Под общим названием «водоросли» (Algae) объединяют весьма разнообразные низшие хлорофиллоносные организмы. К почвенным водорослям принято относить водоросли, для которых типичными местообитаниями являются поверхность и толща почвенного слоя. Подавляющее большинство водорослей, населяющих почву, имеют микроскопические формы. Целенаправленное исследование почвенных водорослей началось в 20 годах XX века. Благодаря многочисленным работам как отечественных, так и зарубежных альгологов накоплены сведения о составе и структуре водорослевых сообществ, их роли в почвенно-биологических процессах, изучена флора почвенных водорослей различных географических районов.
В настоящее время общее количество обнаруженных в почве видов водорослей составляет около двух тысяч. Предположительно это менее 10% существующих в природе видов. Ежегодно альгологии выявляют все новые и новые виды. В почве преимущественно развиваются водоросли четырех отделов: Chlorophyta (зеленые), Xanthophyta (желто-зеленые), Bacillariophyta (диатомовые) и Cyanophyta (сине-зеленые). Значительно реже встречаются красные (Rodophyta) и евгленовые (Euglenophyta) водоросли. В отличие от всех остальных водорослей сине-зеленые относятся к прокариотам, так как их клетки не имеют морфологически обособленного ядра. Поэтому в последнее время эту группу стали относить к бактериям и рассматривают как цианобактерии (Cyanobacteria).
Численность водорослей в разных местообитаниях колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов клеток в 1 грамме почвы. В особо благоприятных условиях массовые разрастания водорослей видны на поверхности почвы как зеленые, темно-зеленые или черные пятна разнообразных форм и размеров. В отличие от численности биомасса водорослей редко достигает больших значений. В среднем она изменяется в пределах 30-200 кг/га. Синтез и трансформация органического вещества водорослей является очень динамичным процессом. Биомасса водорослей способна обновляться в течение 3-5 суток, поэтому реальный вклад водорослей в первичную продукцию экосистемы в сотни и тысячи раз больше величины биомассы.
Почвенные водоросли первыми из растений поселяются на безжизненных субстратах: скальных поверхностях высокогорий, промышленных отвалах, на территориях подвергнувшихся катастрофическим воздействиям (извержениям вулканов, атомным взрывам, пожарам и т.п.) и тем самым облегчают расселение других организмов. В то же время, водоросли последними из растений «отступают» под давлением неблагоприятных факторов природного и антропогенного происхождения. В этих условиях гибель сообщества водорослей (альгоценоза) приводит к разрушению всего биоценоза.
При ослаблении развития высшей растительности под влиянием промышленного освоения территорий возрастает роль почвенных водорослей как составной части автотрофного блока экосистемы. Это находит свое выражение в увеличении их видового разнообразия и количественного развития. Так, около Карабашского медеплавильного комбината (Челябинская область), на территориях с угнетенными высшими растениями численность почвенных водорослей возросла в 4 раза, биомасса - более чем в 7 раз, продукция - в 8 раз, скорость обновления органического вещества - в 12 раз по сравнению с фоновыми участками. По-видимому, увеличение видового разнообразия и интенсивности развития почвенных водорослей в фитоценозах, деградирующих под воздействием антропогенных факторов, является одним из механизмов, поддерживающих стабильность автотрофного блока и всей экосистемы в целом (Кабиров, 1991) .
В сформированных экосистемах, располагаясь между высшими растениями, занимая пустые пространства, захватывая неподходящие для более высокоорганизованных растений места, они увеличивают количество аккумулированной зелеными растениями солнечной энергии. Благодаря почвенным водорослям осуществляется отмеченное В.И.Вернадским растекание "живого вещества" по поверхности Земли.
Развиваясь на поверхности и в толще почвы, водоросли оказывают влияние на ее физико-химические свойства. Они синтезируют и выделяют в окружающую среду разнообразные вещества, изменяют рН почвенного раствора, улучшают водный режим и аэрацию почвы, препятствуют ее эрозии. Через избирательное поглощение и концентрирование в своих клетках отдельных химических элементов, в том числе и радиоактивных, влияют на солевой баланс и состав микроорганизмов в почве. Многие виды сине-зеленых водорослей (цианобактерий) способны к азотфиксации. По некоторым данным, за счет азотфиксации сине-зеленых водорослей накопление азота для почв умеренной зоны составляет от 2 до 51 кг/га в год (Панкратова, 1979).
Кроме того водоросли служат пищей для гетеротрофных организмов, участвуют в сложных взаимоотношениях с другими живыми компонентами экосистемы. В частности, с высшими растениями они конкурируют за элементы минерального питания, поселяясь на муравейниках, выступают как комменсалы, в то же время сами дают «пищу и кров» живущим в их слизистых чехлах бактериям и микроскопическим грибам.
При использовании водорослей для оценки текущего состояния почвы можно применять два подхода (Кабиров, 1995). Первый (альготестирование) заключается в том, что в исследуемую почву (или водную вытяжку из нее) вносят водоросли и по их реакции судят о почве. Второй (альгоиндикация) предусматривает оценку качества почвы по состоянию водорослей, живущих в ней. Альгоиндикацию можно проводить на разных уровнях: организменном, популяционном, ценотическом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
- Кабиров Р.Р. Роль почвенных водорослей в поддержании устойчивости наземных экосистем// Альгология 1991. Т.1. N1. С.60-68.
- Кабиров Р.Р. Альготестирование и альгоиндикация (методические аспекты, практическое использование ) / Башк. пед-т. - Уфа, 1995. 124 с.
- Панкратова Е.М. Участие азотфиксирующих водорослей в накоплении азота в почве //Изв. АН СССР. Сер. биол. 1979. №2. С. 188-197.