Ботаническая и зоологическая биоиндикация и диагностика почв

Ботанические методы фитоиндикации и диагностики почв хорошо разработаны. Они входят в отдельный раздел геоботаник - индикационной геоботаники, сформировавшийся в 30-е годы ХХ в. При описании почв используют, как правило, характеристику растительного покрова (фитоценоза). К настоящему времени накопился большой материал по взаимосвязи почв и растений. Методы фитоиндикации применяют при картировании и бонитировке почв, определении почвенных свойств и процессов. Например, при анализе состава и структуры растительных сообществ, распространения растений индикаторов или определения индикаторных признаков у отдельных видов растений можно установить тип почвы, степень ее гидроморфизма, развитие процессов заболачивания, засоления и др. Среди растений имеются индикаторные виды на тот или иной механический, минералогический и химический состав почв, степень обогащенности питательными элементами, на кислотность или щелочность, на глубину протаивания мерзлотных почв или уровень грунтовых вод.

Почвенно-зоологические исследования диагностического профиля стали развиваться позже ботанических. Только в 50-х годах ХХ в. почвенная зоология оформилась как самостоятельная область науки. Накопленный к тому времени фактический материал по распространению в почвах беспозвоночных, их фаунистическому составу и адаптационным характеристикам позволил сформулировать основные принципы зоологического метода диагностики почв (М.С. Гиляров). Теоретической предпосылкой применения почвенно-зоологического метода для диагностики почв является представление об «экологическом стандарте» вида (Гиляров), о потребностях каждого вида в определенном комплексе условий среды. Каждый вид в пределах своего ареала встречается только в тех местообитаниях, которые обеспечивают этот комплекс необходимых для проявления жизнедеятельности условий. Амплитуда варьирования отдельных факторов среды, в которых возможно существование данного вида, характеризует экологическую пластичность вида. Виды с широкой экологической амплитудой (эврибионты) малопригодны для индикационных целей, тогда как экологически узковалентные виды (стенобионты) служат хорошими индикаторами определенных условий среды и свойств субстрата. Это положение представляет собой общий теоретический принцип в биологической диагностике. Для почвенных животных, использующих почву как единую среду обитания, а не как систему микросред (в случае микроскопически малых организмов), легче можно выявить зависимость между общими свойствами почвы и ареалами видов. Однако при этом следует учитывать, что один и тот же вид в разных местах своего ареала может менять местообитания и, следовательно, служить индикатором на разные· условия («правило смены местообитаний» Бей-Биенко). Например, виды мезофильные в центре ареала становятся у северных границ ареала ксерофильными, а у южных - гигрофильными.

Особенно ценны и удобны для индикационных работ в почвоведении комплексы крупных беспозвоночных (дождевые черви, многоножки, личинки насекомых). Ареалы видов крупных беспозвоночных более надежно изучены и характеризуются определенным комплексом почвенно-климатических условий. Есть много примеров индикаторного значения почвенных беспозвоночных. Так, стафилиниды рода Вledius и чернотелки рода Belopus показательны для солончаково-солонцового комплекса почв. Многоножки, кивсяки, некоторые мокрицы и легочные моллюски (организмы кальциефилы) служат индикаторами на содержание в почве извести. Вид дождевых червей Octolasium lacteum и некоторые виды проволочников также являются показателями высокого содержания кальция в грунтовых водах.

Для установления типа почвы и направления почвообразовательного процесса используется не только принцип сравнительного изучения комплекса почвенных животных, но и такие показатели, как профильное распределение беспозвоночных по отдельным горизонтам, а также их участие в переработке опада. Например, в формировании бурых лесных почв большую роль играют диплоподы, мокрицы, моллюски, сосредоточенные в лесной подстилке и перерабатывающие опад in situ. В серых лесных почвах значительное влияние на формирование профиля оказывают крупные сапрофаги (дождевые черви), связанные с минеральными слоями почвы, куда они вовлекают растительные остатки. Соотношение подстилочных и собственно почвенных крупных форм сапрофагов в некоторых случаях может помочь решению вопроса о направленности почвообразовательного процесса.