Дыхательная активность микробного сообщества почвы и его функциональное разнообразие при смещении верхней границы леса в горах Северо-Западного Кавказа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В горных районах одним из заметных последствий современного изменения климата является продвижение лесного пояса на субальпийские и альпийские луга. Такая смена растительных сообществ сопряжена с изменением качества поступающих в почву растительных остатков, что в свою очередь может существенно повлиять на минерализационную активность (базальное дыхание, БД) и функциональное разнообразие (ФР) микробного сообщества почвы. Цель работы - оценить распределение микробных (БД, ФР) и химических (С, N, С/N, рН) свойств почвы (0-10 см) вдоль лесо-луговых трансект Северо-Западного Кавказа (Карачаево-Черкесская Республика) с заповедными и пастбищными режимами землепользования. Выявлено, что от леса к лугу значимо возрастает содержание С и N в почве (оба режима землепользования), pH и скорость БД (заповедник). Однако ФР микробного сообщества почвы, напротив, уменьшается от леса к лугу, что, по-видимому, обусловлено меньшим разнообразием органических соединений, поступающих в почву только с травянистыми остатками, чем в сочетании с лесной подстилкой. Двухфакторный дисперсионный анализ показал, что варьирование ФР, pH, C и N вдоль изученных лесо-луговых трансект связано в большей степени с типом растительности (14…39 % объясненной вариации), а С/N и БД - с режимом землепользования (33…36 % объясненной вариации). Таким образом, большее воздействие на минерализационную активность микробного сообщества почвы будет иметь изменение режима землепользования, чем смещение верхней границы леса.

Об авторах

Александра Евгеньевна Селезнёва

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: alexandra_seleznyova@mail.ru

аспирант, младший научный сотрудник

Российская Федерация, 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская, д. 2

Кристина Викторовна Иващенко

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН; Российский университет дружбы народов

Email: ivashchenko.kv@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8397-158X

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Российской академии наук; старший преподаватель департамента ландшафтного проектирования и устойчивых экосистем, Аграрно-технологический Институт

Российская Федерация, 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская, д. 2; 117198, Российская Федерация, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 8/2

Софья Владимировна Сушко

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН; Агрофизический научно-исследовательский институт

Email: rogovaja7@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0664-7641

кандидат биологических наук, научный сотрудник

Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, 195220, просп. Гражданский, д. 14

Анна Ивановна Журавлева

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: zhuravlevaai@rambler.ru

младший научный сотрудник

Российская Федерация, 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская, д. 2

Надежда Дмитриевна Ананьева

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: ananyeva@rambler.ru

доктор биологических наук, главный научный сотрудник

Российская Федерация, 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская, д. 2

Сергей Александрович Благодатский

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН; Университет Хоэнхайм

Email: Sergey.Blagodatskiy@uni-hohenheim.de
ORCID iD: 0000-0003-1428-6014

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

Российская Федерация, 142290, г. Пущино, Московская область, ул. Институтская, д. 2; Германия, 70599, Штутгарт, ул. Гарбе, д. 13

Список литературы

  1. Kapos V, Rhind J, Edwards M, Price MF, Ravilious C. Developing a map of the world’s mountain forests. In: Price MF, Butt N. (eds.) Forests in sustainable mountain development: a state of knowledge report for 2000. Wallingford: CAB International; 2000. p.4—19.
  2. Margesin R, Nikilinska MA. Elevation gradients: Microbial indicators of climate change? Frontiers in Microbiology. 2019; 10: 2405. doi: 10.3389/fmicb.2019.02405
  3. Shen C, Gunina A, Luo Y, Wang J, He JZ, Kuzyakov Y, et al. Contrasting patterns and drivers of soil bacterial and fungal diversity across a mountain gradient. Environmental Microbiology. 2020; 22(8):3287—3301. doi: 10.1111/1462–2920.15090
  4. Jump AS, Huang TJ, Chou CH. Rapid altitudinal migration of mountain plants in Taiwan and its implications for high altitude biodiversity. Ecography. 2012; 35(3):204—210. doi: 10.1111/j.1600– 0587.2011.06984.x
  5. Tiwari A, Jha PK. An overview of treeline response to environmental changes in Nepal Himalaya. Tropical Ecology. 2018; 59(2):273—285.
  6. Cudlin P, Klopcic M, Tognetti R, Malis F, Alados CL, Bebi P, et al. Drivers of treeline shift in different European mountains. Climate Research. 2017; 73(1–2):135—150. doi: 10.3354/cr01465
  7. Körner C, Paulsen J, Spehn EM. A definition of mountains and their bioclimatic belts for global comparisons of biodiversity data. Alpine Botany. 2011; 121(2):73—78. doi: 10.1007/s00035–011–0094–4
  8. Gatti RC, Callaghan T, Velichevskaya A, Dudko A, Fabbio L, Battipaglia G, et al. Accelerating upward treeline shift in the Altai Mountains under last-century climate change. Scientific reports. 2019; 9(1):7678. doi: 10.1038/s41598–019–44188–1
  9. Skre O. Northern treelines as indicators of climate and land use changes — A literature review. Agrotechnology. 2019; 9(1):190. doi: 10.35248/2168–9881.19.8.190
  10. Greenwood S, Jump AS. Consequences of treeline shifts for the diversity and function of high altitude ecosystems. Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 2014; 46(4):829–840. doi: 10.1657/1938–4246–46.4.829
  11. Quideau SA, Chadwick OA, Benesi A, Graham RC, Anderson MA. A direct link between forest vegetation type and soil organic matter composition. Geoderma. 2001; 104(1–2):41—60. doi: 10.1016/S0016– 7061(01)00055–6
  12. Kammer A, Hagedorn F, Shevchenko I, Leifeld J, Guggenberger G, Goryacheva T, et al. Treeline shifts in the Ural mountains affect soil organic matter dynamics. Global Change Biology. 2009; 15(6):1570—1583. doi: 10.1111/j.1365–2486.2009.01856.x
  13. International Organization for Standardization. ISO 16072. Soil quality — laboratory methods for determination of microbial soil respiration. Geneva, Switzerland; 2002.
  14. Campbell CD, Chapman SJ, Cameron CM, Davidson MS, Potts JM. A rapid microtiter plate method to measure carbon dioxide evolved from carbon substrate amendments so as to determine the physiological profiles of soil microbial communities by using whole soil. Applied and Environmental Microbiology. 2003; 69(6):3593–3599. doi: 10.1128/aem.69.6.3593–3599.2003
  15. Jones RJA, Verheijen FGA, Reuter HI, Jones AR. (eds.) Environmental assessment of soil for monitoring Volume V: Procedures & protocols. Luxembourg: EUR23490 EN/5, Office for the Official Publications of the European Communities; 2008.
  16. Griffiths R, Madritch M, Swanson A. Conifer invasion of forest meadows transforms soil characteristics in the Pacific Northwest. Forest Ecology and Management. 2005; 208(1–3):347—358. doi: 10.1016/j. foreco.2005.01.015

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).