Введение к работе
Актуальность темы
Поддерживавшееся длительное время динамическое равновесие в содержании различных форм азота в биосфере начало стремительно меняться в прошлом веке (Умаров и др., 2007). Учёные всё больше сходятся во мнении, что современные масштабы нарушения круговорота азота могут иметь глобальные последствия, сравнимые с последствиями нарушения круговорота углерода (Глобальная экологическая перспектива..., 1999). На пятьдесят пятой сессии Ассамблеи ООН, состоявшейся 3 октября 2000 г., в программе действий на XXI век было особо обращено внимание на важность изучения изменений в процессах азотного цикла. В связи с этим повысился интерес к изучению процессов трансформации соединений азота, в том числе, в экосистемах холодного климата, выступающих в качестве «компаса глобальных перемен».
Альпийские экосистемы Кавказа, как типичные представители экосистем холодного климата, остаются малоизученными. В них практически не проводились работы по изучению сезонной динамики процессов трансформации соединений азота как результата функционирования системы «почва-микроорганизмы-растения». Большинство исследователей лишь на короткое время посещали высокогорные районы, что не способствовало проведению длительных сезонных наблюдений. Несколько больше работ по компонентам цикла азота выполнено в арктических и субарктических тундровых экосистемах, функционально наиболее близких к высокогорным экосистемам (Hart, Gunther, 1989; Giblin et al., 1991; Fisketal., 1998).
Цель работы
Изучение трансформации соединений азота в альпийских экосистемах Тебердинского заповедника с использованием метода изотопной метки N.
Задачи исследования
-
Оценить пулы азота и их сезонную динамику в системе «почва-микроорганизмы-растения» в альпийских экосистемах.
-
Изучить временную динамику процессов трансформации соединений азота в горно-луговых альпийских почвах.
-
Установить преимущественные источники азотного питания растений и микроорганизмов.
4. Оценить вклад симбиотической азотфиксации в обеспечение азотного питания бобовых растений в альпийских фитоценозах.
Научная новизна
Проведенные исследования характеризуют особенности состояния азота в системе «почва-микроорганизмы-растения» в двух распространенных биогеоценозах альпийского пояса Тебердинского заповедника. Впервые в горнолуговых альпийских почвах Северо-Западного Кавказа определены активность и динамика процессов «гросс» трансформации азота с использованием изотопной метки N. Установлено, что ассимиляция органических соединений азота является дополнительным механизмом повышения доступности азота для некоторых видов альпийских растений с везикулярно-арбускулярной микоризой. Впервые получены прямые доказательства того, что среди растений альпийского пояса Тебердинского заповедника присутствуют виды, отличающиеся по скорости ассимиляции минеральных соединений азота и по предпочтениям разных источников питания. Показано, что симбиотическая азотфиксация адаптирована к экстремальным условиям высокогорий и является важным источником азотного питания бобовых растений альпийских биогеоценозов.
Практическая значимость диссертации
Полученные результаты могут быть использованы для выработки рекомендаций по оптимизации питания растений при восстановлении высокогорных экосистем, так как многие альпийские и субальпийские территории используются человеком и часто требуют незамедлительной рекультивации. В частности, результаты исследования могу способствовать выработке экстренных мер по восстановлению нарушенных сообществ высокогорий вследствие интенсификации антропогенной деятельности на Кавказе, такой как перевыпас скота, развитие добывающей промышленности, строительство дорог и туннелей, развитие индустрии туризма и спорта (включая строительство олимпийских объектов к зимним Олимпийским играм 2014 г.).
Полученные результаты можно использовать в моделях изменения климата и реакции растений на атмосферное загрязнение для прогноза изменений видового состава и продуктивности высокогорных экосистем, а также при проведении комплексного мониторинга окружающей среды.
Апробация диссертации
Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на XIV, XV hXVI Международных научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2007-2009» (Москва, 2007, 2008, 2009); Международной научной конференции «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты» (Санкт-Петербург, 2007); Международной конференции «География продуктивности и биогеохимического круговорота наземных ландшафтов: к 100-летию профессора Н.И. Базилевич» (Пущино, 2010); IV Всероссийской научной конференции «Отражение био-, гео-, антропосферных взаимодействий в почвах и почвенном покрове» (Томск, 2010); Международной научно-практической конференции «Проблемы мониторинга природных процессов на особо охраняемых природных территориях» (Варварино, 2010); Ассамблее Европейского Союза наук о Земле (Вена, 2010); Международной конференции «The Global Change and the World Mountains Conference» (Перт, 2010); на заседаниях кафедры общего почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова (Москва, 2011), кафедры системной экологии Свободного университета Амстердама (Амстердам, 2011), кафедры почвоведения Гёттингенского университета (Гёттинген, 2011).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 4 статьи (из них 3 в журналах, рекомендованных ВАК) и 11 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации
