Фундаментальные основы прогнозирования трансформации почвенных грибных сообществ в условиях потепления климатаНИР

The fundamental basis of predicting the transformation of soil fungal communities in a warming climate

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. этап 2011 года
Результаты этапа: В соответствии с задачами проекта был подобран ряд почв обеспеченных морфогенетическими описаниями и характеристикой физико-химических свойств. Проведен отбор образцов для микологических анализов. Проводится идентификация выделенных грибов по традиционным культурально-морфологическим критериям, а также методами молекулярного анализа по участкам ITS. На основании уже имеющихся данных годичной динамики грибных сообществ и данных этого года проведена оценка особенностей комплексов микроскопических грибов на примере дерново-подзолистых почв (Московская, Костромская обл.) и урбаноземов (г.Москва) в зависимости от погодных условий разных лет. В жарких засушливых условиях в дерново-подзолистых почвах (Костромской обл.) показано резкое снижение числа культивируемых грибов, перестройка их комплексов, со смещением максимума разнообразия из верхнего горизонта подстилки в нижележащие гумусовые горизонты. По составу грибных комплексов в дерново-подзолистой почве и урбаноземе (Москва) в 2010, 2011гг. имеются существенные отличия в летние месяцы и ранней осенью по сравнению с данными 2006, 2009гг., когда погодные условия были ближе к климатической норме. Эти различия отчетливо выявляются методами факторного анализа при анализе встречаемости и обилия видов и более четко выражены в урбаноземах. В жарких летних условиях отмечено некоторое увеличение выделения родов Fusarium, Aspergillus, Absidia среди которых имеются виды, известные как потенциально патогенные. В годы с экстремальными летними температурами показана тенденция увеличения содержания темноокрашенных спор грибов (Alternaria, Cladosporium) в составе воздушной пыли, оседающей на почву. Изучено изменение богатства и состава целлюлозоразлагающих грибов при изменении хода суточных температур в северных и почвах центральной части ЕТР (альфегумусовые подзолы, серые лесные почвы) в полевых модельных экспериментах. В серых лесных почвах выявлено существенно большее разнообразие целлюлозоразлагающих грибов. В более жарких погодных условиях (июль Мурманская обл., август Московская обл.) показана тенденция снижения видового богатства грибов, развивающихся на целлюлозе в экспериментах с повышением температур. В более прохладных погодных условиях в экспериментах на северных почвах таких тенденций не отмечалось. И при выделении на питательные среды, и в опытах с целлюлозой показано, что чувствительной группой на повышенные температуры в дерново-подзолистых почвах могут быть представители порядка Mucorales. Проводится отработка методов определения функционального разнообразия грибов в почвах. Предложены варианты адаптированной для наших исследований методики (уточнение набора субстратов, бактериальных ингибиторов, методов культивирования, оптимальных сроков анализа и др.). В серии первичных исследований с урбаноземами отмечается, что при повышении температуры почвы от 20 до30°С может изменяться развитие грибов хорошо потребляющих сахара.
2 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. этап 2012 года
Результаты этапа: Грибы являются одними из важнейших компонентов биоты почвы. С этих позиций в лабораторных и полевых экспериментах нами проводятся исследования для выяснения, как может изменяться грибное население почвы в ответ на условия, моделирующие отдельные сценарии потепления климата. По предварительным данным, эти условия могут оказывать существенное влияние на видовое, функциональное разнообразие и развитие ряда эколого-трофических групп почвенных грибов. Причем нами показано, что видовая и функциональная реакция почвенных грибов на разные температуры, может отличаться для ненарушенных зональных (дерново-подзолистых) и антропогенных (городские урбаноземы) почв. Установлено, что повышенная температура (30°С) оказывает более негативное влияние на грибной комплекс исследованной дерново-подзолистой почвы, чем урбанозёма. Это было показано по снижению показателей видового разнообразия (Н) и изменению сукцессий грибов. Снижение видового разнообразия происходило, в первую очередь, за счет уменьшения выделения типичных для почв умеренных широт грибов рода Penicillium. Функциональное разнообразие грибных сообществ оценивается по способности утилизировать различные виды органических субстратов. Нами было зафиксировано влияние повышенной температуры на показатели функционального разнообразия грибного сообщества исследованной дерново-подзолистой почвы, которое проявилось, в первую очередь, по изменению потребления аминокислот. При повышенной температуре увеличилось разнообразие аминокислот, на которых наблюдался рост грибов, а также интенсивность развития на них мицелия грибов. Для грибного комплекса городских урбанозёмов подобных изменений видового и функционального разнообразия выявлено не было. Таким образом, можно предположить, что увеличение температуры зональных почв умеренных широт может существенно сказаться на структуре и функционировании почвенных грибных комплексов. Это подтверждают и наши полевые эксперименты, с укрытиями, которые в мировой практике используются в модельных исследованиях по потеплению климата. В качестве объектов исследования в этих экспериментах была исследована реакция на изменение суточных температур группы грибов, которые разлагают важнейший природный субстрат – целлюлозу. В зональных и антропогенных почвах Европейской территории России в экспериментах с укрытиями показано, что даже кратковременное (1,5 месячное) изменение хода суточных температур может приводить к увеличению разнообразия заселяющих целлюлозу грибов и интенсивности колонизации ими субстрата. Это было особенно выражено в северных Al-Fe-гумусовых подзолах и дерново-подзолистых почвах под древесным пологом. Перестройки целлюлозоразлагающих грибных сообществ при повышении почвенных температур, проявляются в изменении состава доминирующих видов, количественном содержании отдельных видов грибов. Последствия таких изменений должны быть дальше исследованы.
3 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. этап 2013 года
Результаты этапа: В исследованиях 2013г для зональной дерново-подзолистой почвы при анализе видового разнообразия почвенных грибов, в ходе сукцессии не было выявлено существенных различий для температурных режимов (10 и 20°С). Однако при повышенной температуре (30 °С) наблюдается снижение разнообразия (Н) культивируемых грибов (на 0,7 – 0,9 бит) на большинстве стадий сукцессии. Имеются отличия и в самом ходе грибной сукцессий при разной температуре, что показано методом главных компонент. В зональной дерново-подзолистой почве при 10 и 20°С сукцессионные смены выявлялись отчетливо, а при 30°С ход грибной сукцессии был мало выражен. В отличие от дерново-подзолистых почв микобиота урбанозема была менее чувствительна к смене температур: в урбанозёме не выявлено существенных различий в показателях видового разнообразия грибов в процессе сукцессии при исследованных температурных режимах. Смены грибных комплексов в процессе сукцессии в урбаноземах были четко выражены и грибные сообщества больше отличались друг от друга на разных стадиях сукцессии, чем при разных почвенных температурах. Это может определяться тем, что 1) для городских почв характерны более повышенные почвенные температуры, к которым грибной комплекс урбаноземов может быть в большей степени адаптирован; 2) в урбаноземах по сравнению с зональными почвами содержится большая доля эвритопных видов (Марфенина, 2005), имеющих более широкие зоны температурного оптимума; 3) за счет большой мозаичности местообитаний в урбаноземах может содержаться и более разнообразный пул грибов. При исследовании функционального разнообразия грибных комплексов в разных почвенных условиях, было выявлено, что наиболее отчетливые изменения на температурное воздействие отмечаются при анализе не всех исследованных субстратов, а их отдельных групп, в первую очередь, аминокислот и сахаров. Нами впервые показаны отличия, в целом, функционального разнообразия грибных сообществ зональной и антропогенной почв. В дерново-подзолистой почве и урбанозёме развитие грибов в процессе сукцессии происходило на разных наборах субстратов. Существенные отличия отмечали и для роста на аминокислотах. И в той, и в другой почве хорошо потреблялась гетероциклическая аминокислота - гистидин, а возможность роста грибов на остальных аминокислотах различалась. Наиболее интенсивный рост грибного комплекса урбанозёма был зафиксирован на простой алифатической аминокислоте (изолейцине), а для дерново-подзолистой почвы – на более сложных: гетероциклической (гистидине) и гидроксиаминокислоте (серине). Отличий при температурах 10 и 20°С не наблюдали.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".