Биоиндикация почвы. 
Взаимоотношения живых организмов с почвенной средой

Существуют следующие методы, применяемые в биоиндикации почвы: ботанические, зоологические, почвенно-альгологические, микробиологические, биохимические.

Ботанические методы фитоиндикации и диагностики почв наиболее хорошо разработаны. Они входят в особый раздел геоботаники индикационную геоботанику, сформировавшуюся в 30-х гг. прошлого столетия.

При составлении описания почв используют характеристику растительности. Поэтому к настоящему времени накопился уже большой материал по взаимосвязи почв и растений.

Среди растений обнаружены индикаторы на механический и химический состав почв, степень обогащенности питательными элементами, на кислотность или щелочность, глубину протаивания мерзлотных почв или уровень грунтовых вод.

Растения, которые предпочитают щелочные почвы, называют кальцефилами, а хорошо растущие только на кислых почвах — ацидофилами.

На кислых и среднекислых почвах растут: хвощ лесной, Иван-да-марья, горец птичий и щавелелистный, лютик едкий и ползучий, фиалка трехцветная, кислица, подорожник, мята, сушеница, пырей, цикорий корневой.

Обитатели сильнокислых почв — сфагновый и зеленый мох, голубика, водяника, черника, чина болотная, седмичник, ожига волосистая, щавель кислый .

Растения, предпочитающие слабокислые почвы: щучка, ветреница дубравная, калужница болотная, гравилат речной, осока волосовидная, хвощ болотный, кошачья лапка.

Виды, растущие на нейтральных и слабокислых почвах: манжетка, ромашка непахучая и аптечная, мать-и-мачеха, клевер луговой и ползучий, осот, донник белый, редька полевая, бодяк огородный, пастушья сумка, ландыш майский, лапчатка гусиная, тысячелистник, таволга вязолистная, земляника, герань лесная.

На щелочных и нейтральных почвах растут: смолевка белая (дрема), максамосейка, дельфиниум (живокость), горчица полевая, люцерна, вика посевная, тимофеевка луговая, полевица, костер безостый, мятлик луговой.

Виды, безразличные к реакции почвы: овсяница овечья, фиалка болотная, вороний глаз, полевица собачья.

Интерес к почвенно-зоологическим исследованиям возрос в 40— 50-е годы XX века. Выдающуюся роль в этом сыграли исследования академика М. С. Гилярова и созданной им первой в СССР лаборатории почвенной зоологии (1956), координировавшей исследования в стране. Монография М. С. Гилярова «Особенности почвы как среды обитания и ее значение в эволюции насекомых» (1949), удостоенная Сталинской премии, стала основополагающим трудом в новой области естествознания — почвенной зоологии, вобравшей в себя достижения зоологии, генетического почвоведения, эволюционной теории, а автор — признанным во всем мире основателем почвенной зоологии и ее лидером.

Почвенная зоология в настоящее время — многоплановая научная дисциплина, изучающая взаимодействие обитающих в почве животных с их средой (почвой) в индивидуальном и историческом развитии.

Традиционным, одним из ведущих направлений является изучение почвообразовательной роли почвенных животных. Оно многопланово: изучает влияние отдельных видов на свойства почв (механическое размельчение растительных остатков и вовлечение их вглубь, рассеивание в пространстве экскрементов и т. д.); исследует роль комплексов беспозвоночных в разложении органических остатков и их взаимосвязи с почвенными микроорганизмами в этих процессах. Практический выход имеют работы по использованию отдельных групп беспозвоночных (дождевых червей, диплопод) в зоомелиорации почв. Большое значение придается результатам изучения влияния организационно-хозяйственных мероприятий (распашка земель, орошение, осушение болот, вырубка лесов и др.) на состояние комплексов животных почвы.

Экологический метод диагностики почв, разработанный М. С. Гиляровым, основан на анализе состава животного населения почв, соотношения отдельных его компонентов, численности и экологических особенностей входящих в них популяций. Эти показатели могут быть использованы как индикатор свойств почвы, ее плодородия: каждый вид заселяет те местообитания, где создаются оптимальные условия для его жизнедеятельности. Этот метод с успехом применялся и в тех случаях, когда коррелятивная связь между типом растительности и типом почвы выражена не четко и возникали затруднения в определении типа, разновидности почвы. По степени сходства почвенной фауны сравниваемых участков можно говорить об идентичности типов почв.

Почвенно-альгологическая индикация. Основой для развития почвенно-альгологических работ идикационно-диагностического профиля служит положение о том, что зональности почв и растительности соответствует и зональность водорослевых группировок. Она проявляется в общем видовом составе и комплексе доминантных видов водорослей, в наличии специфических видов, в характере распространения по почвенному профилю, в преобладании определенных жизненных форм.

Подзолообразовательному процессу соответствует сравнительно простая группировка водорослей с преобладанием одноклеточных зеленых и желто-зеленых, устойчивых к низкому значению рН. Для дернового процесса характерно большое разнообразие видов с равным преобладанием сине-зеленых и зеленых и значительной долей желто-зеленых и диатомовых водорослей. Болотный процесс характеризуется исключительным разнообразием видов с резким доминированием зеленых и наличием гидрофильных видов. При степном процессе в группировке водорослей преобладают сине-зеленые и одноклеточные зеленые убиквисты, при солонцовом получают значительное развитие диатомовые, при осолодении на первое место выходят зеленые и желто-зеленые, включая специфические виды. Пустынный процесс приводит к сокращению численности и разнообразия желто-зеленых и диатомовых и резкому доминированию нитчатых сине-зеленых водорослей. Биологическое освоение безжизненных грунтов и первичное почвообразование связаны с развитием мелких одноклеточных зеленых, сине-зеленых или желто-зеленых водорослей-убиквистов.

Микробиологическая диагностика и биологическая активность почв.Микробиологическая и биохимическая характеристики почв наиболее сложные разделы почвенной биодиагностики.

Микроорганизмы очень чуткие индикаторы, резко реагирующие на различные изменения в среде. Отсюда необычайная динамичность микробиологических показателей. Уже в первых работах диагностического направления в почвенной микробиологии, организованных С. П. Костычевым в 1920;х гг., была поставлена задача исследования биодинамики почв, то есть учета показателей не только в пространстве, но и во времени.

Другая трудность пестрота значений численности микроорганизмов в связи с их неравномерностью распределения в почвенной толще и даже в почвенном слое одного генетического горизонта. Из этого следует необходимость не только многократных анализов, но и многочисленности обрабатываемых образцов почв.

Третья сложность заключается в слабой разработанности микробной систематики и идентификации видов, без чего экологические исследования много теряют.