| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Повышение уровня связанности территории Российской Федерации путем создания интеллектуальных транспортных, энергетических и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики |
| 16. |
Аннотация |
В высокоширотных и горных регионах биологические почвенные корки (Biological soil crust - BSC), сформированные широким спектром прокариотных и эукариотных организмов на криогенных почвах, являются доминирующими первичными продуцентами. Микроводоросли и цианобактерии - важный функциональный компонент таких криптогамных сообществ. Этим фототрофным организмам принадлежит ведущая роль в накоплении органического вещества и азота в почве, а также они влияют на регуляцию гидрологического режима и формирование структуры почв, круговорот питательных веществ, микробиологическую активность и кислородный режим, участвуют в защите почвы от водной, ветровой и термокарстовой эрозии. В экстремальных условиях высокогорных и полярных экосистем BSC часто представляют единственный тип растительного покрова на обширных территориях, и могут оставаться в условиях стабильного равновесия в течение длительного периода. Несмотря на устойчивость этих уникальных биоценозов к экстремальным условиям, изменение климата Земли (повышение температуры, освещенности, увеличение количества осадков) может быть серьезной угрозой для BSC, резкая смена климатических факторов может повлиять на их разнообразие и структуру сообществ, привести к внедрению чужеродных видов. Ожидается, что существенная перестройка BSC, как ведущего компонента биоты высокоширотных регионов, приведет к трансформации почвеннорастительного покрова, изменению циклов биогенных элементов и процессов почвообразования. В связи с этим таксономическое разнообразие и функциональные показатели BSC предлагают рассматривать в качестве индикаторов климатических изменений и оценки его последствий для полярных и высокогорных экосистем. Для составления прогнозов изменения BSC под влиянием наблюдаемых и ожидаемых климатических изменений необходимы подробные сведения о разнообразии, структуре их сообществ, количественных и функциональных характеристиках для широкого спектра высокогорных, арктических и полярных
биоценозов. Исследования разнообразия цианобактерий и водорослей BSC зональных сообществ активно развиваются для полярных регионов Арктики (в основном арх. Свальбард) и Антарктиды, и единичны для Российской Арктики. Для идентификации видового состава цианобактерий и почвенных водорослей BSC чаще всего применяются традиционные методы, связанные с изучением морфологических характеристик, видов слагающих почвенные корки, и выделение чистых штаммов методами культивирования на селективных питательных средах, что позволяет выявить лишь незначительную долю от общего разнообразия водорослей и цианобактерий. Современный прогресс почвенной биологии связан с развитием метагенетических исследований на основе ДНК-метабаркодинга, что существенно изменило представление о таксономическом составе и экологии микроорганизмов. В последнее время для изучения микробных сообществ все чаще стали применять выделение тотальной ДНК из почвы и последующий ее анализ, который позволяет одновременно идентифицировать множество таксонов в одном образце. Это новая и быстро развивающаяся область позволила существенно расширить представление о микробном составе (включая водоросли, бактерии, грибы и археи) в самых разных природных биомах. Исследование BSC в арктических регионах с помощью метабаркодинга только начинаются, их дальнейшее развитие должно быть направлено на изучение таксономического состава, структуры и функциональных связей всех компонентов BSC в разных экологических условиях. Цель проекта – выявление таксономического, структурного и функционального разнообразия сообществ цианобактерий и эукариотических водорослей разных типов биологических почвенных корок (BSC), формирующихся на криогенно трансформированных почвах в горных тундрах Полярного Урала с применением традиционных морфологических подходов и применением ДНК-метабаркодинга. В рамках реализации проекта планируется обобщение полученных ранее для Полярного Урала и развитие изучения таксономического разнообразия фототрофов BSC классическими методами почвенной альгологии, а также освоение новых для научного коллектива метагенетических подходов на основе проведения междисциплинарных исследований с почвенными микробиологами Почвенного института имени В.В. Докучаева РАН (получено согласие о совместных исследованиях BSC на договорной основе), которые будут осуществлены в соответствии с мировыми научными стандартами. Также будет измерена азотфиксация разных типов BSC в совокупности с количественным определением аэробных и анаэробных азотфиксаторов (микробиологические посевы), что даст возможность охарактеризовать, как таксономическое разнообразие азотфиксаторов микробиома разных типов BSC, так и их потенциальную физиологическую активность в осуществлении биогенных процессов почвообразования горных тундр. Также планируется проведение количественного учета фототрофов, что позволит оценить их вклад в формирование BSC в разных типах горных микробиомов. Новизна ожидаемых результатов связана с тем, что подобных комплексных исследований BSC Полярного Урала ранее не проводили. Результатом проекта будет интегральная оценка таксономического и функционального разнообразия уникальной микробиоты BSC Полярного Урала, формирующейся в экстремальных условиях Арктики на границе двух континентов - Европы и Азии. |