ИСТИНА

Установить закономерности и выявить наиболее чувствительные показатели, характеризующие изменения состава, свойств и процессов в экосистемах при естественной динамике и при антропогенном воздействии.

The project aims to establish patterns and identify the most sensitive indicators, characteristic changes in the composition, properties and processes in ecosystems under natural dynamics and under anthropogenic impact.The main tasks are: assessment of the current state of the parameters of the biological cycle of biophilic elements in natural ecosystems, search and characterization of indicators of transformation of the carbon and nitrogen cycle in natural ecosystems when their functioning parameters change, search for parameters characterizing the transformation of the biological cycle under the influence of the anthropogenic factor.

В условиях стационарных почвенных лизиметров будет построена концептуально-балансовая модель биогеохимических циклов (БГХЦ) для экосистем под различными растительными сообществами. Система индикаторов трансформации биологического круговорота в городских экосистемах. Оценка пространственной вариабельности биологической активности почв парковых озелененных зон. Установление закономерностей распределения компонентов углеродного цикла в почвах лесных экосистем.Система индикаторов трансформации цикла азота при разных режимах использования торфоземов. Стехиометрическое соотношение C:N:P в растениях альпийских и субальпийских фитоценозов Северного Кавказа как показатель их функционирования и устойчивости.

Коллектив будет решать поставленные задачи на основе многолетнего опыта работ в области предполагаемых направлений исследований. В условиях больших стационарных лизиметров МГУ проводятся ежегодные исследования по динамике и химическому составу поступления наземного детрита и его пространственного распределения в сравнительном аспекте с естественными экосистемами и насаждениями Ботанического сада МГУ (Бенедиктова, 2018). Проводятся многолетние исследования и оценка масштабов поступления микроэлементов с твердыми атмосферными осадками (ВЭСП- водный эквивалент снежного покрова). В условиях лесопарковых насаждений Москвы исследуются особенности углеродного цикла и параметров сконструированных почв урбоэкосистем (Семенюк, Телеснина, 2018). Отработаны методики и получены первые данные по динамике свойств почв лесных экосистем различных природных зон, в том числе и в условиях криолитозоны (Бобрик, 2019). Накоплен опыт по изучению влияния антропогенного фактора на свойства лесных почв (вырубки, строительство) (Подвезенная, 2020). Исследование влияния типа землепользования на динамику углерода и азота микробной биомассы в эвтрофных торфоземах было начато в центральной части поймы реки Яхрома. Было показано, что распашка и длительное сельскохозяйстенное использование торфяников приводит к существенному изменению динамики минерального и микробного азота и углерода в течение вегетационного сезона (Маслов, 2019). Работы в альпийском поясе Северного Кавказа (Тебердинский заповедник) также проводятся в течение последних трех десятилетий. В том числе изучено соотношения C:N:P в доминантах четырех альпийских фитоценозов (около 30 видов растений) (Кадулин, 2019).

В первый год работы получены следующие результаты: Охарактеризованы параметры функционирования, биологическая активность и биогеохимические циклы биофильных элементов экосистем больших лизиметров Почвенного стационара МГУ, формирующихся на однотипной породе под различным растительным покровом. Показано, что спустя 60 лет после закладки лизиметров исследованные слаборазвитые почвы достоверно отличаются по влажности, температурному режиму и продукции СО2, которую можно рассматривать как один из индикаторов трансформации модельных экосистем. Наибольшее влияние оказал древесный ярус за счет перераспределения осадков и транспирационного эффекта, значительно снижающих влажность почв и объем лизиметрического стока. Установлена роль травяного покрова, снижающего температурные экстремумы и испарение с поверхности почв. Эмиссия СО2 достигала максимальных значений в экосистеме под широколиственным лесом, в 2-3 раза превышая эмиссию почвой экосистемы без растительного покрова (Пар). Уникальность лизиметрических установок позволила оценить вынос СО2 с лизиметрическими водами, составляющий в зимние сезоны до четверти от потерь углерода с эмиссией с поверхности почв. Сравнение состава лизиметрических вод 1967 - 1968 гг. и 2014 - 2021 гг. показало существенное увеличение во времени концентраций таких элементов как кальций, натрий, магний и калий, а среди анионов хлорид и сульфат-ионов. Локальная пространственная контрастность лизиметрических вод, обусловленная влиянием противогололедных реагентов, тем не менее не изменяет относительную миграционную способность элементов. По уровню биогеохимического накопления элементов в почве элементы образуют однотипные для всех типов экосистем лизиметров ряды: макроэлементы Са > K > Na > Mg, а микроэлементы — Zn > Sr > Ba > Cu . Отсутствие латеральной внутрипочвенной миграции и повышенное в городских условиях поступление щелочноземельных элементов с атмосферными осадками и пылью снижает проявление элювиально-иллювиального процесса. Однонаправленную тенденцию накопления макро- и микроэлементов в верхних горизонтах почв Больших лизиметров под различными фитоценозами, следует рассматривать как инвариантность трансформации биогеохимических циклов в системе почва - фитоценоз вне зависимости от сформированных фитоценозов. Это означает, что в принципе, любой фитоценоз может служить моделью для изучения основных трендов трансформации биогеохимических циклов. Наиболее яркими индикаторами трансформации являются такие элементы как углерод, кальций, цинк, стронций, барий и свинец, в наибольшей степени отражающие биогеохимические тренды современного состояния экосистемы почва - фитоценоз в городских условиях Больших лизиметров почвенного стационара МГУ. Полученные результаты позволят провести комплексную оценку баланса ряда биофильных элементов, вклада антропогенного фактора в их баланс, а также установить параметры, наиболее четко отражающие изменения экосистем в современных условиях.