DOI: https://doi.org/10.33730/2077-4893.1.2020.201267

Сукцесійна концепція мікробіому ґрунту

Людмила Юріївна Симочко

Анотація


Проаналізовано існуючі підходи вивчення мікробних сукцесій у ґрунті. Розглянуто кон- цептуальні моделі динаміки екзогенних і ендогенних сукцесій в угрупованнях ґрунтових мікроорганізмів природних і трансформованих екосистем. Встановлено загальні за- кономірності змін у функціональній і таксономічній структурі угруповань ґрунтових мікроорганізмів на різних стадіях сукцесійного процесу. Відзначено, що біомаса ґрунтових мікроорганізмів і філогенетичне різноманіття є маркерами сукцесійних процесів у мікробіомі ґрунту. На основі довготривалих моніторингових досліджень мікробіому ґрунту природних і трансформованих екосистем запропоновано деталізовані концептуальні моделі сукцесійної динаміки. Відповідно до запропонованої концепції виділено п’ять основних категорій сукцесій із вказаними маркерами і драйверами сукцесійних процесів у різних типах екосистем.


Ключові слова


сукцесія; концепція; мікроорганізми; динаміка, ґрунт; екосистема

Повний текст:

PDF

Посилання


Iutinskaya, G.A., Ponomarenko, S.P., Andreyuk, Ye.I. et al. (2010). Bioregulyatsiya mikrobno-rastitel’nykh sistem: monografiya [Bioregulation of microbial-plant systems]. G.A. Iutinskoy, S.P. Ponomarenka (Eds.). Kyiv: Nichlava [in Russian].

Aislabie, J., Deslippe, J.R. (2013). Soil microbes and their contribution to soil services. Soil microbial diversity. Ecosystem services in New Zealand — conditions and trends. Manaaki Whenua Press, Lincoln, New Zealand [in English].

Bardgett, R.D., Usher, M.B. (2005). Biological diversity and function in soils. Cambridge Univ., Press [in English].

Patyka, V.P., Symochko, L.YU. (2013). Mikrobiolohichnyy monitorynh gruntu pryrodnykh ta transformovanykh ekosystem Zakarpattya Ukrayiny [Microbiological monitoring of natural and transformed ecosystems in Transcarpathia, Ukraine]. Mikrobiolohichnyy zhurnal — Microbiology Journal, 2, 21–31 [in Ukrainian].

Wall, D.H. (2012). Soil Ecology and Ecosystem Services. Oxford University Press [in English].

Vancura, V., Kunc, F. (Eds.). (1988). Soil microbial associations. Control of structures and functions. Elsevier [in English].

Steinweg, J.M., Dukes, J.S., Wallenstein, M.D. (2012). Modeling the effects of temperature and moisture on soil enzyme activity: linking laboratory assays to continuous field data. Soil Biol. Biochem, 55, 85–92 [in English].

Wang, G., Post, W.M. (2012). A theoretical reassessment of microbial maintenance and implications for microbial ecology modeling. FEMS Microbiol. Ecol, 81, 610–617 [in English].

Zornoza, R., Guerrero, C., Mataix-Solera, J. et al. (2009). Changes in soil microbial community structure following the abandonment of agricultural terraces in mountainous areas of Eastern Spain. Appl Soil Ecol, 42, 315–323 [in English].

Symochko, L. Hamuda, H.B. (2015). Microbial monitoring of soil as additional tools for conservation biology. Obuda University e-Bulletin, 5(1), 177–185 [in English].

Aleksandrova, V.D. (1964). Izucheniye smen rastitel’nogo pokrova [Study of land cover changes]. Polevaya geobotanika [Field Geobotany (Vol. 4)]. Moskva, Leningrad: Nauka [in Russian].

Mirkin, B.M., Rozenberg, G.S. (1978). Fitotsenologiya. Printsipy i metody [Phytocenology. Principles and Methods]. Moskva: Nauka [in Russian].

Rabotnov, T.A. (1983). Fitotsenologiya [Phytocenology]. Moskva: Izd-vo Mosk. un-ta [in Russian].

Sukachev, V.N. (1942). Ideya razvitiya v fitotsenologii [The idea of development in phytocenology]. Sov. Botan, 1/3, 5–17 [in Russian].

Sukachev, V.N. (1964). Osnovnyye ponyatiya lesnoy biogeotsenologii [Basics concepts of forest biogeocenology]. Osnovy lesnoy biogeotsenologii [Basis of forest boigeocenology]. — Moskva: Nauka [in Russian].

Tansley, A.G. (1935). The ust and abuse of vegetational concepts and terms. Ecology, 16(3), 284–307 [in English].

Pace, N.R. (1997). A molecular view of microbial diversity and the biosphere. Science, 276, 734–739 [in English].

Fedorov, V.D., Gil’manov, T.G. (1980). Ekologiya [Ecology]. Moskva: Izd-vo Mosk. un-ta [in Russian].

Clements, F.E. (1973). Plant succesion and indicators. New-York: Hafner press [in English].

Sochava, V.B. (1961). Voprosy klassifikatsii rastitel’nosti, tipologii fiziko-geograficheskikh fatsiy i biogeotsenozov [Classification of vegetation, typology of physical-geographical facies and biogeocenoses]. Tr. In-ta biol. Ural’sk. fil. AN SSSR — Work’s In-t of boil Phil in Ural’sk ASc USSR, 27, 5–22. [in Russian].

Yaroshenko, P.D. (1961). Geobotanika. Osnovnyye ponyatiya, napravleniya i metody. [Geobotany. Basic concepts, directions and methods.]. Moskva; Leningrad: Izd-vo AN SSSR [in Russian].

Dylis, N.V. (1978). Osnovy biogeotsenologii. [Fundamentals of Biogeocenology]. Moskva: Izd-vo Mosk. un-ta [in Russian].

Sukachev, V.N. (1942). Ideya razvitiya v fitotsenologii [The idea of development in phytocenology]. Sov. Botan, 1/3, 5–17 [in Russian].

Razumovskiy, S.M. (1981). Osnovnyye zakonomernosti suktsessionnoy dinamiki fitotsenozov [The main laws of succession dynamics of phytocenoses]. Modelirovaniye biogeotsenoticheskikh protsessov [Modeling of biological processes]. Moskva: Nauka [in Russian].

Razumovskiy, S.M. (1981). Zakonomernosti dinamiki biogeotsenozov [Patterns of dynamics of biogeocenoses]. Moskva: Nauka [in Russian].

Razumovskiy, S.M. (1999). Izbrannyye trudy [Selected Works]. Moskva: KMK Scientific Press [in Russian].

Davis, M.B., Shaw, R.G. (2001). Range shifts and adaptive responses to Quaternary climate change. Science, 292, 673–679 [in English].

Delmoral, R., Bliss, L.C. (1993). Mechanisms of primary succession e insights resulting from the eruption of Mount St-Helens. Adv. Ecol. Res., 24, 1–66 [in English].

Chapin, F.S., Walker, L.R., Fastie, C.L., Sharman, L.C. (1994). Mechanisms of primary succession following deglaciation at Glacier Bay Alaska. Ecol. Monogr., 64, 149–175 [in English].

Turner, M.G., Baker, W.L., Peterson, C.J., Peet, R.K. (1998). Factors influencing succession: lessons from large, infrequent natural disturbances. Ecosystems, 1, 511–523 [in English].

Sigler, W.V., Crivii, S., Zeyer, J. (2002). Bacterial succession in glacial forefield soils characterized by community structure, activity and opportunistic growth dynamics. Microb. Ecol., 44, 306–316 [in English].

Strickland, M., Lauber, C., Fierer, N., Bradford M. (2009). Testing the functional significance of microbial community composition. Ecology, 90, 441–451 [in English].

Nemergut, D.R., Anderson, S.P., Cleveland, C.C., Martin, A.P., Miller, A.E., Seimon, A., Schmidt, S.K. (2007). Microbial community succession in unvegetated, recently-deglaciated soils. Microb. Ecol., 53, 110–122 [in English].

Powlson, D.S., Brookes, P.C., Christensen, B.T. (1987). Measurement of soil microbial biomass provides an indication of changes in total soil organic matter due to straw incorporation. Soil Biology & Biochemistry, 19(2), 159–164 [in English].

Sakamoto, K., Oba, Y. (1994). Effect of fungal to bacterial biomass ratio on the relationship between CO2 evolution and total soil microbial biomass. Biol Fertil Soils, 17(1), 39–44 [in English].

Bailey, V.L., Smith, J.L., Bolton, H.J. (2002). Fungalto-bacterial biomass ratios in soils investigated for enhanced carbon sequestration. Soil Biol Biochem, 34, 997–1007 [in English].

Heger, T.J., Imfeld, G., Mitchell, E.A.D. (2012). Bioindication in Soil Ecosystems. European Journal of Soil Biology, 49, 1–118 [in English].

Brussaard, L., de Ruiter, P.C., Brown, G.G. (2007). Soil biodiversity for agricultural sustainability. Agriculture Ecosys. Environ, 121, 233–244 [in English].

Demiyanyuk, O.S., Symochko, L.YU., Tertychna, O.V. (2017). Suchasni metodychni pidkhody do otsinyuvannya ekolohichnoho stanu gruntu za aktyvnistyu mikrobiotsenozu. [Modern methodical approaches to evaluation the ecological condition of soil by microbial activity]. Pytannya bioindykatsiyi ta ekolohiyi — Questions of bioindication and ecology, 22, 3(6), 55–68 [in Ukrainian].

Fierer, N., Bradford, M., Jackson, R. (2007). Toward an ecological classification of soil bacteria. Ecology, 88, 1354–1364 [in English].

Fierer, N. et al. (2010). Changes through time: integrating microorganisms into the study of succession. Research in Microbiology, 20, 1–8. DOI:10.1016/j.resmic.2010.06.002 [in English].

Rui, J.P., Peng, J.J., Lu, Y.H. (2009). Succession of bacterial populations during plant residue decomposition in rice field soil. Appl. Environ. Microbiol., 75, 4879–4886. [in English].

Forney, L.J., Liu, W.T., Guckert, J.B., Kumagai, Y., Namkung, E., Nishihara, T., Larson, R.J. (2001). Structure of microbial communities in activated sludge: potential implications for assessing the biodegradability of chemicals. Ecotoxicol. Environ. Saf., 49, 40–53 [in English].

Schutte, U.M.E., Abdo, Z., Bent, S.J., Williams, C.J., Schneider, G.M., Solheim, B., Forney, L.J. (2009). Bacterial succession in a glacier foreland of the High Arctic. ISME J, 3, 1258–1268 [in English].

Nakasaki, K., Nag, K., Karita, S. (2005). Microbial succession associated with organic matter decomposition during thermophilic composting of organic waste. Waste Manag. Res., 23, 48–56 [in English].

Symochko, L.Y., Fizer, A.I. (2017). Authentic soil microbial communities in primeval forest ecosystems of Uzhanskyi National Nature Park. Gruntoznavstvo, 18(3–4), 51–56. DOI: 10.15421/041715 [in English].

Symochko, L.Yu., Kalinichenko, A.V. (2018). Soil Microbiome of Primeval Forest Ecosystems in Transсarpathia. Mikrobiolohichnyi Zhurnal — Microbiology Journal, 80(3), 3–14. DOI: https://doi.org/10.15407/microbiolj80.03.003 [in English].

Symochko, L.YU., Demyanyuk, O.S. (2018). Mikrobiom gruntu kul’turnykh roslyn za riznykh ahrotekhnolohiy [Soil microbiome of cultural plants under different agrotechnologies]. Ahroekolohichnyy zhurnal — Agroecological Journal, 2, 87–93 [in Ukrainian].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Биорегуляция микробно-растительных систем: монография / Г.А. Иутинская, С.П. Пономаренко, Е.И. Андреюк и др.; под. ред. Г.А. Иутинской, С.П. Пономаренка. — К.: Ничлава, 2010. — 464 с.

Aislabie J. Soil microbes and their contribution to soil services / J. Aislabie, J.R. Deslippe // Soil microbial diversity. Ecosystem services in New Zealand — conditions and trends. — Manaaki Whenua Press, Lincoln, New Zealand, 2013. — P. 143–161.

Bardgett R.D. Biological diversity and function in soils / R.D. Bardgett, M.B. Usher. — Cambridge Univ. Press, 2005. — 505 р.

Патика В.П. Мікробіологічний моніторинг ґрунту природних та трансформованих екосистем Закарпаття України / В.П. Патика, Л.Ю. Симочко // Мікробіологічний журнал. — 2013. — № 2. — С. 21–31.

Soil Ecology and Ecosystem Services / Editor-inChief D.H. Wall. — Oxford University Press, 2012. — 405 p.

Soil microbial associations. Control of structures and functions / Edited by V. Vancura, F. Kunc. — Elsevier, 1988. — 498 p.

Steinweg J.M. Modeling the effects of temperature and moisture on soil enzyme activity: linking laboratory assays to continuous field data / J.M. Steinweg, J.S. Dukes, M.D. Wallenstein // Soil Biol. Biochem. — 2012. — Vol. 55. — P. 85–92.

A theoretical reassessment of microbial maintenance and implications for microbial ecology modeling / G. Wang, W.M. Post // FEMS Microbiol. Ecol. — 2012. — Vol. 81. — P. 610–617.

Changes in soil microbial community structure following the abandonment of agricultural terraces in mountainous areas of Eastern Spain / R. Zornoza, C. Guerrero, J. Mataix-Solera et al. // Appl Soil Ecol. — 2009. — Vol. 42. — P. 315–323.

Symochko L. Microbial monitoring of soil as additional tools for conservation biology / L. Symochko, H.B. Hamuda // Obuda University e-Bulletin. — 2015. — Vol. 5(1). — P. 177–185.

Александрова В.Д. Изучение смен растительного покрова / В.Д. Александрова // Полевая геоботаника: в 4 т. — М.; Л.: Наука, 1964. — Т. 3. — С. 300–447.

Миркин Б.М. Фитоценология. Принципы и методы / Б.М. Миркин, Г.С. Розенберг. — М.: Наука, 1978. — 212 с.

Работнов Т.А. Фитоценология / Т.А. Работнов. — 2-е изд. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. — 296 с.

Сукачев В.Н. Идея развития в фитоценологии / В.Н. Сукачев // Сов. ботан. — 1942. — № 1/3. — С. 5–17.

Сукачев В.Н. Основные понятия лесной биогеоценологии / В.Н. Сукачев // Основы лесной биогеоценологии. — М.: Наука, 1964. — С. 5–50.

Tansley A.G. The ust and abuse of vegetational concepts and terms / A.G. Tansley // Ecology. — 1935. — Vol. 16. — No. 3. — P. 284–307.

Pace N.R. A molecular view of microbial diversity and the biosphere / N.R. Pace // Science. — 1997. — Vol. 276. — P. 734–739.

Федоров В.Д. Экология / В.Д. Федоров, Т.Г. Гильманов. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. — 464 с.

Clements F.E. Plant succesion and indicators / F.E. Clements. — N.-Y.: Hafner press, 1973. — 453 p.

Сочава В.Б. Вопросы классификации растительности, типологии физико-географических фаций и биогеоценозов / В.Б. Сочава // Тр. Ин-та биол. Уральск. фил. АН СССР. — 1961. — Вып. 27. — С. 5–22.

Ярошенко П.Д. Геоботаника. Основные понятия, направления и методы / П.Д. Ярошенко. — М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1961. — 474 с.

Дылис Н.В. Основы биогеоценологии / Н.В. Дылис. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1978. — 152 с.

Сукачев В.Н. Идея развития в фитоценологии / В.Н. Сукачев // Сов. ботан. — 1942. — № 1/3. — С. 5–17.

Разумовский С.М. Основные закономерности сукцессионной динамики фитоценозов / С.М. Разумовский // Моделирование биогеоценотических процессов. — М.: Наука, 1981. — С. 47–62.

Разумовский С.М. Закономерности динамики биогеоценозов / С.М. Разумовский. — М.: Наука, 1981. — 232 с.

Разумовский С.М. Избранные труды / С.М. Разумовский. — М.: КМК Scientific Press, 1999. — 560 с.

Davis M.B. Range shifts and adaptive responses to Quaternary climate change / M.B. Davis, R.G. Shaw // Science. — 2001.– Vol. 292. — P. 673–679.

Delmoral R. Mechanisms of primary succession e insights resulting from the eruption of Mount St-Helens / R. Delmoral, L.C. Bliss // Adv. Ecol. Res. — 1993. — Vol. 24. — P. 1–66.

Mechanisms of primary succession following deglaciation at Glacier Bay Alaska / F.S. Chapin, L.R. Walker, C.L. Fastie, L.C. Sharman // Ecol. Monogr. — 1994. — Vol. 64. — P. 149–175.

Factors influencing succession: lessons from large, infrequent natural disturbances / M.G. Turner, W.L. Baker, C.J. Peterson, R.K. Peet // Ecosystems. — 1998. — No. 1. — P. 511–523.

Sigler W.V. Bacterial succession in glacial forefield soils characterized by community structure, activity and opportunistic growth dynamics / W.V. Sigler, S. Crivii, J. Zeyer // Microb. Ecol. — 2002. — Vol. 44. — P. 306–316.

Testing the functional significance of microbial community composition / M. Strickland, C. Lauber, N. Fierer, M. Bradford // Ecology. — 2009. — Vol. 90. — P. 441–451.

Microbial community succession in unvegetated, recently-deglaciated soils / D.R. Nemergut, S.P. Anderson, C.C. Cleveland et al. // Microb. Ecol. — 2007. — Vol. 53. — P. 110–122.

Powlson D.S. Measurement of soil microbial biomass provides an indication of changes in total soil organic matter due to straw incorporation / D.S. Powlson, P.C. Brookes, B.T. Christensen // Soil Biology & Biochemistry. — 1987. — Vol. 19, No. 2. — P. 159–164.

Sakamoto K. Effect of fungal to bacterial biomass ratio on the relationship between CO2 evolution and total soil microbial biomass / K. Sakamoto, Y. Oba // Biol Fertil Soils. — 1994. — Vol. 17, No.1. — P. 39–44.

Bailey V.L. Fungal-to-bacterial biomass ratios in soils investigated for enhanced carbon sequestration / V.L. Bailey, J.L. Smith, H.J. Bolton // Soil Biol Biochem — 2002. — Vol. 34. — P. 997–1007.

Bioindication in Soil Ecosystems / Edited by T.J. Heger, G. Imfeld, E.A.D. Mitchell // European Journal of Soil Biology. — 2012. — Vol. 49. — P. 1–118.

Brussaard L. Soil biodiversity for agricultural sustainability / L. Brussaard, P.C. de Ruiter, G.G. Brown // Agriculture Ecosys. Environ. — 2007. — Vol. 121. — P. 233–244.

Дем’янюк О.С. Сучасні методичні підходи до оцінювання екологічного стану ґрунту за активністю мікробіоценозу / О.С. Дем’янюк, Л.Ю. Симочко, О.В. Тертична // Питання біоіндикації та екології — 2017. — Вип. 22. — № 1. — С. 55–68.

Fierer N. Toward an ecological classification of soil bacteria / N. Fierer, M. Bradford, R. Jackson // Ecology. — 2007. — Vol. 88. — P. 1354–1364.

Changes through time: integrating microorganisms into the study of succession / N. Fierer et al. // Research in Microbiology. — 2010. — Vol. 20. — P. 1–8. DOI:10.1016/j.resmic.2010.06.002

Rui J.P. Succession of bacterial populations during plant residue decomposition in rice field soil / J.P. Rui, J.J. Peng, Y.H. Lu // Appl. Environ. Microbiol. — 2009. — Vol. 75. — P. 4879–4886.

Structure of microbial communities in activated sludge: potential implications for assessing the biodegradability of chemicals / L.J. Forney, W.T. Liu, J.B. Guckert et al. // Ecotoxicol. Environ. Saf. — 2001. — Vol. 49. — P. 40–53.

Bacterial succession in a glacier foreland of the High Arctic / U.M.E. Schutte, Z. Abdo, S.J. Bent et al. // ISME J. — 2009. — Vol. 3. — P. 1258–1268.

Nakasaki K. Microbial succession associated with organic matter decomposition during thermophilic composting of organic waste / K. Nakasaki, K. Nag, S. Karita // Waste Manag. Res. — 2005. — Vol. 23. — P. 48–56.

Symochko L.Y. Authentic soil microbial communities in primeval forest ecosystems of Uzhanskyi National Nature Park/ L.Y. Symochko, A.I. Fizer // Gruntoznavstvo. — 2017. — Vol. 18. — No. 3–4. — P. 51–56. DOI: 10.15421/041715

Symochko L.Yu. Soil Microbiome of Primeval Forest Ecosystems in Transсarpathia / L.Yu. Symochko, A.V. Kalinichenko // Mikrobiolohichnyi Zhurnal. — 2018. — Vol. 80(3). — Р. 3–14. DOI: https://doi.org/10.15407/microbiolj80.03.003

Симочко Л.Ю. Мікробіом ґрунту культурних рослин за різних агротехнологій / Л.Ю. Симочко, О.С. Дем’янюк // Агроекологічний журнал. — 2018. — №. 2. — С. 87–93.



Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN: 2077-4893 (print)
ISSN: 2077-4915 (online)

Flag Counter