Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

CONTRIBUTION OF MYCOGENIC WOOD DESTRUCTION ON FORMATION OF MICROCLIMATE OF THE SOUTHERN PREURALS FORESTS

Safonov M.A. 1 Bulgakov E.A. 1
1 Orenburg state pedagogical University
Biogeocenoses can be considered as a system subunits, designated by different authors as parcel, tessera or consortiums. As the consortiums kernel can act living organisms or units of the substrate, such as large fallen trees. Within these consortiums the specific complexes of organisms are developed, forming, in turn, specific habitats with unique microclimatic parameters, that in one degree or another, affect the climate parameters of the whole ecosystem. Study of daily dynamics of temperature and humidity in the forests of various types in the foothills of the Southern Urals have shown that consortiums, the core of which are wood substrates have qualitatively specific type of microclimatic conditions, smoother in comparison with the general conditions of environment ecosystem. This effect, probably, is achieved due to change of structure of wood, destructed by fungi, and also due to the variation of evaporation of fungal fruit bodies, which enables them to change their own temperature and habitats regime.
mycogenic wood destruction
wood-destroying fungi
microclimate
microhabitat
hydrothermal factor
Southern Preurals
1. Arefiev S.P. Konsortivnaya struktura soobschestva ksilotrophnykh gribov goroda Tyumeni [Consortive community structure of xylotrophic fungi distribution of Tyumen] // Mycology and Phytopathology. 1997. T.31, vol. 5. рp. 1–8.
2. Arefiev S.P. Ecologicheskaya koordinatsia derevorazrushajuschikh gribov (na primere konsortsii berezy [Ecological coordination of wood-destroying fungi (on the example of consortiums birch)] // Mycology and Phytopathology. 2002. T. 36, vol. 5. рp. 1–14.
3. Beklemishev V.N. O klassifikatsii biocenoticheskikh sim-fiziologicheskikh sviazej [On the classification of biocenotic sim-physiological connections] // Bull. MOIP. Biol. Depart., 1951. Т. 56. Vol. 5. рp. 3–30.
4. Belitskaya M.S., Grybust I.R. Nasekomye zaschitnykh nasagdenij aridnoj zony [Insects of protective plantings in arid zone] // Izvestia of the St. Petersburg forest technical Academy. SPb.: FTA, 2009. Vol. 187. рp. 46–54.
5. Vorobeychik V.L. Izmenenie prostranstvennoj structury destruktsionnogo processa v uslovijakh atmosphernogo zagriaznenija lesnykh ecosystem [Changes in the spatial structure of destruction process in conditions of atmospheric pollution of forest ecosystems] //Izvestiya AS., Ser. Biological, 2002. no. 3. pp. 368–379.
6. Zyryanov U.P. Vlijanie ecologicheslikh faktorov na soderganie tjazelykh metallov i Cs-137 v mikobiote lesnykh ecosystem [Influence of ecological factors on the contents of heavy metals and Cs-137 in forest ecosystems mycobiota]. – Avtoref. cand. biol. sci., Ulyanovsk, 2007. 25 pp. 7. Korchagin A.A. Stroenie rastitelnykh soobschestv [Structure of plant communities] // Field geobotany. Т.V. HP: Nauka, 1976. рp. 7–131.
8. Lukina N.V., Orlova N.V., Isaeva L.G. Plodorodie lesnykh pochv kak osnova vzaimosviazi pochva – rastitelnost [Fertility of forest soils as a basis for the relationship soil-vegetation] // Lesovedenie, no. 5, 2010. рp. 45–56.
9. Mirin D.M. Vnutrifitocenosnie elementy neodnorodnosti rastitelnogo pokrova [Inside phytocenoses elements of heterogeneity of plant cover] // Izvestiya of Samara scientific center of RAS. 2012, vol. 14, no. 1 (5). pp. 1320–1323.
10. Orlova M.A, Lukina N.V., Kamaev I.O., Smirnov V.E., Kravchenko T.V. Mozaichnost lesnykh biogeocenozov i produktivnost pochv [Mosaic of forest ecosystems and soil productivity] // Lesovedenie, no. 6. 2011. pp. 39–48.
11. Rabotnov T.A. O strukturnykh elementakh fitocenozov i phytocenoticheskikh populiatsijakh [On structural elements of phytocenoses and phytocenotic populations // Bull. MOIP. Dep.Biol., 1965. T.90. Vol. 1. pp. 103–107.
12. Safonov M.A. Terminologicheskie problemy mycocenologii [Terminological problems of mycocenology] // Modern high technologies. 2004, no. 1. pp. 41–45.

Биогеоценозы, в частности, лесные биогеоценозы, являются сложными природными образованиями, включающими в себя как биотические, так и абиотические компоненты. В биогеоценозе формируется специфическая биотическая среда, параметры которой изначально зависят от многих физико-географических условий, а в дальнейшем, по мере формирования и развития биогеоценоза, испытывают все более существенное влияние со стороны биотических компонентов. Организмы, населяющие биогеоценоз, с одной стороны, вынуждены «принимать» существующие в нем условия, а с другой – они активно участвуют в средообразовании в самых разных его аспектах (формирование почвы, микрорельефа, микроклимата и т.д.).

Влияние организмов на формирование среды своего обитания, особенно в плане формирования микроместообитаний с микроклиматическим статусом, наиболее соответствующим этим организмам, а также оценка вклада этих обитаний в формирование общей биогеоценотической среды относительно слабо изучено. На существование в биогеоценозах разных микроклиматических условий и микроместообитаний и их внешнее проявление – неравномерность пространственного распределения организмов в лесу и их функционрирования указывали многие авторы [4, 5, 7, 9 и др.]. Обычно это качество биогеоценоза рассматривается как мозаичность, т.е. своеобразное сочетание в его пределах отдельных структурных единиц (консорций [3, 11 и др.] или тессер – элементарных единиц лесных биогеоценозов, на уровне которых реализуются взаимосвязи растительность – почвенная биота – почва [8, 10]).

Если говорить о биогеоценозе с консортивной точки зрения, каждая из консорций, занимая определенное место в экотопе и обладая своеобразным комплексом организмов, вносит собственную лепту в формирование мозаичности микроклиматических условий биогеоценоза. Не являются исключением и консорции, ядром которых выступают не живые деревья, а древесные остатки (валежные стволы, пни и т.п.) (существование таких консорций признается рядом авторов [1, 2, 6, 11 и др.]. Эти консорции априори должны обладать специфическим микроклиматом, поскольку древесина, подверженная микогенной деструкции, активно выделяет углекислый газ, и гниение должно сопровождаться особым режимом температуры и влажности.

Материалы и методы исследования

Для выяснения особенностей формирования микроклимата в консорциях, формируемых деструктурируемой древесиной, нами были проведен суточный мониторинг показателей влажности и температуры в пределах данных консорций в лесах предгорий Южного Урала (Троицкий заказник Тюльганского района Оренбургской области). Исследования проводились в июне-июле 2013 года. Мониторинг температуры и влажности производился с интервалом в 10 минут с использованием логгеров EClerk-USB-RHT. Логгеры закладывались в трехкратной повторности в березняке разнотравном, осиннике разнотравном и в сосновой посадке в разных локациях – на высоте 1,5 м, около разлагающихся древесных стволов, непосредственно внутри разлагающейся древесины, а также в плодовых телах трутовика настоящего (Fomes fomentarius (L.: Fr.) Fr.). Результаты обрабатывались при помощи пакета статистического анализа программы MS Excel (корреляционный анализ).

Результаты исследования и их обсуждение

Анализ суточной динамики температур в березняке разнотравном показал наличие двух достаточно явно различающихся тенденций динамики температуры: одна из них характерна для среды биогеоценоза в целом, а вторая характерна для деструктурируемого субстрата и плодовых тел трутовиков (рис. 1).

pic_40.tif

Рис. 1. Суточная динамика температуры в березняке разнотравном. Локации логгеров: 1 – среда; 2 – вблизи валежного ствола березы; 3 – внутри валежного ствола березы; 4 – внутри плодового тела трутовика настоящего на валежном стволе березы

Динамика температуры в первом случае явно зависит от освещенности биогеоценоза, о чем свидетельствуют максимальные показатели, приходящиеся на период времени с 12 до 19 часов дня. Корреляция между динамикой температур в разных частях биогеоценоза при этом достигает 0,98.

Вторая из отмеченных тенденций характеризуется отсутствием выраженного, учитываемого влияния освещенности биотопа. Корреляция между ходом температур внутри валежных стволов березы и внутри плодовых тел трутовиков достигает 0,85. При этом более постоянный уровень температуры характерен для разлагающейся древесины. Температура плодовых тел грибов наиболее существенно снижается в самое жаркое время суток, что, вероятно, обеспечивается значительным повышением испарения.

В отношении динамики влажности аналогичные тенденции статистически менее выражены, хотя графический анализ (рис. 2) показывает, что для разлагаемого субстрата и плодового тела трутовика свойственна более высокая влажность и меньшее ее варьирование в течение суток.

Помимо отдельных показателей влажности и температуры в анализе был учтен гидротермический коэффициент (отношение влажности к температуре) как интегральный показатель температурно-влажностных условий, отражающий один из наиболее специфичных показателей среды – испаряемость.

Указанные выше различия в динамике показателей наиболее ярко проявились именно при анализе гидротермического коэффициента (рис. 3).

pic_41.tif

Рис. 2. Суточная динамика влажности в березняке разнотравном. Локации логгеров: 1 – среда; 2 – вблизи валежного ствола березы; 3 – внутри валежного ствола березы; 4 – внутри плодового тела трутовика настоящего на валежном стволе березы

pic_42.tif

Рис. 3. Суточная динамика гидротермического градиента в березняке разнотравном. Локации: 1 – среда; 2 – вблизи валежного ствола березы; 3 – внутри валежного ствола березы; 4 – внутри плодового тела трутовика настоящего на валежном стволе березы

Сходные тенденции отличия в режиме микроместообитаний у древесных остатков, подверженных микогенной деструкции, были отмечены нами и в отношении лесных сообществ с другими лесообразующими видами.

В осиннике разнотравном нами производился мониторинг климатических показателей как на субстрате с плодовыми телами, так и на субстрате со скрытой гнилью. В обоих случаях тенденции динамики показателей в целом аналогичны отмеченным в березняке (рис. 4, 5).

Подводя итого анализу приведенных данных, можно сделать вывод, что микогенная деструкция древесины, изменяя климатические показатели микроместообитаний, вносит определенный вклад в формирование климатических показателей биогеоценоза. Влияние деструктурируемых единиц субстрата на микроклиматические показатели заключается в смягчении перепадов температуры и влажности, обусловленных их колебаниями во внешней среде. Это сглаживание резких изменений можно, вероятно, объяснить рядом причин – изменением структуры древесины, снижающим ее влагопотерю; динамичностью испаряемости влаги из плодового тела гриба как защитной реакцией на перегрев.

Экологическое значение создания особых микроклиматических условий вблизи деструктурируемого грибами субстрата, вероятно, заключается в создании по возможности оптимальных условий для дальнейшей микогенной деструкции древесины и, соответственно, дальнейшего роста и развития гриба. Кроме того, можно предположить, что данный микроклимат благоприятен для заселения близлежащих субстратов грибами. Тем самым микогенная деструкция на одном субстрате провоцирует более активное заселение грибами соседних субстратов. Однако для точного установления этого факта необходимо проведение дополнительных исследований.

pic_43.tif

Рис. 4. Суточная динамика гидротермического градиента в осиннике разнотравном на стволе с плодовыми телами Fomes fomentarius (L.: Fr.) Fr. Локации логгеров: 1 – возле валежного ствола осины; 2 – внутри валежного ствола осины; 3 – внутри плодового тела трутовика настоящего на валеже осины; 4 – среда

pic_44.tif

Рис. 5. Суточная динамика гидротермического градиента в осиннике разнотравном на стволе со скрытой гнилью. Локации логгеров: 1 – внутри сухостойного ствола осины; 2 – на сухостойном стволе осины; 3 – среда

Рецензенты:

Русанов А.М., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой общей биологии, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», г. Оренбург;

Паршина Т.Ю., д.б.н., доцент, профессор кафедры зоологии, экологии и анатомии, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный педагогический университет», г. Оренбург.

Работа поступила в редакцию 03.10.2013.