Ассоциации азотфиксирующих цианобактерий со сфагновыми мхами в пойменном болоте средней тайги (Европейский Северо-Восток) : Associations between nitrogen-fixing cyanobacteria and sphagnum mosses in floodplain bogs of the middle taiga (European Northеast)

• Published in: Theoretical and Applied Ecology
• Main Authors: Патова, Е.Н., Сивков, М.Д., Гончарова, Н.Н., Шубина, Т.П.
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: unknown
• Published: Theoretical and Applied Ecology 2020
• Subjects: taiga
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25750/1995-4301-2020-1-117-123; http://envjournal.ru/ari/v2020/v1/20118.pdf

В результате проведённых исследований получены новые научные знания о разнообразии и структуре цианопрокариот и сфагновых мхов в бриофитных ассоциациях пойменных переходных болот бореальной зоны Европейского Севера. Выявлено десять видов диазотрофных цианопрокариот. Впервые выделены доминантные комплексы диазотрофных цианобактерий, ассоциированных со сфагновыми мхами: Nostoc paludosum, Microchaete tenera, Anabaena verrucosa, Hapalosiphon pumilus. Изучены количественные характеристики азотфиксирующих цианопрокариот в эпифитных группировках сфагновых мхов, отмечено от 20 до 350 тыс. колоний на 1 дм3 моховой дернины. Отмечены сезонные изменения количественных показателей цианопрокариот. Впервые изучена суточная и сезонная динамика азотфиксации цианопрокариот бриофитных ассоциаций для пойменного переходного типа болот. Максимальные величины скоростей нитрогеназной активности были отмечены для самого тёплого месяца (июль) в диапазоне от 0,78 до 2,12 мг С2 Н4 /(м2 •ч). Выявлена зависимость процесса азотфиксации от температуры и на её основе рассчитана азотфиксирующая активность ассоциаций цианопрокариот со сфагновыми мхами за вегетационный период (156 дней), которая составила 1,28–3,02 г С2 Н4 /м2 , или в пересчёте на азот 1,51–3,50 г N/м2 . Результаты соизмеримы с азотфиксирующей активностью сообществ цианопрокариот в моховом покрове лесных экосистем бореальной зоны. : The moss cover is an edificator of terrestrial communities in boreal zones. It affects many key processes involved in matter and energy transportation. The associations between mosses and N2 -fixing cyanobacteria influence the balance of N and C in the northern latitudes. It is predicted that climate change will lead to structural and functional rearrangements in the associations between cyanobacteria and bryophytes which will result in increased rates of N. The most widespread bryophyte associations with cyanoprokaryotes are found in bogs. They have an impact on the Earth’s climate. In turn, climate change causes significant structural and functional reorganization of bogs ecosystems. The described relationship makes it necessary to do comprehensive analysis of bog ecosystems at expected or observed climatic changes. The obtained data could help to forecast changes in C and N pools. The aim of the investigation was to seasonal observations composition, structure and N2 -fixing activity of cyanobacteria in bryophyte complexes in taiga bogs. We were conduct field and laboratory studies (in May–October 2018) on daily and seasonal N2 -fixing activity (using the acetylene reduction method) which occur in associations between Sphagnum mosses and cyanobacteria in various types of the floodplain bogs. The basis of epiphytic groups on Sphagnum mosses is formed by cyanobacteria N2 -fixing: Nostoc paludosum, Microchaete tenera, Anabaena verrucosa, Hapalosiphon pumilus. The quantitative characteristics of cyanobacteria in the epiphytic groups of Sphagnum mosses from 20 to 350 thousand colonies per dm2 of moss cover were noted. Seasonal changes in the quantitative indices of cyanobacteria were revealed. The maximum rates of nitrogenase activity were noted for the warmest month (July) in the range 0.78 to 2.12 mg C2 H4 /(m2 • h). The dependence of the N2 -fixing process on temperature was studied, and on its basis, nitrogen-fixing activity were calculated for the growing period (156 days): 1.28–3.02 g C2 H4 /m 2, or 1.51–3.50 g N/m2 .