Содержание материала

Достижения за последние 10 лет

1.  Впервые установлены особенности перераспределения и накопления органического материала в криоземах восточной Арктики (Лупачев, Губин, 2008; Губин, Лупачев, 2008).
2. Впервые охарактеризовано биоразнообразие протистофауны тундровых почв восточной Арктики (подбура, криозема и глеезёма), включающей три большие полифилетические группы микроорганизмов: инфузории (а), амебоидные (б) и жгутиконосцы (в). Выявлен большой процент редких и ранее не описанных для почв организмов, много новых видов (Шмакова и др., 2010).
3. Впервые обнаружены зоны концентрирования подвижных фаз при сегрегации льда в промерзающих почвах и разработаны математические модели их формирования (Ostroumov et al, 2001)
4. Для составления реальной картины отклика земной поверхности на климатические изменения собрана и перенесена на электронные носители информация по температуре почв области сезонной и вечной мерзлоты, наблюдаемой на сети метеорологических станций России с конца XIX века. База данных о температуре почв включает наблюдения 600 станций с момента начала измерений по 2000 год. Эту информацию уже начали использовать для выявления региональных особенностей динамики температурного режима почв в условиях изменяющегося климата (Гиличинский и др. 2000; Чудинова и др. 2001, 2003; Быховец и др. 2007; Худяков и др. 2010; Zhang et al 2001, 2005; Frauenfeld et al 2004; Chudinova et al 2006).
5. Результаты многолетних наблюдений за динамикой деятельного слоя и температурным режимом вечной мерзлоты на статистически и пространственно репрезентативной сети говорят о минимальном отклике термического состояния почвенного покрова и верхних горизонтов криолитосферы восточной Арктики на текущие флуктуации климата по сравнению с другими регионами. В частности, в низовьях Колымы не выявлено различий между нынешней температурой вечной мерзлоты и ее прошлым, 25 летней давности, термическим режимом. Это связано с высокой льдистостью криогеосистем, стабилизирующей их термическое состояние за счет теплоты фазовых переходов (Fyodorov-Davydov et al 2005; Romanovsky et al 2010).
6. Впервые установлен изотопный состав углерода метана (δ13С)СН4 (-68,1/-86,0%о), однозначно указывающий на биогенное происхождение этого законсервированного в мерзлых толщах Арктики и Антарктиды и выведенного из современного биогеохимического круговорота парникового  газа. Распределение метана в сводном геологическом разрезе имеет вид сэндвича, где между эпикриогенными СН4-содержащими (до 40 мл/кг) толщами расположены синкриогенные ледовые комплексы, в которых метан отсутствует. Таким образом, осадочный чехол в криолитосферы представляет собой огромный резервуар биогеогаза, потенциально способного высвободиться в атмосферу при деградации вечной мерзлоты, однако, катастрофического выброса метана в атмосферу не произойдет (Ривкина и др. 2006; Rivkina et al 2007).
7. Впервые предложен и апробирован метод прямого датирования возраста мерзлоты с помощью долгоживущего космогенного радионуклида 36Cl. В качестве природного хронометра используется отношение концентраций радиоактивного хлора к стабильному хлору (36Cl/Cl) во льдах синкриогенных толщ. На основании этого соотношения впервые для обширной территории восточной Арктики установлен ранее неизвестный возраст среднеплейстоценовых горизонтов вечной мерзлоты: от 200 до 600 тысяч лет, что согласуется с геологическими представлениями и демонстрируют перспективность предложенного метода (Gilichinsky et al 2007; Блинов и др. 2009; Blinov et al 2009).
8. Собрана единственная в мире коллекции семян из позднеплейстоценовых ископаемых нор сусликов, погребенных в вечномерзлых толщах (Губин и др., 2001). Хорошая сохранность семян позволяет идентифицировать их до вида растения, что позволяет очень детально реконструировать палеоландшафты. Из калусной ткани некоторых семян удается прорастить полноценные растения, что является примером восстановления генетических ресурсов прошлых эпох. Можно предположить, что, вытаивая из мерзлоты, они, наряду с другими палеобиологическими объектами,  участвуют в поддержании современного биоразнообразия (Яшина и др. 2002; Губин и др., 2003).
9. Установлено присутствие в мерзлых толщах Арктики и Антарктиды  многочисленных и разнообразных сообществ жизнеспособных палеомикроорганизмов: грам-положительные и грам-отрицательные, споровые и неспоровые, анаэробные и аэробные бактерии, грибы, дрожжи, цианобактерии, зеленые водоросли и простейшие, сохраняющие жизнеспособность на протяжении геологически значимого времени (Кочкина 2001; Воробьева и др. 2002; Шатилович и др. 2005, 2010; Vishnivetskaya et al 2005, 2009; Rodrigues et al 2006). Они обнаружены в керне скважин всех полярных областей с постоянными отрицательными температурами пород от -2 до -28оС. Многие из них представлены новыми видами (Suetin et al 2009; Krivushin et al 2010), а наиболее древние датируются ~3 млн. лет в Арктике и ~5 млн. лет в Антарктиде (Gilichinsky et al 2007).. Впервые биоразнообразие прокариот (Vishnivetskaya et al 2006) и эукариот (Lydolph et al 2005) криобиосферы подробно представлено с использованием молекулярно-генетических методов. При оттаивании вечной мерзлоты микроорганизмы полностью восстанавливают свою физиологическую активность.
10. Эксперименты с радиоактивно мечеными субстратами, показали, что микроорганизмы не только сохраняют жизнеспособность в мерзлоте, но и способны осуществлять метаболические реакции при отрицательных температурах и репарировать нарушения ДНК (Rivkina et al 2000, 2004, 2005; Ривкина и др. 2002, 2006; Johnson et al 2007).
11. В многолетнемерзлых морских горизонтах арктического побережья от Баренцева моря до мыса Барроу на Аляске на глубинах до 50 м впервые изучена изолированная от внешних факторов древняя голоцен-плейстоценовая (до 100 тысяч лет) экосистема высокоминерализованных (до 300 г/л) переохлажденных водных линз (до -9°С) вод (криопэгов). Населяющее их психрофильно-психротрофное галотолерантное микробное сообщество включает новые виды аэробных и анаэробных бактерий и мицелиальных грибов, метаболически активных в водной среде при отрицательных температурах и высокой солености (Гиличинский и др. 2003; Кочкина и др. 2007; Печерицына и др. 2007; Озерская и др. 2008; Ozerskaya et al 2004; Shcherbakova et al 2005; Bakermans et al 2006). Сохранение жизнеспособных организмов в такой среде имеет астробиологическое значение, т.к. криопэги – единственно возможный вид свободной воды в мерзлых толщах Марса, а ранее не известное микробное сообщество - вероятный прототип ее обитателей (Gilichinsky et al 2003, 2005).
12. Для проверки гипотезы панспермии был проведен эксперимент «Влияние космического полета на состав и активность микробного комплекса многолетнемерзлых отложений». Образцы грунта естественной влажности и сложения были выведены на орбиту спутником и экспонировались в условиях открытого космоса. После 14-дневного полета наблюдалось резкое падение численности жизнеспособных микроорганизмов и изменение качественного состава микробного комплекса. Оказалось, что эффективность воздействия факторов космического полета на микробный комплекс мерзлого грунта на 6 порядков выше, чем ожидаемая на основании модельных экспериментов с гамма-излучением.

   
© ИФХиБПП РАН