Особливості змін вмісту амонійної та нітратної форм нітрогену в дернинках мохів і у ґрунті під ними залежно від екологічних умов їхніх місцевиростань у лісових екосистемах
Анотація
Мохоподібні є вагомим джерелом Нітрогену в екосистемі. Швидко поглинаючи поживні речовини з атмосфери і ґрунту, вони акумулюють їх у відмерлій частині мохової дернинки та повільно виділяють унаслідок її мінералізації. Регулюючи температуру та вологість як у дернинці, так і у ґрунті, мохи забезпечують стабільне та сприятливе середовище існування длямікроорганізмів, зокрема, ціанобактерій, сприяючи фіксації N2 в лісових екосистемах з обмеженим вмістом Нітрогену. Тому важливо визначити, як мікросередовище залежно від екологічних умов може змінити колообіг поживних речовин у мохових дернинках. Мета роботи – визначити зміни вмісту мінеральних форм Нітрогену (амонійної та нітратної) у пагонах мохів різних життєвих форм і під моховим покривом для з’ясування впливу умов середовища лісових екосистем на хімічні реакції, пов’язані з фіксацією й обміном біофільного елемента, а також із процесами мінералізації. Об’єктами досліджень були епігейні мохи з життєвою формою пухкої дернинки – Atrichumundulatum (Hedw.) P. Beauv. і пухкого плетива –Brachytheciumrutabulum (Hedw.) Schimp. Зразкимохів відбирали з дослідних ділянок заповідних і антропогенно порушених територій, які відрізнялися за водно-температурним режимом та інтенсивністю освітлення. Для визначення вмісту катіонів амонію в гаметофіті мохів і в поверхневому шарі ґрунту використовували реактив Неслера, кількість нітрат-аніонів визначали за В. І. Барановим зі співавт. Встановлено, що вміст амонійного нітрогену та нітрат-аніонів у гаметофіті мохів залежав від стабільності умов середовища, передусім від водного режиму, та від структурної організації дернинок. У пагонах із кращим водозабезпеченням ендогідричного моху A. undulatum зі старовікових бучин вміст амонійного нітрогену в 6,7 і 5,6 раза був більшим, порівняно з територією вирубки та рекреації. Процеси деструкції нітрогеновмісних органічних сполук (амоніфікація) та реакції окиснення відновленого амонію до нітратів (нітрифікація) активніше відбувалися на заповідних територіях за стабільніших умов едафотопу, ніж в екстремальних умовах антропогенно трансформованих екосистем.
Ключові слова
Повний текст:
PDFПосилання
Баранов В. І., Гумецький Р. Я. Мінеральне живлення рослин. Лабораторний практикум (з програмою та питаннями для комп’ютерного опитування студентів). Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2003. 57 с.
Баранов В. І., Величко О. І., Карпінець Л. І. Великий практикум з фізіології та біохімії рослин. Розділ 1. Обмін Нітрогену в рослинах. Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2020. 72 с.
Величко О. І. Роль обміну нітрогену в адаптації рослин конюшини лучної до умов нафтозабрудненого ґрунту // Біол. Студії. 2020. Том 14. № 1. С. 105–118.
Кобилецька М. С., Терек О. І. Біохімія рослин: навч. посіб. Львів: ЛНУ ім. Івана Франка, 2017. 269 с.
Коць С. Я., Михалків Л. М. Нітратредуктаза та її роль у бобово-ризобіальному симбіозі // Физиология растений и генетика. 2019. Т. 51. № 5. С. 371–387.
Лобачевська О. В., Рабик І. В., Карпінець Л. І. Епігейні мохоподібні лісових екосистем, особливості їх водообміну та продуктивності залежно від екологічних умов місцевості // Чорномор. ботан. журн. 2023. Т. 19. № 2. С. 187–199.
Ніколайчук В. І., Білик П. П. Лабораторно-практичні роботи з ґрунтознавства: навч. посіб. Ужгород: ВАТ «Патент», 1997. 112 с.
Польчина С. М. Методичні рекомендації до лабораторних і практичних робіт з ґрунтознавства. Чернівці: ЧДУ, 1991. 60 с.
Рабик І. В., Данилків І. С. Життєві форми мохоподібних (Bryophyta) українського Розточчя // Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту ім. В. Гнатюка. Сер. біол. 2005. № 1–4 (25). С. 6–11.
Arora V., Ghosh M. K., Singh P., Gangopadhyay G. Light regulation of nitrate reductase gene expression and enzyme activity in the leaves of mulberry // Indian J. Biochem. Biophys. 2018. Vol. 55. N 1. Р. 62–66.
Cheng C., Gao M., Zhang Yu. et al. Effects of disturbance to moss biocrusts on soil nutrients, enzyme activities, and microbial communities in degraded karst landscapes in southwest China // Soil Biol. & Biochem. 2021. Vol. 152. doi: 10.1016/j.soilbio.2020.108065.
Dixon R., Kahn D. Genetic regulation of biological nitrogen fixation // Nat. Rev. Microbiol. 2004. Vol. 2. N 8. P. 621–631.
During H. J., Van Tooren B. F. Bryophyte interactions with other plants // Botan. J. Linn. Soc. 1990. Vol. 104. Р. 79–98.
Garcia-Carmona M., Arcenegui V., Garcia-Orenes F., Mataix-Solera J. The role of mosses in soil stability, fertility and microbiology six years after a post-fire salvage logging management // J. Environ. Manage. 2020. Vol. 262. doi: 10.1016/j.jenvman.2020.110287.
Geisseler D., Horwath W. R., Joergensen R. G., Ludwig B. Pathways of nitrogen utilization by soil microorganisms // Soil Biol. & Biochem. 2010. Vol. 42. N 12. P. 2058–2067.
Glime J. M. Nutrient Relations: Requirements and Sources. Chapt. 8-1. Bryophyte Ecology. 2017. Vol. 1. 8-1-1 Physiological Ecology. E-book sponsored by Michigan Technological University and the International Association of Bryologists.
Glime J. M. Bryophyte ecology. Physiological ecology. 2019. Vol. 1. E-book sponsored by Michigan Technological University and the International Association of Bryologists. Website: http://digitalcommons.mtu.edu/bryop hyte-ecology1.
Glime J. M. Roles of Bryophytes in Forest Sustainability – Positive or Negative? // Sustainability. 2024. Vol. 16. N 6. https://doi.org/10.3390/su16062359.
Gundale M. J., Nilsson M.-C., Bansal S., Jäderlund A. The interactive effects of temperature and light on biological nitrogen fixation in boreal forests // New Phytol. 2012. Vol. 194. Р. 453–463.
Kyyak N. Y., Lobachevska O. V., Rabyk I. V., Kyyak V. H. Role of the bryophytes in substrate revitalization on a posttechnogenic salinized territory // Biosyst. Divers. 2020. Vol. 28. N 4. Р. 419–425.
Lindo Z., Nilsson M. C., Gundale M. J. Bryophyte‐cyanobacteria associations as regulators of the northern latitude carbon balance in response to global change // Global Change Biol. 2013. Vol. 19. N 7. Р. 2022–2035.
Liu X., Wang Z., Li X. et al. High nitrogen resorption efficiency of forest mosses // Annals of Botany. 2020. Vol. 125. N 4. Р. 557–563.
Maier S., Tamm A., Wu D. et al. Photoautotrophic organisms control microbial abundance, diversity, and physiology in different types of biological soil crusts // The ISME J. 2018. Vol. 12. N 4. P. 1032–1046.
McKane R., Johnson L., Shaver G. et al. Differentiation in uptake of 15N by depth, season, and chemical form in an Arctic tussock tundra plant community // 78th Ann. ESA Meeting, 1993. Bull. Ecol. Soc. Amer. Program and Abstracts, Suppl. Vol. 74. N 2. P. 354.
Meeks J. C., Elhai J., Thiel T. et al. An overview of the genome of Nostoc punctiforme, a multicellular, symbiotic cyanobacterium // Photosynth. Res. 2001. Vol. 70. Р. 85–106.
Noctor G., Veljovic-Jovanovic S., Driscoll S., Novitskaya L., C. H Foyer. Drought and oxidative load in the leaves of C3 plants: a predominant role for photorespiration? // Ann Bot. 2002. 89. N 7. Р. 841–850.
Permin A., Horwath A. B., Metcalfe D. B. et al. High nitrogen-fixing rates associated with ground-covering mosses in a tropical mountain cloud forest will decrease drastically in a future climate // Functional Ecol. 2022. Vol. 36. N 7. P. 1772–1781.
Rousk K., Jones D. L., DeLuca T. H. Moss-cyanobacteria associations as biogenic sources of nitrogen in boreal forest ecosystems // Front. Microbiol. 2013. Vol. 4. https://doi.org/10.3389/fmcb.2013.00150.
Rousk K., Sorensen P. L., Michelsen A. What drives biological nitrogen fixation in higharctic tundra: Moisture or temperature? // J. Ecosphere. 2018. Vol. 9. N 2. https://doi.org/10.1002/ecs2.2117.
Rousk K., Pedersen P., Prieme A., Michelsen A. Extreme freeze-thaw cycles do not affect moss-associated nitrogen fixation across a temperature gradient, but affect nutrient loss from mosses // Acta Oecologica. 2021. Vol. 113. https://doi.org/10.1016/j.actao.2021.103796.
Rousk K. Biotic and abiotic controls of nitrogen fixation in cyanobacteria–moss associations // New Phytol. 2022. Vol. 235. N 4. Р. 1330–1335.
Siwach A., Kaushal S., Baishya R. Effect of Mosses on physical and chemical properties of soil in temperate forests of Garhwal Himalayas // J. of Tropical Ecol. 2021. Vol. 37. N 3. Р. 126–135.
Siwach A., Kaushal S., Sarma K., Baishya R. Interplay of moss cover and seasonal variation regulate soil physicochemical properties and net nitrogen mineralization rates in Central Himalayas, India // J. Environ. Managem. 2023. Vol. 345. https://doi: 10.1016/j.jenvman.2023.118839.
Slate M. L., Sullivan B. W., Callaway R. M. Desiccation and rehydration of mosses greatly increase resource fluxes that alter soil carbon and nitrogen cycling // J. Ecol. 2019. Vol. 107. N 4. Р. 1767–1778.
Tobias M., Niinemets Ü. Acclimation of photosynthetic characteristics of the moss Pleurozium schreberi to among-habitat and within-canopy light gradients // Plant Biol. 2010. Vol. 12. N 5. P. 743–754.
Turetsky M. R. The role of bryophytes in carbon and nitrogen cycling // The Bryol. 2003. Vol. 106. Р. 395–410.
Vitousek P. M., Cassman K., Cleveland C. et al. Towards an ecological understanding of biological nitrogen fixation // Biogeochem. 2002. Vol. 57–58. Р. 1–45.
Xiao L., Zhang W., Hu P. et al. Effect of moss removal on soil multifunctionality during vegetation restoration in subtropical ecosystems // Applied Soil Ecol. 2024. Vol. 194. https://doi:10.1016/j.apsoil.2023.105170.
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2024.93.03
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.
