ИСТИНА

Изучение супрагляциальных органо-минеральных образований в полярных и высокогорных областях, их разнообразия, географии, возраста, потоков и запасов углерода в них, их микробиологических характеристик, а также биосферной роли, особенно при формировании инициального почвенного покрова после отступания ледников, обусловленных климатическими изменениями.

he proposed project will combine the efforts of national soil scientists and glaciologists, as well as ecologists and microbiologists, to study the supraglacial organic-mineral formations in the polar and high-mountainous areas, their diversity, geography, age, fluxes and carbon stocks in them, their microbiological characteristics, as well as the role of the biosphere, especially in the formation of the initial soil cover after the retreat of glaciers caused by climate change. The project will be implemented on the basis of a team of specialists from the Institute of Geography of the Russian Academy of Sciences with the involvement of colleagues in the field of microbiology from other organizations. The novelty of the project's central task is to involve both the objects new to the geography of soils and its holistic (comprehensive) nature, which is ensured by the involvement of the most relevant specialists - soil scientists, glaciologists, specialists in remote sensing, ecologists and microbiologists. The objects of research include glaciers, perennial snowpatches and glacial chronicles of soil-morphic material on the archipelagoes of the High Arctic (Svalbard, Franz Josef Land), in East Antarctica, as well as in the highlands of the Caucasus and Altai. Organic-mineral formations on the perennial sea ice of the Arctic and Kamchatka glaciers are considered as additional objects. The study of these objects will be carried out on the basis of analysis of their geographical distribution, ground and remote sensing of different scales and in-depth study of the substance. It will be made on the basis of hierarchical morphogenetic research developed by the team, the principle of which is to study the phenomena and features at each level of structural organization of the object: macro- (n*102-n*10-1 m), meso- (n*100-n*10-4 m), micro- (n*10-2-n*10-5 m) and submicro-morphological (n*10-3-n*10-8 m). The high technology and modern world level of research will also be provided by the "point" determination of the chemical composition of each microsite of the profile and its age on the basis of energy dispersive X-ray spectroscopy, radiocarbon dating of different fractions of organic matter with the use of accelerator mass spectrometry (AMS), the study of stable isotopes of carbon and nitrogen. Ecological studies provide for field and laboratory gasometric assessments of gross ecosystem respiration, primary and secondary products, as well as the net balance of C(CO2) of supra- and periglacial formations with the subsequent transfer of spatial nano- and micromascale carbon fluxes to meso- and macro-scale. In addition, it is planned to carry out a quantitative assessment of CO2 reserves in different phases and at different stages of formation of soils and soil-like bodies of these objects, and with the help of isotopic methods to determine the relative age of carbon emitted from the soil in the composition of CO2 within the analogue chronoseries after the retreat of the glacier. Microbiological characteristics will be studied by methods of luminescent and light-optical microscopy, quantitative PCR, activity of microbial biomass and nitrogen fixers and denitrifiers, etc. (see para. 4.6). The planned results can be obtained on the basis of already collected, but not processed materials, as well as on the basis of collection of material on the new objects necessary to identify the completeness of spatial and temporal patterns of supraglacial organomineral formations.

На основании полевых исследований для объектов Эльбрус, Шпицберген будут получены внутрисезонные значения основных компонентов потока СО2 в зависимости от плотности распределения вещества криоконитов и других значимых факторов, оценки альбедо для разных масштабов и разной удельной плотности криоконитов на поверхности ледников, охарактеризованы криокониты, их распределение по площади. Будет создана геоинформационная система на основе QGIS для геоинформационного картографирования исследуемых объектов и внесены в нее актуальные материалы полученные во время полевых исследований (аэрофотосъемка (БПЛА ) поверхности и перигляциальной зоны ледника с различных высот, макросъемка опытных площадок). Получены данные о структурной организация, составе элементов и индивидуальных компонентов в разноразмерных агрегатах криоконита, в органо-минеральном материале из верхних 1-2 м супрагляциальной зоны, а также в переотложенном в перигляциальной зоне криоконит. Будут получены результаты радиоуглеродного датирования газовых проб экспериментальных образцов и стандартов известного возраста. Будут получены характеристики ОВ, определен радиоуглеродный возраст разных фракций ОВ для супрагляциальных органо-минеральных систем (Ширмахер, Шпицберген, Эльбрус). Будут получены микробиоогические характеристики для объектов Шпицберген, Эльбрус: общая численность микроорганизмов (кл/г почвы), численность культивируемой ее части (КОЕ/г); оценка микробной биомассы и рассчитан метаболический коэффициент микробного сообщества. Первые результаты проекта будут доложены как минимум на двух международных и одной всероссийской конференции.

Большинство членов коллектива (Н.С.Мергелов, Э.П.Зазовская, В.А.Шишков, С.М.Турчинская, А.С.Добрянский) предлагаемого проекта имеют успешный опыт реализации проекта РНФ «География почв экстремальных условий среды в прошлом и настоящем: теория, методология и эмпирическое обеспечение» (2014-2018 гг.) под руководством С.В.Горячкина. В рамках реализации этого проекта коллективом была разработана и обоснована теория и методология экстремального генетико-географического почвоведения (extreme pedology), которая была с большим энтузиазмом воспринята в мире (были проведены 2 симпозиума на международных почвенных форумах) и которая будет применяться для реализации подаваемого проекта, как в его теоретической, так и практической (аналитической) части. В том числе в 2014-2018 гг была запущена система AGE3-CHNS- анализатор- AMSprecisiON IRMS. Основным блоком этой системы является система графитизации AGE3- первая в мире полностью автоматическая установка для графитизации образцов для радиоуглеродного датирования с применением ускорительной масс-спектрометрии (AMS).

Будет сделана сравнительная оценка динамики распределения супрагляциальных органо-минеральных образований на поверхности ледников за все полевые сезоны. Будет сделана реконструкция нетто-потоков СО2 и их основных компонентов на поверхности ледника за все полевые сезоны. Будет завершена статистическая обработка полевых данных за все полевые сезоны и построены регрессионные модели зависимости потоков СО2 от значимых внутренних и внешних факторов, восстановлены годовые потоки СО2 и годовой баланс углерода ледников с помощью моделей и метеоданных, сделана оценка годовой эмиссии метана и закиси азота с поверхности ледников и из перигляциальных зон. Будет проведена общая оценка и структура запасов С на леднике и в почвах перигляциальных зон, оценки потерь растворенного и взвешенного углерода с талыми водами. Будут завершены изотопные и радиоуглеродные исследования для всех объектов. На основе полученных радиоуглеродных данных будут определены скорости углеродного обмена в системе «супрагляциальная система-атмосфера» и между разными компонентами супрагляциальных органо-минеральных систем. На основе данных полученных по составу и свойствам ОВ вещества будут выявлены механизмы время оборачивания различных пулов углерода при меняющихся условиях среды в супрагляциальных органо-минеральных системах. Будут получeны и аннотированы метагеномы для всех исследованных объектов.