Сохранение биологического разнообразия растительного и животного мира, рационального использования его генетического потенциала признается приоритетным в мировом пространстве. Сокращение видового и генетического разнообразия представляет реальную угрозу для биосферы.
Микоризный симбиоз – один из самых распространенных и значимых типов растительно-грибных или растительно-микробных симбиозов на планете, во многом обуславливающий видовую композицию организмов, внешний облик и закономерности функционирования лесных экосистем бореальной и умеренной зон. Хотя существует много видов грибов, которые не образуют этих партнерств, подавляющее большинство наземных растений имеют микоризу и многие растения не смогли бы без нее выжить. Записи окаменелостей показывают, что корни развивались вместе с грибковыми партнерами и что грибы, возможно, сыграли решающую роль в том, чтобы помочь растениям эволюционировать и колонизировать землю сотни миллионов лет назад (Sarsekova et.al, 2020 ).
На сегодняшний день известно о существовании двух основных видов микоризы: арбускулярная микориза проникает в клетки корней хозяина, и этот тип развивается у большинства растений. Эктомикоризы (ECM) окружают корни, не проникая в них. Деревья могут образовывать любой тип, а некоторые – оба вида микоризы. В каждом случае существует межклеточный контакт между растением и грибком, что позволяет осуществлять перенос питательных веществ.
Более 8000 видов высших растений и 7-100 тыс. видов грибов образуют ECM отношения. Немикоризные растения появляются на очень сухих или сильно засоленных затопленных участках, а также в местообитаниях, где плодородие почвы либо достаточно высокое, либо слишком низкое. Степень микотрофности основных лесообразующих пород на Земле является одним из важнейших показателей их роста и развития. Многие лесные деревья вступают в симбиотические ассоциации с ECM грибами, чтобы получать питательные вещества из почвы в обмен на фотосинтез. Эти ассоциации растений и грибов оказывают глубокое влияние на круговорот питательных веществ и динамику растительности в экосистемах. Кроме того, ассоциации ECM улучшают устойчивость к засухе и почвенным патогенам растений (Abiev, 2013).
В случае мутуалистических отношений ЭКМ грибы получают от растений от 10% до 50% органического углерода и становятся конкурентоспособными в почве, благодаря чему растения имеют возможность использовать подземную коммуникационную сеть из мицелия ЭКМ грибов и корневых систем различные виды деревьев, по которым происходит обмен метаболитами, источниками энергии, кофакторами, витаминами, гормонами, токсинами и, возможно, генетической информацией.
ECM симбиоз играет главную роль в двух процессах растений: водно-минеральном питании и распределении внутри растения, причем некоторые из них в конечном итоге переносятся на ECM грибы. Согласно последним исследованиям, микоризация имеет тесную функциональную связь с формированием структуры, разнообразия и устойчивости растительных сообществ. Такое симбиотическое партнерство позволяет участвовать в круговороте питательных веществ, оптимизировать метаболизм растений, активизировать минеральное питание, индуцировать устойчивость к засухе, засолению, тяжелым металлам и патогенам (Thoen, 2019).
Один из многих способов, с помощью которых ECM поддерживают здоровье почвы, заключается в том, что они действуют как «страховочная сетка», предотвращая выщелачивание питательных веществ. Экосистема в целом может выиграть от увеличения разнообразия растений и улучшения структуры почвы. Из-за этих критических функций грибов ECM лесные деревья в значительной степени полагаются на ассоциации ECM в естественных условиях. Поэтому грибы ЭСМ рассматриваются как ключевые компоненты экосистем умеренных и бореальных лесов.
В зависимости от экологических (эдафических) условий успешное микоризообразование может быть различным образом связано с развитием особи. Другими словами, уровень «мутуалистичности» или «востребованности» микоризных ассоциаций экологически детерминирован. Некоторые макромицеты избирательны в формировании партнерства, в то время как другие могут образовывать партнерства в очень широком спектре. Тем не менее по-прежнему в значительной степени неизвестно об их распространении, динамике и активности в лесных насаждениях на территории Северо-Восточного Казахстана.
Целью исследования является обзор современного состояния изученности микоризы Сосны обыкновенной и Берёзы повислой в лесных экосистемах Северо-Восточного Казахстана.
Обзор
По последним данным, площадь государственного лесного фонда Республики Казахстан составляет 29,3 млн. га или 10,7 % территории республики. Покрытые лесом угодья занимают 12,6 млн. га или 43 % общей площади земель лесного фонда. Лесистость республики составляет 4,7 % (Meшков, 2010). Лес в Казахстане в основном находится на северо-востоке и юго-востоке республики.
Сохранение благоприятных условий жизни в различных регионах мира напрямую зависит от рационального и бережного использования лесных ресурсов. Лесные экосистемы центрального и северо-восточного Казахстана являются одним из важнейших компонентов биосферы Земли. В лесных биогеоценозах ведущая роль принадлежит эктомикоризным отношениям.
Лесозаготовками и пожарами истощены ценные хвойные леса Прииртышья и Казахстанского Алтая. Непрерывная вырубка лесов в бассейнах рек Бухтарма и Уба в Восточно-Казахстанской области обусловливает значительные потери воды в реке Иртыш. Из-за растущего спроса на энергетическую древесину объем вырубки этих важных лесов значительно увеличился. Биоразнообразие грибов, образующих ECM с древесными растениями, быстро снижается из-за сплошных рубок и пожаров. Восстановление природного разнообразия этого важного компонента лесного биогеоценоза требует длительного времени, если в этих лесных массивах сильны техногенные и природные нарушения. Большинство ECM грибов не могут сохранять жизнеспособность в течение длительного времени, если не найдут растение-хозяина и не установят взаимовыгодный контакт. В связи с этим прямое и косвенное антропогенное воздействие может очень негативно сказаться на развитии ECM грибов (Sarsekova, 2020)
Исследования микобиоты и эктомикоризных макромицетов на территории Республики Казахстан проводились Nam (1998), Abiev et al. (2000), Абиев (2015) и Веселкин и др. (2015), Сарсекова и соавт. (2018) и др.
Мешков В.В. и соавт. (Meshkov et.al., 2009) подчеркивают, что приоритет должен отдаваться лесовосстановлению на гарях и землях, где ранее лес был вырублен, в том числе в ленточных реликтовых сосняках Прииртышья Казахского нагорья (Акмолинская и Карагандинская области), равнинные леса Костанайской области. Кроме того, автор рекомендовал использовать микоризу во многих частях Казахстана в деградированных лесных районах в качестве основного средства улучшения. Автором освещены прикладные аспекты применения микоризации, он первым в Казахстане не только выделил в культуру четыре вида макромицетов, но и разработал технологию их масштабирования и применения в виде микоризованного компоста для лесовосстановления в Заилийском Алатау.
Структура сообщества ECM отражает адаптацию к уровню поступления углеводов от хозяина и доступности питательных веществ в почве. Благодаря удобрению, подкормке и другим методам условия в питомниках значительно отличаются от тех, которые наблюдаются в естественных экосистемах.
Количество, качество и неоднородность органического вещества почвы, вероятно, оказывают существенное влияние на структуру сообществ микоризных грибов.
Целью исследования являлось выявление эктомикориз основных лесообразующих пород в Прииртышьем районе северо-восточной Казахстан. Учеты проводились на правом берегу Иртыша в смешанном лесу из деревьев Pinus sylvestris, Betula pendula. При сборе и видовой идентификации плодовых тел использовали стандартные методы. Всего было собрано 215 макромицетов выявлено 43 эктомикориз, принадлежащих к агарикомицетам: Suillaceae (8), Russulaceae (7), Cortinariaceae (4), Boletaceae (3), Tricholomataceae (2), Amanitaceae (1), Cantharellaceae (1), Gomphaceae (1), Gomphidiaceae (1), Paxillaceae (1) . Самым богатым родом по количеству видов был Suillus (8).
Эктомикоризный грибной мицелий является основным органом поглощения питательных веществ многими древесными растениями и часто связывает сеянцы со взрослыми деревьями. Хотя известно, что ресурсы распределяются между связанными растениями через общие микоризные сети, чистое влияние ее на продуктивность рассады в полевых условиях почти неизвестно.
Виды эктомикориз, выявленные в ходе проведенных ранее исследований, и сведения о том, с какими породами деревьев они вступают в партнерские отношения, имеют большое критическое значение, особенно для размножения эктомикоризных сеянцев, выращиваемых в северо-восточных регионах Казахстана, где условия окружающей среды и антропогенные воздействия являются суровыми. При этом эктомикоризы необходимо использовать в качестве основного средства повышения эффективности лесонасаждений и лесовосстановительных работ в бассейне реки Иртыш в экстремальных экологических условиях и при воздействии климатических изменений.
В дальнейшем перспективным направлением исследований особенностей функционирования эктомикоризы Betula pendula Roth и Pinus sylvestris L. в лесных экосистемах Северо-Восточного Казахстана считаем не только углубление знаний о функционировании эктомикоризы Betula pendula Roth и Pinus sylvestris L., но и расширение круга изучаемых видов, а также сравнение искусственно микоризированных сеянцев с естественно микоризованными видами из естественных лесов в экосистемах Северо-Восточного Казахстана.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
