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.
Внедрение результатов исследования:
- Программа для ЭВМ (ПР): Программа для расчета пирологического описания лесоустроительных выделов;
- Программа для ЭВМ (ПР): Программа для прогноза распространения низового пожара;
- Изобретение (ИП): Способ выявления и картографирования структуры почвенного покрова методом съемки в инфракрасном диапазоне спектра;
- Изобретение (ИП): Способ определения количества и характера пространственного распределения твердых атмосферных осадков.
Образование и переподготовка кадров:
Университет им. Г. Лейбница г. Ганновера (Германия): «Биогеохимические циклы в системе «почва-атмосфера»: процессы и механизмы», магистерский курс;
Санкт-Петербургский государственный университет (СПбГУ): «Парниковые газы в зоне многолетней мерзлоты», магистерский курс;
Сибирский федеральный университет (СФУ): «Экология микроорганизмов экстремальных местообитаний», «Анализ мультиспектральных космоснимков», магистерские курсы;
Сотрудничество:
- Институт почвоведения университета имени Г. Лейбница (Германия), Университет Мартина-Лютера (Германия), Институт микробиологии Университета Эрнста Морица Арндта (Германия), Университет Кобленца-Ландау (Германия), Институт полярных исследований (Австрия), Университет Вены (Австрия), Университет Стокгольма (Швеция), Университет Южной Богемии (Чехия), Университет Нового Хемпшира, (США), Университет Ланкастера (Великобритания), Университет Восточной Финляндии (Финляндия), Университет Бергена (Норвегия), Университет Берна (Швейцария), Центральный сибирский ботанический сад СО РАН (Россия), Геокриологическая лаборатория Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН (Россия): совместные исследования процессов трансформации и стабилизации органического вещества мерзлотных почв, изучение особенностей формирования и распределения запасов почвенного органического вещества в экосистемах криолитозоны Сибири, оценка уязвимости почвенного органического вещества и потенциальных потерь почвенного углерода в условиях климатических изменений
- Алтайский государственный университет (Россия), Институт водных и экологических проблем СО РАН (Россия), Институт климата и инновационного земледелия имени Иоганна Генриха фон Тюнена (Германия): совместные исследования влияния климата и землепользования на состояние органического вещества почв в сухих степях юга Сибири
- Институт сельского хозяйства сутбропиков (Китай): исследования особенностей углеродного обмена гидроморфных почв в агроценозах, процессов стабилизации и трансформации почвенного органического вещества
- Университет Ланчжоу (Китай), Институт исследований Тибетского плато (Китай), Университет Байройта (Германия): исследования динамики растительности и углеродного баланса экосистем Тибетского плато при антропогенной нагрузке в условиях изменяющегося климата
- Международный институт прикладного системного анализа (Австрия): исследования вклада почв в углеродный баланс экосистем России и оценка его потерь за счет гетеротрофного дыхания
- Сибирский федеральный университет (Россия): разработка алгоритма для использования данных спутниковой системы GRACE при оценке временной динамики сезонно-талого слоя криогенных почв
- Университет Эрлангена (Германия), Всемирный центр аграрных и лесных экосистем (Кения): исследования влияния климатических изменений и антропогенной нагрузки на углеродный баланс высокогорных тропических лесов
- Институт биогеохимии Макса Планка (Германия): исследования вертикального профиля парниковых газов и аэрозолей в пограничном слое атмосферы в Среднетаежной подзоне Сибири
- Университет Хельсинки (Финляндия): исследование долгосрочных воздействий лесных пожаров на пулы и потоки углерода и азота в арктических и субарктических экосистемах на вечной мерзлоте
- Объединение научно-исследовательских центров имени Гельмгольца (Германия), Гамбургский университет (Германия): исследования эмиссии метана с поверхности почв морозобойных полигонов мерзлотных экосистем в дельте р. Лена, исследования микроорганизмов цикла метана и особенностей их функционирования в водоемах Арктики
- Объединение научно-исследовательских центров имени Гельмгольца (Германия), Институт Арктики и Антарктики Росгидромета (Россия), Санкт-Петербургский государственный университет (Россия): исследования потоков парниковых газов при разложении органики, захороненной в вечной мерзлоте, в полевом инкубационном эксперименте на о. Самойловский, совместные исследования распределения потоков выноса углерода в атмосферу и гидросферу на примере арктических лимносистем, проведение пятой полевой школы-семинара молодых исследователей «Полевые методы исследования особенностей цикла углерода в полярных регионах», проект РФФИ Арктика № 18-05-60291 «Адаптация арктических лимносистем к быстрому изменению климата»
-
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.
