Биологические науки
Общая биология
Экология
Мазина С.Е., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Юзбеков А.К., доктор биологических наук, профессор
(Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)
ВИДОВОЙ СОСТАВ ЛАМПОВОЙ ФЛОРЫ ПЕЩЕРЫ ВОРОНЦОВСКАЯ
Проведено определение видового состава ламповой флоры на экскурсионном участке пещеры Воронцовская (Сочинский национальный парк). Выявлено 73 вида, из которых 2 вида Polypodiophyta, 21 вид Bryophyta, 36 видов Cyanoprocaryota, 3 вида Ochrophyta, 9 видов Chlorophyta, 1 вид Charophyta. Анализ систематической структуры флоры выявил признаки иммиграции видов в пещеру. Отмечено преобладание цианобактерий и признаки неблагоприятных для водорослей местообитаний. Анализ жизненных форм водорослей и цианобактерий показал высокое обилие ксерофитных и теневыносливых форм. Доминировали Gloeocapsopsis magma, Mychonastes homosphaera, Platydictya jungermanni-oides, Fissidens taxifolius и протонема мхов.
Ключевые слова: ламповая флора, цианобактерии, водоросли, мхи, экскурсионные пещеры.
SPECIES COMPOSITION OF LAMP FLORA OF THE VORONTSOVSKAYA CAVE
A determination of the species composition of the flora in the tube section of the cave tour Voron-tsovskaya (Sochi National Park). Revealed 73 species of which are 2 types of Polypodiophyta, 21 species of Bryophyta, 36 species Cyanoprocaryota, 3 types Ochrophyta, 9 species of Chlorophyta, 1 species Charo-phyta. An analysis of the systematic structure of flora species found signs immigration into the cave. It was noted the predominance of cyanobacteria and algae for signs of adverse habitat. Analysis of the life forms of algae and cyanobacteria showed a high abundance of xerophytic and shade-tolerant forms. Dominated Gloeocapsopsis magma, Mychonastes homosphaera, Platydictya jungermannioides, Fissidens taxifolius and moss protonema.
Keywords: lamp flora, cyanobacteria, algae, mosses, show caves.
Введение
Во всем мире увеличивается число оборудованных в экскурсионных целях пещер. Появление искусственного освещения позволяет развиваться в глубине пещеры фототрофам, которые обычно локализуются в зонах пещерных входов, где есть естественное освещение. Наличие водорослей и цианобактерий в глубинных участках пещер отмечали различные исследователи, указывая, что они вносятся потоками с поверхности, но доказательств того, что водоросли полноценно развиваются в пещерах в темноте не получено (Coute, Chauveau, 1994; Smith, Olson, 2007).
Фототрофные организмы вблизи источников искусственного освещения заселяют различные субстраты, - это породы, отложения и минеральные образования пещер. Такие сообщества называют ламповой флорой. Они включают цианобактерии, водоросли, мохообразные и папоротники. Изредка отмечают проростки цветковых растений (Kubesova 2001, Мазина, 2014). Ламповая флора, как правило, состоит из видов, типичных для поверхности в местности, где расположена пещера (Dobat 1998; Mulec 2008). Часто это виды космополиты,
кальцефилы и виды, адаптированные к низкой освещенности. Значительную долю (до 70%) в видовом составе ламповой флоры различных пещер занимают цианобактерии (Coute, Chauveau, 1994; Smith, Olson, 2007).
В пещерных системах реализуются процессы, происходящие при первичном зарастании на поверхности. Развитие сообществ обрастаний, сукцессия в сообществах и формирование под ними почвоподобных тел в условиях стабильных температур и высокой влажности пещер протекают быстрее, чем на поверхности (Мазина, 2008).
Необходимость сохранения подземной экосистемы и эстетической привлекательности пещер заставляют искать пути ликвидации ламповой флоры. Большинство исследователей сходятся во мнении, что для этого необходим комплексный подход, включающий выбор адаптированных для подземной среды ламп, оптимизацию системы освещения в целом и проведение очисток от обрастаний. Важную роль играет учет путей заноса фототрофов и понимание биологии видов, составляющих ламповую флору (Olson, 2006; Mulec, Kosi, 2009; Мазина, 2011).
Целью данного исследование было определение видового состава ламповой флоры и выявление наиболее приспособленных к пещерным условиям видов.
Объект и методы исследования
Воронцовские пещеры расположены на территории Сочинского национального парка недалеко от города Хоста в Воронцовском массиве. Пещеры заложены в известняках Ворон-цовского хребта. Свод и крылья Воронцовской структуры слагают верхнемеловые сильно закарстованные известняки мощностью до 80 м, что лимитирует глубину карстовых полостей в этой части массива. Воронцовская пещера является пещерой-родником, здесь берут начало реки Восточная Хоста и Кудепста. Вода в пещеру поступает с атмосферными осадками, а также за счет инфильтрации и поглощения в выше расположенных понорах (Клименко и др., 1991).
Пещера оборудована летом 2000 года. На сквозном участке длиной 300 метров, между двумя гротами Прометей и Пантеон, проложены металлические мостки и установлены источники освещения: галогеновые лампы мощностью 250-500 Вт и лампы накаливания мощностью 200 Вт. Активное посещение пещеры происходило в летние месяцы, в этот период освещение включали в среднем на 6-8 часов в день. Ламповая флора обнаружена под 18 лампами. Отбор образцов производили с каждого пятна обрастаний 2-4 раза в год. Всего в период с 2004 по 2009 год собрано и проанализировано более 360 образцов.
Из каждого пятна обрастания вырезали полоску по диаметру обрастания шириной 0,5-1 см, отмечая площадь вырезанного участка. В случае визуальной неоднородности обрастания отбор образцов площадью 1 см2 проводили на каждом отличимом участке, дополнительно проводили сбор мохообразных. При первичных обследованиях большинство образцов просматривали под микроскопом в течение суток. Обрастания разделяли на фрагменты, которые помещали на предметное стекло в каплю воды или глицерина. При высокой плотности пленки из ее фрагментов готовили суспензию. Оценку обилия видов проводили с применением окуляр-микрометра или камеры Горяева с учетом сделанных разведений. Обилие видов оценивали по 5-бальной шкале (аналог шкалы Браун-Бланке). Водоросли и цианобактерии выделяли и культивировали с целью определения или уточнения их таксономической принадлежности на среде Громова №6, и экстракте из субстратов (аналог почвенной вытяжки) при температуре 11 и 25°С. Применяли метод стекол обрастаний и культивирование в жидкой среде (Практикум..., 2005). Просмотр образцов осуществляли в световом микроскопе Leica DMLS (Германия) и Биолам МБС-9 (Россия). Обилие макроскопических организмов оценивали по 5-бальной шкале (Браун-Бланке) как соотношение занятой видом площади к пощади пятна обрастания. Площади оценивали по фотографиям пятна с применением программы Image-Pro Plus. Представленность видов оценивали по показателям встречаемости и относительного обилия видов в сообществах обрастаний. Анализ жизненных форм водорослей и
цианобактерий проведен согласно подходу, описанному в работе (Алексахина, Штина, 1984). Статистическую обработку проводили в программе Exel.
Водоросли идентифицировали с использованием следующих определителей (Андреева, 1998, Голлербах и др., 1953; Дедусенко-Щеголева, Голлербах, 1962; Забелина и др., 1951). Названия видов сосудистых растений приводятся по сводке Черепанова (1995). Для определения мхов использовали определитель Игнатов, Игнатова (1992), по этой работе приведена систематика мохообразных. Систематика цианобактерий и водорослей приведена по http://www.algaebase.org.
В местах отбора образцов проводили измерение температуры и влажности электронными приборами Элин Комплекс iBDLR-L-U (термохрон) с ошибкой 0,1°С и 1%. Определяли влажность субстратов (масса воды/масса абсолютно сухой почвы *100%), рН водной суспензии субстратов и количество карбонатов (титриметрическим методом). Измерение рН в пещере проводили рН-метрами PH200 (погрешность ±0.02 pH) и PH-013 (погрешность ±0.01рН).
Результаты и их обсуждение
В пещере к 2009 году обнаружено формирование сообществ обрастаний ламповой флоры общей площадью 68.1 м2. Из них на глинистых отложениях 11 м2, на кальците 13.2 м2, на известняке 37.6 м2, на тонком слое глинистых отложений локализованных на известняке 4.3 м2, на тонком слое глинистых отложений локализованных на кальците 2 м2. Глинистые отложения имели различную мощность от 1-2 мм до нескольких десятков сантиметров. Тонкие глинистые отложения располагались в местах временных водотоков и капелей, возникающих при таянии снега, или осадках. Они заполняли неровности рельефа кальцита или известняка, в том числе пространство трещин. Мощные глинистые отложения были сформированы вдоль русла реки на полу и стенах пещеры и по генезису относятся главным образом к инфлюаци-онным и речным. Глинистые отложения имели влажность 30-40%, рН водной вытяжки колебалась от 7.3 до 7.8, содержание СО32- составляло 2-16% и было максимальным в отложениях, располагающихся на кальците и известняке.
Известняк в пещере представлен двумя типами - плотным и имеющим более рыхлую структуру. Влажность плотного известняка составляла 30-40%, а рыхлого известняка от 12 до 65%, в последнем случае на содержание влаги в породе влиял сезон и местоположение субстрата (на сквозняке влажность снижалась). Водная вытяжка известняка имела рН от 7.65 до 8.4, содержание СО32" было в пределах 27.5-33.11%.
Кальцитовые отложения практически постоянно были покрыты слоем влаги, рН водной вытяжки кальцита составляла 7.6.
В зоне искусственного освещения пещеры Воронцовская за период исследования выявлено 73 вида фототрофных организмов, из которых Polypodiophyta - 2 вида (1 класс, 1 порядок, 1 семейство, 2 рода); Bryophyta - 21 вид (2 класса, 4 порядка, 10 семейств, 14 родов); Cyanoprocaryota - 36 видов (1 класс, 3 подкласса, 5 порядков, 13 семейств, 22 рода); Ochrophyta - 3 вида (2 класса, 2 порядка, 2 семейства, 3 рода); Chlorophyta - 9 видов (3 класса, 5 порядков, 8 семейств, 8 родов); Charophyta - 1 вид.
Разнообразие видового состава мхов в Воронцовской пещере можно объяснить ее морфологией. Оборудованный для экскурсий участок
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.