Экологические особенности почвенных водорослей

Э.А. Штина и М.М. Голлербах применили к почвенным водорослям учение о жизненной форме растений как единице экологической классификации растений, под которой подразумевается группа растений со сходными приспособительными структурами.

Различают девять жизненных форм водорослей, которые обозначаются первыми буквами латинского названия основного рода.

Ch — форма (Chlorella). Одноклеточные и колониальные зеленые и желтозеленые, обитающие в толще почвы, при высокой влажности даюшие разрастания на поверхности почвы. Убиквисты.

С — форма (Cylindrospermum). Одноклеточные колониальные и нитчатые, образующие обильную слизь. Обитают в толще почвы.

X — форма (Xantophyta). Одноклеточные желтозеленые и многие зеленые, теневыносливые, но не устойчивые против засухи и экстремальных температур. Питаются миксотрофно.

В — форма (Bacillariophyta.) Живут на поверхности почвы в слизи других водорослей. Холодостойкие, светолюбивые. Подвижные клетки.

Р— форма (Phormidium). Нитевидные синезеленые, не образующие слизи. Рассеяны в толще почвы, оплетая почвенные частички, ксерофиты. Устойчивы против засухи.

М — форма (Microcoleus). Слизистые нити, образующие на поверхности влажной почвы корочки и дерновинки, видимые простым глазом. Засухоустойчивы.

Н — форма (Heterothrix). Слизистые нити на поверхности почвы, зеленые и желтозеленые.

N — форма (Nostoc). Синезеленые. Наземный слизистый таллом. Светолюбивые и засухоустойчивые.

V— форма (Vaucheria). Нитевидные разрастания, образующие войлокообразные налеты на поверхности влажных почв.

Распределение водорослей в почвах зависит от зонального положения и растительного покрова.

В арктической пустыне и тундре пленки водорослей образованы зелеными, желтозелеными и синезелеными водорослями. Здесь они играют роль первопоселенцев обнаженных грунтов.

В тундре относительно небольшое разнообразие желтозеленых, очень скудны диатомовые водоросли.

Под лесной растительностью в подзолистых и серых лесных почвах водоросли развиваются преимущественно в верхнем слое почвы и в опаде. Здесь преобладают зеленые и желтозеленые, особенно одноклеточные формы. В серых лесных почвах из синезеленых преобладают ностоковые. Древесная растительность является мощным средообразующим фактором, поэтому водорослевые группировки единообразны в лесных почвах всех зон. Лиственные леса богаче водорослями, чем хвойные.

В луговых и ковыльных степях с густым травостоем развитие водорослей гораздо менее интенсивно, чем в лугах дерново-подзолистой зоны. Это связано с образованием плотной дернины, степного войлока и с сухостью почвы. Для черноземных степных почв характерно преобладание видов-убиквистов из тех, что относят к жизненной форме Ch.

В южных степях сухих и полупустынных при разрежении травостоя развитие водорослей усиливается. Характерны поверхностные водорослевые пленки. Ведущую роль в группировках играют синезеленые засухоустойчивые М- и P-формы водорослей (Microcoleus, Phormidium и др.).

В солончаках распространены в основном синезеленые солеустойчивые виды Anabaena, Microcoleus— индикаторы солончаков; Anabaena sphaerica и A. solicola — первые колонизаторы засоленных почв.

Определенные группировки водорослей или, как говорят, водорослевые синузии, характерны для целинных почв с естественной растительностью. Распашка, применение минеральных удобрений значительно изменяют состав группировок и нивелируют зональные различия в них.

Водоросли являются чувствительными показателями загрязнения почвы. Зеленые чутко реагируют на засоление, изменение pH губительно сказывается на синезеленых, желтозеленые водоросли являются показателем чистоты почвы, так как они выбиваются из водорослевых синузий при загрязнении пестицидами, минеральными удобрениями идр.

Интенсивное развитие почвенных водорослей как фототроф- ных организмов возможно только в пределах проникновения света, в так называемом фототрофном слое. Наибольшее количество водорослей обнаруживается в верхних слоях почвы. В зависимости от влажности почвы и от наличия растительного опада максимум водорослей наблюдается или на самой поверхности почвы или несколько глубже, но в пределах нескольких сантиметров. В нижележащих горизонтах уменьшаются численность и разнообразие видов водорослей.

Активная жизнь водорослей в почве за пределами проникновения света, которая доказывается прямыми микроскопическими наблюдениями (видны живые клетки с флуоресцирующим хлорофиллом), возможна, во-первых, потому что водоросли для проведения фотосинтеза могут довольствоваться интенсивностью света, составляющей 0,06-0,07% от полной. Известны случаи обнаружения водорослей в активном состоянии в пещерах, под арктическими льдами при незначительной интенсивности света. Таким образом, почва не единственное место, где в условиях недостатка света вегетируют водоросли.

Другие особенности, обеспечивающие возможность активной жизни водорослей в глубоких слоях почвы — ряд морфологических и физиологических приспособлений почвенных водорослей, обеспечивающих поглощение и удержание воды, а также сохранение жизнеспособности при засухе. Обильное образование слизи — слизистые чехлы и обвертки, широко распространенные у зеленых и синезеленых водорослей. Они состоят из гидрофильных коллоидных полисахаридов и способны поглощать и удерживать воду. Мелкие размеры почвенных водорослей. Мелкие клетки легче перемещаются в почве, более устойчивы против засухи, имеют большую водоудерживающую способность, легче распространяются с пылью. У многих почвенных водорослей отсутствуют зооспоры, жгутиковые формы обладают слабой подвижностью. Период увлажнения после засухи приводит к быстрому образованию гамет и зооспор. «Эфемерность» вегетации — способность почвенных водорослей быстро переходить из состояния покоя к активной вегетации и наоборот, без образования особо стойких спор и специфических стадий.

Важной особенностью почвенных водорослей, особенно зеленых и желтозеленых, является способность переходить с автотрофного на гетеротрофный образ жизни в толще почвы. Водоросли способны осуществлять смешанный, миксотрофный, тип питания. Степень проявления разных типов питания в метаболизме водорослей регулируется различными экологическими факторами, важнейшие из которых освещенность и количество органических и минеральных веществ в среде, окислительно-восстановительные условия и pH среды.