Пространственное распределение почвенных нематод в ризосферах тополя и березы

Key words: carrion beetles; Silphidae; coniferous forests; biodiversity.

About the authors: Evgeniy Alekseevich Eremeev1, postgraduate student at the Department of Biology, Junior Researcher at the Laboratory for Animal Systematics and Ecology; Aleksandr Mikhailovich Psarev2, Doctor of Biological Sciences, Professor at the Department of Biology.

Place of empoloyment: 2The Shukshin Altai State Academy of Education, Biysk.

УДК 592 С. А. Антропова, А. Г. Карташев

Томск, Россия

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЧВЕННЫХ НЕМАТОД В РИЗОСФЕРАХ ТОПОЛЯ И БЕРЕЗЫ

Аннотация. Исследованы численность и родовой состав почвенных нематод в ризосферах тополя и березы. Пространственное распределение сообществ почвенных нематод изучалось в окрестностях г. Томска в ризосферах березы и тополя на расстоянии 20, 40, 60 и 80 см от корневой шейки. Нематод выделяли по модифицированному методу Бермана из навесок почвы в 15—30 г в 3-кратной повторности. Фиксатор — ТАФ (триэтаноламин + формалин + вода, в соотношении 2:7:91). Плотность популяций нематод рассчитывали на 100 г почвы. В ризосфере березы выявлены 11 родов нематод, относящихся к 4 трофическим группам, в ризосфере тополя — 9 родов нематод, относящихся к 5 трофическим группам. Доминирующей является группа нематод паразитов растений. Следующая трофическая группа нематод изучаемых деревьев представлена бактериотрофами. Высокая численность нематод-бактериотрофов, отмеченная в исследовании, — характерное явление для сообществ нематод лесных биотопов. Отмечена незначительная доля хищных нематод и нематод, ассоциированных с растениями. В ризосфере тополя отмечена группа нематод-политрофов. Изменения численности почвенных нематод в период исследования происходят за счет изменения степени увлажненности почвы. Максимальное количество почвенных нематод зарегистрировано на расстоянии 20 см от корневой шейки. Доминантный род нематод в изученных ризосферах — Meloidodera, субдоминантными являются рода Mononchus, Rhabditis, Plectus.

Ключевые слова: почвенные нематоды; пространственное распределение; ризосфера.

Сведения об авторах: Светлана Александровна Антропова1, ассистент кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга, аспирант кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга; Александр Георгиевич Карташев", доктор биологических наук, профессор кафедры радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга.

Место работы: 1,2Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники.

Контактная информация: '634062, г. Томск, ул. Беринга, д. 1, e-mail: svetik_antropova@mail.ru; 2634050, г. Томск, пр. Ленина, д. 40, e-mail: office@tusur.ru.

Нематоды — широко распространенная группа почвенных беспозвоночных животных с высокой численностью. Различные факторы среды оказывают влияние на распространение, численность и функциональную активность нематод (Randy, Anwar. Bilgrami 2004). Благодаря большому видовому разнообразию нематод влияние факторов на различные группы исследована недостаточна. Почвенные нематоды активно включаются в трофические цепи. Вследствие своей многочисленности, широкого распространения и приспособленности к различным источникам питания почвенные нематоды осуществляют значительные биогеоценотические функции. Совместно с почвенной микрофлорой они участвуют в разложении и преобразовании органического вещества, делая его доступным для растений, грибов и бактерий (Козловская 1976; Парамонов 1962). Нематоды регулируют численность грибов и бактерий, как подавляя, так и стимулируя их размножение и развитие. Наиболее заселена нематодами ризосфера деревьев, в которой обеспечивается контакт нематод с корневой системой и органами растения, погруженными в почву

(Парамонов 1962). Пространственное распределение сообществ нематод покрытосеменных деревьев исследовано недостаточно.

Целью наших исследований являлось исследование пространственного распределения сообществ нематод в ризосфере берёзы и тополя в летний период.

Методика исследований. Исследования проводились в окрестностях г. Томска, в подтаежной зоне Западной Сибири в весенне-летний период: май, июнь, июль. Образцы почвы для исследования численности и родового состава почвенных нематод отбирались в светло-серых лесных почвах. Для исследования распределения почвенных нематод выбран берёзово-зеленомошно-разно-травный лес. Древесный ярус образован преимущественно березой пушистой (ВеШ1а риЬенсепн Ь.) и тополем (Рори!их Ь.). Для изучения особенностей биотопического распределения почвенных нематод заложены модельные площадки размером 10x10 м. На участках брались пробы из середины генетических горизонтов почвы. В ризосфере деревьев по поверхности закладывались площадки на расстоянии 20, 40, 60,

Вестник HB ГУ. № 2/2016

ЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

80 см от корневой шейки деревьев (Дюкарев и др. 1997; Соколов 1968).

Нематод выделяли по модифицированному методу Бермана из навесок почвы в 15—30 г в 3-кратной повторности. Фиксатор — ТАФ (три-этаноламин + формалин + вода, в соотношении 2:7:91). Плотность популяций нематод рассчитывали на 100 г почвы. Устанавливали систематическую принадлежность 100 особей из пробы. Идентификацию нематод проводили до рода. Каждый таксон нематод относили к одной из шести эколого-трофических групп: бактериотро-фы (Б), микотрофы (М), политрофы (П), хищники (X), нематоды, ассоциирующие с растениями (Аср) и паразиты растений (Пр) (Кирьянова 1969;

Й" о

§2

Н сп о и о

1500

т. Í Ti - т. - I } Í - - т= - т1 - тг! -- т -

20 40 60 май 80 20 40 60 июнь 80 20 40 ик 60 ль 80

Матвеева и др. 2008: 65; Yeates G.W. et al 1993). Для определения влияния факторов окружающей среды на сообщество нематод рассматривали: тип почвы, влажность, рН почвенной среды, как наиболее важные показатели, влияющие на жизнедеятельность почвенной микробиоты. Полученные результаты исследований обрабатывались в табличном процессоре Microsoft  Excel 2010 и с использованием пакета Statistica 7.1.

Результаты и обсуждения. В результате проведенных исследований в ризосферах изученных деревьев выявлено 11 родов нематод. Результаты численности и родового состава почвенных нематод в ризосфере березы (рис. 1).

i Bunonema i Mononchus Diplogaster Paratylenchus Tylenchus Meloidodera Helicotylenchus Rhabditis Plectus

Расстояние от корневой шейки березы, см

Рис. 1. Пространственное распределение родов сообществ почвенных нематод в зависимости от расстояний до корневой шейки берёзы

В ризосфере березы обнаружены 9 родов нематод: Bunonema, Mononchus, Diplogaster, Paratylenchus, Tylenchus, Meloidodera, Helicotylenchus, Rhabditis, Plectus. Трофическая структура в ризосфере березы представлена 4 группами. Преобладающей является группа нематод паразитов растений, которая составляет 65% нематодного сообщества. Основная масса представлена родом нематод Meloidodera. Ме-лойдодеры регистрировались многими учеными как седентарные эндопаразиты корней древесной растительности. Численность данного рода на расстоянии 20 см составляет 1890 экз./ЮО г почвы, что свидетельствует о неблагоприятном влиянии нематод на рост и развитие деревьев. Следующая трофическая группа ризосферы представлена бактреотрофами, которые составляют 21%. Высокая численность нематод-бактериотрофов, отмеченная в исследовании, — характерное явление для сообществ нематод лесных биотопов (Матвеева и др. 2008; Armendariz, Aipin 1996; Tomar, Ahmad 2009). Доминирование бактериотрофов во всех типах сообществ северного региона — типичное явление, т.к. они наряду с прочими почвенными микроорганизмами являются в условиях севера основными участни-

ками процесса разложения растительных остатков и опада, способствуют их минерализации и гумификации (Кудрин 2011). Одной из причин высокого обилия бактериотроф может являться большее видовое разнообразие водорослей, бактерий и других микроорганизмов в ризосфере березы, по сравнению с еловыми, сосновыми и кедровыми насаждениями (Гарибова и др. 1978). Следует отметить незначительную долю хищных нематод (10%) и нематод, ассоциированных с растениями (4%). Отсутствие нематод-микотро-фоф можно объяснить тем, что береза является слабо микотрофной древесной породой.

Анализ данных, представленных на рис. 1, позволяет выявить изменение численности почвенных нематод в зависимости от расстояния от корневой шейки березы. У березы мочковатая корневая система, но корни залегают неглубоко. Корни дерева постоянно нуждаются в наличии влаги, поэтому вокруг растений находится небольшое число других представителей растений. Дерево вытягивает влагу и питательные вещества (Рахтеенко 1952). Возможно, данные факторы влияют на численный и родовой состав почвенных нематод. Наибольшая численность почвенных нематод наблюдается на рас-

стоянии 20 см от корневой шейки. Максимальное значение численности характерно для рода МеЫс1о(1ега, минимальное — для рода НеИсо{у1епских, присутствие которого отмечается на расстоянии 20 см от корневой шейки дерева. В июне происходит сокращение родов нематод в связи с выпадением рода НеИсгЯук'пских. Доминирующий род МеЫс1о(1ега увеличивает численность в пределах всей обследуемой зоны. Для других родов характерно увеличение численности простейших с максимальными значениями в области 20 см от корневой шейки дерева за счет изменения влажности. Данные по изменению показателей влажности представлены в таблице. По данным исследователей, отмечается изменение численности почвенных нематод в зависимости от градиента влажности. Выявлены рода нематод, которые реагируют на изменение влажности почв. Так, рода: Ту 1енеких, ЯкаЬскйх, Р1ес1их, Рагсйук'пскт снижают численность при увлажнении. Для рода Мопопскш характерна прямая зависимость изменения численности с возрастанием влажности (Кудрин 2012).

Анализ данных пространственного распределения почвенных нематод в июле позволяет наблюдать смещение максимальной численности доминирующего рода к 40 см от корневой шейки. Частично восстанавливается род НеИсоН'кпския. Наблюдается активное распространение нематод на расстояния 60 и 80 см от корневой шейки дерева. Что, вероятно, связано с активными биологическими процессами в ризосфере берёзы.

Таблица 1

Физико-химические показатели почвы

Физико-химические показатели мм

Береза Тополь

Влажность, % 42,8 41,5

РН 6,04 6,69

Гранулометрический состав суглинок легкий супесь

июнь

Влажность, % 9,27 11,97

РН 6,07 6,08

Гранулометрический состав суглинок легкий супесь

июль

Влажность, % 19 19,5

РН 5,74 6,15

Гранулометрический состав суглинок легкий супесь

В ризосфере тополя обнаружены 9 родов нематод: Випопета, Мопопскш, /Лр1(^ах1е1\ Ту1епскш, К4екнскк1ега, Rha.bd.itis, ОогуШтш, Р1есШэ, Ье1епскш. Трофическая структура в ризосфере тополя представлена 5 группами. Наибольшая численность характерна для группы не-матод-паразитов растений. Род нематод

Мекяйойега является наиболее многочисленным и составляет 62% нематодоценоза. Аналогично с ризосферой березы можно сделать вывод, что данный род нематод является доминирующим или свидетельствующим о болезни исследуемых деревьев. Второй группой нематодного сообщества являются бактериотрофы, составляющие 16%. Следует отметить присутствие хищных нематод (11%) и нематод, ассоциированных с растениями (7%). Выявленная структура сообществ аналогична трофической структуре ризосферы березы. Необходимо отметить наличие представителей еще одной группы нематод — политро-фов, которая присутствует в ризосфере тополя и составляет 4%. Для политрофов статистически значимым является влияние кислотности почвы, политрофы предпочитают менее кислые условия (Кудрин 2012).

Анализ данных (рис. 2) позволяет выявить изменение численности почвенных нематод в зависимости от расстояния до корневой шейки тополя. Известно, что корни тополя мощные, находятся на поверхности и распространяются на расстояние 3—4 м. Анализ данных по пространственному распределению почвенных нематод в ризосфере тополя позволяет выявить появление новых родов, не присутствовавших в ризосфере березы: ИогуЫтш, Ьектскш. Доминирующим родом является МеЫс1о(1ега. Максимальная численность нематод наблюдается на расстоянии 20 см от корневой шейки тополя.

Анализ полученных результатов (рис. 2) за июнь позволяет выявить пространственное перераспределение сообществ нематод. Снижается численность почвенных нематод родов Мопопскш, Diplogaster и увеличивается численность родов ЯкаЬсИйх, ОогуШтш. Снижение численности рода Мопопскш объясняется уменьшением влажности в исследуемом месяце, данный род нематод негативно реагирует на изменение влажности. Наблюдается активное заселение всех пространственных участков ризосферы тополя нематодами с наибольшей численностью на расстоянии 20 см от корневой шейки дерева. Сохраняется и доминирующий род МеЫс1ос1ега, численность которого повышается во всей области наблюдений. Пространственная картина распределения почвенных нематод в июле в области ризосферы тополя не изменяется. Происходит снижение численности всех родов с максимумом в области 20 см от корневой шейки дерева.

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы: в ризосфере берёзы выявлены 11 родов нематод, относящихся к 4 трофическим группам; к доминантным родам нематод относятся: МеЫс1ос1ега, к субдоминант-

Вестник НВГУ. № 2/2016

ЭКОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

ным: Mononchus, Rhabditis. Максимальная численность нематод пространственно смещается в

3000

течение летнего сезона на расстоянии от 20 до 60 см от корневой шейки дерева.

о о

ч о н

2500

2000

к tr

3 1500

и v о

U 1000

500

¿IjIJI

40

60

июнь

It

80

20

40

60

80

июль

Bunonema I Mononchus Diplogaster I Tylenchus Meloidodera Rhabditis Dorylaimus Plectus I Lelenchus

Расстояние от корневой шейки тополя, см

Рис. 2. Пространственное распределение родов сообществ почвенных нематод в зависимости от расстояний до корневой шейки тополя

В ризосфере тополя обнаружено 9 родов не- минантным: Mononchus, Plectus. Максимальная матод, относящихся к 5 трофическим группам. К численность нематод наблюдается в 20 см от доминантным относятся: Meloidodera, к субдо- корневой шейки дерева.

ЛИТЕРАТУРА

Гарибова Л. В.. Дундин Ю. К, Коптяева Т. Ф„ Филин В. Р. 1978. Водоросли, лишайники и мохообразные СССР. Москва: Мысль.

Кирьянова Е. С., Кралль Э.Л. 1971. Паразитические нематоды растений и методы борьбы с ними. Москва: Наука, Т. 1.

Козловская Л. С. 1976. Роль почвенных беспозвоночных и трансформации органического вещества болотных почв. Москва: Наука.

Кудрин А. А. 2012. Разнообразие и экология почвенных нематод в пойменных экосистемах подзон средней и северной тайги Республики Коми: Автореф. ... дис. кан. биол. наук. Сыктывкар.

Кудрин А. А. 2011. Структура населения нематод в градиенте влажности пойменных осиново-березовых лесов республики Коми // Известия ПГПУ им. Белинского 25, 358—363.

Матвеева Е. М„ Груздева Л. И.. Коваленко Т. Е., СущукА. А. 2008. Почвенные нематоды как биоиндикаторы техногенного загрязнения таежных экосистем // Тр. КарНЦ РАН. Серия Б. «Биогеография Карелии». Вып. 14, 63—75.

Парамонов А. А. 1962. Основы фитогельминтологии. Москва: АН СССР. Т. 1.

Дюкарев А. Г., Пологова Н. Н„ Лапшина Е. Д. 1997. Природно-ресурсное районирование Томской области / Воробьев В. Н. (отв. ред.). Томск: Спектр.

Рахтеенко И. Н. 1952. Корневые системы древесных и кустарничковых пород. Москва: Гослесбумиздат.

Соколов А. В. 1968. Агрохимическая характеристика почв СССР: Районы Западной Сибири. Москва: АН СССР.

Armendariz I., Arpin P. 1996. Nematodes and their relationship to forest dynamics: I. species and trophic groups // Biol Fertil Soils. Vol. 23, 405—413.

GanglerR., BilgramiA. L. 2004. Nematode Behaviour. Wallingford: CABI.

Tomar V. V. S, Ahmad W. 2009. Food web diagnostics and function diversity of soil inhabiting nematodes in a natural woodland // Helminthologia. Vol. 23,405—413.

Yeates G. W., Bongers Т., De Goede R. G. M, Freckman D. W„ Georgieva S .S. 1993. Feeding habits in soil nematode families and genera -an outline for soil ecologists // J Nematol. Vol. 25, 315—331.

REFERENCES

Garibova L„ Dundin J., Koptyaeva Т., Filin V. 1978. Algae, lichens and biyophytes USSR. Moscow Publ.

Khyanova E. S. Krall E.L. 1971. The plant parasitic nematodes and methods to combat them. V.l. Moscow Publ.

Kozlovsky L. S. 1976. The role of soil invertebrates and transformation of organic matter marsh soils. Moscow Publ.

Kudrin A. A. 2012. Diversity and ecology of soil nematodes in the floodplain ecosystems subzones middle and northern taiga of the Komi Republic: Avtoref.dis.kan.biol.nauk, Syktyvkar Publ.

Kudrin A. A. 2011. The structure of the population of nematodes in a gradient of humidity inundated aspen-birch forests of the Republic Romi//Math. PGPU them. Belinsky. №25. 358-363.

Matveeva E. M., Gruzdeva L. I., Kovalenko Т. E., SuschukA. A. 2008. Soil nematodes as a bio-indicators of anthropogenic pollution of taiga ecosystems // Tr. Karelian Research Centre of Russian Academy of Sciences. Series B. "Biogeography of Karelia." Vol. 14. Petrozavodsk Publ. 63-75.

Paramonov A. A. 1962. Fundamentals phytohelminthology. Vol. 1. Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR.

Dyukarev A. G., Pologova N. N.. Lapshin E. D. 1997. Natural resource zoning of Tomsk region // V. N. Vorobyov (Ed. Ed.). Tomsk Publ.

Rahteenko I. N. 1952. The root systems of tree and shrub species. Moscow Publ.

Sokolov A. V. 1968. Agrochemical characteristics of soils of the USSR: Areas of Western Siberia. Publishing House of the USSR Academy of Sciences.

Вестник НВГУ. № 2/2016

А. Л. Павленко, В. 77. Стариков, Д. В. Ибрагимова, К. А. Берников

Armendariz /., Arpin P. 1996. Nematodes and their relationship to forest dynamics: I. species and trophic groups // Biol. Fertil. soils, vol. 23. 405—413.

Randy Gaugler, AnwarL. Bilgrami. 2004. Nematode behaviour. CABI.

Tomar V. V. S, Ahmad W. 2009. Food web diagnostics and function diversity of soil inhabiting nematodes in a natural woodland // Helminthologia. vol. 23. 405—413.

Yeates G. W., Bongers T„ De Goede R. G. M„ Freckman D. W., Georgieva, S.S. 1993. Feeding habits in soil nematode families and genera — an outline for soil ecologists. // J. Nematol. Vol. 25. 315—331.

S. A. Antropova, A. G. Kartashev

Tomsk, Russia

SPATIAL DISTRIBUTION OF SOIL NEMATODES IN RHIZOSPHERE OF POPLAR AND BIRCH

Abstract. The following paper reflects the study of the number and generic composition of soil nematodes in poplar and birch root zones. The authors analyzed spatial distribution of soil nematode communities near in root zones of birches and poplars growing in forest areas near the city of Tomsk and located at a distance of 20, 40, 60 and 80 cm from the root collar. The researchers isolated nematodes applying the modified Berman technique to take 15—30 g of each soil sample three times and used triethanolamine + formalin + water in the ratio 2:7:91 as a fixative substance. The population density of nematodes was calculated per 100 g of soil. The studies revealed 11 nematode genera belonging to the 4 trophic groups in birch root zones and 9 nematode genera belonging to 5 trophic groups in poplar root zone. Plant parasites are the dominant group of nematodes. Another trophic group of nematodes is presented by bacteriotrophes. The study revealed an insignificant proportion of predatory nematodes and nematodes associated with plants, along with high levels bacteriotroph nematodes, which is a characteristic phenomenon of nematodes in forest habitats. Poplar root zones contained a group of polytrophic nematodes. Throughout the study, the number of soil nematodes changed due to changes in soil moistening. The maximum number of soil nematodes was registered at a distance of 20 cm from the root collar. The study of root zones showed that Meloidodera is the dominant nematode genera, while Mononchus, Rhabditis, Plectus are subdominant genera.

Key words: soil nematodes; spatial distribution; root zone.

About the author: Svetlana Aleksandrovna Antropova1, Postgraduate Student, Assistant at the Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring; Alexandr Georgievich Kartashev2, Doctor of Biological Sciences, Professor of the Department of Radioelectronic Technologies and Environmental Monitoring.

Place of employment: 1,2Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR).

УДК 597.5+591.2+591.4 А. Л. Павленко, В. П. Стариков,

Д. В. Ибрагимова, К. А. Берников

Сургут, Россия

О МОРФО-ПАТОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЯХ РЫБ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ В РАЙОНЕ ГОРОДА СУРГУТА

Аннотация. В работе представлены предварительные результаты исследования морфо-патологических изменений рыб при антропогенном воздействии на водную среду в условиях урбанизации. Город Сургут с разнотипными водоемами расположен на участке Средней Оби, испытывающий пресс негативных факторов.

Для оценки состояния популяций и организма рыб при морфо-патологических исследованиях осуществляли визуальный осмотр и патологоанатомический анализ. Частота встречаемости патологий рыб составила менее 3%. Изменения внешнего строения характеризовались сглаживанием рисунка тела (речной окунь, обыкновенная щука), пятнами на глазу (плотва), цистами на жабрах, плавниковыми уродствами (речной окунь). При вскрытии брюшной полости: локальная гиперемия печени (обыкновенная щука), цисты в структуре печени (речной окунь, обыкновенная щука), свободная жидкость в брюшной полости (единично).

Травмы рыб при визуальном осмотре характеризовались повреждением подкожных тканей и мышц (речной окунь), рваными ранами ротовой полости (язь). Причинами травм рыб могут быть рыболовные снасти, хищные виды рыб и плавсредства.

Среди исследованных видов рыб морфо-патологические изменения выявлены у речного окуня, обыкновенной щуки, плотвы, язя.

В целом процент выявленных морфо-патологических нарушений низкий и составляет менее 3%.

Ключевые слова: рыбы; аномалии рыб; травмы рыб; морфо-патологический анализ; водоемы города Сургута.

Сведения об авторах: Анна Леонидовна Павленко1, инженер кафедры зоологии и экологии животных; Владимир Павлович Стариков2, доктор биологических наук, профессор кафедры зоологии и экологии животных; Динара Владимировна Ибрагимова , кандидат биологических наук, преподаватель кафедры зоологии и экологии животных; Кирилл Александрович Берников4, кандидат биологических наук, доцент кафедры зоологии и экологии животных.

Место работы: 1,2'3,4Сургутский государственный университет.