Эксперименты микробиологов помогут подобрать почву для заполярных городов

Институты, входящие в состав Кольского научного центра, ведут исследования в разных сферах науки. Располагаются они практически бок о бок. Сотрудник одного института может буквально перейти из одного домика апатитского Академгородка в другой, чтобы получить консультацию у специалиста другого института. Микробиологи активно сотрудничают с химиками, ботаниками, с экспертами в промышленной экологии, и благодаря такой совместной работе удается воплощать в жизнь объемные междисциплинарные проекты.

Второй год ученые Института проблем промышленной экологии Севера, Полярно-альпийского ботанического сада-института, Центра наноматериаловедения КНЦ РАН, Центра Смарт технологий устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений Российского университета дружбы народов, и Института географии РАН работают над таким проектом. Называется он «Экологические функции и экосистемные услуги микробного сообщества почв и почвенных конструкций городов Арктики в условиях потепления климата и антропогенной нагрузки» и был в прошлом году поддержан грантом Российского научного фонда.

Руководитель проекта, кандидат биологических наук Мария Корнейкова рассказывает о новом этапе работы:

– В лаборатории мы проанализировали отобранные в прошлом году почвенные образцы из трех городов Мурманской области, изучили микробное сообщество каждого образца, морфологические и химические свойства почв и на основе полученных данных разработали классификацию городских почв Мурманской области по их генезису и степени нарушенности. Это огромный массив данных, поэтому анализ еще не завершен. Однако уже сейчас понятно: на микробные сообщества влияет не только то, насколько изменена почва по сравнению с природной, но и ее возраст, тип землепользования, растительность и даже использование противогололедных реагентов. Количество факторов, влияющих на почвенное микробное сообщество в городах, значительно больше, чем в ненарушенных экосистемах и, тем непредсказуемее их эффект.

С января по апрель были проведены лабораторные эксперименты в фитотронах – специальных шкафах с четко заданными параметрам среды (температура, освещение, влажность). Исследователи проверяли, как состав почвенной смеси влияет на благополучие живущих в них микроорганизмов, помогает или мешает развитию болезнетворных или «полезных» микробов.

– Исследовали четыре основных варианта: классическую смесь «торф-песок», которую чаще всего используют у нас на Севере, смесь из торфа, песка и техногенного грунта, а также смесь с вермикулитом (его используют часто, но глубоких его исследований в микробиологическом контексте пока не проводили) и с пегматитовыми отходами горнодобывающего предприятия в Ковдорском районе (это совсем новая история). Для всех вариантов использовали стандартную травосмесь из газонных трав и прорабатывали сценарий с постоянным уходом и без ухода, так как у нас в городах не все газонные покрытия обеспечены регулярным уходом. В течение трех месяцев мы изучали химический и микробиологический состав почв под газонами. Собранные данные сейчас анализируются. Если судить с эстетической точки зрения, лучше всех себя показали смеси с вермикулитом и торф с песком. Огромная благодарность коллеге Марине Слуковской за возможность использования в работе такие субстраты как вермикулит и пегматитовые отходы.

Старший научный сотрудник Центра наноматериаловедения Кольского научного центра Марина Слуковская несколько лет разрабатывает и совершенствует технологию восстановления нарушенных в результате деятельности горнообогатительных комбинатов земель с использованием в качестве добавок к почве отходов местных горных производств. Этим летом возглавляемая ею группа выращивает травы на искусственных почвосмесях в районе Мончегорска. Проект по «лечению» нарушенных ландшафтов победил в «молодежном» конкурсе грантов Российского научного фонда. Активное участие Марина Вячеславовна принимает и в проекте Марии Корнейковой.

Вторая большая задача проекта – расширение почвенного стационара, созданного на экспериментальном участке ПАБСИ в 2020 году. Уже четвертый сезон коллеги из ПАБСИ здесь следят за состоянием газонов, высеянных на разные почвенные смеси, измеряют почвенную эмиссию, проводят мониторинг химического состава почв. Этим летом заложили новые площадки с почвосмесями на основе вермикулита, пегматитовых отходов, а к наблюдаемым параметрам добавили расширенный перечень микробиологических показателей.

– Мы видели, как ведут себя «лабораторные газоны» в полностью контролируемых условиях, – поясняет Мария Владимировна. – В естественной среде все может пойти совсем по-другому. Про влияние климатических изменений на высокоширотные экосистемы пишут много, но пока еще никто не отслеживал, как повышение температуры может повлиять на микроорганизмы в почве. Много исследований о влиянии загрязнения почв тяжелыми металлами, а вот влияние засоления совсем не изучено в арктических городах. Конечно, для Апатитов воздействие противогололедных реагентов пока не актуально, но в Мурманске они уже играют немалую роль. Этот блок исследований будет реализован на следующем этапе проекта.

По результатам полевого эксперимента ученые смогут составить рекомендации для озеленителей: какие субстраты лучше использовать, какие растения высевать, каков должен быть уход. Самое важное, что рекомендации будут сделаны не только с учетом эстетического эффекта газонов, но и с учетом их экологического эффекта (минимальные эмиссии СО2, эффективность деструкции органического вещества, ингибирование условно патогенных микроорганизмов и др.)

– Наш проект требует участия разных специалистов, – говорит Мария Корнейкова. – Без их консультаций мы бы не справились. Очень большая заслуга в координации работ администрации Кольского научного центра. Нам в Апатитах очень повезло – можно проводить и длительные совместные работы, и привлекать экспертов разово. В свою очередь, и мы своей экспертизой помогаем в реализации других проектов.