Экофизиология биогеоценозов криолитозоны

Научные результаты:

1. Установлено, что повышение температуры стимулирует продуктивность растений в Арктике, поэтому особенно актуальным при таянии вечной мерзлоты может быть возникновение «прайминг-эффекта», при котором скорость разложения ПОВ (почвенное органическое вещество) микробным комплексом в присутствии корней растений может увеличиваться до четырех раз. На основе мета-анализа сопоставлены базы данных высокого разрешения пространственного распределения доминирующих в Арктике растений, базы данных величины сезонно-талого слоя и эмпирические данные по влиянию «прайминг-эффекта» живых растений на микробное дыхание. Показано, что в почвах, подстилаемых вечной мерзлотой, ризосферный «прайминг-эффект» (РПЭ) увеличивает почвенное дыхание на ~ 12%. Таким образом, вызванная РПЭ потеря органического углерода в виде парниковых газов из почв арктических регионов к 2100 году увеличится на ~ 40 Пг.
2. Данные пятилетних наблюдений за динамикой выделения парниковых газов (СО₂, СН₄) из полевых инкубационных экспериментов с захороненной почвой в зоне сплошного распространения вечной мерзлоты, имитирующих природные процессы стабилизации органического вещества (тундровая экосистема, дельта р. Лена, о. Самойловский), показали, что эмиссия парниковых газов находится в прямой зависимости от температуры верхних горизонтов почвы (0-7 см), а природные экосистемы, расположенные в зоне вечной мерзлоты, имеют достаточно эффективный механизм сдерживания эмиссии парниковых газов (например, метанотрофные микробные ассоциации со мхами и лишайниками), и только экстренные климатические угрозы могут спровоцировать непрогнозируемые выбросы углекислого газа и метана.

• Университет им. Г. Лейбница г. Ганновера (Германия): магистерский курс «Биогеохимические циклы в системе «почва-атмосфера»: процессы и механизмы»;

• Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ): магистерский курс «Парниковые газы в зоне многолетней мерзлоты»;

• Сибирский федеральный университет (СФУ): магистерские курсы «Экология микроорганизмов экстремальных местообитаний», «Анализ мультиспектральных космоснимков».

• Институт почвоведения Университета Ганновера им. Г. Лейбница (Германия): совместные исследования - получены новые знания об особенностях процессов трансформации и стабилизации органического вещества мерзлотных почв. Установлены закономерности формирования и распределения запасов почвенного органического вещества в экосистемах криолитозоны Сибири. Дана количественная оценка уязвимости почвенного органического вещества и потенциальных потерь почвенного углерода в условиях климатических изменений.

• Технический университет, департамент леса, г. Зволен (Словакия): совместные исследования - получена уникальная информация о характерных особенностях почвенных лесорастительных условий мерзлотных лесных экосистем на плато Путорана Красноярский край. Проведено определение содержания общего углерода, азота и их стабильных изотопов. Определен гранулометрический состав почвы, фосфора, доступного для растений, концентрации обменных катионов K, Ca, Mg и Fe. Полученные данные наряду с данными дендрохронологического анализа позволили определить долгосрочные воздействия климатических факторов на функционирование мерзлотных экосистем в криолитозоне зоне Красноярского края.

• Университета Стокгольма, департамент физической географии (Швеция): совместные исследования - проведены исследования по содержанию углерода, азота и их изотопов в органических и минеральных горизонтах почв экосистем на вечной мерзлоте Якутии в зависимости от климатических и лесорастительных условий.

• Международный Институт Прикладного Системного Анализа (IIASA), г. Лаксенбург (Австрия): совместные исследования - участие в подготовке экспертного заключения по оценке адекватности методов определения запасов углерода в почве и в крупных древесных остатках на землях лесного фонда, предлагаемых «Методическими указаниями по количественному определению объема поглощения парниковых газов».

• Арктический и антарктический институт (ААНИИ), г. Санкт-Петербург (Россия): совместные исследования - в совместной экспедиции сезона 65 РАЭ (Российской Антарктической Экспедиции) проведены исследования потоков парниковых газов и элементов цикла углерода в водных и наземных экосистемах в районе российской антарктической станции Беллинсгаузен, полуостров Файлдс, о. Кинг Джордж, Южные Шетландские острова (Западная Антарктика). Работы включали микробиологические, гидрохимические, гидрофизические, геокриологические, гидрологические и экологические наблюдения с целью получения новых данных о цикле углерода и потоков парниковых газов в наземных ландшафтах и водных экосистемах полуострова Файлдс.

• Сибирский федеральный университет, г. Красноярск (Россия): совместные исследования - исследована метаболическая активность криогенных почв субарктической зоны Сибири по отношению к «зеленым» биопластикам. Изучена способность микробного сообщества криогенных почв лиственничников Центральной Сибири метаболизировать разлагаемый микробный биопластиск - поли-3-гидроксибутират (П3ГБ). Выделены и идентифицированы наиболее активные в отношении разложения П3ГБ бактерии и микроскопические грибы.