Биоиндикационное значение микромицетов в экологической оценке воднын и наземный экосистем

Короткий опис

Содержание
ВВЕДЕНИЕ... 5

Глава 1. ГРИБЫ КАК ОБЪЕКТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Роль грибов в функционировании природных

экосистем... 9

1.2. Современные направления экологических исследований

грибов... 12

1.3. Экспериментальное изучение микромицетов:

объекты и методы... 21

Глава 2. АНАЛИЗ БИОИНДИКАЦИОННОГО ЗНАЧЕНИЯ

ПРИЗНАКОВ МИКОБИОТЫ ВОДНЫХ И НАЗЕМНЫХ ЭКОСИСТЕМ {УРОВЕНЬ СООБЩЕСТВ)

2.1. Особенности структуры грибных сообществ в водоемах Волжского бассейна разной проточности {водохранилища,

реки, озера)... 38

2.1.1. Пространственно-временная динамика микобиоты... 38

Облигатно-водные виды...... 38

Терригенные виды... 51

2.1.2. Оценка взаимосвязи развития грибов с некоторыми гидробиологическими факторами... 72

2.1.3. Состав грибов на рыбах и в воде... 78

2.1.4. Особенности распределения грибов в донных отложениях разных типов... 82

2.2. Реакция водной микобиоты на загрязнение: техногенная трансформация сообществ... 85

2.2.1. Биоиндикация загрязнений по реакции оомицетов... 85

2.2.2. Биоиндикация загрязнений по реакции терригенных микромицетов... 88

2.2.3. Виды-биоиндикаторы... 96

3

2.3. Изучение структурно-функциональной организации

сообществ микромицетов в почвах... 98

2.3.1. Профильное распределение и сезонная динамика микромицетов в почвах южнотаежных биогеоценозов... 104

2.3.2. Особенности микобиоты торфяников разной трофности (верховых и низинных)... 112

2.2.3. Микобиота верховых торфяников разных природно-климатических зон... 114

2.3.4. Сравнение микобиоты пойменных почв и донных отложений... 117

2.4. Реакция почвенных микромицетов на некоторые виды воздействий... 120

2.4.1. Влияние транспортной нагрузки на вариабельность синэкологических показателей микобиоты... 127

2.4.2. Реакция сообществ грибов на смешанное загрязнение (тяжелые металлы, химические отходы)... 132

2.4.3. Реакция микромицетов на загрязнение почвы отходами фосфогипса... 136

2.4.4. Реакция микобиоты на нефтяное загрязнение... 137

Глава 3. ОЦЕНКА БИОИНДИКАЦИОННОГО ЗНАЧЕНИЯ

ПОПУЛЯЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ ГРИБОВ (УРОВЕНЬ ПОПУЛЯЦИЙ)

3.1. Морфолого-культуральные маркеры в дифференциации популяций... 156

3.2. Молекулярные маркеры в дифференциации

популяций... 157

3.3. Биоиндикационное значение популяционных признаков фитопатогенных грибов... 159

4

Глава 4. БИОТЕСТИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ПРИРОДНЫХ СРЕД ПО РЕАКЦИИ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР ГРИБОВ (ОРГАНИЗМЕННЫЙ УРОВЕНЬ)

4.1. Влияние поллютантов на прорастание спор и развитие проростков... 188

4.2. Влияние поллютантов на развитие биомассы... 199

4.3. Изменения морфологии и скорости роста грибных колоний. 205

4.4. Скорость минерализации органического вещества... 208

4.5. Молекулярно-генетические маркеры... 209

Глава 5. ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ: МИКОБИОТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ В ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОЦЕНКЕ ЭКОСИСТЕМ

5.1. Современное положение в экологическом контроле... 212

5.2. Проблемы взаимодействия систем гигиенического и экологического нормирования... 213

5.3. История зарождения и современные тенденции развития концепции экологического нормирования... 217

5.4. Методические аспекты проблемы... 224

5.5. Подходы к выбору биотических и микобиотических критериев в экологическом нормировании... 234

ЗАКЛЮЧЕНИЕ... 241

ВЫВОДЫ... 244

ЛИТЕРАТУРА... 247

ПРИЛОЖЕНИЯ... 290

ВВЕДЕНИЕ

Одной из важнейших задач современной экологии является совершенствование оценки качества природных сред. Ввиду недостаточности системы санитарно-гигиенических нормативов, основанной на химических анализах загрязняющих веществ, большое внимание привлекает биотическая концепция экологического контроля, которая базируется на фундаментальных трудах С.С. Шварца (1976, 1979), Н.С. Строганова (1981, 1983) и др. Теоретическое обоснование взаимосвязи состояния биоты и устойчивости природных комплексов (Федоров, 1975; Свирежев, Логофет, 1978; Уиттекер, 1980; Бигон и др., 1989; Добровольский, Никитин, 2000 и др.) способствует созданию различных систем биотических показателей, информативных для экологического нормирования вредных воздействий и оценки качества водных и наземных экосистем (Инсарова, Инсаров, 1989; Абакумов и др., 1991; Гузев, Левин, 1991; Воробейчик и др., 1994; Остроумов, 2000; Черненькова, 2002; Звягинцев и др., 2003 и др.).

Грибы как неотъемлемый компонент наземных и водных биоценозов контролируют широкий спектр биосферных функций, среди которых разложение органических веществ является наиболее существенной (Одум, 1986). Грибам в экосистемах отводится особый экогоризонт и роль посредников между живым и косным веществами биосферы (Каратыгин, 1994).

Процессы, сопровождающие антропогенную трансформацию микобиоты, могут привести к разрушению регуляторных механизмов и сбалансированности биосинтеза и биодеструкции органических веществ на Земле. В связи с этим представляется актуальной проблема оценки биоиндикационной значимости микологических показателей, которая в равной мере волнует специалистов в области экологии микро- и макромицетов.

6

Благодаря работам отечественных и зарубежных исследователей достигнут большой прогресс в изучении техногенных изменений грибов (Жданова, Васильевская, 1982; 1988; Жданова и др., 1990а, 19906, 1991, 1994, 1995; Мирчинк, 1988; Евдокимова, 1995; Марфенина, 1999;Nordgren et al., 1983; Baath, 1985; Zak, 1992; Gadd et al., 1999, 2002 и др.). При характеристике микобиоты используются как интегральные показатели (общую численность, объем биомассы и пр.), так и различные структурные индексы (разнообразия, выравненности видов и пр.) (Christensen, 1989 и др.; Методы почвенной микробиологии..., 1991; Чернов, 1991). Однако их биоиндикационная значимость, подходы к выбору приоритетных для ~ решения экологических задач исследованы не в полной мере.

При разных уровнях и видах воздействий нередко отмечается разнонаправленность изменений одних и тех же показателей. До сих пор нет обобщающих исследований, в которых был бы предложен подход к выбору информативных микодиагностических критериев. Остается неопределенной возможность использования параметров развития грибов при градуировании (ранжировании) экологического качества водных и наземных экосистем.

Таким образом, актуальность поставленной проблемы обусловила формулировку основной цели работы, которая заключается в выявлении экологических особенностей сообществ микромицетов в водных и наземных экосистемах и оценке экологической информативности микобиотических параметров.

Современное развитие основных положений экологии сообществ водных (Дудка, 1985) и почвенных микромицетов (Мирчинк, 1988), а также достижения популяционной биологии грибов (Дьяков, 1998) и многочисленные данные о реакции отдельных видов на абиотические и биотические факторы позволяют проанализировать биоиндикационный потенциал микобиоты на разных уровнях организации в водных и наземных биотопах.

7

Фактический материал, накопленный как в результате многолетних исследований в процессе выполнения данной работы, так и в многочисленных публикациях других авторов, позволяет проанализировать и дать оценку биоиндикационной значимости микологических признаков на уровне сообществ, популяций и отдельных организмов. Такое обобщение является необходимым этапом в процессе выработки практического подхода к использованию микроскопических грибов как полноценных участников экосистемных процессов в решении задач прикладной экологии.

Задачи работы заключались в следующем:

• сравнить структурно-функциональные особенности сообществ микромицетов в водных и наземных экосистемах, в условно чистых и техногенно преобразованных биотопах (уровень сообществ);

• проанализировать биоиндикационную значимость популяционных признаков на примере группы фитопатогенных грибов (популяционный уровень);

• изучить реакции отдельных видов микроскопических грибов на некоторые воздействия (организменный уровень);

• охарактеризовать информативность микобиотических параметров в экологической оценке техногенных воздействий на природные объекты.

На основе обобщения литературных и собственных оригинальных данных в работе отражено биоиндикационное значение разных эколого-трофических групп грибов. Анализ реакций микромицетов на разные виды воздействий (природно-климатические и техногенные) в наземных и водных экосистемах дает возможность полнее оценить биоиндикационный потенциал микобиоты.

В основу экспериментальной работы по теме диссертации положены исследования, проведенные в период с 1980 по 2004 гг. в рамках научных

8

программ лаборатории экологических функций почв Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН и Института почвоведения МГУ-РАН, кафедры микологии и альгологии МГУ, лаборатории микологических исследований Института экологии Волжского бассейна РАН; представлены результаты исследований, поддержанных Российским фондом фундаментальных исследований, Государственной научно-технической программой «Биоразнообразие», программой Научно-исследовательской работы Министерства природных ресурсов России.

Список літератури

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ