CC BY
37
ISSN 0869-4362
Русский орнитологический журнал 2015, Том 24, Экспресс-выпуск 1165: 2463-2466
Структурный состав гуминовых веществ орнитогенных почв Антарктики по данным ядерного магнитного резонанса (13-С)
Е. В. Абакумов, Ю. М. Фаттахова
Евгений Васильевич Абакумов. Кафедра прикладной экологии, Санкт-Петербургский государственный университет, 16-я линия В.О., д. 29, Санкт-Петербург, 199178, Россия. E-mail: [email protected], [email protected] Юлия Миннирафильевна Фаттахова. Кафедра прикладной экологии, Санкт-Петербургский государственный университет, 16-я линия В.О., д. 29, Санкт-Петербург, 199178, Россия
Поступила в редакцию 19 июля 2015
Орнитогенные почвы — особый вариант почвообразования, характерный прежде всего для экосистем Южного полушария (Абакумов 2010), хотя эти почвы регулярно встречаются и в северном полярном биоме (Иванов, Авессаломова 2012). Ранее была установлена специфика морфологического строения орнитогенных и посторнитогенных почв (Абакумов 2014), выявлены особенности микроморфологического и минералогического состава почв под колониями птиц (Абакумов 2014а), показаны особенности географии орнитогенных почв Северного и Южного полушарий (Иванов 2013, Абакумов 2010, Pereira et al. 2013), уточнены классификационные аспекты (Парникоза и др. 2015) и описано развитие почв в посторнитогенной сукцессии (Абакумов 2014). Обнаружено, что в орнитогенных почвах накапливается существенное количество углерода органических соединений при повышенном содержании азота, что приводит к резкому снижению отношения C/N по сравнения с почвами, не испытывающими орнитогенного воздействия (Парникоза и др. 2015). При этом органическое вещество орнитогенных почв является фульватным по качественному составу, что связано не столько с высоким содержанием фульвокислот, сколько с существенным содержанием фульвокислотной фракции гумуса.
В связи с этим актуальным является изучение гуминовых кислот орнитогенных почв Антарктики методом ядерного магнитного резонанса. Достоинством этого метода является возможность количественной оценки содержания групп структурных фрагментов и идентификация индивидуальных структурных фрагментов в молекулах гумино-вых кислот. Гуминовые кислот выделяли из двух орнитогенных почв, пробы которых были отобраны в ходе 55-й Российской Антарктической экспедиции Росгидромета. Первая проба отобрана из орнитосоли в окрестностях станции Прогресс (Холмы Ларсеманн, Восточная Антарктика), вторая проба представляет орнитогенную почву из района стан-
ции Беллинсгаузен (полуостров Файлдс, остров Кинг-Джордж, Западная Антарктика). В обоих случаях изучался не собственно материал гуано, а продукты его трансформации, ассоциированные с мелкозёмом почв. Препараты гуминовых кислот выделяли по стандартной методике (IHSS, http://www.humicsubstances.org/soilhafa.html). 13-C ЯМР спектры гуминовых кислот снимались при помощи анализатора Bruker Avance 500 NMR spectrometer (Karlsruhe, Germany, 2003). Группы структурных фрагментов идентифицировали по величине химического сдвига (Chefetz et al. 2002). Данные о структурном составе гуминовых веществ приведены в таблице 1 и на рисунке. Соотношение ароматических и алифатических фрагментов приведено в таблице 2.
Таблица 1. Структурный состав гуминовых кислот орнитогенных почв, % от суммарной интенсивности
Величина химического сдвига, ppm Тип структурных фрагментов Холмы Ларсеманн Остров Кинг-Джордж
10-27 Н-, С- замещённые алифатические фрагменты 19.65 18.05
27-50 С^-алкильные структуры 21.44 17.43
50-70 Метоксильные фрагменты, аминокислотные
и эфирные группы 21.43 14.41
70-100 О- и ^замещённые алифатические фрагменты 15.35 15.98
100-108 Аномерные алифатические фрагменты 1.91 3.77
108-135 Протонированный ароматический углерод 6.00 12.27
135-150 Алкилароматические группы 1.69 4.13
150-170 Ароматический углерод фенолов и эфиров 6.80 9.18
170-190 Карбоксильные и карбонильные группы 5.73 4.77
9G 180 170 160 ISO 140 130 120 ПО 100 90 80 70 60 50 10 30 20 10 О С 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 BD 70 60 S0 10 30 ¡0 10 0
(1 (яд) 1 (И»)
13-С ЯМР спектры гуминовых кислот: слева — орнитогенной почвы оазиса Холмы Ларсеманн (станция Прогресс), справа — орнитогенной почвы полуострова Файлдс (станция Беллинсгаузен).
По оси абсцисс — величина химического сдвига.
Таблица 2. Соотношение ароматических и алифатических фрагментов в гуминовых кислотах, %
Группы структурных фрагментов
Холмы Ларсеманн Остров Кинг-Джордж
Ароматические Алифатические
15.55 84.45
27.68 72.32
Проведённые исследования показали, что изученные вещества действительно можно относить к классу гуминовых веществ, поскольку они включают все необходимые структурные фрагменты. Слаборазвитая ароматическая часть, известная как «ядро» гуминовых кислот, ассоциирована с доминирующей алифатической частью и выраженными карбоксильными и карбонильными группами.
Спектры гуминовых кислот исследованных почв различаются. В частности, для почвы холмов Ларсеманн характерно пониженное содержание ароматических фрагментов по сравнению с почвой острова Кинг-Джордж. Это, скорее всего, связано с различной длительностью периода биологической активности почв, которая больше в случае острова Кинг-Джордж. Как известно, данный показатель оказывает решающее влияние на степень гумификации органического вещества, в частности — на степень развития «ядерной» части гуминовых кислот, представленной ароматическими фрагментами. По содержанию ароматических фрагментов гуминовые кислоты обеих изученных почв сильно отличаются от гуминовых кислот бореальных почв, а также полярных почв Северного полушария. Это связано со спецификой состава веществ-прекурсоров гумификации, что выражается в отсутствии или очень низком содержании фенилпропановых фрагментов. Тем не менее, гумификация в мелкозёме почв под гуано осуществляется, что приводит к формированию гуминовых кислот с развитой периферической алифатической частью. Таким образом, полученные данные подтвердили, теперь уже на молекулярном уровне, возможность гумификации в почвах под гуано, что ещё раз подтверждает право орнитогенных почв называться почвами.
Работа выполнена при поддержке РФФИ: гранты №№ 15-04-06118-а, 13-04-01693-а. Исследования проведены с использованием оборудования ресурсного центра научного парка СПбГУ «Магнитно-резонансные методы исследования»
Литератур а
Абакумов Е.В. 2010. Источники и состав гумуса некоторых почв Западной Антарктики //
Почвоведение 2: 538-547. Абакумов Е.В. 2012. Орнитогенные почвы Антарктики // Вестн. молодых учёных С.-Петерб. ун-та 1: 5-19.
Абакумов Е.В. 2014. Зоогенный педогенез как основной биогенный почвенный процесс в Антарктиде // Рус. орнитол. журн. 23 (972): 576-584.
Абакумов Е.В. 2014а. Микроморфологические признаки орнитогенного почвообразования в Антарктиде // Рус. орнитол. журн. 23 (1030): 2353-2357. Парникоза И.Ю., Абакумов Е.В., Дикий И.В., Пилипенко Д.В., Швидун П.П., Ко-зерецкая И.А., Кунах В.А. 2015. Влияние птиц на пространственное распределение Deschampsia antarctica Desv. острова Галиндез (Аргентинские острова, Прибрежная антарктика) // Вестн. С.-Петерб. ун-та. Сер. 3: Биол. 1: 78-97. Иванов А.Н. 2013. Орнитогенные геосистемы островов Северной Пацифики. М.: 1-228. Иванов А.Н., Авессаломова И.А. 2012. Орнитогенные экосистемы: геохимические феномены биосферы // Биосфера 4, 4: 385-396. Chefetz B. Salloum M.J., Deshmukh A.P., Hatcher P.G. 2002. Structural components of humic acids as determined by chemical modifications and carbon-13 NMR, pyrolysis-and thermochemolysis-gas chromatography/mass spectrometry // Soil Sci. Amer. J. 66: 1159-1171.
Pereira T.T.C., Schaefer C.E.G.R., Ker J.C., Almeida C.C., Aimeida I.C.C. 2013. Micro-morphological and microchemical indicators of pedogenesis in Ornithogenic Cryosols (Gelisols) of Hope Bay, Antarctic Peninsula // Geoderma 193/194: 311-322.
Ю ^
ISSN 0869-4362
Русский орнитологический журнал 2015, Том 24, Экспресс-выпуск 1165: 2466-2479
Хохотунья Larus cachinnans -агрессивный хищник Причерноморья
Д.Н.Нанкинов, С.К.Иванов, П.И.Солдатов
Димитр Николов Нанкинов, Светлан Кирилов Иванов, Пётр Иванов Солдатов. Болгарский орнитологический центр, Институт зоологии Болгарской академии наук, бульвар Царя Освободителя, 1, София - 1000, Болгария. E-mail: d.nankinov@ abv.bg
Поступила в редакцию 22 июля 2015
В данной статье мы не станем обсуждать вопрос о видовом (подви-довом) статусе серебристой чайки (Larus cachinnans cachinnans или Larus cachinnans michahellis) в Черноморском регионе. Принимаем, что это — чайка-хохотунья, хотя знаем (Neubauer et al. 2001; Юдин, Фирсова 2002; Нанкинов 2012а), что данный вопрос все ещё не выяснен до конца. И северная и южная ветви комплекса Larus argentatus -L. cachinnans представляют собой конгломераты разных по происхождению таксонов (Фирсова 2013). Некоторые авторы даже считают, что на западном побережье Чёрного моря большие белоголовые чайки, гнездящиеся на крышах домов, очень похожи на L. c. michahellis, а те, что располагают свои гнёзда на берегах и островах лагун, — на L. c. cachinnans (Klein, Buchheim 1997). Однако такая картина нам кажется не соответствующей действительности, потому что в Болгарии хохотуньи, гнездящиеся как на островах и берегах моря, так и на крышах домов, например — на острове Святого Ивана и в городе Созополь, рас-
