Средствами метагеномного анализа предполагается оценить таксономический состав и видовое разнообразие почвенных грибов и бактерий, обитающих под валежом и в фоновых участках малонарушенного мезофитного широколиственного леса. Исследование будет проводиться в заповеднике “Калужские засеки” и его буферной зоне. Леса заповедника уникальны по своему многовидовому составу, большому возрасту деревьев, наличию на территории единичных и массовых ветровалов, расположенных в различных экотопических условиях. Почвенные грибы и бактерии в лесных экосистемах в большой мере участвуют в формировании ответной реакции лесов на увеличение содержания углекислого газа, потепление, засухи и пожары, вспышки численности вредителей и выпадение азота. Однако представления о пространственно-временной динамике почвенных микроорганизмов в настоящее время только формируются, хотя именно они важны для оценки долгосрочных последствий изменений климата и стратегий природопользования. В проекте предлагается изучение микробиома лесных почв малонарушенного широколиственного леса в связи с естественным нарушением – массовыми и единичными ветровалами. Сравнительный анализ почвенного микробиома под валежом и в фоновой почве позволит как впервые описать сообщества почвенных грибов и бактерий многовидового малонарушенного широколиственного леса, так и охарактеризовать естественные изменения в этих сообществах, имеющие четкие пространственные и временные характеристики; тем самым позволит получить новые результаты, актуальные для развития мировой и российской науки.
Новизна исследования определяются как комплексным характером предложенных методов (экологии биосистем, почвоведения, микологии, микробиологии и структурной геномики), так и уникально широким набором объектов исследования. Впервые для почвенных образцов, взятых в разных экотопах под валежом восьми видов деревьев (Quercus robur, Fraxinus excelsior, Tilia cordata, Ulmus glabra, Acer platanoides, Populus tremula, Betula pendula и Picea abies) и в фоновом широколиственном лесу, будут применены методы метагеномики для сравнительного анализа разнообразия почвенной микробиоты. Будут проверяться гипотезы о влиянии лежащего ствола, его видовой принадлежности на разнообразие и состав микробиоты под валежом, а также оригинальная гипотеза о влиянии типа почвы (Podzol/Arenosol, Retisol/Luvisol и Phaozem по классификации WRB) в широколиственных лесах на разнообразие почвенных грибов и бактерий. Результаты по применяемым методам будут сопоставимы с результатами мировых исследований почвенного микробиома в лесных сообществах и будут дополнять их в силу оригинальности объекта исследования и проверяемых гипотез. Изучение почвенного микробиома под валежом будет дополнять результаты, полученные в текущем проекте РНФ по метабаркодингу грибного и бактериального сообществ валежной древесины 8 видов деревьев на 5 стадиях разложения. Образцы почв для метагеномного анализа по-возможности будут взяты из-под стволов, из которых были отобраны ранее образцы древесины. Тем самым будет оценена потенциальная связь между ксилобионтными и почвенными сообществами грибов и бактерий.
Исследования микробиома лесных почв, сопряженные с исследованиями валежной древесины, приобретают большое значение в связи с вопросами изменения климата, сохранения разнообразия и поддержания устойчивости наземных экосистем. Выполнение проекта позволит получить новые результаты, важные для смягчения последствий изменения климата на нашей планете, для достижения целей карбонового регулирования экономики.
