Водорості окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК 582.26/.27

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Водорості окультурених ґрунтів правобережного лісостепу України

03.00.05 - ботаніка

Березовська Маріанна Анатоліївна

Київ - 2006

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі ботаніки біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Соломаха Володимир Андрійович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри ботаніки.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, професор Паршикова Тетяна Вікторівна, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри фізіології та екології рослин;

кандидат біологічних наук, Михайлюк Тетяна Іванівна, Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, науковий співробітник

Провідна установа: Мелітопольський державний педагогічний університет.

Захист відбудеться «24» жовтня 2006 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.14 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: Київ, проспект акад. Глушкова, 2, корпус 12, конференцзал.

Поштова адреса: 01033, м. Київ - 33, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка: 01033, м. Київ - 33, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий «14» вересня 2006 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради кандидат біологічних наук Молчанець О.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Дослідження біорізноманіття України набуває значної актуальності, оскільки в останні роки все гостріше стає проблема забруднення навколишнього середовища та забезпечення зростаючих потреб населення у продуктах харчування (Израэль, 1984). Її вирішення вимагає інтенсифікації сільськогосподарського виробництва засобами, що не призводять до згубних наслідків в природі. Тому все більше уваги приділяється вивченню біологічних процесів, що відбуваються у ґрунтах, дослідженню ґрунтової мікрофлори і, зокрема, ґрунтових водоростей, які позитивно впливають на родючість ґрунтів стимулюючи їх мікробіологічну активність (Вассер, Кондратьева, Масюк и др., 1989).

Більше 66,4% площі Лісостепової зони України задіяно у сільськогосподарському виробництві (Фізична географія української РСР, 1982). Тому особливого значення набувають дослідження ґрунтової біоти і зокрема, ґрунтових водоростей, при розгляді питань, пов'язаних з використанням сільськогосподарських угідь на території Правобережного Лісостепу України. Нажаль, перелік робіт по вивченню водоростей окультурених ґрунтів на зазначеній території дуже обмежений і датується 50-ми роками. Кількість видів, знайдених у цих грантах обмежується списком 24-х видів Cyanophyta, виявлених на околицях Києва. Отже, гострої актуальності набувають питання вивчення водоростей означеної території, встановлення їх видового складу, з'ясування специфіки даної альгофлори, дослідження впливу біотичних та абіотичних факторів на розвиток водоростей.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано у рамках теми № 0197U003573 кафедри ботаніки Київського національного університету «Вивчити структурно-типологічні особливості формування фітобіорізноманіття природних та урбанізованих територій України».

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи - на основі результатів флористичного дослідження водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України, з'ясувати особливості альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України, встановити ступінь та наслідки впливу різних факторів на розвиток водоростей у ґрунті .

Для досягнення означеної мети були поставлені наступні завдання.

1. Встановити видовий склад водоростей у ґрунтах району досліджень, провести флористичний аналіз ґрунтової альгофлори і скласти конспект флори водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України.

2. Дослідити динаміку змін видового складу водоростей в різні сезони року.

3. Встановити особливості динаміки чисельності та біомаси водоростей.

4. Оцінити характер впливу способів обробітку ґрунту на видовий склад водоростей.

5. Оцінити ступінь впливу різних сільськогосподарських культур на видовий склад водоростей.

6. Дослідити наслідки впливу одного з поширених гербіцидів на розвиток водоростей.

Наукова новизна одержаних результатів. В результаті проведеного систематичного дослідження альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України вперше виявлено та ідентифіковано 121 вид водоростей. Складено конспект флори водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України. Флористичний аналіз видового складу водоростей означеного району дозволив встановити певні особливості альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України в порівнянні з альгофлорами окультурених ґрунтів Полісся та Степової зони, а також у порівнянні із цілинними грунтами. Виявлено структуру провідних родин, що складають основу альгофлори дослідженого регіону. В результаті порівняльного аналізу альгофлор окультурених сірих лісових ґрунтів та типових малогумусних середньосуглинкових чорноземів доведено, що основним фактором, який обумовлює гетерогенність видового складу водоростей дослідженого регіону є тип ґрунту. Встановлено особливості сезонної динаміки видового складу водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України і досліджено зміни чисельності та біомаси водоростей в окультурених ґрунтах. На прикладі сірих лісових ґрунтів встановлено, що різниця в способах обробки ґрунту і тип сільськогосподарської культури суттєво не впливають на видовий склад водоростей. Встановлено, що внесення гербіциду «Раундап» призводить до змін у видовому складі домінуючих комплексів водоростей і суттєво впливає на розвиток діатомових водоростей.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані дані необхідні при вирішенні питань екології, продуктивності й динаміки альгоценозів в умовах антропогенного навантаження, у флористичних дослідженнях, а також при з'ясуванні ступеня забруднення гербіцидами ґрунтів, що використовуються у сільськогосподарському виробництві.

Особистий внесок здобувача. Під час роботи здобувачем були проведені стаціонарні дослідження на території Київської області, здійснено 6 експедиційних виїздів у Хмельницьку, Вінницьку, Черкаську, Одеську та Кіровоградську області, відібрано 151 об'єднану ґрунтово-альгологічну пробу. Проведено камеральне опрацювання відібраних ґрунтових зразків за допомогою культуральних методів. Виділено близько 60 штамів гуртових водоростей. Проаналізовано склад альгофлори і виявлено родини, що складають її основу. Досліджено ступінь впливу деяких факторів на видовий склад і умови розвитку водоростей в ґрунті . На основі проведених досліджень опубліковано 9 робіт.

Апробація результатів дисертації. Матеріали роботи доповідались на трьох конференціях - одна з яких міжнародна: «Sixth International Phycological Congress» (Leiden, 1997), «Актуальные проблемы ботаники и экологии» (Харьков, 1996), на Всеукраїнській міжвузівській науково-методичній конференції з проблем природничих наук, присвяченій пам'яті А.П.Кариши на «Четверті Каришинські читання» (Полтава, 1997). Доповіді по матеріалам роботи заслуховувались на засіданнях кафедри ботаніки Київського національного університету імені Тараса Шевченка протягом 1992-2002 р.р.

Публікації. За дисертаційними матеріалами опубліковано 9 робіт, у тому числі 7 статей, з них 6 - у фахових виданнях і 2 тези доповідей.

Об'єм роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел, який нараховує 216 найменувань, та одного додатку. Текстова частина роботи займає 155 сторінок, включаючи 44 таблиці і 9 рисунків. Загальний об'єм рукопису становить181 сторінку.

Основний зміст роботи

Розділ 1. Стан вивченості водоростей окультурених ґрунтів України

Основними напрямками, за якими проводяться дослідження водоростей окультурених ґрунтів у світі, є: флористичний, екологічний та прикладний. Опубліковані роботи по вивченню альгофлори ґрунтів Єгипту (Salama A.M., Kobbia I.A., 1982), проводяться дослідження азотфіксації синьозеленими водоростями на рисових чеках в Індії (Vencataraman G.S., 1969). У Росії проводяться багаторічні, грунтовні дослідження водоростей агроценозів (Голлербах М.М., Штина Э.А., 1969). Вивчається видовий склад (Штина Э.А., 1956), динаміка чисельності та біомаси водоростей (Домрачева Л.И., 1972), досліджується можливість використання водоростей в якості біоіндикаторів при оцінці ступеня забруднення ґрунтів (Платонова В.П., 1967).

На території України дослідження грунтових водоростей були розпочаті Л.М.Горовиць-Власовою ще на початку минулого сторіччя (Горовиц-Власова, 1927). У 50-і роки На території Правобережного Лісостепу Н.В.Кондратьєвою вивчався видовий склад синьозелених водоростей окультурених ґрунтів поблизу м. Києва (Кондратьєва, 1951; Кондратьєва, 1958; Кондратьєва, 1959). В результаті досліджень виявлено 24 види водоростей. Дослідження альгофлори окультурених ґрунтів на території Лівобережного Лісостепу проводились в кінці 50-х років О.М.Матвієнко (Матвієнко, 1958). Вивчались водорості окультурених ґрунтів на околиці м. Харкова. В результаті дослідження було виявлено 49 видів водоростей. Деякі відомості про видовий склад водоростей окультурених ґрунтів Львівщини надає В.Я.Вижиковська (Вижиковська, 1953). В означених ґрунтах виявлено 65 видів водоростей.

Пізніше розпочинаються детальні дослідження синьозелених водоростей окультурених ґрунтів степової зони. Виходять роботи Л.П.Приходькової по вивченню видового складу синьозелених водоростей зрошуваних і незрошуваних сівозмін півдня України (Приходькова, 1982; Приходькова, 1987; Приходькова, 1992). До території її дослідження входить і частина лісостепової зони, зокрема на території Кіровоградської області з окультурених ґрунтів нею виявлено 1 вид синьозелених водоростей.

У 90-х роках друкуються роботи С.П.Черевка та Л.Г.Оляницької, присвячені вивченню альгофлори південних малогумусних чорноземів Запорізької області. В цих роботах також приділяється увага вивченню видового складу і сезонної динаміки водоростей в окультурених і цілинних чорноземах півдня України (Черевко, Оляницька, 1990; Черевко и др., 1990; Черевко, 1990), зокрема в даних ґрунтах знайдено 28 видів і внутрішньовидових таксонів водоростей. В цей же час Солоненком А.М. вивчаються водорості окультурених темно-каштанових ґрунтів Причорноморсько-Приазовської сухостепової провінції, що знаходяться у польовій сівозміні (Солоненко, 1995; Солоненко, 1999). На території Українського Полісся дослідження альгофлори окультурених ґрунтів проводились у Волинській області, на ділянках Інституту агроекології, Е.М.Демченком та І.Ю.Костіковим (Водорості ..., 2001). В результаті дослідження було виявлено 38 видів водоростей.

водорість правобережний лісостеп гербіцид

Таблиця 1. Кількість видів водоростей, виявлених в окультурених ґрунтах України в цілому та в окремих фізико-географічних зонах (за літературними даними)

Отже, альгофлора окультурених ґрунтів на території України досліджена досить нерівномірно (Таблиця 1). Роботи по вивченню водоростей окультурених ґрунтів на території України мали епізодичний характер, проводились на дуже обмеженій території, що не дає повного уявлення про видовий склад водоростей різних фізико-географічних зон і умови їх розвитку. Найменш вивченою на цьому фоні виглядає територія Правобережного Лісостепу, де за весь період досліджень було виявлено лише 24 види синьозелених водоростей. Інші групи водоростей взагалі не вивчались. Приймаючи до уваги суттєве значення водоростей у формуванні родючості ґрунтів, це питання потребує всебічного вивчення.

Розділ 2. Коротка фізико-географічна характеристика району досліджень

За літературними даними наводяться загальні відомості і докладна характеристика географічного положення, клімату, рельєфу, ґрунтів, рослинності і гідрографії району досліджень.

Розділ 3. Матеріал та методи досліджень

Вивчення водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України проводили протягом 1992 - 1999 рр. під час стаціонарних та маршрутних досліджень. На території Київської, Черкаської, Вінницької, Одеської, Кіровоградської та Хмельницької областей було відібрано 151 об'єднану грунтову пробу. Стаціонарні дослідження проводили на дослідних полях Національного Аграрного університету і Інституту землеробства УААН. Зразки ґрунту відбирали за загальноприйнятою в грунтовій альгології методикою (Голлербах, Штина, 1969), при дотриманні правил стерильності. У стаціонарних дослідженнях вивчались водорості з ґрунтів, задіяних у 7- та 10-и польних сівозмінах. Під час маршрутних досліджень грунтово-альгологічні проби відбирали з полів, зайнятих пшеницею, кукурудзою і цукровим буряком. Камеральну обробку матеріалу проводили культуральними методами із застосуванням грунтових культур зі скельцями обростань (Голлербах, Штина, 1969), культур на агаризованих середовищах Болда (з нормальною та потрійною кількістю азоту - 1N BBM та 3N BBM) (Arce, Bold, 1958), та грунтово-водних культур (Голлербах, Штина, 1969; Масюк, 1973). Ідентифікацію водоростей всіх відділів, за виключенням Bacillariophyta, проводили в живому стані. Діатомові водорості визначали у постійних препаратах, які готували методом прокалювання (Топачевский, Масюк, 1984). Для визначення видового складу водоростей використовували світловий мікроскоп «Біолам Р-14» (об'єктиви 8х, 20х, 40х, 90х). Дослідження впливу гербіциду «Раундап» на розвиток водоростей у ґрунті орного поля проводили на дослідному полі Національного Аграрного університету. Зразки ґрунту збирали на 10-й та 31-й день після обробки ділянок різними за концентрацією розчинами гербіциду. Відбір їх проводився за загальноприйнятою в грунтовій альгології методикою. Зразки опрацьовували в день збору. Одночасно було зібрано зразки ґрунту для постановки культур зі скельцями обростань для виявлення змін у складі домінуючих комплексів видів у залежності від концентрацій застосованих розчинів гербіциду. Виявлення домінуючих комплексів видів водоростей проводили за шкалою відносної чисельності клітин водоростей у ґрунті (Костиков, 1993). Усі досліди проводили з дев'ятикратною повторністю.

Розділ 4. Водорості окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України

В результаті дослідження альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України, було виявлено 121 вид водоростей з 6 відділів, 9 класів, 24 порядків, 46 родин та 64 родів. Враховуючи літературні дані, на теперішній час для окультурених грутів Правобережного Лісостепу України відомо 129 видів водоростей. Майже однаковою кількістю видів представлені водорості відділів Cyanophyta - 50 (38,8%) та Chlorophyta - 49 (37,9%), представники відділу Xanthophyta представлені втричі меншим числом видів - 17 видів (13,2%), найменша кількість видів водоростей виявлена у відділах Bacillariophyta - 7 видів (5,4%), Eustigmatophyta - 4 (3,1%) та Euglenophyta - 2 (1,5%).

основу альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України складають 13 родин, число видів в яких перевищує середнє число видів у родині 2,8 види (табл. 2). Найбільшим видовим багатством відзначаються 10 родів, кількість видів у яких перевищує середню кількість їх у роді - 2, вони віднесені нами до провідних (табл. 3). Специфічною рисою альгофлори окультурених ґрунтів є переважання за кількістю видів родів Leptolyngbya, Nostoc, Phormidium.

Найбільшу частоту трапляння у пробах окультурених ґрунтів на території Правобережного Лісостепу мали види: Hantzschia amphioxys (Ehrenberg) Grunow in Cleve et Grunow, Bracteacoccus minor (Chodat) Petrova, Navicula pelliculosa (Brebisson) Hilse.

Проведений порівняльний аналіз дослідженої альгофлори з альгофлорами окультурених ґрунтів на території Полісся і степової зони (Водорості ..., 2001) показав наявність значних відмінностей на рівні відділів. Так, у ґрунтах степової зони спостерігається підвищене різноманіття видового складу синьозелених водоростей, дещо менший розвиток Chlorophyta і майже повна відсутність жовтозелених водоростей. В дослідженій нами альгофлорі представники Chlorophyta і Cyanophyta мають майже однакову кількість видів. Кількість жовтозелених водоростей втричі менша. В окультурених ґрунтах на території Полісся спостерігається майже повна відсутність синьозелених водоростей. Провідне положення за видовим складом займають зелені водорості і дещо менше - жовтозелені. Таким чином, спостерігається зміна провідної ролі відділів водоростей в альгофлорах з просуванням від степової зони до Полісся.

Таблиця 2. Провідні родини альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України

Таблиця 3. Провідні роди альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України

З метою виявлення достовірного впливу окремих факторів на видовий склад водоростей було проведено аналіз гетерогенності видового складу водоростей у вибірці проб за допомогою коефіцієнта флористичної спільності Жаккара і побудовано дендрограму. Проведений аналіз показав, що основним фактором, який обумовлює гетерогенність видового складу водоростей дослідженої території є тип ґрунту.

В результаті порівняння дослідженої нами альгофлори з альгофлорою цілинних ґрунтів Правобережного Лісостепу України (Водорості ..., 2001) були виявлені наступні відмінності.

У цілинних ґрунтах за видовим складом переважають зелені водорості (169 видів). Значно меншою кількістю видів представлені водорості відділів Cyanophyta (69) та Xanthophyta (62). В окультурених ґрунтах зелені та синьозелені водорості представлені майже однаковою кількістю видів, з незначним переважанням синьозелених. Кількість видів жовтозелених водоростей втричі менша. Представники відділів Bacillariophyta, Eustigmatophyta та Euglenophyta в цілинних і в окультурених ґрунтах представлені найменшою кількістю видів.

У цілинних ґрунтах найбільшим видовим багатством відрізняється родина Chlamydomonadaceae (59 видів). Друге і третє місця за кількістю видів поділяють родини Pleurochloridaceae (31) та Chlorococcaceae (22). Родини Phormidiaceae і Nostocaceae, які в окультурених ґрунтах займають перше та друге місця, в альгофлорі цілинних ґрунтів знаходяться на четвертому та п'ятому місцях. На першому місці за кількістю видів у переліку провідних родів в альгофлорі цілинних ґрунтів знаходиться рід Chlamydomonas (50 видів). Друге місце поділяють роди: Phormidium, Chlorococcum, Tetracystis (по 10 видів у кожному). В альгофлорі окультурених ґрунтів на першому місці у переліку провідних родів знаходяться роди Leptolyngbya (11 видів) і Phormidium (9). Рід Chlamydomonas знаходиться на четвертому місці.

Таким чином, cпостерігаються значні відмінності у складі альгофлор цілинних і окультурених ґрунтів. В альгофлорі цілинних ґрунтів більшу роль відіграють зелені водорості, на відміну від складу альгофлори окультурених ґрунтів, де Cyanophyta і Chlorophyta мають майже однакову кількість видів, із незначним переважанням синьозелених водоростей. Такі відмінності можна пояснити впливом обробітку ґрунту на розвиток водоростей. За кількістю видів в окультурених ґрунтах переважають роди Leptolyngbya, Nostoc, Phormidium, що підтверджує дані про значний розвиток синьозелених водоростей в окультурених ґрунтах.

З метою вияснення ступеня впливу типу ґрунту на видовий склад водоростей нами було досліджено окультурені сірі лісові грунти та чорноземи на території Київської області. В ході стаціонарних досліджень на території Київської області в сірих лісових ґрунтах та у типовому малогумусному середньосуглинковому чорноземі нами виявлено 110 видів і форм водоростей, які відносяться до 6 відділів: Cyanophyta (39 видів), Euglenophyta (2), Eustigmatophyta (4), Xanthophyta (16), Bacillariophyta (7), Chlorophyta (42), 22 порядків, 41 родини, 58 родів. Провідними за кількістю видів родами альгофлори окультурених ґрунтів Київської області є Leptolyngbya (9 видів) та Nostoc (8).

Порівняльний аналіз видового складу водоростей досліджених ґрунтів дозволив встановити деякі відмінні риси альгофлор сірих лісових ґрунтів та типового малогумусного середньосуглинкового чорнозему Київської області. У сірих лісових ґрунтах виявлено 29 видів синьозелених водоростей, 1 - Euglenophyta, 4 - Eustigmatophyta, 11 - Xanthophyta, 6 - Bacillariophyta, 25 - Chlorophyta. У типовому малогумусному середньосуглинковому чорноземі знайдено 22 види Cyanophyta, 2 - Euglenophyta, 4 - Eustigmatophyta, 13 - Xanthophyta, 7 - Bacillariophyta, 30 - Chlorophyta. В результаті проведених досліджень було виявлено різницю у складі провідних родин альгофлор досліджених ґрунтів. Так, в сірих лісових ґрунтах за кількістю видів значно переважають родини Pseudanabaenaceae і Nostocaceae (по 10 видів в кожній) та Phormidiaceae (9). В типовому малогумусному середньосуглинковому чорноземі найчисельнішою за видовим складом є родина Nostocaceae (12). Друге місце займає родина Chlorococcaceae (6). На відміну від сірих лісових ґрунтів в чорноземах більшого розвитку набувають зелені та жотозелені водорості. Спостерігається збільшення числа видів в родині Chlorococcaceae (6). До числа провідних входять родини Xanthonemataceae і Chlamydomonadaceae (по 5 видів). Родини Pseudanabaenaceae і Phormidiaceae, які в сірих лісових ґрунтах займали перше і друге місця за кількістю видів серед провідних родин, у чорноземі поділяють п'яте місце, нараховуючи в своєму складі по 4 види. Серед провідних родів в сірих лісових ґрунтах найчисельнішими за видовим складом є Leptolyngbya (9 видів) та Phormidium (5). В альгофлорі чорнозему на першому місці за кількістю видів серед провідних родів знаходиться Nostoc (6), друге місце займає рід Cylindrospermum (5 видів). За частотою трапляння в сірих лісових ґрунтах та у типовому малогумусному середньосуглинковому чорноземі переважали Hantzschia amphioxys, Bracteacoccus minor, Nostoc punctiforme (Kыtzing) Hariot, Chlorella minutissima Fott et Novakova, Chlamydomonas lobulata Ettl.

Таким чином, можна сказати, що ці два типи ґрунтів мають досить різні за видовим складом альгофлори. В сірому лісовому ґрунті виявлено більшу кількість синьозелених водоростей (29 видів), на відміну від типового малогумусного середньосуглинкового чорнозему, де синьозелені водорості були знайдені в кількості 22. В чорноземах більш розвинені представники Chlorophyta (30 видів), в сірих лісових ґрунтах зелених водоростей виявлено 25 видів. Виходячи з цього можна зробити висновок, що у досліджених сірих лісових ґрунтах більшу роль відіграють синьозелені водорості, на відміну від типового малогумусного середньосуглинкового чорнозему, в якому більш чисельні зелені водорості.

В ході досліджень альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України було відмічено наявність сезонних змін у видовому складі водоростей. Протягом сезонів спостерігаються зміни в структурі провідних родин. Так, у зразках ґрунту, зібраних на початку березня, коли поля ще були вкриті снігом і температура ґрунту була від'ємною, за видовим складом переважали синьозелені водорості з родин Nostocaceae (9 видів) та Phormidiaceae (5). Влітку різко зростає число видів Pseudanabaenaceae (9), і вони починають відігравати провідну роль у складі альгофлори ґрунту на рівні з ностоковими, кількість видів яких залишається незмінною. Дещо збільшується кількість видів хлорококових (5) і вони поряд із формідієвими займають друге місце в переліку провідних родин. Восени, як і в попередні сезони, кількість видів ностокових залишається незмінною і найбільшою в порівнянні з іншими родинами. Формідієві, як і раніше, займають друге місце в переліку провідних родин, хоча число їх видів дещо збільшується (7). зменшується різноманіття представників родини Pseudanabaenaceae (6).

Простежуються зміни і в структурі провідних родів. На початку весни, на першому місці за кількістю видів знаходиться рід Nostoc (4 види). Друге місце займають Phormidium і Chlorella - в кожному по 3 види. Влітку збільшується кількість видів Leptolyngbya (9 видів), тоді як весною в цьому роді нараховувалось всьго 2 види. Друге місце займають роди Nostoc і Phormidium (по 5 видів), кількість їх видів збільшується, в порівнянні з даними за весняний період. Восени на першому місці, як і влітку, залишається рід Leptolyngbya, хоча дещо зменшується кількість видів (6). Друге місце поділяють 4 роди: Phormidium, Chlamydomonas, Nostoc і Cylindrospermum (по 5 видів в кожному). Привертає увагу те, що рід Cylindrospermum восени має більшу кількість видів, ніж у попередні сезони.

Найбільшу частоту трапляння у пробах ґрунту навесні виявили Nostoc punctiforme (Kыtzing) Hariot, Chlorella minutissima Fott et Novakova, Hantzschia amphioxys, Microcoleus vaginatus (Vaucher) Gomont, Phormidium autumnale (Agardh) Gomont, Spongiochloris minor Chantanachat et Bold, Stichococcus bacillaris Nдgeli. Влітку майже в кожному зібраному зразку розвиваються Leptolyngbya fragilis (Gomont) Anagnostidis et Komarek, Hantzschia amphioxys, Navicula pelliculosa. В осінній період найчастіше трапляються діатомові водорості: Hantzschia amphioxys, Navicula pelliculosa, а також Bracteacoccus minor, Phormidium autumnale.

Результати досліджень показали, що склад водоростей протягом сезонів змінюється. Простежуються відмінності в складі провідних родин. Найбільшою кількістю видів протягом сезонів відрізнялася родина Nostocaceae. Серед провідних родів навесні за кількістю видів переважав рід Nostoc, влітку і восени найбагатшою за видовим складом була Leptolyngbya. Простежуються відмінності в частоті трапляння окремих видів в різні пори року.

Розділ 5. Динаміка чисельності та біомаси водоростей в ґрунті орного поля

Дослідження динаміки чисельності і біомаси водоростей у ґрунті орного поля проводили протягом календарного року. За період досліджень в ґрунті поля виявлено клітини водоростей 4-х відділів: Chlorophyta, Xanthophyta, Bacillariophyta і Cyanophyta. Відмічено наступні закономірності у сезонних коливаннях чисельності водоростей в окультурених ґрунтах. Зелені, жовто-зелені і діатомові водорості найбільшого розвитку набувають у весняний та осінній періоди. Синьо-зелені водорості у найбільшій кількості розвиваються на початку і в середині літа. За кількістю клітин у ґрунті протягом року переважали зелені та жовто-зелені водорості, за виключенням одноразового підвищення чисельності синьо-зелених водоростей до 2 млн. 764 тис. клітин в 1 г абсолютно сухого ґрунту в кінці липня.

При вивченні видового складу водоростей в ґрунті під сільськогосподарськими культурами суттєвої різниці в структурі провідних родин виявлено не було. Найчисельнішими за видовим складом в ґрунті під сільськогосподарськими культурами були синьо-зелені водорості (Табл. 4, 5, 6). Серед них найбільшим різноманіттям відрізнялась родина Nostocaceae.

Таблиця 4. Провідні родини альгофлори ґрунту під культурою цукрового буряка

В ґрунті під культурами кукурудзи та пшениці відмічено дещо більше видів ностокових водоростей, ніж під культурою цукрового буряка. Ця ж тенденція зберігається і у розвитку представників родин Phormidiaceae та Pseudanabaenaceae. Серед зелених водоростей найчисельнішими за видовим складом були хламідомонадові та хлорококові.

Подібними за складом провідних родів виявились альгофлори ґрунту під пшеницею та кукурудзою. Найбільшим різноманіттям під означеними сільськогосподарськими культурами відзначались роди Phormidium і Nostoc. По-різному під культурами пшениці та кукурудзи розвивались представники родини Pseudanabaenaceae та види роду Cylindrospermum. Так, в ґрунті під пшеницею рід Cylindrospermum займає друге місце за кількістю видів в переліку провідних родів. Тоді як під культурою кукурудзи в більшій кількості розвиваються види роду Leptolyngbya.

Таблиця 5. Провідні родини альгофлори ґрунту під культурою кукурудзи

Таблиця 6. Провідні родини альгофлори ґрунту під культурою пшениці

В альгофлорі ґрунту під цукровим буряком переше місце в переліку провідних родів поділяють роди Chlamydomonas, Leptolyngbya і Phormidium. Переважання хламідомонадових водоростей дещо відрізняє цю альгофлору від інших, але завдяки більшому розвитку видів роду Leptolyngbya та Phormidium альгофлора ґрунту під цукровим буряком подібна за складом до альгофлори ґрунту під кукурудзою. Найбільшу частоту трапляння в ґрунті під цими типами сільськогосподарських культур мали діатомові водорості: Hantzschia amphioxys, Navicula pelliculosa. З числа зелених водоростей в ґрунті під цукровим буряком найбільшу частоту трапляння мала Chlorella minutissima, тоді як в ґрунті під кукурудзою і пшеницею найчастіше зустрічався Bracteacoccus minor. Серед синьо-зелених водоростей за частотою трапляння в ґрунті під культурами цукрового буряка і кукурудзи переважає Leptolyngbya fragilis. В ґрунті під пшеницею найчастіше зустрічався Nostoc punctiforme.

Нами проведено порівняння оригінальних даних з результатами досліджень сезонної динаміки водоростей в слабовилугованому малогумусному чорноземі на околицях Черкас (Потульницький П.М., 1962). Було відмічено спільні риси в характері розвитку водоростей у ґрунті в різні сезони року. Так, найбільшу кількість клітин водоростей в ґрунті на околицях Черкас виявлено весною та в кінці осені. Влітку чисельність їх була найменшою. За нашими даними, навесні та восени найбільшого розвитку набувають зелені, жовто-зелені та діатомові водорості. Влітку їх чисельність значно знижується, але спостерігається збільшення кількості синьо-зелених водоростей. За загальною кількістю клітин водоростей обидва типи ґрунтів фактично не відрізнялись.

Темно-каштанові ґрунти півдня України (Аристовская Т.В., Торжевский В.И., 1969) дещо відрізнялись за складом та характером розвитку альгофлори від сірих лісових ґрунтів. Так, в темно-каштанових ґрунтах навесні, коли ґрунт містив найбільше вологи і в період переходу від літа до осені, чисельність водоростей була найвищою. Основна маса водоростей була представлена, головним чином, синьо-зеленими та діатомовими. Тоді як в досліджених нами сірих лісових ґрунтах, де найбільша чисельність водоростей спостерігалась навесні та в кінці осені, протягом року переважали зелені та жовто-зелені водорості. При порівнянні наших даних з результатами досліджень чисельності водоростей вилуженого середньо-суглинкового чорнозему Вороніжської області (Росія) (Перминова Г.Н., Ефремов В.Ф., Анисимова Н.Н., 1992) відмічено дещо більшу кількість клітин водоростей у сірих лісових ґрунтах поблизу Києва ніж у ґрунтах Вороніжської області. Такі ж закономірності спостерігаються і при порівнянні показників чисельності водоростей у чорноземі Курської області і у дерново-підзолистому середньосуглинковому ґрунті Кіровської області (Голлербах М.М., Штина Э.А., 1969). Біомаса у досліджених нами ґрунтах також має дещо вищі значення. Також відмічено, що механічний обробіток ґрунту на деякий час знижує чисельність водоростей. Коливання показників біомаси, в основному, співпадають з коливаннями чисельності водоростей. В зимовий період, навіть в мерзлому ґрунті , біомаса водоростей досягає досить високих значень.

Розділ 6. Вплив деяких факторів на розвиток водоростей в ґрунті

При дослідженні впливу способів обробітку ґрунту на видовий склад водоростей було виявлено відмінності в складі альгофлор ґрунтів, що оброблювались відвальним та безвідвальним способами обробітку ґрунту. Кількість видів водоростей в цих ґрунтах виявилась різною. Більшу кількість видів знайдено в ґрунті , що оброблявся безвідвальним способом обробітку - 71 вид. В ґрунті , що оброблявся відвальним способом, виявлено 60 видів. При відвальному обробітку ґрунту серед провідних родин спостерігається значне переважання ностокових водоростей (11 видів). На другому місці з майже вдвічі меншою кількістю видів знаходяться родини Phormidiaceae і Pseudanabaenaceae (по 6 видів в кожній). В альгофлорі ґрунту, обробленого безвідвальним способом обробітку, на першому місці також пербуває родина Nostocaceae (10 видів), а на другому місці - родина Phormidiaceae (6). Цікаво, що родина Pseudanabaenaceae при цьому типі обробітку ґрунту взагалі не увійшла до переліку провідних. Кількість видів зелених і жовтозелених водоростей при обох типах обробітку ґрунту була незначною. Серед провідних родів при відвальному способі обробітку ґрунту головну роль відіграють роди Nostoc (7), Leptolyngbya (6) та Phormidium (5). При безвідвальному типі обробітку ґрунту лідируючу роль відіграють також роди Nostoc і Phormidium, які містять по 5 видів. На одне з провідних місць виходить рід Cylindrospermum (4). Рід Leptolyngbya займає одне з останніх місць.

Помітної різниці в частоті трапляння видів в пробах ґрунту обох способів обробітку відмічено не було. Так, в обох варіантах найбільшу частоту трапляння в пробах мали Hantzschia amphioxys, Luticola mutica, Navicula pelliculosa, Bracteacoccus minor. В ґрунті , обробленому відвальним способом, Nostoc punctiforme, Leptolyngbya fragilis, Phormidium autumnale, Xanthonema exile (Klebs) Silva мали більшу частоту трапляння, ніж в другому варіанті.

Результати досліджень свідчать, що різниця в способах обробітку ґрунту суттєво не впливає на видовий склад водоростей. Дещо більшу кількість останніх виявлено в ґрунті , що обробляється безвідвальним способом. При порівнянні альгофлор ґрунтів, що оброблювались відвальним та безвідвальним способами обробітку, в структурі провідних родин та родів і в одному, і в другому випадках спостерігається переважання синьозелених водоростей. Дещо по-різному реагують на способи обробітку представники родини Pseudanabaenaceae. Значно більшим різноманіттям вони відрізняються в ґрунті при відвальному способі обробітку. Тоді як види роду Cylindrospermum в більшій кількості розвиваються в ґрунті , що обробляється безвідвальним способом обробітку. Більшою різноманітністю відрізнявся склад азотфіксуючих синьозелених водоростей в ґрунті , з відвальним способом його обробітку.

В ході досліджень ми намагалися з'ясувати наскільки тип сільськогосподарської культури впливає на склад водоростей в ґрунті . З цією метою ми порівнювали склади альгофлор під трьома найбільш розповсюдженими в посівах на території України культурами: цукровим буряком, кукурудзою та пшеницею.

Аналіз гетерогенності видового складу водоростей, проведений за допомогою коефіцієнту флористичної спільності Жаккара не показав значних відмінностей у складі альгофлор. Порівняння складу провідних родин і провідних родів за допомогою коефіцієнта рангової кореляції Кендела дозволило встановити, що найбільш подібними за складом провідних родин виявились альгофлори ґрунту під цукровим буряком і пшеницею - коефіцієнт рангової кореляції становить 0,96. Дещо відрізнялись спектри провідних родин альгофлори під цукровим буряком і кукурудзою та пшеницею і кукурудзою - показники коефіцієнту рангової кореляції становили 0,29 і 0,22 відповідно. При порівнянні спектрів провідних родів найбільш подібними виявились альгофлори ґрунтів під цукровим буряком та кукурудзою - 0,49, і пшеницею та кукурудзою - 0,42. Альгофлори ґрунтів під цукровим буряком і пшеницею на рівні родів відрізнялись більше - коефіцієнт рангової кореляції становив 0,38. Результати досліджень показали відсутність суттєвих відмінностей в складі альгофлор під різними сільськогосподарськими культурами.

Під час роботи ми дослідили як внесення гербіциду «Раундап» впливає на розвиток водоростей у ґрунті орного поля. Найбільше гербіцид впливав на розвиток діатомових водоростей.

Так, на 10-й день після внесення гербіциду діатомові водорості, шляхом прямого підрахунку кількості клітин, у відібраних зразках знайдені не були (Табл. 7). На 31-й день після внесення гербіциду представників Bacillariophyta у невеликій кількості було виявлено на ділянці, обробленій розчином гербіциду із розрахунку 1,5 л/га (Табл. 8). А на ділянці, до якої вносили гербіцид у кількості 3 л/га, діатомові водорості взагалі знайдені не були. Цікавим виявився той факт, що на ділянці, густо зарослій бур'янами, до якої не вносили гербіцид і не прополювали, кількість водоростей виявилась в 60 разів нижчою, ніж у ґрунті вільної від бур'янів безгербіцидної ділянки, яку прополювали вручну. навіть внесення гербіциду в кількості 1,5 л/га не справляло такого негативного впливу на розвиток водоростей, як затінення і нестача світла. Через 31 день після внесення гербіциду значно збільшилась кількість зелених і жовто-зелених водоростей у ґрунті безгербіцидної непрополюваної ділянки, але в порівнянні з нею кількість водоростей у ґрунті безгербіцидної прополюваної ділянки була майже вдвічі більшою.

Таблиця 7. Чисельність клітин водоростей у ґрунті досліджених ділянок (в тис. на 1 г абсолютно сухого ґрунту)

Таблиця 8. Чисельність клітин водоростей у ґрунті досліджених ділянок (в тис. на 1 г абсолютно сухого ґрунту)

Негативний вплив високої концентрації гербіциду спостерігався і на 31-й день після його внесення. На ділянці, обробленій гербіцидом із розрахунку 3 л/га кількість водоростей була меншою, ніж в інших досліджуваних ділянках. Однак в порівнянні з даними, отриманими на 10-й день після внесення гербіциду, кількість водоростей у ґрунті цієї ділянки збільшилась вдвічі. Максимальну кількість водростей виявлено на ділянці, обробленій гербіцидом із розрахунку 1,5 л/га. Порівнюючи ці дані з результатами обчислення кількості водоростей у ґрунті безгербіцидної прополюваної ділянки, можна зробити висновок, що гербіцид в такій концентрації стимулює розвиток зелених та жовто-зелених водоростей. Синьо-зелені водорості на внесення гербіциду реагували майже так, як зелені та жовто-зелені водорості. Але до затінення вони виявились більш стійкими.

У наступному досліді ми намагались з'ясувати, наскільки внесення різних доз гербіциду впливає на склад домінуючих комплексів видів водоростей у ґрунті досліджених ділянок і як окремі види реагують на внесення різних доз гербіциду (Табл. 9,10).

В ході досліду нами було виявлено 9 видів водоростей, що складають, домінуючі комплекси в ґрунті усіх ділянок. Виявлені види водоростей відносяться до 4 відділів:

Cyanophyta - 4 види (Phormidium autumnale, Leptolyngbya fragilis, Nostoc punctiforme, Cylindrospermum licheniforme (Bory) Kыtzing, Chlorophyta - 2 види (Bracteacoccus minor, Chlorococcum sp.), Eustigmatophyta - 1 вид (Eustigmatos magnus (Boye-Petersen) Hibberd), Bacillariophyta - 2 види (Luticola mutica, Hantzschia amphioxys).

Таблиця 9. Відносна чисельність клітин водоростей у ґрунті досліджених ділянок (бали)

Таблиця 10. Відносна чисельність клітин водоростей у ґрунті досліджених ділянок (бали)

В результаті проведених досліджень визначились деякі закономірності змін у складі домінуючих комплексів водоростей. Так, було помічено, що в ґрунті ділянок, не оброблених гербіцидом, найбільшу відносну чисельність клітин у ґрунті мають зелені та синьозелені водорості. При внесенні гербіциду відносна чисельність синьозелених водоростей зменшувалась, а більший розвиток набували зелені та еустигматофітові водорості (Табл. 9). З часом це співвідношення змінювалось внаслідок збільшення відносної чисельності клітин синьозелених водоростей (Табл. 10). Виявлені види водоростей по-різному реагували на внесення гербіциду. До складу майже кожного домінуючого комплексу входили Phormidium autumnale, Bracteacoccus minor, Hantzschia amphioxys. Вони виявились найбільш стійкими як до впливу гербіциду, так і до прополювання. На Leptolyngbya fragilis «Раундап» справив дещо стимулюючу дію. Її було виявлено тільки на ділянках, оброблених гербіцидом. Дещо пригнічуюче «Раундап» вплинув на азотфіксуючі водорості Nostoc punctiforme і Cylindrospermum licheniforme. Але, в цілому, значного негативного впливу на розвиток синьозелених водоростей внесення гербіциду не справило. Незначні коливання відносної чисельності зелених водоростей у ґрунті досліджених ділянок вказують на відсутність значного впливу на них внесеного гербіциду. Збільшення відносної чисельності водоростей було відмічено лише на ділянці, обробленій гербіцидом із розрахунку 1,5 л/га в основному за рахунок Bracteacoccus minor. Найбільшу відносну чисельність діатомових водоростей відмічено на безгербіцидній прополюваній ділянці. У зразках ґрунту з інших досліджених ділянок відносна чисельність водоростей значно не змінювалась.

Розділ 7. Конспект флори водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України

На основі оригінальних та літературних даних про склад водоростей в окультурених ґрунтах Правобережного Лісостепу України нами було складено конспект флори водоростей окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України.

Висновки

1. В результаті проведених досліджень альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України нами виявлено 121 вид водоростей, що разом з літературними даними, на теперішній час складають список зі 129 видів. Найбільшою кількістю останніх представлені водорості відділів Cyanophyta - 50 (38,8%) та Chlorophyta 49 видів (37,9%), Xanthophyta - 17 видами (13,2%), найменшою кількістю видів представлені водорості з відділів Bacillariophyta - 7 (5,4%), Eustigmathophyta - 4 (3,1%) і Euglenophyta - 2 (1,5%).

2. Основу альгофлори окультурених ґрунтів Правобережного Лісостепу України формують 13 провідних родин, найчисельніші серед них Nostocaceae - 17 видів, Phormidiaceae - 12, Pseudanabaenaceae - 12, Chlamydomonadaceae - 7, Chlorococcaceae - 7. Найбільшим видовим багатством характеризуються 10 родів, у тому числі з максимальною чисельністю - Leptolyngbya - 11 видів, Phormidium - 9, Nostoc - 8, Chlamydomonas - 6, Cylindrospermum - 5.

3. Альгофлора дослідженої території характеризується переважанням за кількістю видів зелених та синьозелених водоростей, на відміну від альгофлори окультурених ґрунтів Полісся, у видовому складі якої переважають зелені та жовтозелені водорості, і степової зони, в альгофлорі якої спостерігається підвищений розвиток синьозелених водоростей. У порівнянні зі складом альгофлори цілинних ґрунтів Правобережного Лісостепу України, у якій більшу роль відіграють зелені водорості, в альгофлорі окультурених ґрунтів Cyanophyta і Chlorophyta мають майже однакову кількість видів.

4. Встановлена різниця в складі альгофлор сірих лісових ґрунтів та типових малогумусних середньосуглинкових чорноземів. В сірих лісових ґрунтах за видовим складом переважають синьозелені водорості, на відміну від типового малогумусного середньосуглинкового чорнозему, де пр...