ИСТИНА

Согласно современным прогнозам глобальные изменения климата не ограничатся к концу столетия только потеплением, но приведут к увеличению частоты и интенсивности экстремальных климатических воздействий в виде резких изменений температуры и количества осадков, с нехарактерной для данного региона динамикой (IPCC, 2012). Уже сейчас погодные аномалии на европейской территории России проявляются в виде продолжительных засушливых периодов и сильных ливней летом, а в зимние месяцы - в увеличении количества циклов промерзания – оттаивания почвы. Климатические экстремумы кардинально изменяют биогеохимические процессы и круговорот элементов как на уровне экосистемы в целом, так и на уровне почвенного профиля, воздействуя, в первую очередь, на почвенную биоту. Это приводит к нарушению взаимодействий между почвенными организмами от макромасштаба (корневая система растений, почвенные животные) до уровня сообщества почвенных микроорганизмов, осуществляющих противоположно направленные процессы формирования гумуса и разложения органического вещества почвы. Нарушение сбалансированности этих процессов может привести к истощению запасов почвенного гумуса и к увеличению эмиссии парниковых газов в атмосферу. Таким образом, изменения цикла углерода под действием экстремальных климатических явлений приводят к нарушению функционирования наземных экосистем, вызывая негативные последствия для человека и биосферы. В связи с этим, основная цель предлагаемого проекта заключается в выявлении роли биотических и абиотических факторов в регулировании процессов трансформации органического вещества почв в условиях изменяющегося климата. Концептуальная новизна стратегии планируемых исследований заключается в том, что экстремальные климатические воздействия (ливни после длительных засух, затопление почвы, замораживание-оттаивание) рассматриваются в качестве абиотических факторов, инициирующих микробную сукцессию. Изменение физико-химических условий, вызванное климатическими экстремумами, приводит к мобилизации частично защищенного органического вещества и увеличению его доступности для микроорганизмов. Вызванное этим усиление активности микроорганизмов сопровождается продуцированием внеклеточных ферментов, приводящим к минерализации стабильного органического вещества почвы, т.е. к затравочному эффекту. Запланированные в проекте эксперименты позволят получить новую информацию о скоростях роста и функциональной активности микроорганизмов и выяснить роль затравочного эффекта в минерализации почвенного гумуса в условиях изменяющегося климата. Кроме того, впервые будет оценена чувствительность ферментных систем микроорганизмов к климатическим изменениям в широком спектре концентраций доступного субстрата, а использование почвенной зимографии позволит визуализировать происходящие процессы и выведет это направление на новый методологический уровень. Исследование стехиометрической гибкости растений под действием климатических экстремумов и результирующего отклика почвенных гетеротрофов на изменение стехиометрии субстрата, поступающего в почву с растительным опадом, впервые будет использовано для экспериментального обоснования и дальнейшего развития теории экологической стехиометрии. Результаты исследований позволят выявить механизмы, определяющие соотношение процессов мобилизации и стабилизации органического вещества в почве, которые будут заложены в основу экосистемной модели, описывающей воздействия экстремальных климатических явлений на цикл углерода в наземных экосистемах.