Возраст и генезис Fe-Mn конкреций серых лесных почв южной тайги, по результатам изотопных и метагеномных исследований

Аннотация

Высокая чувствительность растений, а следовательно, и изотопного отношения 13С/12С в их тканях к колебаниям влажности и температуры воздуха, а также к концентрации углекислого газа в атмосфере позволяет использовать данный параметр в качестве точного палеоклиматического индикатора и биомаркера генезиса почв. Ортштейны из серой лесной почвы Московской области изучены методами компьютерной микротомографии, биохимического анализа, метагеномного секвенирования. В железисто-марганцевых конкрециях выполнено определение состава стабильных и радиоактивных изотопов углерода. Впервые показано, что возраст ортштейнов светло-серых лесных почв, сформированных на покровных бескарбонатных лессовидных тяжелосуглинистых почвообразующих породах, превышает 1600 тыс. лет. В то же время изотопный состав углерода (δ13C) разных фракций конкреций обнаруживает в них остатки современных видов растений (от –26,3 до –27,4‰) и подтверждает ведущую роль лигнина древесных пород в формировании новообразований. Видовой состав микроорганизмов различается в разных фракциях орштейнов, утяжеляет изотопный состав мелких фракций и изменяется по мере усиления гидроморфизма почв. Осушение вызывает необратимую деградацию ортштейнов и, в первую очередь, их крупных фракций.

Литература

1.Аристовская Т.В. Роль микроорганизмов в мобилизации и закреплении железа в почвах // Почвоведение. 1975. № 4.
2.Бабанин В.Ф., Карпачевский Л.О., Морозов В.В. и др. Бионакопление и биоминерализация железа в почве по данным ЯГРС и магнитных измерений // Грунтознавство. 2001. Т. 1, № 1–2.
3.Данилова Г.А. Изменение органического вещества тяжелых дерново-подзолистых почв на покровных суглинках и их новообразований под влиянием нарастающего гидроморфизма (в лесу и на пашне): Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 1990.
4.Добровольский Г.В., Терешина Т.В. О биологическом генезисе марганцовисто-железистых новообразований в почвах южной тайги // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 6. Биология и почвоведение. 1976. № 3.
5.Зайдельман Ф.Р., Ковалев И.В. Влияние дренажа на состояние и строение конкреций в серых оглеенных почвах // Почвоведение. 1998. № 9.
6.Зайдельман Ф.Р., Никифорова А.С. Генезис и диагностическое значение новообразований почв лесной и лесостепной зон. М., 2001.
7.Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Биохимия лигнина в почвах периодического переувлажнения (на примере агросерых почв ополий Русской равнины) // Почвоведение. 2008. № 10.
8.Клименко В.В. Климат: непрочитанная глава истории. М., 2009.
9.Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Особенности органического вещества железисто-марганцевых конкреций серых лесных почв (по данным 13С ЯМР-спектроскопии // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2003. № 2.
10.Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Почвенные биомаркеры. М., 2020.
11.Макаров М.И., Малышева Т.И., Гончаров А.А. и др. Изотопный состав углерода гумусовых кислот дерново-подзолистых почв и черноземов // Почвоведение. 2020. № 4.
12.Методы почвенной микробиологии и биохимии: Учеб. пособие / Звягинцев Д.Г., Асеева И.В., Бабьева И.П. и др.; под ред. Д.Г. Звягинцева. М., 1991.
13.Росликова В.И. Марганцово-железистые новообразования в почвах равнинных ландшафтов гумидной зоны. Владивосток, 1996.
14.Bird M., Kracht O., Derrien D. et al. The effect of soil texture and roots on the stable carbon isotope composition of soil organic carbon // Australian Journal of Soil Research. 2003. Vol. 41.
15.Cavalier-Smith T. The origin, losses and gains of chloroplasts // Origins of plastids. Boston, 1993.
16.Emerson D., Moyer C.L. Neutrophilic Fe-oxidizing bacteria are abundant at the Loihi Seamount hydrothermal vents and play a major role in Fe oxide deposition // Applied and Environmental Microbiology. 2002. Vol. 68, № 6.
17.Fadrosh D.W., Ma B., Gajer P. et al. An improved dual-indexing approach for multiplexed 16S rRNA gene sequencing on the Illumina MiSeq platform // Microbiome. 2014. Vol. 2, № 6.
18.Harris D., Horwath W.R., Kessel C. Acid fumigation of soils to remove carbonates prior to total organic carbon or carbon-13 isotopic analysis // Soil Sci. Soc. Amer. J. 2001. Vol. 65.
19.Kovaleva N.O. Soil isotopic signatures in the diagnostics of aridization processesin landscapes of the Republic of Dagestan // Arid Ecosystems. 2022. Vol. 12, № 2. https://doi.org/10.1134/S2079096122020081
20.Leliaert F., Verbruggen H., Zechman F.W. Into the deep: new discoveries at the base of the green plant phylogeny // BioEssays. 2011. Vol. 33.
21.Lovely D.R., Ueki T., Zhang T. et al. Geobacter: The microbe electric's physiology, ecology, and practical applications // Advances in Microbial Physiology. 2011. Vol. 59.
22.Skinner H.C.W., Fitzpatrick R.W. Biomineralization Processes of Iron and Manganese: Modern and Ancient Environments (Catena Supplement 21). 1992, Catena Verlag.