О диагностике биохимической активности адвентивных видов растений в Нечерноземье России

Обоснование. Внимание исследователей к адвентивным видам, многие из которых имеют статус инвазивных, неслучаен, так как мощный процесс адвентизации в глобальном масштабе снижает элементы биологического разнообразия, изменяет свойства биотопа сообществ, вызывает почвоутомление, увеличивает эколого-экономические издержки при расчёте средообразующей функции и вызывает необходимость ремедиационных мероприятий. Отечественные и зарубежные авторы изучают особенности адвентов для выявления особенностей флорогенеза, для производства из биомассы инвазивных видов сорбентов различного спектра действия, а также для выявления особенностей эколого-биологических и эколого-биохимических воздействий на неорганические компоненты сообществ и разработки плана действий по реабилитации, ограничению численности ценопопуляций. Для Брянской области как административного центра Нечерноземья России актуально создание биомониторинговой базы эколого-биохимической и аллелопатической активности адвентов.

Цель исследования – обобщить данные по аллелопатической и эколого-биохимической активности адвентивных видов в местообитаниях Брянской области для начальных этапов создания базы биомониторинга.

Методы и методики исследования. Исследования проводились для 8 видов адвентов как дополнения к уже имеющимся эколого-фитоценотическим исследованиям. Сообщества адвентов исследовались в естественных границах с применением геоботанического, весового метода, почвенно-экологических методов и приёмов изысканий. В камеральных условиях устанавливались особенности аллелопатического влияния методом фитотоксичности; с применением лабораторно-химических методов выявлялась активность уреазы, каталазы и целлюлазы для установления особенностей преобразования почв при экспансии адвентов.

Результаты исследования. В полевых условиях выяснено, что наибольшую биомассу развивают виды Echinocystis lobata (Michx.) Torr. Et Gray, Lupinus polyphyllus Lindl., Helianthus tuberosus L., Rudbekia hirta L.; определяемые размерами, наибольшие плотности размещения особей адвентов выявлены для Xanthoxalis stricta (L.) Small, Erigeron annuus L.) Pes., Oenothera biennis L. Установление фитотоксичности показало, что в наибольшей степени угнетает прорастание семян биотестера почвенная вытяжка в местах распространения видов: Echinocystis lobata, Rudbekia hirta, Aster salignus Willd., Helianthus tuberosus; наименьший прирост корней биотестера к контролю зарегистрирован в вытяжке почвы для тех же видов. Наименьшая фитотоксичность выявлена в почве для вида Oenothera biennis, наибольшая – для Echinocystis lobata, Rudbekia hirta, Aster salignus, Helianthus tuberosus. Установлены видовые особенности адвентивных видов, воздействующих на динамику энзимов в почве. Ферментативная активность уреазы наиболее показательна для почвы под Lupinus polyphyllus, Xanthoxalis stricta, Erigeron annuus, Oenothera biennis. Каталазная активность в наибольшей степени выявлена для почв с произрастанием сообществ из Erigeron annuus, Oenothera biennis, минимальные показатели – Rudbekia hirta, Aster salignus. Значительное число микроорганизмов формируется в почвах под ценопопуляциями Lupinus polyphyllus, Xanthoxalis stricta; минимальное разложение целлюлозы зарегистрировано для Echinocystis lobata и Helianthus tuberosus. По уреазной, каталазной и целлюоазной активности почвы под адвентивными видами отнесены к классу «среднеобогащённых».

Заключение. Проведённые исследования подтвердили гипотезу возможного использования адвентивными видами воздействия на аборигенные виды корневых аллелопатических выделений: все вещества продуцируются адвентами в соответствии с видовыми особенностями. Наибольшее почвоутомление вызывает поселение в местообитаниях Echinocystis lobata, Rudbekia hirta, Aster salignus, Helianthus tuberosus, что обусловливает необходимость масштабной и глубокой ремедиации почв химическими, агротехническими или биологическими путями. В исследованиях зарегистрированы повышенные, по сравнению с естественными луговыми местообитаниями, данные по энзимной активности. Стимуляция активности оксидоредуктаз, гидролаз также является видовым признаком растений, хотя каталазная активность практически одинакова для изученных видов. Возрастание скорости разложение целлюлозы, зарегистрированное и в зарубежных исследованиях, обусловлено некоторым стимулированием бактериального разнообразия, видимо, специфичным для адвентов. Внедрение адвентивных видов в естественные сообщества воздействуют на скорость и интенсивность биогеохимических циклов. В прикладном отношении изученные закономерности рекомендуют для планирования мероприятий по механическому удалению адвентов из сообществ; также важно конструировать комбинированные микробные препараты для биотехнологической ремедиации субстратов, предполагающей коренное преобразование микробиоты.