Много ли микробов в болоте Мухрино? Таким вопросом задались научные сотрудники лаборатории экосистемно-атмосферных связей лесоболотных комплексов ЮГУ Александр Сабреков и Юлия Куприянова. Северные болота хранят почти треть запасов земного углерода, занимая при этом лишь 3% мировой суши. Именно микробные сообщества являются основными движущими силами разложения углерода в торфяной толще.
«Западная Сибирь, территория которой на 40% занята болотами, является уникальным объектом для исследования микробных сообществ торфяных почв. Об особенностях болотных микробоценозов, их динамике и функционировании сведений очень мало», - подчеркнула Юлия Куприянова.
Более того, измерений микробной биомассы для болот на территории России почти нет, поэтому исследование крайне необходимо. В ЮГУ его проводят впервые. Для измерения микробной биомассы болотных микроландшафтах полигона «Мухрино» выбран метод фумигации-экстракции. Его апробируют в лаборатории НОЦ «Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата» в рамках Важнейшего инновационного проекта государственного значения (ВИП ГЗ).
«Ставя этот метод, мы продолжаем превращать Мухрино в самое исследованное болото в России со всех точек зрения. Метод фумигации-экстракции - наиболее надёжный и популярный метод определения микробной биомассы (микробного углерода и азота) в почвах, хотя и очень трудоёмкий», - рассказал Александр Сабреков.
Микробная биомасса напрямую связана с процессами разложения органики в болоте. Такой чувствительный к окружающим условиям количественный микробиологический показатель становится неотъемлемой частью экологического мониторинга.
Пробы для исследования учёные отобрали в конце вегетационного сезона болотной растительности (период года, в котором возможны рост и развитие (вегетация) растений) на четырёх площадках. Здесь учёные проверили кропотливую работу: в каждом элементе микроландшафта в понижениях и повышениях вырезали по три торфяных монолита.
«Из каждого монолита вырезали по три пробы торфа – из акротельма, верхнего насыщенного кислородом торфяного горизонта с живой растительностью, катотельма, водонасыщенного, более глубокого, бескислородного горизонта, и мезотельма, торфяного горизонта, расположенного между ними. Пробы упаковывались в каркас из вспененного полиэтилена и оборачивались пищевой плёнкой», - рассказали исследователи. Затем все пробы смешали по определённому принципу и в итоге получили 33 образца для анализа.
Для измерения микробной биомассы был выбран метод фумигации-экстракции с хлороформом, ставшим за последние десятилетия золотым стандартом лабораторного тестирования этого показателя. «Микробная биомасса определялась путем расчета увеличения экстрагируемых из почвы фракций, таких как растворенный органический углерод (далее - РОУ) и растворенный азот (далее - РОА), экстрагируемых раствором сульфата калия во время фумигации хлороформом, умноженного на коэффициент преобразования. Увеличение РОУ или РОА пропорционально микробной биомассе почвы, и поэтому микробную биомассу можно рассчитать с использованием коэффициентов пересчета», - замечают учёные.
При нахождении в атмосфере, насыщенной хлороформом, микробные клетки разрушаются, и их содержание переходит в растворимое состояние. «Фумигация проводилась в эксикаторах, откуда предварительно с помощью вакуумного насоса откачивался воздух (до момента, когда хлороформ начал кипеть). Фумигацию и экстракцию всех отобранных проб провели в течение 4 дней после отбора проб. Полученные экстракты были заморожены, и в течение месяца содержание растворённого углерода и азота в них было измерено на элементном анализаторе», - рассказали в лаборатории. Дополнительно были протестированы упрощённые методики анализа, предполагающие меньшее время фумигации и добавление хлороформа непосредственно в пробы.
Добавим, что результаты исследований будут опубликованы в течение полугода.
Материал подготовлен при участии Лаборатории геоинформатики экосистем ЮГУ.
