ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Проект направлен на изучение биологических механизмов, регулирующих разложение органического вещества почвы в зависимости от температуры. Выполнение проекта должно подтвердить или опровергнуть гипотезу о нарушении обратной связи между потеплением климата и ускорением минерализации органического вещества почвы. Уменьшение эффекта температуры со временем в рамках этой гипотезы объясняется изменением эффективности использования субстрата почвенными микроорганизмами. В связи с этим, главные задачи проекта: исследование зависимости эффективности роста микроорганизмов в почве от температуры и доступности субстрата, а также изучение влияния температуры на кинетические характеристики почвенных ферментов, определяющих интенсивность разложения органического вещества почвы. Для решения поставленных задач планируется исследование эффективности роста микроорганизмов и баланса углерода и азота с помощью внесения в почву субстратов меченых по 14С, 13С и/или 15N. Параллельно для тех же самых почв будут определены кинетические характеристики почвенных ферментов (Km, Vmax) в зависимости от температуры. Объектами исследования будут образцы современных и погребенных почв с органическим веществом разной степени доступности для микробного разложения, а также почвы, сформировавшиеся в разных климатических условиях. Сведения, полученные в запланированных экспериментах, будут использованы для создания модели, учитывающей, что влияние температуры на выделение СО2 реализуется в ходе двух биологических процессов: 1) энзиматического разложения нерастворимых органических соединений до веществ, доступных непосредственному потреблению микроорганизмами; 2) роста микроорганизмов на растворимых субстратах. Результаты проекта позволят прогнозировать глобальные изменения климата, вызванные усилением парникового эффекта.
Согласно плану проекта в отчетном году были проведены экспериментальные исследования, нацеленные на изучение влияния температуры на минерализационную активность почвенных микроорганизмов и активность внеклеточных почвенных ферментов. На примере ряда почв, сформировавшихся в различных температурных условиях (отобранных на склонах горы Килиманджаро), исследована температурная чувствительность кинетических параметров минерализационной активности микроорганизмов (гетеротрофный потенциал, Vmax и константа сродства к субстрату, Km). Для этого же ряда почв исследованы кинетические характеристики ферментативной активности (для ферментов ?-глюкозидазы, фосфатазы и хитиназы) и их зависимость от температуры. Мы установили лимитирующую стадию минерализации органического вещества почвы до СО2, сравнивая температурный отклик реакции деполимеризации (выполняемой внеклеточными ферментами) и минерализации мономеров, образующихся в результате этой реакции. Температурная чувствительность потенциальной ферментативной активности и максимальной скорости минерализации глюкозы уменьшалась с высотой расположения точки отбора почвенных проб, а то есть микробные сообщества и выделяемые ими ферменты обладали разной адаптационной способностью в зависимости от условий формирований почв. Результаты экспериментов по изучению активности полифенол-пероксидаз и полифенолоксидаз при разной температуре свидетельствуют, что зависимость потенциальной активности ферментов определялась доступностью субстрата и наличием кислорода. Активность полифенолоксидаз в ходе двухмесячной инкубации без доступа кислорода уменьшилась в 2-2.5 раза, что компенсировалось возросшей в 2-3 раза активностью полифенол-пероксидаз. Различный эффект влияния температуры на две группы исследованных оксидаз и возможность “замещения” активности одного типа ферментов другим при изменении условий аэрации следует учитывать при прогнозировании эффекта потепления климата на минерализацию органического вещества почвы. Отсутствие достоверных отличий в ферментативной активности между погребенными и современными горизонтами почвы свидетельствует о сохранении погребенной почвой части своих свойств (“память почвы”) и быстром восстановлении высокого уровня ферментативной активности в ходе предынкубации.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2014 г. | Эффективность роста микроорганизмов и разложение органического вещества почвы в зависимости от температуры |
Результаты этапа: |
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".