Soil Nematodes of Northern Meadows and Agrocoenoses as Bioindicators of the Transformation Degree in Soil Ecosystems

E. M. Matveeva; Матвеева Е. М.; A. A. Sushchuk; Сущук А. А.; D. S. Kalinkina; Калинкина Д. С.

doi:10.31857/S0367059723040078

Почвенные нематоды северных лугов и агроценозов как биоиндикаторы степени трансформации почвенных экосистем

Авторы: Матвеева Е.М.¹, Сущук А.А.¹, Калинкина Д.С.¹
Учреждения:
1. Институт биологии Карельского научного центра РАН, ФИЦ “КарНЦ РАН”
Выпуск: № 4 (2023)
Страницы: 291-301
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0367-0597/article/view/139195
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367059723040078
EDN: https://elibrary.ru/RQJBXO
ID: 139195

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Изучено влияние интенсивности сельскохозяйственной нагрузки на сообщества почвенных нематод естественных лугов, сенокосных угодий и агроценозов с монокультурами в условиях Республики Карелия. Разнообразие фауны почвенных нематод естественных и сенокосных лугов было сходным и значимо снижалось в агроценозах. Численность нематод имела наибольшие значения в почве лугов и снижалась по мере усиления интенсивности сельскохозяйственного использования земель. В эколого-трофической структуре сообществ нематод всех типов биоценозов доминировали бактериотрофы с максимальной долей в агроценозах. Относительное обилие хищников и нематод, ассоциированных с растениями, в агроценозах было значительно ниже по сравнению с естественными и сенокосными лугами. Эколого-популяционные индексы сообществ нематод свидетельствовали о стабильной и многокомпонентной почвенной экосистеме луговых биоценозов. Индекс преобладающего пути разложения органического вещества CI показал, что деструкция идет с преимущественным участием бактерий. В агроценозах отмечено снижение значений индексов SI и CI и возрастание индекса EI. Такое соотношение индексов указывает на упрощенную трофическую сеть и нарушенную почвенную экосистему в агроценозах. Дискриминантный анализ показал, что достоверное разделение исследованных биоценозов возможно только между агроценозами и естественными лугами за счет индекса SI. Однако из-за выявленного положительного влияния фактора широтного положения на индекс SI в агроценозах можно предположить, что применение показателя в северных экосистемах имеет некоторые ограничения.

Ключевые слова

почвенные нематоды, таксономическое разнообразие, плотность популяций, структура сообществ, антропогенное воздействие, географическая широта

Список литературы

Bongers T. The maturity index: an ecological measure of environmental disturbance based on nematode species composition // Oecologia. 1990. V. 83. P. 14–19.
Bongers T., Ferris H. Nematode community structure as a bioindicator in environmental monitoring // Trends in Ecology & Evolution. 1999. V. 14. № 6. P. 224–228.
Ferris H., Bongers T., de Goede R.G.M. A framework for soil food web diagnostics: extension of the nematode faunal analysis concept // Applied Soil Ecology. 2001. V. 18. P. 13–29.
Матвеева Е.М., Сущук А.А. Особенности сообществ почвенных нематод в различных типах естественных биоценозов: информативность параметров оценки // Изв. РАН. Сер. биологич. 2016. № 5. С. 551–560. [Matveeva E.M., Sushchuk A.A. Features of soil nematode communities in various types of natural biocenoses: effectiveness of assessment parameters // Biology Bulletin. 2016. V. 43. № 5. P. 474–482. https://doi.org/10.1134/S1062359016040099]10.1134/S1062359016040099]https://doi.org/10.7868/S0002332916040093
Sushchuk A.A., Matveeva E.M., Kalinkina D.S. Soil nematode communities of the European part of Russia: latitudinal aspect // Russ. J. of Nematology. 2021. V. 29. № 2. P. 200. https://doi.org/10.24412/0869-6918-2021-2-186-203
Wasilewska L. Soil invertebrates as bioindicators, with special reference to soil-inhabiting nematodes // Russ. J. of Nematology. 1997. V. 5. № 2. P. 113–126.
Briar S.S., Jagdale G.B., Cheng Z. et al. Indicative value of soil nematode food web indices and trophic group abundance in differentiating habitats with a gradient of anthropogenic impact // Environmental Bioindicators. 2007. V. 2. Iss. 3. P. 146–160. https://doi.org/10.1080/15555270701590909
Груздева Л.И., Матвеева Е.М. Расширение ареала картофельной цистообразующей нематоды на Северо-Западе России // Труды Центра паразитологии. Т. XLVI: Биоразнообразие и экология паразитов. М.: Наука, 2010. С. 71–80.
Мигунова В.Д., Кураков А.В. Структура микробной биомассы и трофические группы нематод в дерново-подзолистых почвах постагрогенной сукцессии в южной тайге (Тверская область) // Почвоведение. 2014. № 5. С. 584–589. [Migunova V.D., Kurakov A.V. Structure of the microbial biomass and trophic groups of nematodes in soddy-podzolic soils of a postagrogenic succession in the southern taiga (Tver oblast) // Eurasian Soil Science. 2014. V. 47. № 5. P. 453–458. https://doi.org/10.1134/S1064229314050160]https://doi.org/10.7868/S0032180X14050165
Матвеева Е.М., Сущук А.А., Калинкина Д.С. Сообщества почвенных нематод агроценозов с монокультурами (на примере Республики Карелия) // Труды Карельского научного центра РАН. Сер.: Экологические исследования. 2015. № 2. С. 16–32. https://doi.org/10.17076/eco16
Freckman D.W., Ettema C.H. Assessing nematode communities in agroecosystems of varying human intervention // Agriculture, Ecosystems and Environment. 1993. V. 45. P. 239–261.
Háněl L. An outline of soil nematode succession on abandoned fields in South Bohemia // Applied Soil Ecology. 2010. V. 46. P. 355–371.
Pan F.J., Yang L.Y., Wang C.L. et al. Effects of mowing frequency on abundance, genus diversity and community traits of soil nematodes in a meadow steppe in northeast China // Plant and Soil. 2022. V. 473. Iss. 1–2. P. 89–107. https://doi.org/10.1007/s11104-020-04740-9
De Goede R.G.M., Bongers T. (eds.). Nematode communities of northern temperate grassland ecosystems. Giessen: Focus Verlag, 1998. 338 p.
van den Hoogen J., Geisen S., Routh D. et al. Soil nematode abundance and functional group composition at a global scale // Nature. 2019. V. 572. P. 194–198.
Gruzdeva L.I., Matveeva E.M., Kovalenko T.E. Changes in soil nematode communities under the impact of fertilizers // Eurasian Soil Science. 2007. V. 40. № 6. P. 681–693.
van Eekeren N., Bos M., de Wit J. et al. Effect of individual grass species and grass species mixtures on soil quality as related to root biomass and grass yield // Applied Soil Ecology. 2010. V. 45. P. 275–283.
Li Y., Liang S., Du X. et al. Mowing did not mitigate the negative effects of nitrogen deposition on soil nematode community in a temperate steppe // Soil Ecology Letters. 2021. V. 3. Iss. 2. P. 125–133. https://doi.org/10.1007/s42832-020-0048-0
Du Preez G., Daneel M., De Goede R. et al. Nematode-based indices in soil ecology: Application, utility, and future directions // Soil Biology and Biochemistry. 2022. V. 169. P. 108640. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2022.108640
Austin E., Semmens K., Parsons Ch., Treonis A. Granite rock outcrops: an extreme environment for soil nematodes? // Journal of Nematology. 2009. V. 41. № 1. P. 84–91.
Кудрин А.А., Конакова Т.Н., Таскаева А.А. Сообщества почвенных нематод различных тундровых фитоценозов, отличающихся степенью развития кустарникового яруса // Экология. 2019. № 6. С. 419–428. [Kudrin A.A., Konakova T.N., Taskaeva A.A. Communities of soil nematodes of various tundra phytocenoses differing in the development level of the shrub layer // Russ. J. of Ecology. 2019. V. 50. № 6. P. 526–534. https://doi.org/10.1134/S1067413619060092]https://doi.org/10.1134/S036705971906009X
Peneva V., Lazarova S., Elshishka M. et al. Nematode assemblages of hair-grass (Deschampsia spp.) microhabitats from polar and alpine deserts in the Arctic and Antarctic // Species and Communities in Extreme Environment. Sofia – Moscow: Pensoft Publishers & KMK Scientific Press, 2009. P. 419–438.
Vonk J.A., Breure A.M., Mulder C. Environmentally-driven dissimilarity of trait-based indices of nematodes under different agricultural management and soil types // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2013. V. 179. P. 133–138. https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.08.007
Neher D.A. Role of nematodes in soil health and their use as indicators // Russ. J. of Nematology. 2001. V. 33. P. 161–168.
Song D., Pan K., Tariq A. et al. Large-scale patterns of distribution and diversity of terrestrial nematodes // Applied Soil Ecology. 2017. V. 114. P. 161–169. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2017.02.013
Puissant J., Villenave C., Chauvin C. et al. Quantification of the global impact of agricultural practices on soil nematodes: a meta-analysis // Soil Biology and Biochemistry. 2021. V. 161. P. 108383. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108383
Кудрин А.А., Сущук А.А. Методы исследования сообществ почвенных нематод // Russ. J. of Ecosystem Ecology. 2022. V. 7 (2). https://doi.org/10.21685/2500-0578-2022-2-5
van Bezooijen J. Methods and techniques for nematology. Wageningen: Wageningen University Press, 2006. 112 p.
Yeates G.W., Bongers T., de Goede R.G.M. et al. Feeding habits in soil nematode families and genera: An outlain for soil ecologists // Journal of Nematology. 1993. V. 25. № 3. P. 315–331.
Yeates G.W., Wardle D.A., Watson R.N. Relationships between nematodes, soil microbial biomass and weed-management strategies in maize and asparagus cropping systems // Soil biology and biochemistry. 1993. V. 25. № 7. P. 869–876.
Одум Ю. Основы экологии. Пер. с англ. М.: Мир, 1975. С. 186–187.
Hammer Ø., Harper D.A.T., Ryan P.D. Past: paleontological statistics software package for education and data analysis // Paleontological Electronica. 2001. V. 4 (1). P. 1–9. http://palaeo-electronica.org/2001_1/ past/issue1_01.htm
R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing [caйт]. – Vienna, Austria, 2020. URL: http://www.r-project.org/index.html
Háněl L. Recovery of soil nematode populations from cropping stress by natural secondary succession to meadow land // Applied Soil Ecology. 2003. V. 22. P. 255–270.
Wasilewska L. Impact of human activities on nematode communities in terrestrial ecosystems // Ecology of Arable Land. Eds. Clarholm M., Bergstrom L. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1989. P. 123–132.
Zhao J., Neher D.A. Soil nematode genera that predict specific types of disturbance // Applied Soil Ecology. 2013. V. 64. P. 135–141. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2012.11.008
Muschiol D., Traunspurger W. Life at the extreme: meiofauna from three unexplored lakes in the caldera of the Cerro Azul volcano, Galápagos Islands, Ecuador // Aquatic Ecology. 2009. V. 43. P. 235–248. https://doi.org/10.1007/s10452-008-9202-y