести количественную оценку влияния гидротермического и питательного режимов почв исследуемых биогеоценозов на различные характеристики населения мезопедо-бионтов; 3 — выявить показатели, наиболее информативно отражающие взаимосвязи между населением почвенной мезофауны и гидротермическим и питательным режимом болотных почв.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в июле 2005 г. в Ко-стомукшском заповеднике, расположенном в северо-западной части Карелии и относящемся к подзоне северной тайги. Нами были выбраны пять пробных площадей, представляющих собой наиболее типичные болота и заболоченные леса данного региона. При характеристике болотных биогеоценозов мы опирались на работы Пьявчен-ко [15], Кузнецова [11] и Федорец с соавт. [21], понимая под болотными биогеоценозами как открытые участки болот, так и заболоченные леса. Используемый нами подход при выделении болотных биогеоценозов в определенной мере соответствует эколого-топологической классификации растительности [11] и интегральной классификации болот [1]. Исследованные биогеоценозы
принадлежали к мезотрофному или олиготроф-ному экологическим рядам [15]. Каждый ряд биогеоценозов образует градиент по снижению уровня грунтовых вод и наступления лесной растительности на болотную.
Биогеоценозы олиготрофного ряда представлены двумя наиболее распространенными для данного района типами болот, расположенных в бессточных котловинах. Для олиго-трофных болот свойственны торфяные олиго-трофные почвы [7], застойное увлажнение и атмосферное водно-минеральное питание.
Пушицево-кассандрово-андромедовое сообщество (Об1) расположено в центральной части олиготрофного болота. Среди доминантов андромеда (Andromedapolifolia L.) и пушица (Eriophorum vaginatum L.). Тип почвы — торфяная олиготроф-ная. Уровень грунтовых вод (УГВ) — 15 см.
Елово-сосновый низкорослый лес по болоту (Об2). Сосна и ель V бонитета. В травяно-кустар-ничковом ярусе доминируют карликовая береза (Betula nana L.), багульник (Ledumpalustre L.), голубика (Vaccinium uliginosum L.). Среди мхов превалирует Sphagnum fuscum (Schimp.) Klinggr. Тип почвы — торфяная олиготрофная. УГВ — 20 см.
Мезотрофный ряд биогеоценозов образован тремя типами болотных биогеоценозов. Водно-минеральное питание слабопроточное. Мезотрофные болота расположены в проточных котловинах и ложбинах. В данном ряду наблюдается снижение уровня грунтовых вод, влажности почв и уменьшение мощности органогенных горизонтов. Почвы подразделяются на торфяные переходные, торфяно-подзолы и подзолы.
Сосняк с елью вахтово-сфагновый (Свс). Формула древостоя — 4С3Е1Б. В травяно-кустарнич-ковом ярусе преобладают брусника (Vaccinium vi-tis-ideae L.), черника (Vaccinium myrtilis L.), морошка (Rubus chamaemorus L.), андромеда, багульник, вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata L.). Тип почвы — торфяная переходная. УГВ — 20—25 см.
Ельник чернично-морошково-сфагновый (Ечс). Проективное покрытие травяно-кустарничково-го яруса 7—10%. Превалирует черника, морошка, брусника. Проективное покрытие мхов 98%, в основном Sphagnum girgensohnii Russ. На кочках из валежа встречаются Pleurozium schreberi (Brid.) Mitt., Polytrichum commune Hedw., Hylocomium splendens (Hedw.) B.S.G. Тип почвы — торфяно-подзол иллювиально-гумусовый супесчаный. УГВ - 25-27 см.
Ельник с сосной кустарничково-зеленомошный (Екз). Микрорельеф представлен кочками органогенного происхождения (20-25%). Формула древостоя — 8Е2С1Б. Проективное покрытие тра-вяно-кустарничкового яруса — 15%. Данный ярус образуют брусника, черника. Моховой ярус образован Hylocomium splendens, Pleurozium schreberi,
Dicranum undulatum Brid., Ptilium crista--castrensis (Hedw.) De Not. Тип почвы — подзол иллювиаль-но-железистый, с признаками оглеения в нижней части очень влажного иллювиального горизонта. УГВ - 70 см.
Наряду с данными сообществами для сравнительного анализа исследован ксерофитный сосняк лишайниково-зеленомошный (Слз), типичный биогеоценоз водно-ледникового ландшафта северо-запада Карелии, занимающий выровненные поверхности на вершинах песчаной гривы. В древесном ярусе доминирует только сосна III бонитета. В травяно-кустарничковом ярусе доминируют вороника (Empetrum nigrum L.), вереск (Calluna vulgaris (L.) Hill.), черника, брусника. В напочвенном покрове преобладают Pleurozium schreberi, Dicranum undulatum, лишайники рода Cladonia spp. Тип почвы — подзол иллювиально-железистый. Выхода грунтовых вод в пределах профиля не обнаружено.
Почве
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.