КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-17-00118
НазваниеЭкологические функции и экосистемные услуги микробного сообщества почв и почвенных конструкций городов Арктики в условиях потепления климата и антропогенной нагрузки
Руководитель Корнейкова Мария Владимировна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский университет дружбы народов имени Патриса Лумумбы" , г Москва
Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов
Ключевые слова Арктика, урбоэкосистемы, зеленая инфраструктура, газоны, конструктоземы, почвенный микробиом, функциональная активность, таксономическое разнообразие, экофизиологические показатели, экосистемные услуги
Код ГРНТИ87.03.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Оценка и прогнозирование экологических последствий климатических изменений и антропогенного воздействия особенно актуальны для Российской Арктики. Потепление климата, урбанизация и техногенное освоение территории приводит к необратимым изменениям хрупких арктических экосистем, утрате важных экологических функций и экосистемных услуг. Почвы обеспечивают такие ключевые экосистемные услуги как депонирование углерода, иммобилизация поллютантов и сохранение биоразнообразия. Экосистемные услуги городских почв в условиях Арктики остаются практически не изученными, в то время как данная информация необходима для создания устойчивых городских экосистем и прогнозировании их динамики на фоне глобальных изменений. Создание городской зеленой инфраструктуры становится важным стратегическим инструментом устойчивого развития городской среды, климатической адаптации и повышения качества жизни в городе. Среди высокого разнообразия городских почв особый интерес представляют почвенные конструкции, создаваемые для задач озеленения и благоустройства. Для них характерны изначально заданные параметры строения (время создания, типы субстратов, мощность и последовательность горизонтов), что позволяет прогнозировать динамику их экосистемных услуг в меняющихся условиях городской среды.
Устойчивое развитие экосистем городских озелененных территорий во многом определяется взаимодействием микробных и растительных сообществ, механизмами их саморегуляции и адаптации к климатическим изменениям и антропогенным стрессам (загрязнение, засоление). Изменения, происходящие с почвенными микробными сообществами в городских условиях, сказываются на почвенных функциях, и, в конечном итоге, на обеспечиваемых экосистемных сервисах и могут приводить к появлению диссервисов (негативных эффектов) как, например, появление патогенных видов, сопряженное с рисками для здоровья человека. В отличии от многих исследований, сфокусированных на негативное воздействие городской среды на почвенный микробиом, цель данного проекта – изучить почвы объектов городской зеленой инфраструктуры как новую экологическую нишу для развития и функционирования микробных сообществ в условиях Арктики.
Поставленная цель будет достигнута в несколько этапов: рекогносцировочный, полевые наблюдения с отбором проб и дальнейшим анализом в лаборатории, лабораторные эксперименты и мониторинговые исследования на стационаре. Объектами исследования будут города Мурманской области (Мурманск, Апатиты, Мончегорск), различающиеся по площади и численности населения. С использованием современных методов анализа будут изучены микробиологические свойства (количество копий генов бактерий, грибов, архей (ПЦР в реальном времени), таксономическое разнообразие (метагеномный анализ), функциональная активность (MicroResp), выявлены закономерности пространственного и профильного распределения параметров микробных сообществ. Особое внимание будет уделено изучению свойств микробных сообществ почвенных конструкций, созданных на основе региональных материалов (низинный торф, отходы промышленных производств, осадки сточных вод и пр.) и используемых при озеленении арктических городов с учетом мероприятий по содержанию и уходу за зелеными насаждениями.
В результате будет дана оценка изменений, происходящих с микробными сообществами в условиях потепления климата; под воздействием загрязнения и засоления, а также при различных системах содержания (управления) объектов озеленения. Полученные экспериментальные данные позволят спрогнозировать последствия изменений микробных сообществ почв объектов зеленой инфраструктуры для состояния зеленых насаждений, здоровья человека и в целом для обеспечения экосистемных сервисов в арктических городах.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Корнейкова М.В., Васенев В.И., Салтан Н.В., Слуковская М.В., Сошина А.С., Заводских М.С., Сотникова Ю.Л., Долгих А.В.
Analysis of CO2 Emission from Urban Soils of the Kola Peninsula (European Arctic)
Pleiades Publishing, Vol. 56, No. 11, pp. 1653–1666 (год публикации - 2023)
10.1134/S1064229323601749
2.
Корнейкова М., Васенев В., Козлова Е., Сошина А., Никитин Д., Долгих А., Салтан Н.
Microbial communities of urban and industrial polluted soils in the Russian Arctic
Geoderma Regional, 39, статья № e00890 (год публикации - 2024)
10.1016/j.geodrs.2024.e00890
3.
Корнейкова М.В., Сошина А.С.
Urban soil mycobiota and its potential danger for human health in the Subarctic
Czech Polar Reports, 14 (2): 194-210, 2024 (год публикации - 2024)
10.5817/CPR2024-2-12
4.
Корнейкова М.В., Сошина А.С., Фокина Н.В., Мязин В.А., Козлова Е.В., Васенев В.И.
Number and Taxonomic Diversity of Microorganisms in the Profiles of Urban Soils in the Arctic (Murmansk)
Eurasian Soil Science (год публикации - 2024)
10.1134/S1064229324602348
5.
Салтан Н.В., Святковская Е.А.
Phenology and biometrical assesment of Petunia × hybrida Grandiflora cultivars in urban ecosystems in Arctic region
Czech Polar Reports, 14 (1): 150-164 (год публикации - 2024)
10.5817/CPR2024-1-9
6.
Салтан Н., Васенев В., Корнейкова М., Слуковская М., Заводских М., Саржанов Д.
The effect of urbanisation on wintertime soil respiration in the Russian Arctic
Journal of soils and sediments (год публикации - 2024)
10.1007/s11368-024-03885-9
7.
Корнейкова М.В., Салтан Н.В., Козлова Е.В., Васильева М.Н., Давыдова П.Д., Бережной Е.Д.
Микробные сообщества городских почв Норильской агломерации
Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство, Том 19, № 3, С. 431-446. (год публикации - 2024)
10.22363/2312-797X-2024-19-3-431-446
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект «Экологические функции и экосистемные услуги микробного сообщества почв и почвенных конструкций городов Арктики в условиях потепления климата и антропогенной нагрузки» направлен на оценку роли микробного сообщества почв и почвенных конструкций озелененных территорий в городах Арктики в реализации экосистемных сервисов с учетом особенностей создания конструктоземов в условиях глобального потепления и антропогенного стресса.
По результатам полевых исследований выявлено, что наиболее благоприятные условия для функционирования микроорганизмов и сохранения углерода почвы объектов городской зеленой инфраструктуры формируются в поверхностных естественных органогенных и органоминеральных горизонтах, затем в органоминеральных антропогенно-измененных урбостратифицированных и в последнюю очередь – в техногенных искусственно-созданных. В городских условиях Субарктики необходимо сохранять естественные ненарушенные почвенные горизонты, поскольку они характеризуются высоким потенциалом для депонирования углерода и выполнения важных экосистемных сервисов, таких как формирование среды обитания для почвенной микробиоты. В процессе антропогенного преобразования вышеперечисленные экосистемные сервисы выполняются почвой не в полном объеме относительно естественных аналогов, при этом современное почвенное конструирование – создания техногенных или искусственных почвенных горизонтов не решает данную проблему. При этом важно отметить, что нижележащие горизонты почвы ГЗИ способны аккумулировать значительное количество органического вещества, что заслуживает особого внимания при их вскрытии в результате строительства, реконструкции и т.п. В таких условиях возможна активная минерализация органического вещества этих горизонтов, что может служить риском резких и больших потерь углеолда в виде СО2 в атмосферу города.
Анализ таксономического разнообразия бактериальных и грибных сообществ городских и фоновых территорий Мурманска, Апатитов и Мончегорска выявил ряд особенностей, подчеркивающих влияние экологических условий и антропогенных факторов на структуру и функциональное разнообразие микробных сообществ и демонстрирующих их потенциал для предоставления необходимых экосистемных услуг в черте города. Для всех трех городов наблюдается увеличение доли адаптированных к стрессам микробов, таких как Actinobacteria среди бактерий, приспособленных к загрязнениям различного характера, и Ascomycota среди грибов, адаптированных к разложению простых органических соединений и типичных для нарушенных экосистем. Анализ экологических групп сообществ микромицетов демонстрирует сокращение доли микоризообразующих грибов в городах относительно фоновых территорий, что может негативно влиять на симбиотические связи с растениями, и увеличение сапротрофов, что отражает перераспределение функциональной активности в сторону разложения органики и адаптации к загрязнению. В целом, наблюдается увеличение экологических групп микроскопических грибов в городе относительно фоновых территорий, что указывает на наличие разнообразных микролокусов, служащих местообитаниями микроскопических грибов с разной экологической спецификацией.
Почва городских парков Мурманской области эпидемически не опасна. Выявлено увеличение доли численности условно патогенных грибов в городских парках в среднем на 5-21%. Наибольшая их доля по профилю выявлена для сильнонарушенных и искусственно созданных почв городских парков.
По результатам проведенного лабораторного эксперимента с разными составами почвенных смесей можно рекомендовать использование смесей следующего состава торф+вермикулит+местный грунт и торф+пегматитовые отходы+местный грунт. В этих вариантах газоны имели наиболее эстетический внешний вид. В концу эксперимента в них отмечались наилучшие результаты по показателям состояния микробного сообщества (микробная биомасса, базальное дыхание, разнообразие функциональных групп микроорганизмов). Испытание почвенных смесей данного состава на открытом стационаре показало, что они имели наибольшую надземную биомассу, лучшую динамику микробиологических свойств (микробная биомасса, базальное дыхание, структура микробного сообщества и функциональная активность), что позволяет предположить, что микробное сообщество в конструкциях данного состава будет наиболее эффективно выполнять свои функции и обеспечивать экологическими сервисами газонную экосистему в арктических городах. Однако необходимо продолжать мониторинговые исследования на открытом стационаре и следить за динамикой химических и микробиологических свойств почвенных конструкций для формирования обоснованных выводов и разработки рекомендаций для служб городского планирования и озеленения.
Ссылки на источники с информацией о проекте:
https://vk.com/wall-170728003_8498
https://vk.com/wall-107483012_9598
https://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=7bff238d-eafa-491d-94fc-b1f784de89cc
https://inscience.news/ru/article/russian-science/pochvennye-mikroorganizmy-v-arkticheskyh-gorod
https://indicator.ru/biology/pochvennye-mikroorganizmy-v-arkticheskikh-gorodakh-dyshat-aktivnee-zagorodnykh-13-09-2024.htm
https://ecourbanist.ru/ecosystem-serv/issledovanie-mikrobiologicheskoj-aktivnosti-texnogennyx-gruntov/
http://biotech2030.ru/pochvennye-mikroorganizmy-v-arkticheskih-gorodah-dyshat-aktivnee-zagorodnyh/
https://news.rambler.ru/tech/53404435-pochvennye-mikroorganizmy-v-arkticheskih-gorodah-dyshat-aktivnee-zagorodnyh/
https://www.newsinfo.ru/news/soil_microorganisms/822966/
https://rscf.ru/news/release/pochvennye-mikroorganizmy-v-arkticheskikh-gorodakh-dyshat-aktivnee-zagorodnykh/
https://nauka.tass.ru/nauka/22523771?utm_source=pr.mlg.ru&utm_medium=referral&utm_campaign=pr.mlg.ru&utm_referrer=pr.mlg.ru
https://naked-science.ru/article/column/mikrobnoe-raznoobrazie-po
https://inscience.news/ru/article/russian-science/uchenye-ocenili-vliyanie-gorodov-i-zavodov
https://scientificrussia.ru/articles/ucenye-ocenili-vlianie-gorodov-i-zavodov-na-mikrobnoe-raznoobrazie-pocv-v-arktike
https://news.rambler.ru/tech/53822994-rnf-pochvy-rossiyskih-gorodov-arktiki-obladayut-neobychno-raznoobraznoy-mikrofloroy/
https://innovanews.ru/info/news/zoo/v-pochve-severnykh-gorodov-kipit-zhizn-a-rjadom-s-zavodami-vse-pogibaet/
https://news.mail.ru/society/63845042/
https://onznews.wdcb.ru/arktika/uchenye-otsenili-vliyanie-gorodov-i-zavodov-na-mikrobnoe-raznoobrazie-pochv-v-arktike.html
https://news-life.pro/moscow/392919198/
https://rscf.ru/news/release/uchenye-otsenili-vliyanie-gorodov-i-zavodov-na-mikrobnoe-raznoobrazie-pochv-v-arktike-/
Публикации
1.
Корнейкова М.В., Васенев В.И., Салтан Н.В., Слуковская М.В., Сошина А.С., Заводских М.С., Сотникова Ю.Л., Долгих А.В.
Analysis of CO2 Emission from Urban Soils of the Kola Peninsula (European Arctic)
Pleiades Publishing, Vol. 56, No. 11, pp. 1653–1666 (год публикации - 2023)
10.1134/S1064229323601749
2.
Корнейкова М., Васенев В., Козлова Е., Сошина А., Никитин Д., Долгих А., Салтан Н.
Microbial communities of urban and industrial polluted soils in the Russian Arctic
Geoderma Regional, 39, статья № e00890 (год публикации - 2024)
10.1016/j.geodrs.2024.e00890
3.
Корнейкова М.В., Сошина А.С.
Urban soil mycobiota and its potential danger for human health in the Subarctic
Czech Polar Reports, 14 (2): 194-210, 2024 (год публикации - 2024)
10.5817/CPR2024-2-12
4.
Корнейкова М.В., Сошина А.С., Фокина Н.В., Мязин В.А., Козлова Е.В., Васенев В.И.
Number and Taxonomic Diversity of Microorganisms in the Profiles of Urban Soils in the Arctic (Murmansk)
Eurasian Soil Science (год публикации - 2024)
10.1134/S1064229324602348
5.
Салтан Н.В., Святковская Е.А.
Phenology and biometrical assesment of Petunia × hybrida Grandiflora cultivars in urban ecosystems in Arctic region
Czech Polar Reports, 14 (1): 150-164 (год публикации - 2024)
10.5817/CPR2024-1-9
6.
Салтан Н., Васенев В., Корнейкова М., Слуковская М., Заводских М., Саржанов Д.
The effect of urbanisation on wintertime soil respiration in the Russian Arctic
Journal of soils and sediments (год публикации - 2024)
10.1007/s11368-024-03885-9
7.
Корнейкова М.В., Салтан Н.В., Козлова Е.В., Васильева М.Н., Давыдова П.Д., Бережной Е.Д.
Микробные сообщества городских почв Норильской агломерации
Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство, Том 19, № 3, С. 431-446. (год публикации - 2024)
10.22363/2312-797X-2024-19-3-431-446