ИСТИНА

Целью работы является установление закономерностей формирования и свойств маломощных (мощность от первых сантиметров до 50 см) щебнистых почв, подстилаемых плотными породами, на основании исследования (а) химических и минералогических особенностей преобразования плотных бескарбонатных пород в почвенном профиле; (б) профильного распределения минеральных фаз от крупных до тонкодисперсных фракций; (в) специфики органо-минеральных взаимодействий, в том числе биоты с минеральным субстратом; (г) соотношения процессов (био)химического и физического выветривания при формировании мелкозема.

The characteristics, mineralogical composition, and soil organic matter of the shallow, stony soils underlain by different types of solid rocks due to their genesis and composition are planning to study by the complex of modern methods. The existence of a “wide belt of strongly acidic, unsaturated", stony soils in the tundra and taiga zones was substantiated by V.O. Targulyan in the 60s of the last century, however, the study of such soil is still relevant for solving the soil genetic and soil mineralogical problems of modern soil science. Based on the project findings, the schemes of the transformation of silicate rocks into soil fine earth will be developed, taking into account the mineralogical composition of the rocks and the characteristics of their porosity. The latter characterizes the potential resource of rock for weathering. The null hypothesis concerning soils as a “factory of clays” considering the initial silicate composition of the rock as a resource of soil and vegetation cover and pedogenic potential will be verified. To study biotic interactions during the rock colonization by biota, changes of the mineralogy of the rock surface layer will be evaluated. Based on the findings of the metagenomic analysis, the microbiomes of rock fouling will be studied for the key plots with an estimated chronology of deglaciation. The role of low molecular weight soluble organic phenol metabolites as significant chemical weathering agents and potential precursors of humic acids in the studied soils will be revealed or refuted. . The wide geography of the study objects located in the Khibin, the Polar Urals, Altai and the Central Siberian plateaus, as well as a set of modern methods for soil analyzing will significantly expand the existing statements of soil formation and weathering in the cold sector of Eurasia.

Комплексом современных методов почвенного анализа будут всесторонне изучены свойства, минералогический состав и органическое вещество маломощных щебнистых почв, формирующихся при близком залегании плотных пород, феномен существования которых в холодных климатических условиях был обоснован В.О. Таргульяном в 60-х годах прошлого века, но которые до сих пор остаются недостаточно изученными. На основании этих исследований будут впервые разработаны схемы трансформации силикатных плотных пород в мелкозем в зависимости от генезиса пород, их минералогического состава и особенностей порового пространства, характеризующего потенциальную подверженность выветриванию, а также в зависимости от климатических условий. Подобное исследование для широкого набора объектов - от полярных областей Европейской части России до юга Сибири ранее не выполнялось. В естественных условиях и лабораторном эксперименте будет выявлена специфика трансформации пород различного минералогического состава пионерной биотой, включая сине-зеленые водоросли, микроскопические грибы и лишайники. Будет установлена или опровергнута роль низкомолекулярных растворимых органических метаболитов фенольной природы как значимых агентов химического выветривания и потенциальных предшественников гумусовых кислот в изучаемых почвах. В отличие от нефенольных или алифатических соединений (салициловой, щавелевой кислот) роль фенольных соединений в выветривании пород изучена крайне мало, равно как и продукция этих соединений пионерной биотой, что обусловливает новизну работы. На основании результатов исследований будет верифицирована нулевая гипотеза о почвах как «фабрике глин», рассматривающей исходный силикатный состав породы как ресурс почвенно-растительного покрова и педогенный потенциал. В этом заключается научная значимость исследований проекта. Прикладное значение исследований обусловлено тем, что полученные данные позволят прогнозировать направленность биокосных взаимодействий и основные стадии биологической колонизации пород на территориях, освобождающихся в настоящее время от ледника в связи с потеплением климата.

Обосновано, что в почвах, развитых из мелкозема основных пород в условиях холодного климата, возможна реализация нескольких сценариев почвообразования в отношении слоистых силикатов в соответствии с законом литогенной матричности. Выявлено, что основные и ультраосновные породы нельзя рассматривать как единую общность, определяющую основные направления почвообразования и выветривания. Выявлена роль железа в устойчивости / неустойчивости силикатов по мере формирования и развития почвенного профиля. Обоснована концепция фронтального и фрактального образования мелкозема из плотных пород, в котором в дальнейшем происходит формирование почвенного профиля. Разработан метод определения водорастворимых фенольных соединений в лишайниках как пионерных организмах на минеральном субстрате, определены общее содержание и качественный состав фенольных кислот в лишайниках различных систематических групп, подобраны условия и впервые количественно определены фенольные и ароматические соединения в лишайниках методом обратнофазовой жидкостной хроматографии высокого давления. Впервые определены фенолы-дериваты лигнина в лишайниках. На основании исследований с помощью методов электронной микроскопии (сканирующей и трансмиссионной), рентгено-спектрального микрозондового анализа, выявления и идентификации микроорганизмов различных экологических и таксономических групп, оценки биохимической активности микроорганизмов, их роли в процессах биодеградации природных и искусственных материалов, выявлены особенности формирования литобионтных сообществ в различных экологических условиях, в том числе в экстремальных местообитаниях Исследованы механизмы биокосных взаимодействий в литобионтных системах как в природных, так и в лабораторных условиях. Показана роль метаболических процессов микроорганизмов в трансформации минералов и горных пород.