Preview

Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева

Расширенный поиск

Субаквальные почвы Антарктиды: условия формирования и перспективы микробиологических исследований

https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-102-49-69

Полный текст:

Аннотация

Актуальность исследования полярных регионов постоянно возрастает в связи с более активным откликом экосистем Арктики и Антарктики на глобальное потепление климата по сравнению с другими областями планеты. Повышение среднегодовой температуры приводит к таянию ледников, затоплению части территории и, соответственно, расширению ареалов субаквальных (подводных) осадков. В последние годы значительно увеличилось число исследований, в которых подводные грунты не только признаются в качестве объектов почвоведения, но и рассматриваются как полноценные составляющие почвенного покрова планеты. Стабильное существование почв и экосистем на территории Антарктиды возможно лишь в местных базисах эрозии – озерах, где биота, зачастую, представлена лишь микроорганизмами. Их жизнедеятельность приводит к преобразованию геологических пород in situ и формированию существенных запасов органического вещества. Поэтому микробиом, по-видимому, является определяющим фактором почвообразования именно в субаквальных антарктических биотопах, для которых характерно протекание элементарных процессов почвообразования в восстановительных условиях. Тем не менее для субаквальных почв Антарктиды до сих пор остаются неизвестны количественные параметры их микробиома (биомасса, численность клеток, количество рибосомальных генов прокариот и грибов, базальное дыхание), хотя данные показатели необходимы для оценки продуктивности экосистем, в том числе интенсивности цикла углерода и биологической активности почвы. В данном обзоре рассмотрено современное состояние исследований микробных сообществ антарктических биотопов, обсуждена роль микроорганизмов в почвообразовательных процессах субаквальных почв Антарктиды и объяснена необходимость микробиологических исследований данного типа почв.

Об авторах

Д. А. Никитин
ФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”
Россия
119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2


М. В. Семенов
ФИЦ “Почвенный институт им. В.В. Докучаева”
Россия
119017, Москва, Пыжевский пер, 7, стр. 2


Список литературы

1. Абакумов Е.В., Лупачев А.В. Почвенное разнообразие наземных экосистем Антарктики (в районах расположения российских антарктических станций) // Український антарктичний журнал. 2012. № 10–11. С. 222–228.

2. Абакумов Е.В. Орнитогенные почвы острова Линдси, Тихоокеанский сектор Западной Антарктики // Русский орнитологический журнал. 2019. № 28. С. 1748.

3. Батоян В.В. Решение задач геохимии ландшафтов и почвоведения с применением математических методов. М.: МГУ. 1983. 120 c.

4. Горячкин С.В., Гиличинский Д.А., Мергелов Н.С., Конюшков Д.Е., Лупачев А.В., Абрамов А., Долгих А.В., Зазовская Э.П. Почвы Антарктиды: первые итоги, проблемы и перспективы исследований // Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской). М.: 2012. С. 361–388.

5. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. География и генезис почв экстремальных условий // Почвоведение. 2019. № 1. C. 5–19. DOI: 10.1134/S0032180X19010040.

6. Ивлев А.М., Нестерова О.В. К вопросу об изучении аквапочв // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2004. № 4. C. 47–52.

7. Касимов Н.С., Касатенкова М.С., Ткаченко А.Н., Лычагин М.Ю., Крооненберг С.Б. Геохимия лагунно-маршевых и дельтовых ландшафтов Прикаспия. М.: Лига-Вент, 2016. 244 с.

8. Костенков Н.М., Ознобихин В.И. Прогноз субаквального диагенеза почв при их затоплении / Международная научная конференция “Современные исследования в естественных науках”. 2015. 142 с.

9. Лысак Л.В., Максимова И.А., Никитин Д.А., Иванова А.Е., Кудинова А.Г., Соина В.С., Марфенина О.Е. Микробные сообщества почв российских полярных станций Восточной Антарктиды // Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2018. № 3. С. 132–140.

10. Марфенина О.Е., Никитин Д.А., Иванова А.Е. Структура грибной биомассы и разнообразие культивируемых микромицетов в почвах Антарктиды (станции Прогресс и Русская) // Почвоведение. 2016. № 8. С. 991–999. DOI: 10.7868/S0032180X16080074.

11. Мергелов Н.С. Почвы влажных долин в оазисах Ларсеманн и Вестфолль (земля принцессы Елизаветы, Восточная Антарктида) // Почвоведение. 2014. № 9. С. 1027–1027. DOI: 10.7868/S0032180X14090093.

12. Мергелов Н.С., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Конюшков Д.Е., Лупачев А.В., Федоров-Давыдов Д.Г., ... Горячкин С.В. Почвы и почвоподобные тела оазисов и нунатаков Восточной Антарктиды // Вопросы географии. 2016. № 142. С. 593–628.

13. Никитин Д.А., Марфенина О.Е., Кудинова А.Г., Лысак Л.В., Мергелов Н.С., Долгих А.В., Лупачев А.В. Микробная биомасса и биологическая активность почв и почвоподобных тел береговых оазисов Антарктиды // Почвоведение. 2017. № 9. C. 1122–1133. DOI: 10.7868/S0032180X17070073.

14. Полынов Б.Б. Руководящие идеи современного учения об образовании и развитии почв. // Почвоведение. 1948. C. 3–13.

15. Ткаченко А.Н., Козачук М.Н., Ткаченко О.В. Морфологические свойства подводных почв речных дельт // Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2019. № 99. С. 62–75. DOI: 10.19047/0136-1694-2019-99-62-75.

16. Чалов С.Р., Гречушникова М.Г., Варенцов М.И., Касимов Н.С. Современная и прогнозная оценка стока воды и наносов рек бассейна Селенги // География и природные ресурсы. 2016. № 5. С. 39–48.

17. Almeida L.F.J., Prater I., Hurtarte L.C.C., Richter A., Mueller C.W. Living vs. dead moss in Antarctica – how vegetation and seabirds determine soil organic matter distribution and composition. In: Geophysical Research Abstracts. 2019. Vol. 21. P. 1.

18. Arenz B.E., Blanchette R.A. Distribution and abundance of soil fungi in Antarctica at sites on the Peninsula, Ross Sea Region and McMurdo Dry Valleys // Soil Biology and Biochemistry. 2011. Vol. 43(2). P. 308–315. DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.10.016.

19. Ball B.A., Adams B.J., Barrett J.E., Wall D.H., Virginia R.A. Soil biological responses to C, N and P fertilization in a polar desert of Antarctica // Soil Biology and Biochemistry. 2018. Vol. 122. P. 7–18. DOI: 10.1016/j.soilbio.2018.03.025.

20. Bradley M.P., Stolt M.H. Subaqueous soil-landscape relationships in a Rhode Island estuary // Soil Science Society of America Journal. 2003. Vol. 67(5). P. 1487–1495. DOI: 10.2136/sssaj2003.1487.

21. Chan Y., Lacap D.C., Lau M.C.Y., Ha K.Y., Warren-Rhodes K.A., Cockell C.S., Cowan D.A., McKay C.P., Pointing S.B. Hypolithic microbial communities: between a rock and a hard place // Environmental Microbiology. 2012. Vol. 14(9). P. 2272–2282. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2012.02821.x.

22. Connell L.B., Rodriguez R.R., Redman R.S., Dalluge J.J. Cold-adapted yeasts in Antarctic deserts. In Cold-Adapted Yeasts. Springer Berlin Heidelberg. 2014. P. 75–98.

23. Dolgikh A.V., Mergelov N.S., Abramov A.A., Lupachev A.V., Goryachkin S.V. Soils of Enderby Land // The Soils of Antarctica. Springer International Publishing. 2015. P. 45–63. DOI: 10.1007/978-3-319-05497-1_4.

24. do Vale Lopes D., Schaefer C.E.G., de Souza J.J.L.L., de Oliveira F.S., Simas F.N.B., Daher M., Gjorup D.F. Concretionary horizons, unusual pedogenetic processes and features of sulfate affected soils from Antarctica // Geoderma. 2019. Vol. 347. P. 13–24. DOI: 10.1016/j.geoderma.2019.03.024.

25. Flocco C.G., Mac Cormack W.P., Smalla K. Antarctic Soil Microbial Communities in a Changing Environment: Their Contributions to the Sustainability of Antarctic Ecosystems and the Bioremediation of Anthropogenic Pollution. In: The Ecological Role of Micro-organisms in the Antarctic Environment. Springer, 2019. Cham. 2. P. 133–161.

26. Efimenko T.A., Efremenkova O.V., Demkina E.V., Petrova M.A., Sumarukova I.G., Vasilyeva B.F. Bacteria Isolated from Antarctic Permafrost are Efficient Antibiotic Producers // Microbiology. 2018. № 87(5). P. 692–698.

27. Erich E., Drohan P.J., Ellis L.R., Collins M.E., Payne M., Surabian D. Subaqueous soils: their genesis and importance in ecosystem management // Soil Use and Management. 2010. Vol. 26(3). P. 245–252. DOI: 10.1111/j.1475-2743.2010.00278.x.

28. Gajananda K., Singh R.K., Pal N., Sharma B., Verma V.K., Khandal R.K. Water Quality of Some Lakes in Grovnes Promontory, Larsemann Hills, East Antarctica. 2019. P. 379–396.

29. Heindel R.C., Lyons W.B., Welch S.A., Spickard A.M., Virginia R. A. Biogeochemical weathering of soil apatite grains in the McMurdo Dry Valleys, Antarctica // Geoderma. 2018. Vol. 320. P. 136–145. DOI: 10.1016/j.geoderma.2018.01.027.

30. Jadoon W.A., Nakai R., Naganuma T. Biogeographical note on Antarctic microflorae: endemism and cosmopolitanism // Geoscience Frontiers. 2013. Vol. 4(6). P. 633–646. DOI: 10.1016/j.gsf.2012.11.002.

31. Krishnan K.P., Sinha R.K. Functional Diversity of Microbes in Antarctic Lakes. 2019. P. 397–410.

32. Kubiëna W.L. The soils of Europe: illustrated diagnosis and systematics, with keys and descriptions for easy identification of the most important soil formations of Europe with consideration of the most frequent synonyms. 1953. P. 317.

33. Kurbatova L.E., Andreev M.P. Bryophytes of the Larsemann Hills (Princess Elizabeth Land, Antarctica) // Novosti Sist. Nizsh. Rast. 2015. Vol. 49. P. 360–368.

34. Lupachev A.V., Gubin S.V., Abakumov E.V. Levels of Biogenic-Abiogenic Interaction and Structural Organization of Soils and Soil-Like Bodies in Antarctica. In: Processes and Phenomena on the Boundary Between Biogenic and Abiogenic Nature. Springer, Cham. 2020. P. 481–500. DOI: 10.1007/978-3-030-21614-6_26.

35. Meier L.A., Krauze P., Prater I., Scholten T., Wagner D., Kühn P., Mueller C. W. Soil micromorphology, geochemistry and microbiology at two sites on James Ross Island, Maritime Antarctica // Geophysical Research Abstracts. 2017. Vol. 19. P. 1. URL: https://cdn.egu.eu/media/awards/ospp-award/2017/lars_arne_meier.pdf.

36. Mergelov N., Mueller C.W., Prater I., Shorkunov I., Dolgikh A., Zazovskaya E., ... Goryachkin S. Alteration of rocks by endolithic organisms is one of the pathways for the beginning of soils on Earth. Scientific Reports. 2018. Vol. 8(1). P. 1–15. DOI: 10.1038/s41598-018-21682-6.

37. Pereira T.T., Schaefer C.E.G., Ker J.C., Almeida C.C., Almeida I.C. Micromorphological and microchemical indicators of pedogenesis in ornithogenic cryosols (gelisols) of hope bay, Antarctic Peninsula // Geoderma. 2013. Vol. 193. Р. 311–322. DOI: 10.1016/j.geoderma.2012.10.023.

38. Pinseel E., Sweetlove M., Tytgat B., Van De Putte A., Van De Vijver B., Verleyen E., ... Willems A. Diversity and biogeography of microorganisms in microbial mats of Antarctic lakes / Book of Abstracts. 2017. P. 199.

39. Pudasaini S., Wilson J., Ji M., van Dorst J., Snape I., Palmer A.S., Burns B.P., Ferrari B.C. Microbial Diversity of Browning Peninsula, Eastern Antarctica Revealed Using Molecular and Cultivation Methods // Frontiers in microbiology. 2017. Vol. 8. P. 1–14. DOI: 10.3389/fmicb.2017.00591.

40. Russel T.K. (Ed.). Microbial Biomass: A Paradigm Shift in Terrestrial Biogeochemistry. World Scientific. 2017. P. 1–5.

41. Santiago I.F., Soares M.A., Rosa C.A., Rosa L.H. Lichensphere: a protected natural microhabitat of the non-lichenised fungal communities living in extreme environments of Antarctica // Extremophiles. 2015. Vol. 19(6). P. 1087–1097. DOI: 10.1007/s00792-015-0781-y.

42. Sedov S., Zazovskaya E., Fedorov-Davydov D., Alekseeva T. Soils of East Antarctic oasis: Interplay of organisms and mineral components at microscale // Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. 2019. Vol. 71(1). P. 43–63. DOI: 10.18268/BSGM2019v71n1a4.

43. Singh J.S., Gupta V.K. Soil microbial biomass: a key soil driver in management of ecosystem functioning // Science of the Total Environment. 2018. Vol. 634. P. 497–500. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.03.373.

44. Soina V.S., Mergelov N.S., Kudinova A.G., Lysak L.V., Demkina E.V., Vorobyova E.A., ... Shorkunov I.G. Microbial Communities of Soils and Soil-like Bodies in Extreme Conditions of East Antarctica // Paleontological Journal. 2018. Vol. 52(10). P. 1186–1195. DOI: 10.1134/S0031030118100143.

45. Tedrow J.C.F., Ugolini F.C. Antarctic soils // Eds.: Tedrow J.C.F. Antarctic Soils and Soil Forming Processes. Antarct. Res. Ser. Am. Geophys. Union, 1966. Vol. 8. P. 161–177.

46. Vincent W.F. Evolutionary origins of Antarctic microbiota: invasion, selection and endemism // Antarctic Science. 2000. Vol. 12(3). P. 374–85. DOI: 10.1017 / S0954102000000420.


Для цитирования:


Никитин Д.А., Семенов М.В. Субаквальные почвы Антарктиды: условия формирования и перспективы микробиологических исследований. Бюллетень Почвенного института имени В.В. Докучаева. 2020;(102):49-69. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-102-49-69

For citation:


Nikitin D.A., Semenov M.V. Subaqual soils of Antarctica: conditions of formation and perspectives of microbiological research. Dokuchaev Soil Bulletin. 2020;(102):49-69. (In Russ.) https://doi.org/10.19047/0136-1694-2020-102-49-69

Просмотров: 90


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0136-1694 (Print)
ISSN 2312-4202 (Online)