Зоодиагностика и индикация почв

Накопленный к 50-м гг. фактический материал по распространению в почвах беспозвоночных, их фаунистическому составу и адаптационным характеристикам позволил И.С. Гилярову сформулировать основные принципы зоологического метода диагностики почв.

Предпосылкой для применения почвенно-зоологических методов для почвенной диагностики является представление об “экологическом стандарте” вида. Каждый вид в пределах своего ареала занимает определенные местообитания, совокупность условий в которых отвечает исторически выработавшимся требованиям данного вида.

Экологический стандарт - сочетание основных факторов среды (температура, влажность, рН, солевой режим и т.д.), обеспечивающих жизнедеятельность данного вида.

Экологическая пластичность вида - амплитуда варьирования отдельных факторов среды, в которых возможно существование данного вида, т.е. широта экологического стандарта.

Виды с широкой экологической амплитудой (эврибионты) мало пригодны для индикационных целей, экологически узковалентные виды (стенобионты) служат хорошими индикаторами определенных условий среды и свойств субстрата. Для почвенных животных, использующих почву как единую среду обитания, а не как систему микросред (в случае микроскопических организмов), легче можно выявить зависимость между общими свойствами почвы и ареалами видов. 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 ” Т.Я. Бей-Биенко). Для почвообитающих животных климатические условия преломляются через гидротермический режим почв, и у границ ареала каждый вид почвенных беспозвоночных выбирает для заселения такие участки. На которых гидротермический режим почвы наиболее приближается к гидротермическому режиму почв в области его наибольшего распространения и частой встречаемости. Так, по “правилу смены местообитаний” мезофильные виды в центре ареала становятся ксерофильными у северных границ и гигрофильными - у южных границ ареала. Например, июньский хрущ в Нечерноземной зоне встречается в сухих супесчаных почвах на южных склонах оврагов, 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 эвритропный мезофил. Следовательно, индикационную роль он играет только в тех местах, где он выступает как стенобионт.

Отдельные виды животных могут быть хорошими индикаторами физических, химических и биохимических свойств почв. Например, связь беспозвоночных с механическим составом определяется, во-первых, механическими особенностями почвы как субстрата и может быть диагностирована с помощью размеров, внешних и морфологических особенностей животных (мелкие формы характерны для более легких почв, блестящие покровы у обитателей легких почв и тусклые, матовые - тяжелых, отсутствие ямок, выростов и шипиков на головной капсуле личинок насекомых, обитающих в тяжелых почвах). Во-вторых, механический состав определяет аэрацию, особенности гидротермического режима почв.

Почвенные беспозвоночные являются чуткими индикаторами общего режима влажности, который складывается в почве. Встречаемость тех или иных видов может быть показателем влажности или сухости местообитания. Например, для мокриц построен индикационный ряд форм, характеризующихся постепенным повышением требований к влажности субстрата, позволяющий использовать эти формы мокриц в качестве индикаторов степени увлажненности почв. Однако, характеристики гидротермического режима по встречаемости тех или иных видов имеют относительный, географически обусловленный характер и популяции одного вида в разных частях широкого ареала характеризуются часто разным диапазоном требований в отношении гидротермических условий.

Педобионты могут быть индикаторами солевого режима почв. Обычно концентрация солей в почвах не достигает таких величин, чтобы исключить в них все группы животных. Например, в солончаках наблюдается специфический состав беспозвоночных-галофилов (отдельные виды стафилин, чернотелок), которые, как и растения галофиты, могут быть индикаторами процессов засоления. Нет ярко выраженной корреляционной связи педобионтов с рН, хотя на дождевых червях было показано, что их численность прямо пропорциональна величине рН водного раствора в пределах от кислой до слабощелочной реакции среды. Некоторые группы животных, являющиеся в большей или меньшей степени калькофилами (моллюски, диплоподы, мокрицы), могут быть индикаторами богатства почвы кальцием.

Однако использование одного вида для индикации дает мало уверенности в правильности видов. 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 и наоборот. Для сравнения особенно важно привлекать данные по наименее специализированным в отношении питания, наименее связанным с определенными видами растений группам животных. Наиболее пригодны для таких целей сапрофаги и зоофаги, среди фитофагов - полифаги. Уже общее соотношение численности сапрофагов и фитофагов может служить показателем некоторых почвенных свойств или процессов. Так, доминирование фитофагов в составе почвенного населения характерно для бедных, часто деградированных почв.

Зависимость почвенных беспозвоночных от определенных условий среды обусловливает их избирательность в отношении элементарных почвенных процессов (ЭПП), т.е. ЭПП обусловливает наличие определенного комплекса педобионтов. Кроме того, многие животные являются агентами процессов почвообразования. Так, в трансформация органических остатков сопровождается сукцессионной сменой группировок беспозвоночных. Например, для коллембол выделяют: подстилочные (“зимняя стадия”), компостно-подстилочные (“стадия листового компоста”), почвенные (“почвенная стадия”). По соотношению животных-гумификаторов и минерализаторов в почве можно говорить о преобладании того или иного процесса. Высокая плотность беспозвоночных, участвующих в высвобождении кальция свидетельствует о процессе биогенной карбонатизации.

Результатом прямых и опосредованных связей с ЭПП является наличие определенных групп видов беспозвоночных, не связанных между собой генетически и морфологически, но связанных с определенным ЭПП - зооплеяд. Чем интенсивнеепроцессы, тем выше численность особей таких животных.

Не все группы беспозвоночных равнозначны с т.з. их диагностической ценности. Наименее полезны мелкие формы, т.к. они отличаются космополитизмом.

Простейшие. Наиболее часто в почвенной биодиагностике используются раковинные амебы (тестации). Они легко определяются по строению раковин, которые хорошо сохраняются в почве. Характерной особенностью тестаций является наличие у многих видов экологических преферендумов по отношению к среде обитания. В результате, все разнообразие форм раковин группируется в несколько эколого-морфологических типов раковин. Каждый из экоморфотипов соответствует определенному местообитанию от водной среды болот до минеральных почвенных горизонтов. По набору эко-морфотипов раковин в почвенном образце можно в общих чертах дать характеристику субстрата и происходящих в нем процессов. Например, в развитых автоморфных почвах без подстилки доминируют крупные плагиостомные и криптостомные виды, в лесных - мелкие акростомные, населяющие подстилку, в гидроморфных почвах - апланатные и трахелостомный тип раковин.

Микроартроподы. Среди них на уровне вида трудно найти индикаторы, т.к. многие из них связаны с определенными видами растений, узкими местообитаниями и определение их видовой принадлежности под силу только узким специалистам. Однако, набор видов и соотношение численности основных групп микроартропод (клещей и коллембол) характерны для каждого типа почв и резкие изменения в окружающей среде приводят к достаточно быстрой реакции комплекса микроартропод, поэтому эти педобионты удобны при индикационных работах на уровне комплекса видов. При проведении сопутствующей индикации процессов восстановления биогеоценозов необходимо помнить, что восстановление комплекса мелких членистоногих может идти двумя путями: восстанавливается “старый” комплекс видов при восстановлении прежних условий среды, возникает новый в результате необратимых изменений в среде. Мелкие животные часто являются единственными представителями животных организмов в сильно измененных экосистемах(агроценозах, отвалах промышленных предприятий, свалках и т.п.), что обусловливает частое использование их в качестве диагностов антропогенных нарушений.

Крупные беспозвоночные особенно ценны и удобны для индикационных работ. Ареалы видов мезофауны более надежно изучены и характеризуются определенным комплексом почвенно-климатических условий. Кроме того, их среда обитания - сама почва, что обусловливает тесную и ярко выраженную связь крупных педобионтов с отдельными почвенными характеристиками и изменениями, происходящими в почве. Важно, что среди представителей мезофауны много видов-полифагов, т.е. мало связанных с определенным типом пищи. Наиболее удобны в качестве индикаторов дождевые черви, щелкуны и их личинки, крупные жужелицы, некоторые виды мокриц и диплопод, в аридных зонах - тараканы, чернотелки и их личинки.

В целом, выбор определенной группы или вида беспозвоночных в качестве индикатора почвенных условий должен основываться на его доминировании в естественных (или эталонных) местообитаниях. Предпочтение следует отдавать почвенным, а не подстилочным формам, т.к. в ряде экосистем (особенно антропогенно нарушенных) подстилка может отсутствовать.

Таблица 5. Биомасса дождевых червей при разных условия увлажнения

(по данным И.В. Кудряшовой, 1999).

влажность почвы, %	живая масса, мг	сухая масса после сушки при 105^оС, мг
14.7 50.5

Последнее время в качестве одного из диагностических показателей особенностей почвенных условий и процессов используется зоомасса. Биомасса беспозвоночных отражает напряженность деструкционных процессов, активность биохимических реакций, в какой-то степени гидротермические условия (табл.5). При использовании беспозвоночных в качестве почвенных индикаторов необходим эколого-географический подход, т.к. особенности педокомплексов беспозвоночных обусловлены не только отдельными почвенными параметрами, но и связью животного населения с зональными особенностями почв.

Заключение:

- в основе зоодиагностики и индикации почв лежит совпадение географических ареалов почвенных типов и некоторых видов беспозвоночных;

- избирательность беспозвоночных в отношении ЭПП определяют диагностическую ценность педобионтов при изучении процессов, происходящих в почве. В качестве индикаторов ЭПП целесообразно использование зооплеяд;

- выбор отдельных групп животных в качестве индикаторов зависит от целей почвенной диагностики и должен учитывать их индикационную неравнозначночность.

Дата добавления: 2015-04-25