Ecological Structure of Soil Nematode Communities of Southern Chukotka

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper analyses the soil nematode communities of typical tundra of southern Chukotka. We have examined five types of shrub and grass-shrub biotopes formed on the Cryosol, Fluvisol, Histosol, Gleysol and Cambisol. The animals were extracted from the soil by the Baermann technique with subsequent determination of taxonomic diversity, total and relative numbers, and trophic groups. The highest number (7044 individuals/100 g of soil) and biomass (12.15 mg) of nematodes were found in the histosol, and the minimum number (1000 individuals/100 g of soil; 1.96 mg) of nematodes in the Cryosol. Bacterivorous nematodes dominated in all soil types. The maximum percentage of bacterivorous nematodes (94%) were found in the Cambisol. Their percentages of fungivorous nematodes in the studied soils ranged from 1 to 42%. Predatory and omnivorous nematodes were present in all soils except for the litter of the Cambisol. Their percentage ranged from 2 to 32%. Phytonematodes were few, their highest number was found in the Gleisol (18%). The nematode fauna of the soils under analysis differed significantly. The greatest diversity of nematodes was found in the turf horizon of the Fluvisol, and the smallest diversity of nematodes was in the litter of the Cambisol. The values of Sigma Maturity Index ranged between 2 and 3. The Enrichment Index had low and middle (1.40–41.02) values, and the Structure Index had high values (59.51–84.07). The genera of Eudorylaimus and Plectus were eudominants in all soil types. The soil food webs formed in the biocenoses under consideration can be characterized as stable and structured except for the alder biocenose.

About the authors

V. D. Migunova

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: barbarusha@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

S. B. Tabolin

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: barbarusha@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

L. B. Rybalov

Severtsov Institute of Ecology and Evolution of the Russian Academy of Sciences

Email: barbarusha@rambler.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Афанасьева Т.В., Василенко В.И., Терешина Т.В., Шеремет Б.В. Почвы СССР. М.: Мысль, 1979. 380 с.
  2. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.
  3. Беликович А.В. Растительный покров северной части Корякского нагорья. Владивосток: Дальнаука, 2001. 420 с.
  4. Беликович А.В., Галанин А.В., Галанин А.А., Трегубов О.Д. и др. Природа и ресурсы Чукотки. Магадан: СВНЦ ДВО РАН, 2006. 323 с.
  5. Гагарин В.Г. Обзор фауны свободноживущих нематод водоемов Арктики и Субарктики России // Биология внутренних вод. 2001. № 2. С. 32–37.
  6. Гусаков В.А., Гагарин В.Г., Шкиль Ф.Н., Зленко Д.В. Eudorylaimus chukotkanus sp. n. и E. mylnikovi sp. n. (Nematoda: Dorylaimida) из оз. Эльгыгытгын на Чукотке (Россия) // Биология внутренних вод. 2022. № 2. С. 108–117.
  7. Кирьянова Е.С., Кралль Э.Л. Паразитические нематоды растений и меры борьбы с ними. Л.: Наука, 1969. Т. 1. 447 с.
  8. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 c.
  9. Кожевников Ю.П. Геосистемные аспекты растительного покрова Чукотки. Владивосток: ДВО АН СССР, 1989. 308 с.
  10. Кудрин А., Конакова Т., Таскаева А. Сообщества почвенных нематод различных тундровых фитоценозов, отличающихся степенью развития кустарникового яруса // Экология. 2019. № 6. С. 419–428.
  11. Кузьмин Л.Л. О фауне и экологии свободноживущих нематод Западного Таймыра // Зоологический журнал. 1972. Т. 11. Вып. 9. С. 1399–1402.
  12. Кузьмин Л.Л. Фауна свободноживущих нематод Западного Таймыра // Биогеоценозы таймырской тундры и их продуктивность. Л.: Наука, 1973. С. 139–148.
  13. Кузьмин Л.Л. Экология свободноживущих нематод подзон типичных тундр Западного Таймыра // Структура и Функции биогеоценозов Таймырской тундры. Л.: Наука, 1978. С. 228–244.
  14. Кузьмин Л.Л. Свободноживущие нематоды в подзоне южных тундр западного Таймыра // Южные тундры Таймыра. Л.: Наука, 1986. С. 118–122.
  15. Паринкина О.М. Биологическая продуктивность бактериальных сообществ тундровых почв // Биогеоценозы таймырской тундры и их продуктивность. Л.: Наука, 1973. С. 58–77.
  16. Скарбилович Т.С. Нематоды ягодников Чукотки // Проблемы паразитологии. Тр. VII науч. конф. паразитологов УССР. М., 1972. С. 259–261.
  17. Соловьева Г. И., Васильева А. П., Груздева Л. И. Свободноживущие и фитопаразитические нематоды северо-запада СССР. Л.: Наука, Ленингр. отд., 1976. 107 с.
  18. Соловьева Г.И. Экология почвенных нематод. Л.: Наука, 1986. С. 5–14.
  19. Фокина Н.В., Корнейкова М.В., Редькина В.В., Мязин В.А., Сухарева Т.А. Биологическая активность и химические свойства тундровых почв Чукотского автономного округа в условиях промышленного загрязнения // Почвоведение. 2022. № 1. С. 55–67. https://doi.org/10.31857/S0032180X2201004X
  20. Чернов Ю.И., Ананьева С.И., Хаюрова Е.П. Комплекс почвообитающих беспозвоночных в пятнистых тундрах Западного Таймыра // Биогеоценозы таймырской тундры и их продуктивность. Л.: Наука, 1971. С. 198–212.
  21. Юрцев Б.А., Королева Т.М., Петровский В.В., Полозова Т.Г., Жукова П.Г., Катенин А.Е. Конспект флоры Чукотской тундры. СПб.: ВВМ, 2010. 628 с.
  22. Bardgett R.D., van der Putten W.H. Belowground biodiversity and ecosystem functioning // Nature. 2014. V. 515(7528). P. 505–511. https://doi.org/10.1038/nature13855
  23. Bongers T., Ferris H. Nematode community structure as a bioindicator in environmental monitoring // Trends in Ecology and Evolution. 1999. V. 14. Р. 224–228. http://dx.doi.org/10.1016/S0169-5347(98)01583-3
  24. Byzova J.B., Uvarov A.V., Petrova A.D. Seasonal changes in communities of soil invertebrates in tundra ecosystems of Hornsund, Spitsbergen. Polish Polar Res. 1995. V. 16. P. 245–266.
  25. Du Preez G., Daneel M., De Goede R., Du Toit M.J., Ferris H., Fourie H., Geisen S., Kakouli-Duarte T., Korthals G., Sánchez-Moreno S., Schmidt J.H. Nematode-based indices in soil ecology: application, utility, and future directions // Soil. Biol. Biochem. 2022. V. 169. P. 108640.
  26. Ferris H., Bongers T., Goede R.G. A framework for soil food web diagnostics: extension of the nematode faunal analysis concept // Appl. Soil Ecology. 2001. V. 18. Р. 13–29.
  27. Ferris H. Form and function: Metabolic footprints of nematodes in the soil food web // Eur. J. Soil Biol. 2010. V. 46. P. 97–104.
  28. Gagarin V.G., Gusakov V. A. Miconchus prokini sp. nov. (Nematoda: Mononchida) from lake El’gygytgyn, Chukotka, Russia // Nature Conservation Research. 2022. V. 7. P. 88–94.
  29. Holovachov O. Nematodes from terrestrial and freshwater habitats in the Arctic // Biodiversity Data J. 2014. V. 2. P. e1165. https://doi.org/10.3897/BDJ.2.e1165
  30. IUSS Working Group WRB. 2014. World Reference Base for Soil Resources 2014. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome.
  31. Kuzmin L.L. Free-Living Nematodes in the Tundra of Western Taimyr // Oikos.1976. V. 27. Р. 501–505.
  32. McSorley R. Ecology of the dorylaimid omnivore genera Aporcelaimellus, Eudorylaimus and Mesodorylaimus // Nematology. 2012. V. 14. P. 645–663.
  33. Mulvey R.H. Some soil-inhabiting, freshwater, and plant-parasitic nematodes from the Canadian Arctic and Alaska // Arctic. 1963. V 16. Р. 202–204.
  34. Nematodes as environmental indicators / Ed. Michael J. et al. N.Y.: CAB International. 2009. 326 p.
  35. Nielsen U.N., Ayres E., Wall D.H., Li G., Bardgett R.D., Wu T., Garey J.R. Global-Scale Patterns of Assemblage Structure of Soil Nematodes in Relation to Climate and Ecosystem Properties // Glob. Ecol. Biogeogr. 2014.№ 23. Р 968–978.
  36. Peneva V., Lazarova S., Elshishka M., Makarova O., Penev L. Nematode assemblages of hair-grass (Deschampsia spp.) microhabitats from polar and alpine deserts in the Arctic and Antarctic // Species and Communities in Extreme Environment. Pensoft–KMK, 2009. P. 419–438.
  37. Sieriebriennikov B., Ferris H., de Goede, R.G. NINJA: An automated calculation system for nematode-based biological monitoring // Eur. J. Soil Biol. 2014. V. 61. Р. 90–93.
  38. van den Hoogen J., Geisen S., Routh D. et al. Soil nematode abundance and functional group composition at a global scale // Nature. 2019. V. 572. P. 194–198.
  39. Yeates G.W., Bongers T., De Goede R.J.M., Freckmann D.V., Georgieva S.S. Feeding habits in soil nematode fauna and genera: an online for soil ecologist // J. Nematology. 1993. V. 25. P. 315–331.
  40. Yeates G.W. Nematodes as soil indicators: functional and biodiversity aspects // Biol. Fertil. of Soils. 2003. V. 37. P. 199–210.
  41. http://nemaplex.ucdavis.edu/Uppermnus/topmnu.htm

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Total nematode abundance in soils of Southern Chukotka (e.g./100 g soil). Data represent mean value ± standard deviation. Repetition is fivefold. The symbol * indicates a significant difference between litter and peat horizons (p < 0.05). Decoding of soil names is given in Table 1 Ao - litter (0-3 cm) and At - peat horizon (3-10 cm)

Download (162KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Distribution of ecological and trophic groups of nematodes in soils of Southern Chukotka. Repetition is fivefold. Deciphering of soil names is given in Table 1 Ao - litter (0-3 cm) and At - peat horizon (3-10 cm). B - bacterivorous, G - fungivorous, X - predatory, C - nematodes with mixed feeding type, F - phytonematodes

Download (165KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Metabolic fingerprints of nematode communities of soils of Southern Chukotka. EI - enrichment index, SI - structural index. Soil names are deciphered in Table 1 Ao - litter (0-3 cm) and At - peat horizon (3-10 cm). The point in the middle of the rhombus represents the intersection of enrichment index and structural index values. The length of the vertical and horizontal axes of the rhombus corresponds to the metabolic footprints of enrichment and structural components [27]

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences