Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики
Впервые описан процесс формирования почв на ледниках Западной Антарктики (о. Галиндез). Фотосинтетические микроорганизмы образуют пятна цветения, которые нагреваются на солнце и вызывают интенсивное таяние льда с образованием углублений — ''гравитационных ловушек''. В ловушках ск...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49503 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики / А.Б. Таширев, А.А. Таширева, А.Е. Березкина // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 155-161. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859737196233228288 |
|---|---|
| author | Таширев, А.Б. Таширева, А.А. Березкина, А.Е. |
| author_facet | Таширев, А.Б. Таширева, А.А. Березкина, А.Е. |
| citation_txt | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики / А.Б. Таширев, А.А. Таширева, А.Е. Березкина // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 155-161. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Доповіді НАН України |
| description | Впервые описан процесс формирования почв на ледниках Западной Антарктики (о. Галиндез). Фотосинтетические микроорганизмы образуют пятна цветения, которые нагреваются на солнце и вызывают интенсивное таяние льда с образованием углублений — ''гравитационных ловушек''. В ловушках скапливается некромасса фотосинтетических микроорганизмов и далее сбраживается хемоорганотрофными микроорганизмами с образованием ''гумифицированного субстрата''. Испарение влаги приводит к формированию ледовой почвы. В ледовых почвах количество психротолерантных и мезофильных микроорганизмов высокое и составляет 10^4–10^7 клеток/г (cемь экофизиологических групп), а концентрация гумуса находится в пределах 0,39–0,73%. Приведенные данные свидетельствуют о биоразнообразии микробных ценозов ледовых почв и их возможном участии в глобальных циклах углерода на ледниках Западной Антарктики: в образовании и гумификации органических соединений, фиксации элементов (N, P, S), а также балансе парниковых газов (синтез CH4 и CO2).
Вперше описано процес формування грунтів на льодовиках Західної Антарктики (о. Галіндез). Фотосинтетичні мікроорганізми утворюють плями цвітіння, що нагріваються на сонці та викликають інтенсивне танення льоду з утворенням заглиблень — ''гравітаційних пасток''. У пастках накопичується некромаса фотосинтетичних мікроорганізмів і далі зброджується хемоорганотрофними мікроорганізмами з утворенням ''гуміфікованого субстрату''. Випаровування вологи приводить до формування льодового грунту. У льодових грунтах кількість психротолерантних і мезофільних мікроорганізмів висока та становить 10^4–10^7 клітин/г (сім екофізіологічних груп), а концентрація гумусу знаходиться в межах 0,39–0,73%. Наведені дані свідчать про біорізноманіття мікробних ценозів льодових грунтів та їх можливу участь у глобальних циклах вуглецю на льодовиках Західної Антарктики: в утворенні і гуміфікації органічних сполук, фіксації елементів (N, P, S), а також балансі парникових газів (синтез CH4 та CO2).
The process of soil formation on the glaciers of the Western Antarctica (Galindez Island) is described. Photosynthetic organisms form flowering patches, which are heated by the Sun and cause the extensive melting of ice, which leads to forming ''gravitational traps''. Traps accumulate dead photosynthetic microorganisms, which are further fermented by chemoorganotrophic microorganisms to ''humic substrate''. Evaporation leads to the formation a layer of soil on the ice surface. In the ice soil, the number of psychrotolerant and mesophilic microorganisms is high and makes 10^4–10^7 cells /g (7 ecological and functional groups); humus concentration is in the range 0.39–0.73%. Presented data show the biodiversity of microbial cenoses of ice soils and their possible involvement in the global carbon cycle on the glaciers of the Western Antarctica: the formation and humification of organic compounds, fixation of elements (N, P, S), as well as the balance of greenhouse gases (synthesis of CH4 and CO2).
|
| first_indexed | 2025-12-01T15:41:09Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 579.695
© 2012
А.Б. Таширев, А.А. Таширева, А.Е. Березкина
Роль криоценозов в формировании почв на ледниках
Западной Антарктики
(Представлено академиком НАН Украины В. С. Подгорским)
Впервые описан процесс формирования почв на ледниках Западной Антарктики (о. Га-
линдез). Фотосинтетические микроорганизмы образуют пятна цветения, которые на-
греваются на солнце и вызывают интенсивное таяние льда с образованием углубле-
ний — “гравитационных ловушек”. В ловушках скапливается некромасса фотосинтети-
ческих микроорганизмов и далее сбраживается хемоорганотрофными микроорганизма-
ми с образованием “гумифицированного субстрата”. Испарение влаги приводит к форми-
рованию ледовой почвы. В ледовых почвах количество психротолерантных и мезофиль-
ных микроорганизмов высокое и составляет 104–107 клеток/г (cемь экофизиологических
групп), а концентрация гумуса находится в пределах 0,39–0,73%. Приведенные данные
свидетельствуют о биоразнообразии микробных ценозов ледовых почв и их возможном
участии в глобальных циклах углерода на ледниках Западной Антарктики: в образова-
нии и гумификации органических соединений, фиксации элементов (N, P, S), а также
балансе парниковых газов (синтез CH4 и CO2).
Принято считать, что Антарктика представляет собой безжизненные ледяные просторы.
Однако в ней широко распространены различные виды почв. В ряде работ описано биораз-
нообразие микроорганизмов и беспозвоночных, обитающих в антарктических почвах. Мик-
робиологические исследования антарктических почв включали в себя определение общего
количества микромицетов, бактерий и дрожжей антарктического полуострова [1] и приле-
гающих островов [2–6]. Подробную классификацию и геохимическую характеристику ан-
тарктических почв дали российские ученные С.В. Горячкин, Е. В. Абакумов, Д.А. Гили-
чинский [7, 8]. Однако до сих пор не был описан такой тип почв, как ледовые почвы.
В настоящей работе приведена характеристика и описаны закономерности образования ле-
довых почв в Западной Антарктике.
В Западной Антарктике, на островах внутреннего островного шельфа и побережья
Антарктического полуострова широко распространены ледовые сообщества микроорганиз-
мов — криоценозы1. По нашему определению, криоценозы — это симбиотические ассоциа-
ции фотолитоавтотрофных и хемоорганогетеротрофных микроорганизмов, развивающихся
на снежно-ледовых поверхностях или под слоем снега на поверхности льда. В этой работе
предпринята попытка оценить экологическое и геологическое значение данного феномена
в полярном регионе, а также его влияние на образование ледовых почв и формирование
векторных потоков углерода на ледниках островов Западной Антарктики.
Очевидно, что криоценозы, представляющие собой альго-бактериальные маты (АБМ),
содержат широкий спектр пигментов, необходимых для фотосинтеза, и имеют различный
1При предварительном обсуждении этого термина большинство биологов-специалистов в области альго-
логии и микробиологии склонялись к мнению, что более корректными являются термины “криомикроцено-
зы”, “альго-бактериальные сообщества микроорганизмов” и т. д. Однако мы сочли возможным остановиться
на кратком термине “криоценозы”, дав в начале работы наше определение этого термина.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 155
цвет — от желто-зеленого до красного и темно-коричневого (рис. 1, а). Поэтому в ясную сол-
нечную безветренную погоду такие окрашенные АБМ нагреваются до температуры выше
0 ◦С (+5 . . .+10
◦С) и вызывают таяние снега и льда под ними. Далее биомасса АБМ концен-
трируется на дне ими же cформированных углублений. Концентрация биомассы в углубле-
ниях постепенно увеличивается, а это, в свою очередь, приводит к усилению пигментации
и резкому снижению альбедо (т. е. отражательной способности) АБМ. Концентрированная,
интенсивно пигментрованная биомасса вызывает усиленное таяние снега и льда и приводит
к образованию гравитационных ловушек2 (см. рис. 1, б ).
Образование гравитационных ловушек является многоплановым, многофункциональ-
ным явлением, так как они влияют на геоморфологические, биогеографические и биогео-
химические процессы, происходящие в субполярном оазисе3 на о. Галиндез (Galindez) и со-
седних островах. Обширные поля криоценозов вызывают крупномасштабные изменения
в рельефе ледников и существенно влияют на их структуру и гидродинамику. Кроме того,
деструкция некромассы криоценозов (т. е. отмершей биомассы) сопровождается синтезом
парниковых газов (СО2, а возможно, и СН4). Накопление органического вещества АБМ
вносит значительный вклад в векторный поток углерода на ледниках. Наконец, гумифика-
ция биомассы АБМ приводит к образованию “ледовой почвы”.
Мы условно выделили два типа криоценозов: наклонные и горизонтальные.
Наклонные криоценозы расположены на склонах ледников или снежников. Морфоло-
гические и гидродинамические изменения ледников в этом случае имеют исключительно
биогенное происхождение. Обширные поля криоценозов вызывают геологически значимое
проседание участков снега, а также интенсивное таяние льда с образованием локальных
водосборов, имеющих площадь десятки гектаров. Локальные водосборы, в свою очередь,
приводят к формированию хорошо проработанных глубоких русел ручьев в теле ледни-
ка. Несмотря на то, что в ряде случаев толщина рыхлого слоя снега над поверхностью
льда достигает 0,5–2,0 метра, локальные водоупоры, формирующие биогенные профили
водосбора, находятся на глубине не более чем 5,0–10,0 cм от поверхности снега. Описанное
явление определяется ответной реакцией криоценозов на суточные изменения физико-хи-
мических факторов. Проиллюстрируем это на примере криоценоза реликтового ледника
(см. рис. 1, в) на биогеографическом полигоне (о. Галиндез, 5 марта 2002 г.). “Жарким”
антарктическим летом в марте 2002 г. средняя дневная температура в безветренную погоду
при интенсивном солнечном освещении на поверхности скал достигала +5 . . . + 15
◦С, а на
поверхности АБМ — +2 . . . + 5
◦С. В первые же 2–3 часа после восхода солнца замерз-
ший снег под АБМ начинал интенсивно таять и образовавшаяся вода пропитывала слой
снега под ней до глубины 2–5 cм. Малейшие физико-химические изменения окружающей
среды (холодный ветер с Антарктического полуострова, изменения угла освещения склона,
кратковременное затемнение солнца облаками) приводили к резкому снижению темпера-
туры. Это сопровождалось очень быстрым промерзанием снега и образованием под АБМ
прочной ледяной корки толщиной от 2 до 10 см. Все дальнейшие процессы в криоценозах
происходили уже на постоянно присутствующей толстой ледовой корке под АБМ.
Основные биогеохимические процессы в криоценозах на склонах ледников сводятся
к следующему. Поверхность льда под АБМ одновременно выполняет как функцию по-
2Термин предложен нами.
3Субполярный оазис — биогеографический ландшафт, в котором максимально диверсифицированы и ин-
тенсивно развиты все характерные для островной Западной Антарктики экосистемы (микробные сообщест-
ва, альгоценозы, лишайники, мхи, высшие растения, беспозвоночные и позвоночные животные).
156 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №4
Рис. 1. Криоценозы Западной Антарктики:
а — биоразнообразие криоценозов на островах Аргентинского архипелага (фото И. Дикого, 2010 г.);
б — гравитационные ловушки криоценозов, о. Крулз (фото И. Дикого, февраль 2010 г.);
в — “наклонный” криоценоз на леднике о. Галиндез (05.03.2002), образующий “биогенный” локаль-
ный водосбор
a б
в
Рис. 2. “Первичная” водорослево-бактериальная пленка на горизонтальном участке снега (ледник
на о. Галиндез) (а) и образование гумифицированного субстрата, а далее — гумифицированного
субстрата из некромассы криоценозов в гравитационных ловушках (б)
a
30 см
б
Рис. 3. Ледовая почва на горизонтальном участке ледника на о. Галиндез
Рис. 4. Наращивание и гумификация некромассы водорослей в гравитационных ловушках —
микроозерах
верхности, необходимой для прочной иммобилизации микроорганизмов, так и водоупо-
ра, создающего условия непрерывной ферментации за счет потока талой воды. При этом
формируются оптимальные условия для быстрого роста и накопления биомассы криоцено-
зов в углублениях и локальных водосборах. Скорость прироста биомассы еще более уве-
личивается благодаря яркому освещению (усиление фотосинтеза) и относительно высокой
температуре (+2 . . .+5
◦С). Это приводит к многократному усилению интегральной биогео-
химической активности АБМ и сопровождается быстрым накоплением биомассы и форми-
рованием биологически опосредованного (биогенного) специфического рельефа ледников
и снежников. Такие процессы являются общими как для горизонтальных, так и наклон-
ных криоценозов. В дальнейшем варианты биогеохимических процессов развития АБМ на
горизонтальных и наклонных криоценозах могут существенно отличаться.
Горизонтальные криоценозы являются бессточными и расположены на горизонтальных
участках ледников или снежных покровов на островах внутреннего архипелага и прибреж-
ной зоне Антарктического полуострова. Развитие этих криоценозов начинается с формиро-
вания АБМ и образования гравитационных ловушек в снегу или льду размерами от 0,1 ×
× 0,2 м до 1,0 × 2,0 м (рис. 2, а). Вследствие отсутствия стока в таких гравитационных
ловушках накапливается мощный слой биомассы АБМ — до нескольких сантиметров тол-
щиной. Затем отмершая биомасса (некромасса) подвергается неизбежной деструкции ми-
кроорганизмами в анаэробных условиях с образованием “гумифицированного субстрата”4
(см. рис. 2, б ). Общеизвестно, что в плотных структурах биологических обрастаний уже на
глубине нескольких миллиметров от поверхности Eh (окислительно-восстановительный по-
тенциал в мВ относительно потенциала стандартного водородного электрода при pH = 7,0)
находится в пределах −150 . . . − 300 мВ. Очевидно, что в таких условиях происходит ана-
эробная деструкция некромассы (отмершей биомассы АБМ). Таким образом, анаэробная
деструкция биомассы АБМ приводит к образованию гумифицированного субстрата, кото-
рый постепенно уплотняется, усыхает и превращается в ледовую почву (рис. 3).
Ледовая почва — это плотная органогенная структура, представляющая собой гумифи-
цированную гетеротрофными микроорганизмами некромассу альго-бактериальных криоце-
нозов, расположенных на горизонтальных участках льда, в том числе ледников. Неполная
деструкция биомассы, по-видимому, определяется дефицитом источников азота, фосфора
и серы, необходимых микроорганизмам для разложения биомассы АБМ до конечных про-
дуктов — СО2, СН4 и Н2О. Масштабы и последовательность этапов образования ледовой
почвы существенно зависят от локальных климатических и физико-химических условий.
Процесс образования ледовой почвы происходит в несколько стадий.
Первая стадия — это появление “первичной” АБМ на поверхности снега или льда.
Как правило, на этой стадии на снегу появляются разрозненные пигментированные пя-
тна (участки) биомассы. Эти пятна рыхлые, слабо окрашены и имеют крупнозернистую
структуру, а их размеры находятся в пределах 15 × 30 см2 (см. рис. 2, а).
На второй стадии пятна АБМ сливаются в сплошные большие участки (поля) вслед-
ствие бурного роста микроскопических водорослей и других микроорганизмов и приобре-
тают более интенсивное окрашивание. В зависимости от доминирующего вида водорослей,
АБМ могут иметь различный цвет. Необходимо отметить, что на первой стадии процесс за-
селения снега и льда микроорганизмами АБМ идет медленно в связи с малой концентрацией
биомассы и, как следствие, с ее малой теплоемкостью (т. е. поглощением тепла). На второй
4Термин предложен нами.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 157
стадии этот процесс ускоряется. Прирост биомассы и усиление интенсивности пигментации
пятен АБМ сопровождаются увеличением степени их нагревания на свету и теплоемкости,
повышением температуры пятен и, соответственно, скорости таяния снега. При дневной
температуре 0 . . . + 1
◦С концентрированная биомасса АБМ на второй стадии приводит
к быстрому формированию (10–20 суток) гравитационных ловушек. Этот процесс ускоряет-
ся и приобретает лавинообразный характер при повышении температуры до +3 . . . + 5
◦С.
В конце второй стадии начинается процесс гумификации биомассы АБМ (см. рис. 2, б ).
На третьей стадии таяние льда в гравитационных ловушках настолько интенсивное,
что в них образуются микроозера (рис. 4). Биомасса фотосинтетических микроорганизмов
оседает на дно. Одновременно в ловушках в анаэробной зоне на границе раздела фаз “вода —
некромасса водорослей” анаэробные микроорганизмы разлагают биомассу АБМ с образо-
ванием гумифицированного субстрата. Сезонные полевые наблюдения показали, что, как
правило, его объем составляет не менее 30–40% исходной биомассы АБМ. Это, по-видимо-
му, связано с дефицитом на ледниках биогенных элементов (N, P, S). Таким образом, на
третьей стадии в трехкомпонентной гетерофазной системе “воздух–вода–биомасса” однов-
ременно происходят процессы прироста биомассы АБМ, ее отмирания и гумификации. Фак-
тически биомасса АБМ на третьей стадии находится в микроозерах и доверху заполняет
их в виде ила. В любой гравитационной ловушке, независимо от ее размеров, всегда при-
сутствуют три структурных компонента: 1 — фотосинтетически активная пленка микро-
скопических водорослей и цианобактерий; 2 — слой воды; 3 — слой некромассы фотосин-
тетических микроорганизмов и метаболически активных гетеротрофных микроорганизмов,
этот слой является одновременно и илом (сапропелем), и насыщенным водой гумифициро-
ванным субстратом.
Четвертая стадия характеризуется максимальным накоплением некромассы АБМ (гу-
мифицированного субстрата) в гравитационных ловушках. Слой свободной воды исчезает,
так как он полностью поглощается некромассой и испаряется с поверхности гравитацион-
ной ловушки. Фотосинтетическая активность микроскопических водорослей и цианобак-
терий переходит в стадию стагнации. Пигментация АБМ резко снижается, поверхностная
пленка “съеживается” и уменьшается в размерах, образуя складки. Возможно, этот эф-
фект связан с накоплением в гравитационной ловушке токсичных для фотосинтетических
микроорганизмов продуктов анаэробной деструкции некромассы. В дальнейшем озерный
ил (сапропель), заполнивший всю гравитационную ловушку, подсыхает, уплотняется и обра-
зует плотную фракцию — гумифицированный субстрат. Его цветовой диапазон — от тем-
но-коричневого до интенсивно-черного. Гумифицированный субстрат, как правило, не име-
ет запаха и представляет собой однородную пластичную массу, насыщенную водой (вода
отделяется даже при легком надавливании пальцами).
На пятой стадии происходит собственно формирование ледовой почвы (см. рис. 3). Ле-
довая почва, в отличие от гумифицированного субстрата, представляет собой более плот-
ную структуру (вода не отжимается), менее пластична и имеет специфический запах, ха-
рактерный для почвы. Уплотнение почвы связано с ее интенсивным нагреванием (чер-
ный цвет) и сопряженным интенсивным испарением влаги. Очевидно, что антарктические
почвы, в том числе и ледовые, существенно отличаются от классических почв по своей
структуре. Обязательными структурными компонентами почв в классической интерпре-
тации (черноземы, подзолистые и т. д.) являются лигнинцеллюлоза и минеральная фрак-
ция. Это положение было сформулировано еще в начале XX века апологетом почвоведения
С.А. Ваксманом [9] и до настоящего времени осталось неизменным [10]. Очевидно, что в ле-
158 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №4
довых почвах, сформированных из некромассы АБМ на нулевом геохимическом горизонте5
(на плоских вершинах ледников), как минеральная фракция, так и лигнинцеллюлоза рас-
тительного происхождения отсутствуют. Мы не изучали микроструктуру ледовой почвы.
Однако можно предположить, что роль структурных компонентов в ней играют клеточные
стенки микроскопических зеленых водорослей, а также ригидные и мощные чехлы циано-
бактерий, состоящих из целлюлозы и других полимеров [11]. Косвенным доказательством
служит высокая концентрация деструкторов целлюлозы (микромицетов, бактерий) в ледо-
вых почвах: n · 10
3
. . .n · 10
4 клеток/г почвы (табл. 1).
В доступной нам литературе отсутствуют данные по характеристике структуры и функ-
ций криоценозов в Западной Антарктике. Украинские ученные исследовали таксономичес-
кий состав фотосинтезирующих микроорганизмов и экофизиологические группы хемоор-
ганотрофных микроорганизмов этих криоценозов. Так, по данным проф. И.Ю. Кости-
кова [12], в ассоциациях АБМ (Антарктический полуостров, ледник Шталя) обнаруже-
ны микроскопические водоросли Elliptochioris cf. subsphaerica (Reisigl) Ettl et Gartner var.
Antarctica Reisigl ; Pseudococcomyxa cf. subsphaerica (Acton) Kostikov, Hoffmann et Friedl, ad
int.; Chlorella cf. minutissima Fott et Novakova; Stichococcus cf. minutus Grintz. еt Peterf i;
Dictyosfhaerium cf. pulchellum. Нами дана количественная характеристика экофизиологиче-
ских групп хемоорганотрофных микроорганизмов ледовых почв (см. табл. 1). Микробные
ценозы ледовых почв диверсифицированы. Общее количество психрофильных и мезофиль-
ных микроорганизмов в семи изученных экофизиологических группах высокое и составляет
10
4
. . . 10
7 клеток/г почвы. Концентрация гумуса в ледовых почвах находится в диапазо-
не 0,39 . . . 0,73 мас. %. Приведенные данные свидетельствуют о биоразнообразии микробных
5Нулевой геохимический горизонт — это ландшафтный элемент, в который все соединения поступают
только с атмосферными осадками.
Таблица 1. Количественная характеристика экофизиологических групп микроорганизмов в ледовых почвах
о. Галиндез
№
образца
Гумус,
мас. %
Количество микроорганизмов (в 1 г АСМ∗ ледовой почвы)
Авто-
хтонные∗∗
Аммонифи-
цирующие
Олигокар-
ботрофные
Олигонитро-
фильные
Деструкторы целлюлозы
Микромицеты Бактерии
Температура культивирования +20
◦С
1 0,69 6,3 · 10
5
9,6 · 10
5
3,6 · 10
6
1,6 · 10
5
9,3 · 10
3
1,2 · 10
3
2 0,39 3,2 · 10
5
2,5 · 10
6
5,1 · 10
5
2,0 · 10
6
5,1 · 10
3
6,4 · 10
2
3 0,63 3,6 · 10
6
5,3 · 10
5
1,4 · 10
6
1,7 · 10
3
2,0 · 10
4
2,7 · 10
4
4 0,69 2,2 · 10
7
2,3 · 10
6
2,5 · 10
6
4,8 · 10
4
3,4 · 10
4
4,3 · 10
3
5 0,73 4,2 · 10
6
1,9 · 10
6
1,1 · 10
6
4,0 · 10
5
2,9 · 10
4
6,9 · 10
3
6 — 8,1 · 10
5
5,2 · 10
6
6,2 · 10
5
4,6 · 10
5
8,8 · 10
3
1,8 · 10
3
Температура культивирования +4
◦С
1 0,69 7,2 · 10
4
4,7 · 10
5
2,4 · 10
4
2,1 · 10
3
6,1 · 10
3 —
2 0,39 1,7 · 10
6
5,6 · 10
6
9,6 · 10
4
3,2 · 10
4
8,6 · 10
2 —
3 0,63 5,9 · 10
5
3,8 · 10
6
5,3 · 10
4
2,0 · 10
4
5,9 · 10
3
7,1 · 10
3
4 0,69 3,8 · 10
5
1,2 · 10
6
7,1 · 10
4
2,2 · 10
2
9,5 · 10
3 —
5 0,73 5,2 · 10
5
1,3 · 10
6
9,6 · 10
4
1,9 · 10
4
3,5 · 10
3
3,1 · 10
3
6 — 7,5 · 10
5
1,8 · 10
5
5,3 · 10
4
7,1 · 10
4
6,3 · 10
3
4,9 · 10
3
∗АСМ — абсолютно сухая масса почвы.
∗∗Автохтонные — т. е. аборигенные микроорганизмы, высеянные на почвенный агар (водная вытяжка из
антарктической почвы).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 159
ценозов ледовых почв и их возможном участии в глобальных циклах углерода на ледниках
Западной Антарктики — в частности, в образовании и гумификации органических соеди-
нений.
В течение 10 лет мы изучали регион площадью 30×60 км (десятки островов и прилегаю-
щее к ним побережье Антарктического полуострова). Однако, несмотря на мощные АБМ,
иногда целиком покрывающие поверхность снега и льда на этих объектах, ледовая почва
обнаружена и распространена только на о. Галиндез. Уникальность или, по меньшей мере,
редкая встречаемость ледовой почвы о. Галиндез объясняется его климатическими осо-
бенностями. Он представляет собой субполярный оазис с максимальной диверсификацией
экосистем и микробных ценозов, типичных для Западной Антарктики [13]. Одновременное
сочетание таких условий, как малая высота острова, наличие мощного и обширного лед-
ника с горизонтальной поверхностью, теплый, влажный климат, высокая дневная летняя
температура (северо-западной ориентации), предопределяют его термостатированность6 .
Это приводит к интенсивному бурному развитию фотосинтетических микроорганизмов,
формированию и слиянию криоценозов и далее — к образованию ледовых почв. Возможно,
что на леднике о. Галиндез в настоящее время происходит геологически значимый процесс
первичного образования почвы вследствие биогеохимической активности микроорганизмов
горизонтальных криоценозов. Не исключено, что через 100–200 лет произойдет слияние от-
дельных пятен ледовой почвы в единый целостный покров значительного размера. Очевид-
но, что криоценозы также реализуют “концентрационные функции первого и второго рода”
по В.И. Вернадскому, т. е. фиксируют ряд биогенных элементов (углерод, азот и др.) [14].
Биогеохимическое значение ледовых криоценозов заключается также и в возможном очень
существенном влиянии на баланс парниковых газов в Антарктике (синтез СО2 и СН4).
В целом криоценозы на островах внутреннего шельфа и побережьи Антарктического полу-
острова, по-видимому, играют значительную роль в глобальном цикле углерода и энергии
в Западной Антарктике.
Авторы выражают благодарность за помощь в подготовке работы акад. НАН Украины
П.Ф. Гожику, чл.-кор. НАН Украины Г.А. Иутинской, д-ру биол. наук, проф. В.А. Романовской,
д-ру биол. наук, проф. И.Ю. Костикову, канд. геол. наук В.П. Усенко и российским ученым: д-ру
геогр. наук С. В. Горячкину, канд. биол. наук Е. В. Абакумову и канд. биол. наук Л.Е. Курбатовой.
1. Cameron R. E., Benoit R. E. Microbiological and ecological investigations of recent cinder cones, Deception
Island, Antarctica // Ecology. – 1970. – 51, No 5. – P. 802–809.
2. Bailey A.D., Wynn-Williams D.D. Soil microbiological studies at Signy Island, South Orkney Island //
Brit. Antarct. Surv. Bull. – 1982. – No 51. – P. 167–191.
3. Dennis R.W.G. Fungi from South Georgia, Antarctica // Kew. Bull. – 1968. – 22, No 3. – P. 445–448.
4. Heal O.W., Bailey A.D., Heal O.W., Latter P.M. Bacteria, Fungi and Protozoa in Signy Island soils
compared with those from a temperate moorland // Phil. Trans. Roy. Soc. – 1967. – 252, No 7. – P. 191–197.
5. Cameron R.E., Morelli F. A., Johnson R.M. Bacterial species in soil and air of the Antarctic continent //
Antarct. Journal US. – 1972. – 7, No 5. – P. 187–189.
6. Smith R. I. L., Stephenson C. Preliminary growth studies on Festuca contracta and Deschampsia antarctica
on South Georgia // Brit. Antarct. Surv. Bull. – 1975. – No 41–42. – P. 59–75.
7. Gilichinsky D., Abakumov E., Abramov A. et al. Soils of mid and low antarctic: diversity, geography,
temperature regime // 19th World Congress of Soil Science, Soil Solution for a Changing World, 1–6
August 2010. – Brisbane, Australia.
8. Абакумов Е.В. Почвы Западной Антарктики. – Санкт-Петербург: Изд-во Ст.-Петербург. ун-та, 2011. –
112 с.
6Мы вкладываем в понятие “термостатированность” одинаковую температуру в данный момент времени
по всей высоте острова, от уровня моря и до его высшей точки (59,8 м).
160 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2012, №4
9. Ваксман С.А. Гумус. Происхождение, химический состав и значение его в природе. – Москва: Сель-
хозгиз, 1937. – 471 с.
10. Андреюк Е.И., Валагурова Е. В. Основы экологии почвенных микроорганизмов. – Киев: Наук. думка,
1992. – 222 с.
11. Lee R. E. Phycology. – New York: Cambridge University Press, 2008. – 546 p.
12. Костiков I.Ю. та iн. Генетичний та бiохiмiчний монiторинг бiоти та визначення показникiв стану
довкiлля в районi Аргентинських островiв: (Заключ. звiт) // Київ. нац. ун-т iм. Тараса Шевченка. –
№ 05ДФ036-05 вiд 09.11.2006. – Київ, 2006. – 129 с.
13. Таширев А. Б. Комплексные исследования структуры и функций антарктических наземных микроб-
ных ценозов // Укр. Антаркт. журн. – 2010. – № 8. – С. 328–342.
14. Вернадский В.И. Химическое строение биосферы Земли и ее окружения. – Москва: Наука, 1987. –
339 с.
Поступило в редакцию 25.11.2011Институт микробиологии и вирусологии
им. Д.К. Заболотного НАН Украины, Киев
Национальный антарктический научный центр
Госкоминформнауки Украины, Киев
О.Б. Таширев, Г. О. Таширева, А.Є. Березкiна
Роль крiоценозiв у формуваннi грунтiв на льодовиках Захiдної
Антарктики
Вперше описано процес формування грунтiв на льодовиках Захiдної Антарктики (о. Га-
лiндез). Фотосинтетичнi мiкроорганiзми утворюють плями цвiтiння, що нагрiваються
на сонцi та викликають iнтенсивне танення льоду з утворенням заглиблень — “гравiта-
цiйних пасток”. У пастках накопичується некромаса фотосинтетичних мiкроорганiзмiв
i далi зброджується хемоорганотрофними мiкроорганiзмами з утворенням “гумiфiкованого
субстрату”. Випаровування вологи приводить до формування льодового грунту. У льодо-
вих грунтах кiлькiсть психротолерантних i мезофiльних мiкроорганiзмiв висока та ста-
новить 104–107 клiтин/г (сiм екофiзiологiчних груп), а концентрацiя гумусу знаходиться
в межах 0,39–0,73%. Наведенi данi свiдчать про бiорiзноманiття мiкробних ценозiв льодо-
вих грунтiв та їх можливу участь у глобальних циклах вуглецю на льодовиках Захiдної
Антарктики: в утвореннi i гумiфiкацiї органiчних сполук, фiксацiї елементiв (N, P, S),
а також балансi парникових газiв (синтез CH4 та CO2).
O.B. Tashyrev, A. O. Tashyreva, A. E. Berezkina
The role of cryocenoses in the process of soil formation on the West
Antarctic glaciers
The process of soil formation on the glaciers of the Western Antarctica (Galindez Island) is descri-
bed. Photosynthetic organisms form flowering patches, which are heated by the Sun and cause
the extensive melting of ice, which leads to forming “gravitational traps”. Traps accumulate dead
photosynthetic microorganisms, which are further fermented by chemoorganotrophic microorga-
nisms to “humic substrate”. Evaporation leads to the formation a layer of soil on the ice surface. In
the ice soil, the number of psychrotolerant and mesophilic microorganisms is high and makes 104–
107 cells /g (7 ecological and functional groups); humus concentration is in the range 0.39–0.73%.
Presented data show the biodiversity of microbial cenoses of ice soils and their possible involvement
in the global carbon cycle on the glaciers of the Western Antarctica: the formation and humifi-
cation of organic compounds, fixation of elements (N, P, S), as well as the balance of greenhouse
gases (synthesis of CH4 and CO2).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2012, №4 161
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49503 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T15:41:09Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Таширев, А.Б. Таширева, А.А. Березкина, А.Е. 2013-09-19T20:48:49Z 2013-09-19T20:48:49Z 2012 Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики / А.Б. Таширев, А.А. Таширева, А.Е. Березкина // Доп. НАН України. — 2012. — № 4. — С. 155-161. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49503 579.695 Впервые описан процесс формирования почв на ледниках Западной Антарктики (о. Галиндез). Фотосинтетические микроорганизмы образуют пятна цветения, которые нагреваются на солнце и вызывают интенсивное таяние льда с образованием углублений — ''гравитационных ловушек''. В ловушках скапливается некромасса фотосинтетических микроорганизмов и далее сбраживается хемоорганотрофными микроорганизмами с образованием ''гумифицированного субстрата''. Испарение влаги приводит к формированию ледовой почвы. В ледовых почвах количество психротолерантных и мезофильных микроорганизмов высокое и составляет 10^4–10^7 клеток/г (cемь экофизиологических групп), а концентрация гумуса находится в пределах 0,39–0,73%. Приведенные данные свидетельствуют о биоразнообразии микробных ценозов ледовых почв и их возможном участии в глобальных циклах углерода на ледниках Западной Антарктики: в образовании и гумификации органических соединений, фиксации элементов (N, P, S), а также балансе парниковых газов (синтез CH4 и CO2). Вперше описано процес формування грунтів на льодовиках Західної Антарктики (о. Галіндез). Фотосинтетичні мікроорганізми утворюють плями цвітіння, що нагріваються на сонці та викликають інтенсивне танення льоду з утворенням заглиблень — ''гравітаційних пасток''. У пастках накопичується некромаса фотосинтетичних мікроорганізмів і далі зброджується хемоорганотрофними мікроорганізмами з утворенням ''гуміфікованого субстрату''. Випаровування вологи приводить до формування льодового грунту. У льодових грунтах кількість психротолерантних і мезофільних мікроорганізмів висока та становить 10^4–10^7 клітин/г (сім екофізіологічних груп), а концентрація гумусу знаходиться в межах 0,39–0,73%. Наведені дані свідчать про біорізноманіття мікробних ценозів льодових грунтів та їх можливу участь у глобальних циклах вуглецю на льодовиках Західної Антарктики: в утворенні і гуміфікації органічних сполук, фіксації елементів (N, P, S), а також балансі парникових газів (синтез CH4 та CO2). The process of soil formation on the glaciers of the Western Antarctica (Galindez Island) is described. Photosynthetic organisms form flowering patches, which are heated by the Sun and cause the extensive melting of ice, which leads to forming ''gravitational traps''. Traps accumulate dead photosynthetic microorganisms, which are further fermented by chemoorganotrophic microorganisms to ''humic substrate''. Evaporation leads to the formation a layer of soil on the ice surface. In the ice soil, the number of psychrotolerant and mesophilic microorganisms is high and makes 10^4–10^7 cells /g (7 ecological and functional groups); humus concentration is in the range 0.39–0.73%. Presented data show the biodiversity of microbial cenoses of ice soils and their possible involvement in the global carbon cycle on the glaciers of the Western Antarctica: the formation and humification of organic compounds, fixation of elements (N, P, S), as well as the balance of greenhouse gases (synthesis of CH4 and CO2). Авторы выражают благодарность за помощь в подготовке работы акад. НАН Украины П.Ф. Гожику, чл.-кор. НАН Украины Г.А. Иутинской, д-ру биол. наук, проф. В.А. Романовской, д-ру биол. наук, проф. И.Ю. Костикову, канд. геол. наук В.П. Усенко и российским ученым: д-ру геогр. наук С.В. Горячкину, канд. биол. наук Е.В. Абакумову и канд. биол. наук Л.Е. Курбатовой. ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Біологія Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики Роль кріоценозів у формуванні грунтів на льодовиках Західної Антарктики The role of cryocenoses in the process of soil formation on the West Antarctic glaciersChanges in the architectonics of the root apical meristem at radiation mutagenesis Article published earlier |
| spellingShingle | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики Таширев, А.Б. Таширева, А.А. Березкина, А.Е. Біологія |
| title | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики |
| title_alt | Роль кріоценозів у формуванні грунтів на льодовиках Західної Антарктики The role of cryocenoses in the process of soil formation on the West Antarctic glaciersChanges in the architectonics of the root apical meristem at radiation mutagenesis |
| title_full | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики |
| title_fullStr | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики |
| title_full_unstemmed | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики |
| title_short | Роль криоценозов в формировании почв на ледниках Западной Антарктики |
| title_sort | роль криоценозов в формировании почв на ледниках западной антарктики |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49503 |
| work_keys_str_mv | AT taširevab rolʹkriocenozovvformirovaniipočvnalednikahzapadnoiantarktiki AT taširevaaa rolʹkriocenozovvformirovaniipočvnalednikahzapadnoiantarktiki AT berezkinaae rolʹkriocenozovvformirovaniipočvnalednikahzapadnoiantarktiki AT taširevab rolʹkríocenozívuformuvannígruntívnalʹodovikahzahídnoíantarktiki AT taširevaaa rolʹkríocenozívuformuvannígruntívnalʹodovikahzahídnoíantarktiki AT berezkinaae rolʹkríocenozívuformuvannígruntívnalʹodovikahzahídnoíantarktiki AT taširevab theroleofcryocenosesintheprocessofsoilformationonthewestantarcticglacierschangesinthearchitectonicsoftherootapicalmeristematradiationmutagenesis AT taširevaaa theroleofcryocenosesintheprocessofsoilformationonthewestantarcticglacierschangesinthearchitectonicsoftherootapicalmeristematradiationmutagenesis AT berezkinaae theroleofcryocenosesintheprocessofsoilformationonthewestantarcticglacierschangesinthearchitectonicsoftherootapicalmeristematradiationmutagenesis |