<<
>>

ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНА ВВЕРХОВОМ БОЛОТЕ, ТВЕРСКАЯ ОБЛАСТЬ

 
И.К. Кравченко, Е.В. Токарева
Институт микробиологии РАН, Москва
Одна из важнейших задач современной экологии состоит в объяснении и прогнозировании климатических изменений, связанных с увеличением содержания в атмосфере так называемых парниковых газов, которые определяют современное глобальное потепление климата Земли.
В последние годы пристальное внимание исследователей привлекают переувлажненные почвы северных широт, которые содержат до 20-30% мировых запасов углерода и являются важнейшим источником поступления парниковых газов (в первую очередь СО2 и СН4 в атмосферу.
Поступление в атмосферу метана, образующегося в болотных почвах, регулируется деятельностью так называемого «метанового фильтра». Микробное окисление метана является существенной частью его глобального бюджета и составляет в почвах бореальных болот около 20% от его продукции. В то же время, именно деятельность микробного блока в этих процессах и регулирующая роль факторов внешней среды остается наименее изученной. В настоящее время установлено, что снижение активности метанокисления в аэробных почвах связано с поступлением в них азотных соединений в виде удобрений и/или с атмосферными осадками. Эти закономерности были подтверждены нами для болотных почвах Западной Сибири [1]. Установлено, что в болотные почвы Западно-Двинского стационара поступает значительное количество минеральных, в том числе азотных, соединений [2], что может привести к нарушению деятельности «метанового фильтра».
Цель работы состояла в оценке влияния внесенных азотных соединений на окисление метана в образцах торфяной почвы в длительных (в течение года) инкубационных лабораторных экспериментах. Объектом экспериментальных исследований были образцы торфяной почвы верхового болота «Сосвятское» Западнодвинского стационара Института лесоведения РАН из верхнего (0-20 см) слоя торфяной залежи. В течение всего периода наблюдений оценивали в динамике потенциальную метанокисляющую активность, дыхательную активность и изменения pH, азотных (NH/, NO2"’ N03‘) и углеродных (РОВ, жирные кислоты) соединений.
Исследования подробной динамики потенциальной метанокисляющей активности в образцах торфа выявили ее снижение в вариантах опыта с внесением минеральных азотных соединений различной степени окисленности в концентрациях, превышающих 0,1 MrN/r влажного торфа. Наибольшим ингибирующим эффектом обладали соли аммония, что согласуется с результатами полученными ранее для чистых культур метанотрофов и автоморф- ных почв.

Изменения метанокисляющей (сверху слева), дыхательной (образование СОг) активности (сверху справа), а также pH (снизу слева) и содержания аммония (снизу справа) в образцах торфяной почвы, инкубировавшейся без добавок (контроль) и с внесением азотных соединений в количестве 1 мг N/ г вл. торфа.


Эффект ингибирования сохранялся в течение длительного (около года) периода после внесения азотных соединений. В течение всего периода наблюдений (с марта 1998 по февраль 1999 г.) величина метанокисляющей активности в образцах с внесением была достоверна ниже, чем в контрольном (без добавок) варианте (см. рис.), но степень ингибирования снижалась.

Высказаны предположения о возможных причинах длительного ингибирующего воздействия азотных соединений на окисление метана и проведена их экспериментальная проверка.
1. Внесение азотных соединений приводит к необратимому сдвигу ионного и кислотного равновесия, что приводит к нарушению микробиологической активности. Экспериментальные данные указывают на то, что не наблюдается достоверного снижения pH, а в ряде случаев (внесение нитрита) даже имеет место его увеличение. Через месяц скорость образования СО2, интегральный показатель активности микробного сообщества торфа, была на уровне контроля или несколько превышала ее. Снижение метанокисляющей активности связано с конкурентным ингибированием метанмонооксигеназы аммонием. Внесенные соединения аммония в течение достаточно длительного (около 5 месяцев) периода сохранялись в торфе на достаточно высоком уровне. Кроме того, зарегистрировано образование высоких количеств аммония в вариантах с внесением нитрита и нитрата. Это может быть результатом ассимиляции и реминерализации азота в форме NH/ микробной биомассой. В пользу этого предположения свидетельствует динамика потребления внесенных окисленных азотных соединений. Внесение азотных соединений приводит к образованию продуктов микробного метаболизма, которые ингибируют активность метанокисляю- щего сообщества. В вариантах с внесением нитрита и нитрата отмечено возрастание по сравнению с контролем количества водорастворимых углеродсодержащих соединений. Увеличивается количество алифатических жирных кислот ацетата и формиата. Возможной причиной ингибирования при внесении нитрита и нитрата может быть образование в кислых условиях среды газообразных окислов азота за счет хемоденитрификации, а также за счет процессов нитрификации и денитрификации. Это предположение требует экспериментального подтверждения. Изменения в активности окисления метана связаны с перестройками в структуре метаноксиляющего сообщества торфяной почвы (изменение соотношения активных и покоящихся форм в пользу последних, а также сукцессия в ходе которого меняется и количество и/или таксономический состав метанокисляющего сообщества). Это предположение пока не получило экспериментального подтверждения для изучаемых почв, но основано на полученных нами результатах изучения торфяных почв Западной Сибири и выделенных из них метанокисляющих ассоциаций.
Исследования показали, что даже однократное поступление относительно небольших количеств азотных соединений в верхние слои торфяной почвы может привести к нарушению процесса потребления метана в течение длительного периода времени. Механизм этого явления сложен и требует дальнейших исследований. Ингибирование метанокисления связано с комплексным воздействием внесенных соединений и вклад того или иного фактора меняется в зависимости от формы, концентрации соединения и времени прошедшего после его внесения. Кравченко И.К. 1999 Влияние азотных соединений на окисление метана в верховом сфагновом болоте Западной Сибири // Микробиология. Т.68. № 2. С.254-258. Глухова Т.В. 1995. Влияние атмосферных осадков и пыли на питание болот // Ж. экологической химии. № 4. С.282-287. 
<< | >>
Источник: С.Э. Вомперский. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. Материалы совещания. 1999

Еще по теме ВЛИЯНИЕ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОКИСЛЕНИЕ МЕТАНА ВВЕРХОВОМ БОЛОТЕ, ТВЕРСКАЯ ОБЛАСТЬ:

  1. ПРОДУКТИВНОСТЬ ЯГОДНЫХ И ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙНА ОСУШЕННЫХ ЛЕСНЫХ БОЛОТАХ В ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
  2. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ОХРАНЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТ В СВЯЗИС ПРОБЛЕМОЙ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ
  3. ПРЕВРАЩЕНИЕ АЗОТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ И ПОЧВЕ
  4. МИГРАЦИЯ И АККУМУЛЯЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯВ АРИДНЫХ ОБЛАСТЯХ
  5. БИОРАЗНООБРАЗИЕ ФЛОРЫ БОЛОТ ВОЛОГОДСКОЙ ОБЛАСТИ
  6. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСА АГРОМЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ
  7. МИГРАЦИЯ И АККУМУЛЯЦИЯ СОЕДИНЕНИЙ КРЕМНИЯВ ОБЛАСТЯХ ВЛАЖНОГО ТЕПЛОГОИ ХОЛОДНОГО КЛИМАТА
  8. ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ВИДОВОЕРАЗНООБРАЗИЕ ЧЕРНООЛЬХОВЫХ СООБЩЕСТВЗАПОВЕДНИКА «ВОРОНИНСКИЙ», ТАМБОВСКАЯ ОБЛАСТЬ
  9. РЕКОНСТРУКЦИЯ ДИНАМИКИ ЛАНДШАФТОВ СЕВЕРНОЙ ЛЕСОСТЕПИПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙБОЛЬШЕБЕРЕЗОВСКОГО БОЛОТА(БАССЕЙН ВЕРХНЕГО ДОНА, ТУЛЬСКАЯ ОБЛАСТЬ) Е. М. Волкова, О. В. Бурова, Е. Ю. Новенко
  10. ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ ВОДНОГО РЕЖИМА ОЛИГОТРОФНЫХ БОЛОТ НА ИХ ЭКОСИСТЕМЫ К. Д. Романюк
  11. ВЛИЯНИЕ ФРАГМЕНТАЦИИ БОЛОТ НА БИОРАЗНООБРАЗИЕ(ПТИЦЫ И БАБОЧКИ): ГОЛЛАНДСКИЙ ПОДХОД
  12. Турчин Федор Васильевич. АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ И ПРИМЕНЕНИЕ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ. Избранные труды. М., «Колос», 336 с. с ил., 1972
  13. Во многих областях служила и служит лошадь человеку. Но есть одна область...