Resource information
Post-technogenic ecosystems represent informative natural models of initial pedogenesis and restoration under the abandoned and reclamation practices. The purpose of this study conducted in one of the largest limestone quarries of Leningrad region was to examine successions of plant and microbial communities. Species composition and vegetation cover were estimated for different plant communities within each ecotype of quarry. Also at the each plot the following characteristics of soil were measured: pH; organic carbon; soil basal respiration and substrate induced respiration; texture; CO2 of carbonates and moisture content. Our results highlighted that the main difference between plant communities of different plots were due to position in the landscape, most similar communities colonize similar ecotypes. The microbial communities of the old dumps are essentially specific, and communities of microorganisms of young (8-16 years) and middle-aged (28-30 years) dumps tend to group into separate clusters. As compared to young and middle age dumps, old dumps are characterized by a significant (6-8-fold) increase in the counts of Micromonosporaceae and Sinobacteraceae representatives. Communities of young dumps have 4.2 times more Pseudomonas and 3.8 times more Micrococcaceae members than the communities of old ones. The communities of wet terraces also differ from the microbiomes of the other ecotopes (dry terraces, the bases of the dumps), however, no significant differences could be identified. The main issue for successful soil reclamation is the restoration of the microbial community. It was shown that copiotrophes, the microorganisms adapted to high concentration of soil nutrients, dominate in the youngest soils. As microbial succession proceeded, oligotrophs which are involved in organic matter decomposition become dominating. Data on soil microbiomes and microbiomes of soil-vegetation complexes could be the most important tools for reclamation practices.
Посттехногенные экосистемы - удобная модель для изучения процессов начального почвообразования и восстановления экосистем. Целью работы было изучение динамики фитоценозов и почвенного микробиома в процессе сукцессии на отвалах различного возраста при естественном самозарастании и рекультивации известнякового карьера. Исследование проводили на карьере Печурки (Ленинградская обл.) весной и летом 2016 г. Проективное покрытие растительности и видовой состав оценивали на каждом экотопе карьера. Также для каждого участка измеряли рН, количество органического углерода; базальное и субстрат-индуцированное дыхание почв; гранулометрический состав; содержание СО2 карбонатов и влаги. Из образов (0,2 г) выделяли ДНК. Согласно полученным результатам, основные различия между растительными сообществами были обусловлены позицией в рельефе, а наиболее похожие сообщества колонизировали сходные экотопы. Микробиомы старых (35 и более лет) отвалов отчетливо обособлялись, сообщества микроорганизмов молодых (8-16 лет) и средневозрастных (28-30 лет) отвалов проявляли тенденцию к группировке в отдельные кластеры. По сравнению с молодыми и средневозрастными отвалами старые характеризовались значительным (в 6-8 раз) увеличением доли представителей семейств Micromonosporaceae и Sinobacteraceae. В сообществах молодых отвалов отмечалась несколько большая доля Pseudomonas (в 4,2 раза) и Micrococcaceae (в 3,8 раза), чем в старых. Сообщества влажных террас также несколько отличались от микробиомов остальных участков (сухих террас, оснований отвалов), однако достоверных различий выявить не удалось. Главная проблема при мелиорации почв – восстановление микробного сообщества. В молодых почвах преобладают копиотрофы, организмы, приспособленные к высокой концентрации питательных веществ. В процессе сукцессии доминирующими становятся олиготрофы, вовлеченные в распад органического вещества. Данные по микробиому почвы и почвенно-растительного комплекса важны для практической мелиорации.
