Введение
Глава 1. Литературный обзор 5
1.1. Влияние глобального потепления на состояние органического вещества 5
1.2. «Прайминг-эффект» и его роль в минерализации почвенного органического
вещества 6
1.3. Общий механизм «прайминг-эффекта» 9
1.4. Зависимость «прайминг-эффекта» от качества субстрата 11
1.5. Пулы микробной биомассы почв: активная, покоящаяся, мертвая биомасса и
их участие в процессах трансформации органического вещества 12
1.6. Метод анализа стабильных изотопов углерода в исследованиях динамики
трансформации почвенного органического вещества 13
Глава 2. Объекты и методы исследования 15
2.1. Объекты исследования 15
2.2. Подготовка почвенных образцов к инкубационному эксперименту 17
2.3. Инкубационный эксперимент как метод исследования 18
Глава 3. Результаты и обсуждения 23
3.1. Влияние добавленной меченной глюкозы на эмиссию СО2 в инкубационном
эксперименте при 5°С 23
3.2. Влияние добавленной меченной глюкозы на эмиссию СО2 в инкубационном
эксперименте при 23°С 28
Выводы: 34
Список использованной литературы 35
Приложение 40
Начало 21-го столетия ознаменовало обострение проблемы глобальных климатических изменений, вызывающих всевозможные нарушения биогеохимических циклов углерода, увеличение концентрации «парниковых» газов, обеднение биоразнообразия и ухудшение устойчивости экосистем. Данная проблема, в первую очередь, связана с деятельностью почвенных микробных сообществ.
Вопрос о влиянии глобального потепления на процессы разложения почвенного органического вещества и эмиссию парниковых газов в атмосферу из мерзлотных почв до сих пор остается не до конца разрешенным [8, 24].
К прямому температурному воздействию, которое выражается в таянии почв, прибавляется косвенное влияние потепления, которое проявляется в развитии «прайминг-эффекта» - процесса, при котором происходит интенсификация разложения почвенного органического вещества после увеличения поступления первичной продукции растительных сообществ [8, 33].
После более чем двух десятилетий исследовательских усилий по изучению «прайминг-эффекта» его механизмы и составляющие остаются частично неясными [24]. Несмотря на широкие возможности предоставленные, современными методами и инструментами, характер активности почвенных микробных сообществ in situне изучен из-за отсутствия единого системного подхода к изучению роста микроорганизмов в почве. По этим причинам исследования влияния глобального потепления на почвы криолитозоны носят разрозненный характер [1, 24].
Данные вопросы могут быть прояснены на примере инкубационных почвенных экспериментов, имитирующих естественные условия среды.
Так как большая часть России расположена на территории криолитозоны, а проблема глобального потепления набирает все новые и новые обороты с каждым годом, изучение влияния повышения температур на данные почвы приобретает все большую актуальность. Отсюда следуют цели и задачи исследования:
Целью данной работы являлась оценка уровня потери углерода криогенными почвами в инкубационных экспериментах в ответ на повышение температуры и доступности органического субстрата.
В задачи исследования входило:
- Изучить влияние повышения температуры на уровень эмиссии CO2 криогенными почвами.
- Исследовать влияние поступления легкодоступного субстрата на выделение СО2 криогенными почвами при разных температурных режимах.
- Выявить различия в ответе на повышение температур и на поступление легкодоступного субстрата почв склонов северной и южной экспозиций.
Работа была выполнена в международной лаборатории «Экофизиология биогеоценозов криолитозоны» Федерального государственного бюджетного научного учреждения Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" обособленного подразделения Институт леса им. В.Н. Сукачева Сибирского отделения Российской академии наук (ИЛ СО РАН).
1. Повышение температуры криогенных почв на примере района Центральной Эвенкии вызвало небольшое увеличение активности микробных почвенных сообществ, которая выражалась в интенсификации их дыхания, и, следовательно, в эмиссии в атмосферу СО2.
2. Поступление легкодоступного субстрата в совокупности с увеличением температуры криогенных почв с 5 до 23°C обнаружило возможность развития «прайминг-эффекта». При поступление легкодоступного субстрата при пониженных температурах «прайминг-эффекта» не развился. Было подтверждено, что при низких температурах среды почвенные микроорганизмы приспособлены расходовать субстрат экономно и не дают резких вспышек развития при поступлении дополнительного легкодоступного питания.
3. Сравнение активности эмиссии СО2 микробными сообществами склонов северной и южной экспозиций показало: микробные сообщества органического почвенного горизонта южного склона экспозиции обладают вдвое большей активностью, чем микробные сообщества соответствующего горизонта северного склона. Северный склон в свою очередь имеет более активные микробные сообщества минеральных горизонтов. На теплых территориях «прайминг»-эффект выражен более явно, в то время как на холодных местностях он охватывает больше почвенных горизонтов.
