Почвенные биомаркеры в диагностике глобальных изменений климата и предотвращении региональных экологических кризисовНИР

The soil biomarkers in the diagnostic of climate global changes and in the regional environmental crises prevention

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. этап 2017 года
Результаты этапа: Использование молекулярных биомаркеров для целей диагностики природных и антропогенных процессов - одно из самых востребованных направлений современного естествознания. Их применение в почвоведении экологии позволит на новом технологическом уровне взглянуть на ранее полученные результаты, уточнить установленные стратиграфические рубежи, получить новую информацию о природных обстановках прошлого и современном состоянии окружающей среды. Авторами проекта впервые (Ковалева, Ковалев, 2003) было предложено использовать спектр лигниновых фенолов в качестве молекулярных следов растительности и оценки качества гумуса почв. В ходе реализации проекта предполагается расширить список современных биомаркеров с помощью изучения спектра аминосахаров, жирных кислот, аминокислот, микробной двухцепочечной ДНК (дцДНК), генетического маркера микробного разнообразия почв (16S рРНК), изотопного состава углерода гумуса, поиска микроморфологических индикаторов и т.д. Аналоги подобного рода исследований в мировой литературе единичны (Kovaleva N, Zech W, 2000; Zech, M., Buggle, B., Leiber, K., Markovic, S., Glaser, B., Hambach, U., Huwe, B., Stevens,T., Sümegi, P., Wiesenberg, G. and Zöller, L., 2009; Zech W, 2014). На основе литературного и собственного экспериментального материала по горной и равнинной Евразии планируется составить перечень и дать развернутую аналитическую характеристику применяемых в палеоэкологии биомаркеров с оценкой их пригодности для диагностики климатических трендов и природных условий существования поселений человека в плейстоцене и голоцене, для целей мониторинга и моделирования кризисных ситуаций. Будет выполнен изотопный анализ углерода гумуса и карбонатов и составлены изотопные кривые для наиболее чувствительных к климатическим изменениям разновозрастных природных (моренные уровни Хибин, Среднего Урала, Западного и Восточного Кавказа, Северного и Центрального Тянь-Шаня и речные террасы Цны, Москва-реки, Десны, Оки) и антропогенных (стоянки древнего человека в Дагестане и Армении, средневековые городища и оборонительные валы в Тамбовской, Брянской, Московской области) объектов. При этом будет выполнен сравнительный анализ региональных изотопных кривых для различных природных зон равнинной и горной Евразии. Планируется описать различные типы возможных климатических сценариев и сравнить полученные данные с глобальной климатической кривой плейстоцена-голоцена, вычленить региональные особенности климатических изменений и связанные с ними наиболее кризисные эпохи в развитии человека и общества. Верификация полученных результатов будет выполнена с помощью построения палеомагнитных кривых и результатов ЯМР-спектроскопии. Химический анализ содержания и хроматография липидов, спектра жирных кислот и углеводов позволит оценить информативность данных характеристик в качестве молекулярных следов почвенной биоты и на основе оценки их содержания в разных типах почв предложить новые индикаторы типов растительности, микробных сообществ, культурных слоев, типов почв, типов ландшафтов, палеоклимата. Химический анализ содержания и состава фосфорорганических соединений, в том числе ДНК, позволит оценить информативность данных характеристик в качестве молекулярных следов почвенной биоты и на основе оценки их содержания в разных типах почв предложить новые индикаторы здоровья почвы. Химический анализ содержания и состава аминосахаров позволит оценить информативность данных характеристик в качестве молекулярных следов почвенной биоты и на основе оценки их содержания в разных типах почв предложить новые индикаторы качества окружающей среды.. Будет выполнено тестирование выявленных биомаркеров на разновозрастных природных (моренные уровни, речные террасы, заболоченные ландшафты) и антропогенных объектах (археологические памятники, агроландшафты, осушенные территории) с целью выявления наиболее информативных для диагностики климата и состояния среды показателей. Например, с использованием спектра жирных кислот будет реконструирована обстановка голоцена для почв Владимирского, Коломенского и Брянского ополий. С использованием спектра лигниновых фенолов будет выполнена палеоклиматическая реконструкция экологической катастрофы, приведшей к гибели средневекового Архыза (Северный Кавказ), или наводнения, разрушевшего городище Онуза в пойме Цны (Тамбовская область). С помощью спектра аминосахаров в железо-марганцевых конкрециях будет изучен вектор эволюции осушенных ландшафтов Московской области. С помощью биомаркеров гуминовых кислот будет вскрыта причина необратимой техногенной деградации черноземов Тамбовщины и экологический кризис начала ХХ века. Микроморфология диатомей и состав конкреционных новообразований раннепалеолитической стоянки древнего человека вскроет причины засоления ландшафтов в горном Дагестане. Биомаркеры в почвах Крыма будет подобраны для диагностики водоудерживающей способности почв и вскроют причину расцвета и разрушения древнего Кырыма. Будет выполнена оценка инерционности полученных показателей и возможности их использования в прогнозном моделировании глобальных изменений климата и эволюции ландшафтов различных природных зон. Планируется составить шкалы значений биомаркеров (для разных типов природных и антропогенных ландшафтов, природных зон, типов почв) для диагностики региональных и глобальных изменений климата и особенностей бытования культур. К окончанию реализации проекта будут составлены региональных палеоклиматических реконструкций плейстоцена-голоцена для территории объектов исследования, будет выполнено их сопоставление с глобальными климатическими трендами: 1) для горных территорий Евразии, 2) для агроландшафтов Русской равнины на примере Брянской и Тамбовской областей, 3) для территорий речных долин бассейна реки Ока, 4) для осушенных территорий Московской области, 5) для Крымского полуострова. На основе статистической обработки данных будут выявлены ритмичность и региональные особенности климатических изменений, установлены причин и механизмы развития экологических кризисов в различных типах ландшафтов и природных зонах. Будут составлены прогнозные модели эволюции региональных ландшафтов в условиях меняющегося климата и опасности развития критических ситуаций.
2 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. этап 2018 года
Результаты этапа:
3 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. этап 2019 года
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".