Методы отбора проб почвенных беспозвоночных по стандартам ISO: дождевые черви, нематоды, микроартроподы

Важность почвенных беспозвоночных и необходимость стандартизации. Сообщества почвенных организмов представляют собой краеугольный камень наземного биоразнообразия, включая тысячи видов в пределах одного биотопа. Особую функциональную и таксономическую значимость занимают почвенные беспозвоночные, такие как дождевые черви и коллемболы, играющие критическую роль в поддержании здоровья почвы. Для их достоверного изучения требуются специализированные методы отбора проб, учитывающие специфическую экологию и размеры объектов. Стандартизация этих методов необходима для получения сопоставимых количественных данных в экологических исследованиях, мониторинге и юридической оценке качества почв.

Роль стандартов ISO в методическом обеспечении. Международная организация по стандартизации (ISO) разработала комплексное руководство «Качество почвы — отбор проб почвенных беспозвоночных» (серия стандартов ISO 23611). Данные стандарты обеспечивают методологическую основу для количественной оценки ключевых групп-индикаторов: дождевых червей, энхитреид, нематод, микроартропод (коллемболы, клещи) и макроартропод (мокрицы, многоножки). Использование этих протоколов строго рекомендуется для исследований, результаты которых могут лечь в основу юридических решений, реставрационных проектов или долгосрочного экологического мониторинга.

Стандартизированные методы отбора проб дождевых червей. Дождевые черви, как ключевые инженеры экосистем, являются наиболее изученной группой. Стандартный подход ISO предписывает комбинировать два метода на пробной площадке размером 0.25 м² (50×50 см). Первый метод — ручная сортировка почвы на глубину 10-20 см. Второй метод — экстракция формалином, заключающаяся в внесении 0.5% раствора на ту же площадку для выгонки червей на поверхность. Этот способ особенно эффективен для червей с глубокими норами.

Рис. 8.8: Различные методы извлечения почвенной фауны. Слева направо: экстракция формалином и ручная сортировка дождевых червей; электрический метод отбора проб дождевых червей; почвенный бур для отбора мезофауны.

После сбора образцы фиксируют в 70% этаноле с возможностью долгосрочного хранения в 4% формалине. Для тропических условий рекомендован модифицированный метод TSBF (Tropical Soil Biology and Fertility), сочетающий ручную сортировку монолитов и послойное опрыскивание формалином. Альтернативные методы, такие как электрическая экстракция, имеют ограниченное применение из-за высокой стоимости и вариабельности результатов.

Методы отбора проб энхитреид. Энхитреиды — малощетинковые черви малого размера — служат ценными биоиндикаторами подкисления почв и круговорота питательных веществ. Количественный отбор проб проводят с помощью почвенного бура диаметром 5 см. Основной метод лабораторной экстракции — мокрая экстракция (wet extraction), основанный на поведенческих реакциях организмов. Образец почвы помещают в воду и создают градиент тепла и света, стимулируя миграцию энхитреид вниз, где они собираются для последующего учета и определения биомассы.

Рис. 8.9: Схема установки для мокрой экстракции энхитреид.

Отбор проб микроартропод: коллембол и клещей. Микроартроподы, прежде всего коллемболы (ногохвостки) и гамазовые клещи, являются доминирующими группами по численности и разнообразию, играя ключевую роль в деструкции органического вещества. Стандартный отбор проб осуществляется почвенным буром для стратифицированного анализа по глубине. Для экстракции применяются поведенческие методы, главным из которых является использование воронки Тулгрена (Berlese-Tullgren funnel) или экстрактора Макфадьена.

Рис. 8.10: Классическая установка для экстракции микроартропод методом воронки Берлезе-Тулгрена.

Принцип работы основан на создании контролируемого градиента температуры и влажности, заставляющего организмы мигрировать из образца почвы в собирательный сосуд. Этот метод является краеугольным камнем количественной экологии почвенных членистоногих.

Отбор проб и анализ почвенных нематод. Почвенные нематоды — вездесущая и многочисленная группа, большая часть которой представлена бактериоядными и грибоядными формами, участвующими в процессах разложения. Для экологического мониторинга пробы отбирают буром малого диаметра (~2.5 см). Классическим методом экстракции является метод просеивания и декантации (Cobb’s sieving and decantation method), разработанный в 1918 году.

Рис. 8.11: Модифицированная схема установки для экстракции нематод методом просеивания и декантации.

После экстракции нематоды фиксируют и идентифицируют минимум до уровня семейства. Это позволяет рассчитать экологические индексы, например, индекс зрелости, которые дают интегральную оценку состояния почвенной экосистемы и уровня антропогенных нарушений.

Заключение и значение стандартизированных подходов. Применение стандартизированных методов ISO для отбора проб почвенных беспозвоночных обеспечивает получение точных, воспроизводимых и сопоставимых данных на глобальном уровне. Учет специфики каждой ключевой группы — от макропопуляций дождевых червей до микроскопических нематод — позволяет проводить комплексную оценку биоразнообразия и экологических функций почв. Эти данные являются незаменимой основой для принятия научно обоснованных решений в области охраны окружающей среды, устойчивого землепользования и восстановления нарушенных экосистем.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Rebekka Artz, The Macaulay Land Use Research Institute, UK Dimos Anastasiou, Bio4met, Greece Dominique Arrouays, L’Institut National de la Recherche Agronomique, France Ana Catarina Bastos, Cranfield University, UK Anna Bendetti, Istituto Sperimentale per la Nutrizione delle Piante.

Источник: European Atlas of Soil Biodiversity.

Данные публикации будут полезны студентам и аспирантам биологических и экологических специальностей, почвоведам, экологам-практикам, а также всем, кто интересуется основами почвенного биоразнообразия и функционирования наземных экосистем.