Содержание материала

Научная концепция лаборатории

     Криосфера Земли состоит из многолетних и сезонных отрицательно-температурных образований. Среди них наиболее заселенными современной или древней биотой являются сезоннопромерзающие и мерзлотные почвы (криопедосфера) и многолетнемерзлые породы (криолитосфера). Вместе со снежным и ледниковыми покровами они представляют собой криобиосферу – малоизученную часть биосферы с отрицательно-температурными экосистемами и предельно низкими скоростями биохимических реакций и биологических процессов. В мерзлых толщах, наряду со стабильным физико-химическим режимом и пленками незамерзшей воды, обеспечивающих сохранность клеточных структур, это способствует сохранению биологических систем в течение геологического времени, несравнимо дольше, чем в других местообитаниях. С учетом площади и мощности, криолитосфера является природным банком жизнеспособных палеосистем, который содержит огромную, изолированную от воздействия внешних факторов, массу живой материи с генетическим разнообразием былых эпох до антропогенного воздействия на природу. При этом, мерзлая часть литосферы (как сезонная - криопедосфера, так и многолетняя - криолитосфера) не является областью биогеохимического покоя, а при оттаивании пород палеобиота восстанавливает свою физиологическую активность и заново вовлекается в биогеохимические процессы.
     Позднекайнозойская генерация микроорганизмов, возраст которой соответствует возрасту мерзлоты, обладает неизвестными механизмами адаптации и стратегией сохранения жизнеспособности. Выявление этих механизмов требует определения характерного времени, необходимого для качественных, количественных и адаптационных изменений, происходящих с сообществами и отдельными видами организмов в мерзлотных почвах, на биогеохимическом барьере между почвой и кровлей многолетней мерзлоты и в самой вечной мерзлоте. 0-моментом для эволюционных построений является криопедосфера и ее биоразнообразие.
     Сейчас, на основе  междисциплинарных фундаментальных исследований на стыке наук о Земле и биологии требуется охарактеризовать мерзлотные почвы и многолетнемерзлые породы как среду обитания микроорганизмов и сохранения генетических ресурсов, определить биоразнообразие и стратегию выживания микроорганизмов и биологических объектов более высокого ранга в отрицательно-температурных экосистемах. Это позволит приблизиться к решению фундаментальной проблемы – оценке длительности сохранения жизни, не решаемой экспериментальным или расчетным путем из-за невозможности моделирования реального биологического времени. Криобиосфера, как хранилище древних биологических сообществ, позволяет наблюдать результат их криоконсервации в течение геологического времени. Изучение жизнеспособных экосистем криолитосферы рассматривается как самостоятельный раздел бактериальной палеонтологии,  позволяя проводить палеореконструкции на основе сохранившейся в мерзлых толщах ДНК и разработать гео/биологической часы пребывания жизнеспособных организмов вне активного круговорота. Открываются новые перспективы использования недр в зоне вечной мерзлоты. Их значимость требует осмысления, но с учетом тенденций развития биотехнологии, роль генетических ресурсов сохраняющихся в литосфере при отрицательных температурах, выглядит не менее важной, чем геологических. Масштаб и характер палеобиосферы не может не интересовать ученых, т.к. при оттаивании пород палеобиота восстанавливает физиологическую активность и заново вовлекается в биогеохимические процессы, влияя на круговорот элементов и парниковых газов и участвуя в формировании современного биоразнообразия. И, наконец, криобиосфера Земли является моделью космической среды обитания на планетах криогенного типа, а ее микробные обитатели - возможными аналогами внеземной жизни на Марсе.

   
© ИФХиБПП РАН