Минеральный состав почвенной цианопрокариоты Nostoc commune из Байкальского региона

Почвенная цианопрокариота Nostoc commune Vaucher ex Bornet et Flahault - нитчатый организм, формирующий макроскопические колонии на поверхности почвы, способный к оксигенному фотосинтезу и фиксации атмосферного азота. Вид вносит существенный вклад в азотный и углеродный баланс экосистем, участвует в процессах восстановления нарушенных почв. В задачи настоящего исследования входило определение содержания минеральных элементов (Ca, Mg, K, Na, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb) в талломах N. commune, функционирующих в травянистых растительных сообществах Байкальского региона на территориях разной степени антропогенной нарушенности, и установление влияния кислотности почвы на накопление ностоком элементов. Элементный состав определяли методами эмиссионной пламенной фотометрии и атомно-абсорбционной спектроскопии. Впервые в региональных образцах N. commune определены уровни накопления Ca, Mg, K, Na, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb. Показано, что талломы вида содержали значительное количество кальция, магния, калия, натрия, железа. По способности аккумулировать кальций (до 27440 мгкг-1 абс. сухого веса), произрастать на нейтральных и щелочных почвах вид может быть отнесен к кальцефилам. По уровню накопления железа (в среднем 2112 мскг-1) N. commune на порядок превосходит сосудистые растения. Отмечены существенные различия в содержании изученных элементов в ностоке из разных местонахождений. Талломы N. commune, функционирующие в непосредственной близости от скоростной автомагистрали, содержали в повышенных количествах свинец, медь, цинк, кадмий, кальций, магний, натрий. Установлено, что при более низкой кислотности почвы вид накапливает больше Ca, Mg, Cd; в условиях повышенной кислотности почв талломы N. commune аккумулируют Fe, Mn, K. Выявлена значительная корреляция между содержанием этих элементов в ностоке и кислотностью верхних горизонтов почв.

1. Санина Н.Б., Чупарина Е.В., Нестерова А.А. Химический состав растительности Байкальского биосферного заповедника (в связи с проблемой деградации пихтовых лесов северного склона хр. Хамар-Дабан) // Сибирский экологический журнал. 2004. Т. 11. N 1. С. 57-65.

2. Белоголова Г.А., Коваль П.В., Матяшенко Г.В., Гуничева Т.Н., Чупарина Е.В. Распределение макроэлементов в растениях Южного Прибайкалья // Сибирский экологический журнал. 2006. Т. 13. N 3. С. 359-396.

3. Куликова Н.Н., Парадина Л.Ф., Сутурин А.Н., Таничева И.В., Ижболдина Л.А., Ханаев И.В. [и др.]. Микроэлементный состав круглогодично вегетирующих макроводорослей каменистой литорали оз. Байкал (Россия) // Альгология. 2008. Т. 18. N 3. С. 244-255.

4. Гребенщикова В.И., Китаев Н.А., Лустенберг Э.Е., Медведев В.И., Ломоносов И.С., Карчевский А.Н. Распределение радиоактивных элементов в окружающей среде Прибайкалья (Сообщение 1. Уран) // Сибирский экологический журнал. 2009. Т. 16. N 1. С. 17-28.

5. Гребенщикова В.И., Китаев Н.А., Лустенберг Э.Е., Медведев В.И., Ломоносов И.С., Карчевский А.Н. Распределение радиоактивных элементов в окружающей среде Прибайкалья (Сообщение 2. Торий и цезий-137) // Сибирский экологический журнал. 2010. Т. 17. N 3. С. 493-503.

6. Нечаева Е.Г., Белозерцева И.А., Напрасникова Е.В., Воробьева И.Б., Давыдова Н.Д., Дубынина С.С. [и др.]. Мониторинг и прогнозирование вещественно-динамического состояния геосистем Сибирских регионов: монография. Новосибирск: Наука, 2010. 315 с.

7. Павлова Л.А., Ткаченко А.В., Горегляд А.В., Кузьмин М.И. Особенности изучения элементного состава (неорганических компонентов) створок диатомовых водорослей методом РСМА // Методы и объекты химического анализа. 2014. Т. 9. N 2. С. 65-72.

8. Сосорова С.Б., Меркушева М.Г., Убугунов Л.Л. Содержание микроэлементов в лекарственных растениях разных экосистем озера Котокельского (Западное Забайкалье) // Химия растительного сырья. 2016. N 2. С. 53-59. https://doi.org/10.14258/jcprm.201602697.

9. Шветцов С.Г., Воронин В.И. Распределение урана и тория в почве и растениях Восточной Сибири (Иркутская область) // Журнал Сибирского федерального университета. Биология. 2019. Т. 12. N 1. С. 86-100. https://doi.org/10.17516/1997-13890035.

10. Шергина О.В., Михайлова Т.А., Калугина О.В. Изменение биогеохимических показателей в сосновых лесах при техногенном загрязнении // Сибирский лесной журнал. 2018. N 4. С. 29-38. https://doi.org/10.15372/SJFS20180404.

11. Bogush A.A., Bobrov V.A., Klimin M.A., Bychinskii V.A., Leonova G.A., Krivonogov S.K., et al. Sedimentation and accumulation of elements in the Vydrino Peat Bog (Southern Baikal Region) // Russian Geology and Geophysics. 2019. Vol. 60, no. 2. P. 163175. https://doi.org/10.15372/RGG2019012.

12. Shiretorova V.G., Zhigzhitzhapova S.V., Dylenova E.P., Radnaeva L.D. Accumulation of heavy metals in aquatic vegetation of the Barguzin River // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 169. P. 01018. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202016901018.

13. Кашин В.К. Содержание микроэлементов в пырее в Западном Забайкалье // Агрохимия. 2020. N 3. С. 55-61. https://doi.org/10.31857/S0002188120030072.

14. Егорова И.Н., Шамбуева Г.С., Шергина О.В., Шинен Н. К экологии Nostoc commune (Cyanoprokaryota) из Южной Сибири и Монголии // Сибирский лесной журнал. 2019. N 1. С. 16-29. https://doi.org/10.15372/SJFS20190102.

15. Егорова И.Н., Коновалов М.С., Шергина О.В., Дударева Н.В., Тупикова Г.С. Ассоциации водорослей и мохообразных рода Hedwigia P. Beauv. в горной тайге Хэнтэя (Забайкальский край, Россия) // Сибирский лесной журнал. 2020. N 6. С. 64-80. https://doi.org/10.15372/SJFS20200606.

16. Obana S., Miyamoto K., Motita S., Ohmori M., Inubushi K. Effect of Nostoc sp. on soil characteristics plant growth and nutrient uptake // Journal of Applied Phycology. 2007. Vol. 19, no. 6. P. 641-646. https://doi.org/10.1007/s10811-007-9193-4.

17. Revilla S.R., Perez J.M., Salas J.V. Evaluacion de la capacidad acumuladora de Cd(II), Pb(II) y Cr(VI) por colonias de Nostoc commune “Murmunta” // Revista de la Sociedad Qumica del Peru. 2018. Vol. 84, no. 2. P. 239-246.

18. Wang W., Li H., Guenon R., Yang Yu., Shu X., Cheng X., et al. Geographical variability of mineral elements and stability of restrictive mineral elements in terrestrial cyanobacteria across gradients of climate, soil and atmospheric wet deposition mineral concentration // Frontiers in Microbiology. 2021. Vol. 11. P. e582655. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.582655.

19. Флоренсов Н.А., Олюнин В.Н. Рельеф и геологическое строение // Предбайкалье и Забайкалье. М.: Наука, 1965. С. 23-90.

20. Угланов М.Н., Бояркин В.М., Иванов И.Н., Филиппова С.А. Природно-мелиоративные условия в лесостепных районах Восточной Сибири. Иркутск: ИГУ, 1990. 160 с.

21. Болышев Н.Н. Водоросли и их роль в образовании почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1968. 84 с.

22. Patova E.N., Sivkov M.D. Accumulation of heavy metals by Nostoc commune Vauch. ex Bornet et Flahault (Cya noproka ryota) in terrestrial tundra ecosystems of the Russian Arctic // Algological Studies. 2003. Vol. 109, no. 1. P. 469-473. https://doi.org/10.1127/1864-1318/2003/0109-0469.

23. Diao Y., Han H., Zhang D., Zhou Ji., Yang Z. Determination of nine microelements in Nostoc commune Vauch by ICP-AES // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 518-523. P. 5020-5023. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.518-523.5020.

24. Горностаева E.A., Фокина Ф.И., Кондакова Л.В., Огородникова С.Ю., Домрачева Л.И., Лаптев Д.С. [и др.]. Потенциал природных биопленок Nostoc commune как сорбентов тяжелых металлов в водной среде // Вода: химия и экология. 2013. N 1. С. 93-101.

25. Hoktha P., Kaewmekha A. Determination of heavy metal (Pb, Cd and Zn) in blue-green algae (Nostoc commune) by atomic absorption spectrophotometry // International Journal of Advances in Science Engineering and Technology. 2016. Vol. 3. P. 1-2.

26. Кашин В.К. Особенности накопления микроэлементов степной растительностью Западного Забайкалья // Агрохимия. 2014. N 6. С. 69-76.

27. Ермолаев В.И. Экологические особенности и значение Nostoc commune F. ulvaceum Elenk. // Экология. 1979. N 4. С. 90-92.

28. Козлова А.А., Кузьмин В.А., Напрасникова Е.В. Функционирование почв в бугристо-западинных экосистемах Верхнего Приангарья // Сибирский экологический журнал. 2010. N 3. С. 407-417.

29. Убугунов Л.Л., Гынинова А.Б., Белозерцева И.А., Доржготов Д., Убугунова В.И., Сороковой А.А. [и др.]. Географические закономерности распределения почв на водосборной территории оз. Байкал (к карте «почвы бассейна оз. Байкал») // Природа Внутренней Азии. 2018. N 2. С. 8-26.

30. Намзалов Б.Б. Экстразональные степные явления в горах Южной Сибири: особенности пространственной организации, очаги новейшего видообразования и ценогенеза // Сибирский экологический журнал. 2020. N 5. С. 600-611. https://doi.org/10.15372/SEJ20200504.

31. Егорова И.Н., Тупикова Г.С., Шергина О.В., Казановский С.Г. Дополнительные сведения о водорослях почв степных фитоценозов Предбайкалья // Разнообразие почв и биоты Северной и Центральной Азии: материалы IV Всероссийской научной конференции с международным участием (г. Улан-Удэ, 1518 июня 2021 г.). Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2021. С. 153-156.