Какими были почвы и экосистемы в ледниковом периоде и чем они отличались от современных? Кто в них обитал? Какие бактерии и вирусы сохранили жизнеспособность до наших дней? На эти и другие вопросы ответит комплексная палеоэкологическая почвенно-мерзлотная экспедиция "Берингия", которая стартует 23 июля. Работы пройдут под руководством сотрудников лаборатории криологии почв Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН при участии учёных из научно-исследовательских и образовательных учреждений России, США и Франции. Специалисты проведут исследования почв и многолетнемёрзлых пород в северотаёжных и тундровых экосистемах северо-востока России.
Экспедиция проводится не первый год, и результаты, полученные в ходе предыдущих исследований, уже потрясали научное сообщество. В 2012 году биологи, исследовавшие найденные на севере Якутии останки растений, смогли вырастить жизнеспособный росток из тканей недозрелого плода, который пролежал в сибирской вечной мерзлоте более 30 тысяч лет. Из нескольких размороженных незрелых семян узколистной смолёвки учёные получили полноценные ростки и пересадили их в почву.
Этот случай стал первым в мире "воскрешением" растения, семена которого относятся к периоду позднего плейстоцена (примерно 40–25 тысяч лет назад) и помнят мамонтов.
Недавним открытием (2015 г.) является обнаружение в мерзлой погребенной почве возраста около 30 тысяч лет новых видов вирусов, принадлежащих к особой группе так называемых “гигантских вирусов”. Эти вирусы – паразиты одноклеточных организмов и не опасны для человека, но обладают уникальными особенностями: размером капсидов, близким к размеру бактерий (от 0,3 до 1,5 мкм), так что вирусные частицы легко различимы под световым микроскопом, и огромным для вирусов геномом, до 3 Мб. Два вируса, обнаруженные в мерзлоте Колымской низменности, выделены в отдельные семейства и на сегодняшний день являются их единственными представителями. Одна из задач экспедиции - отбор образцов современных и погребенных почв для поиска в них новых представителей гигантских вирусов.
В этом году основной массив работ пройдёт на севере Якутии, на территории Колымской низменности. В процессе исследований научные сотрудники планируют использовать традиционные почвенно-геоморфологические, геологические и палеогеографические подходы, сочетая их с современными микробиологическими и молекулярно-биологическими методами. Это позволит учёным впервые получить уникальный массив данных, который дополнит и расширит существующие представления о формировании современных и погребённых почв, а также осадочных многолетнемёрзлых пород "ледового комплекса".
Одна из ведущих задач грядущей экспедиции – проведение почвенно-мерзлотных исследований в пределах береговой зоны моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря. Специалисты изучат строение и свойства местных почв, а также установят ведущие процессы их формирования. Они оценят, как на свойства почв и организацию почвенного покрова береговой зоны влияют разнообразие строения берегов, слагающие их отложения, ландшафтная, геохимическая и мерзлотная обстановка в регионе. Кроме того, учёные исследуют проникновение в глубь суши нагонных вод, их солевого состава, переносимых взвесей, в том числе органическое вещество и биогенные элементы. В планах у специалистов – провести оценку степени современного углеводородного загрязнения почв береговой зоны и влияния его на местную биоту.
В ходе исследований учёные определят состояние погребённых почв и мёрзлых отложений на момент их последнего промерзания, количественный и качественный состав жизнеспособных микроорганизмов и характер их распределения, а также видовой состав и распределение современной и реликтовой протистофауны. Также специалисты проведут микробиоморфный анализ, оценят количество биогенного метана и его распределение в многолетнемёрзлых породах.
Одним из направлений работ экспедиции станет решение общебиологической и экологической проблемы – возможности естественной консервации жизнеспособных организмов в криолитосфере на протяжении геологического времени. С помощью анализа биоразнообразия современных и реликтовых сообществ арктической почвенной микрофауны учёные изучат пути криоконсервации одноклеточных и многоклеточных организмов и сохранения ими жизнеспособности в течение длительного криобиоза.
Кроме того, специалисты займутся комплексными исследованиями содержания приоритетных глобальных и локальных органических и неорганических токсикантов в почвах и подстилающих мёрзлых породах. Среди исследуемого материала – нефтепродукты, полиароматические углеводороды, стойкие органические загрязнители, тяжёлые металлы и радионуклиды. Учёные планируют провести полевые работы и отбор образцов на нескольких ключевых участках, расположенных в районах активного техногенного воздействия в российском секторе Арктики. В частности, исследования пройдут на территории нефтегазоносных месторождений, участках вдоль магистральных транспортных трубопроводных и железнодорожных путей и в районах, расположенных вблизи крупных промышленных узлов.
Исследовательские работы будут проводиться в рамках ряда научно-исследовательских проектов, поддержанных Российским фондом фундаментальных исследований. Результаты исследований учёные представят в виде сведений об устойчивости и изменчивости современных почв и многолетнемёрзлых пород, вызванных воздействием климатических изменений и ростом антропогенной нагрузки.