Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние десятилетия проблемы глобального изменения климата Земли поставили перед исследователями ряд задач, связанных с учетом источников парниковых газов и оценкой масштабов их эмиссии в атмосферу.
Метан является наиболее распространенным органическим газом атмосферы, играющим исключительно важную роль в химии атмосферы и тропосферы и создании парникового эффекта.
Цикл биогенного метана в различных экосистемах связан, во-первых, с процессами его образования - функционированием микробных сообществ, осуществляющих анаэробную трансформацию органических веществ; во-вторых, - с процессами окисления метана аэробными метанотрофными бактериями и, в-третьих, с его эмиссией в атмосферу.
Различные стороны цикла биогенного метана наиболее хорошо изучены в водных экосистемах (Беляев и др., 1979; Oremland. 1982; King et al., 1983, Гальченко, 1989; Kiene, 1991; Иванов и др., 1993). Микробиологические же аспекты биогеохимической деятельности метанобразующих и метанокисляющих бактерий в почвах остаются пока малоизученными. В первую очередь это относится к почвам северных территорий. В то же время переувлажненные ландшафты бореальной, субарктической и арктической зон являются основными естественными источниками атмосферного метана (Sebacher et al., 1986; Panikov et al., 1993 ; Паников, 1995). Согласно современным оценкам, с естественных переувлажненных ландшафтов России поступает примерно 27% глобального потока метана (Matthews, 1993).
Тундровые экосистемы занимают 8% территории России (Паринкина, 1989) и характеризуются замедленной трансформацией и консервацией органического материала в условиях общей переувлажненности , низких температур, мерзлотных явлений. Вопросы функционирования микробных сообществ в этих экосистемах представляют интерес как с общебиологической точки зрения, -существования жизни в экстремальных условиях низких температур, так и в свете конкретных проблем - биогеохимии цикла метана.
Цель исследования. Изучение геохимической деятельности метанобразующих и метанокисляющих бактерий в мерзлотных почвах Колымской низменности.
Задачи исс іедования:
1. Выявить основные типы мерзлотных почв - источников метана и изучить его распределение в данных почвах.
-
Оценить активность "in situ" сообществ метанобразующих и метанокисляющих бактерий в талом слое изучаемых почв.
-
Охарактеризовать сообщества метаногенных и метанотрофных микроорганизмов в изучаемых почвах.
-
Определить скорости продукции и потребления метана мерзлотными почвами в моделируемых условиях.
-
Исследовать эмиссию метана в атмосферу и определить факторы, контролирующие данный процесс.
Научная новизна и практическая значимость. В настоящей работе впервые проведены исследования различных аспектов биогеохимии цикла метана на территории криолитозоны Северо-Востока Якутии (68 - 69 N):
выявлены типы мерзлотных почв, являющиеся основными источниками метана в атмосферу на данной территории;
радиоизотопными методами определена активность метанобразующих и метанокисляющих микробных сообществ в талом слое почв;
получены данные о распространении, численности и видовом разнообразии метаногенов и метанотрофов в талых слоях мерзлотных болотных и пойменных болотных почв;
оценены скорости процессов образования и окисления метана в моделируемых условиях для мерзлотной болотной торфяной почвы;
получены данные по потокам метана из мерзлотных почв Колымской низменности и предпринята попытка оценить масштаб эмиссии метана с этой территории.
Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены на 10-ом международном симпозиуме по Биогеохимии окружающей среды ISEB (Сан-Франциско, 1991), заседании лаборатории почвенной микробиологии РАН (Москва, 1991) 1-ой международной конференции по Криопедологии (Пущино, 1992), заседаниях Совета по Криологии земли (Москва, 1991; Пущино, 1994), совещании по эмиссии парниковых газов (Москва, 1994), заседании кафедры Биологии почв МГУ (Москва, 1995).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов, изложения экспериментальных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы (ЗД6 ссылок). Работа изложена на -/^/страницах машинописного текста, содержит 3 таблиц и 21 рисунков. 2