МГУ–2013: Институт экологического почвоведения

Директором института назначен член-корр. РАН Шоба Сергей Алексеевич; зам. директора по научной и административно-организационной работе – д.б.н. Ковалева Наталия Олеговна.

 

Общие сведения. В составе института работают научно-исследовательские лаборатории: биоразнообразия и экологии почв; энерго- и массообмена в почвах и экосистемах; почвенных ресурсов и экологического проектирования.

В штате на декабрь 2013 г. состояли 20 человек, из них научных сотрудников – 16 человек, в т.ч. 5 докторов и 7 кандидатов наук, 2 члена-корреспондента РАН.

 

Наука. Научная работа велась в рамках направления «Исследование функций почв в биосфере и жизни человека и разработка методов их регулирования в целях устойчивого использования почвенных ресурсов». Наиболее значимые научные результаты исследований 2013 г. находятся в соответствии с приоритетным направлением «Рациональное природопользование и устойчивое развитие регионов России» (ПНР 6).

Основной целью стала разработка концепции и методологии организации системы мониторинга состояния и функционирования почв и экосистем.

Институт совместно с факультетом почвоведения в ходе реализации программы развития МГУ в 2013 г. продолжил работы, направленные на инвентаризацию и эффективное использование почвенно-земельных ресурсов России. В рамках создания единой Почвенно-географической базы данных РФ была разработана информационная поисковая система, которая является программным средством и Интернет-ресурсом (Электронный информационный ресурс №19661; Свидетельство о регистрации авторских прав от 6 нояб. 2013 г. №50201351069, С.А. Шоба, И.О. Алябина и др.), использующим, в числе прочих, и материалы Геопортала МГУ. Разработанный Интернет-ресурс (http://www.soil-db.ru), функционирующий в среде Windows, предназначен для формализованного сбора данных по почвенным профилям в автономном и оперативном режимах, их отображения на картах России; он позволяет проводить поиск и отбор профилей как по любому из почвенных показателей, так и по географическому принципу, получать информацию о почвенном покрове и свойствах почв субъектов РФ, о структуре земельных угодий. Результаты поиска могут быть отображены на картах или выгружены в формате csv для расчётов по запросу любых Интернет-клиентов, работающих в области охраны природы, почвоведения, землеустройства, сельского и лесного хозяйства, управления и экономики и т.п.

Для визуализации собранной информации о современном состоянии почвенно-земельных ресурсов РФ в 2013 г. коллективом института и факультета почвоведения под руководством Г.В. Добровольского и С.А. Шобы была опубликована Карта почвенно-экологического районирования Восточно-Европейской равнины М 1:2500000 (гл. ред. Г.В. Добровольский, И.С. Урусевская). Карта почвенно-экологического районирования РФ входит в состав картографического блока Почвенно-географической базы данных России, наряду с материалами Национального Атласа почв РФ, опубликованного ранее (гл. ред. С.А.Шоба, 2011). Карта является последним обобщением информации о современном состоянии земельного фонда РФ, особенностях его использования, региональных отличиях и экологическом состоянии. Именно такая карта должна стать основой мониторинга состояния земельных ресурсов, оценки почв и принятия решений о дифференцированном использовании земель, охране природных ресурсов, определении границ территорий сельскохозяйственных угодий (Г.В. Добровольский, С.А. Шоба, И.О. Алябина, совм. с факультетом почвоведения).

Для оценки и картографирования деградации земель на локальном уровне на тестовых участках проведено тестирование методики LADA (Land degradation assessment in drylands) и даны рекомендации по адаптации метода для оценки эрозионных процессов, явлений солонцеватости, повышения дробности категорий картографических выделов (вед.н.с. Г.С.Куст, ст.н.с. О.В. Андреева).

Важным показателем мониторинга почв являются агрофизические характеристики (например, структура почв) и параметры их гумусного состояния, прямо отражающего уровень плодородия почв. Предпринята попытка рассмотрения системы гумусовых веществ почв на основе их супрамолекулярной природы и исходя из возможностей функциональной роли почв в экосистемах. Предложена теоретическая схема преобразования растительного опада в почве, подтверждённая экспериментальными литературными данными (вед.н.с. Г.Н. Федотов).

Экспериментально показано, что агрономически ценная структура почв напрямую зависит от водоустойчивости почвенных агрегатов. Установлено (вед.н.с. Г.Н. Федотов), что прочности в сухих и влажных почвах имеют разную природу: гидрофильную или гидрофобную. Вскрыт механизм структурного перехода в почвенных гелях при взаимодействии воздушно-сухих почв с водой. Изучение удельного электрического сопротивления почвенных объектов подтвердило предположение о закреплении электролитов в гидрофильных областях гумусовой матрицы сухих почв при их структурном переходе в раствор при взаимодействии воздушно-сухих почв с водой. Проведена проверка влияния энергетических воздействий на структурный переход. Показано, что при изучении структурного перехода необходимо избегать всех операций, которые приводят к росту числа и величины флуктуаций энергии в системе

Разработана методика сорбции гуминовых кислот бактериями в почвах (ст.н.с. В.В. Дёмин). На примере 38 штаммов бактерий показана их способность сорбировать гуминовую кислоту из водного раствора. Полученные данные могут быть использованы при разработке систем биохимической детоксикации природных вод. При помощи высокоэффективного жидкостного хроматографа, проведен (вед.н.с. И.Ю.Чернов, ст.н.с. В.В.Дёмин) скрининг штаммов дрожжевых грибов на содержание фитогормона ауксина в культуральной жидкости. Показано, что все исследованные дрожжи способны к синтезу ауксина, но у эпифитных дрожжей эта способность выражена лучше. Полученные результаты могут быть использованы при производстве биологически активных веществ, повышающих плодородие почв (грант РФФИ).

Показано (чл.-корр. РАН И.Ю. Чернов), что инвазивные виды растений, такие как Impatiens glandulifera и Heracleum sosnowskyi, оказывают сильное трансформирующее воздействие не только на растительные сообщества, но и на структуру микробоценозов. В условиях отсутствия подстилочного слоя под зарослями однолетних интродуцированных гигрофитов Impatiens glandulifera формируются специфические почвенные дрожжевые комплексы, существенно отличающиеся по таксономической структуре, как от эпифитных, так и от типичных почвенных сообществ лесных и луговых биогеоценозов средней полосы России. Под инвазивными зарослями борщевика Heracleum sosnowskyi, который также имеет нетипичный для наших растений онтогенез, дрожжевые сообщества также имеют существенные отличия, в частности высокую долю гидролитиков в почве и незначительное присутствие типичных тремелловых и филлобазидиевых криптококков в эпифитном комплексе. Традиционно доминирующие виды теряют свою определяющую роль в таких сообществах, численность минорных компонентов возрастает. Нарушается эволюционно сформировавшаяся многоступенчатая система деструкции органического вещества, последствия которой пока мало предсказуемы. Постепенно происходит микробиологическая гомогенизация микробных сообществ, влекущая за собой серьёзные, но вначале трудно уловимые экологические изменения. Таким образом, предварительные данные показывают, что активный захват Impatiens glandulifera и Heracleum sosnowskyi лесных и луговых фитоценозов на территории Московской агломерации приводит к снижению биоразнообразия видов растений и микроорганизмов, обеднению почв и нарушению сложившегося биологического круговорота (грант РФФИ).

Совместно с американскими коллегами были изучены пути распространения вироидных инфекций внутри растения и идентифицированы сигнальные молекулы, ответственные за растительный иммунитет. В частности, был модифицирован (Н.Ю.Ковальская, США) и применён метод, основанный на ЭДТА-опосредованной экстракции флоэмных экссудатов, для детекции вироидной РНК (Potato spindle tuber viroid; PSTVd), отдельно, во флоэме и ксилеме томатов (Solanum lycopersicum). РНК PSTVd была обнаружена во флоэмных и отсутствовала в ксилемных клетках. RT-PCR, секвестирование нуклеотидной последовательности и Саузерн-блот анализ продукта RT-PCR подтвердили наличие вироидной РНК в экссудатах флоэмы. Анализ гуттационной жидкости не выявил присутствия РНК вироида в ксилеме. Полученные результаты могут быть использованы для детекции широкого круга растительных патогенов и сигнальных молекул, вовлечённых в развитие устойчивости у растений.

Продолжена работа по изучению биогеохимии лигнина в почвах. Разработана методология определения лигниновых фенолов в растительных тканях, почвах и гуминовых кислотах (вед.н.с. Н.О. Ковалева, мл.н.с. И.В. Ковалев). Экспериментально доказано, что метод мягкого щелочного гидролиза органического вещества является наиболее перспективным для целей определения лигнина в почвах и растительных тканях. Дана количественная характеристика лигниновых фенолов в гранулометрических фракциях почв. Установлена корреляция между величинами максимальной степени окисленности и степени трансформации боковых цепочек биополимера по отношению к исходной растительной ткани и величиной удельной поверхности почв. Изучены закономерности накопления фенолов растительного происхождения в железисто-марганцевых новообразованиях (грант РФФИ).

В рамках изучения эволюции почвенного покрова во времени основное внимание было уделено анализу экологической роли палеопочв в геологической истории Земли, реализуемой на фоне биологической эволюции (вед.н.с. А.О. Макеев), а также продолжены работы по получению новых изотопных кривых для континентальных регионов России, выделено 6 вероятных палеоклиматических сценариев для различных территорий суши (акад. РАН Г.В. Добровольский, вед.н.с. Н.О. Ковалева, Е.М. Столпникова).

На основе изучения свойств погребенных почв Подесенья (вед.н.с. Н.О.Ковалева, Е.М.Столпникова) детализированы представления о перестройке глобальной климатической системы планеты, произошедшей на рубеже позднеледниковья и голоцена. Эта перестройка имела пульсирующий характер, сопровождалась резкими колебаниями климата, состава растительности и облика ландшафтов. Для территории Подесенья выявлено, как минимум, два разных интерстадиала последней волны валдайского оледенения, соответствующие двум погребённым почвам: сухой аридный эпизод около 12930 л.н. и умеренно-гумидный – около 16500 л.н.

Впервые на территории заповедника «Басеги» изучено гумусное состояние горных почв Среднего Урала (чл.-корр. РАН С.А. Шоба, вед.н.с. Н.О. Ковалева, О.А. Лузянина). Полученные данные положены в основу системы мониторинга почв заповедной территории.

Совместно с сотрудниками факультета почвоведения разработана методика ресурсной оценки городских почв и нормирования нагрузки на них в связи с проблемой техногенного загрязнения (вед.н.с. А.В. Смагин).

Разработана физически обоснованная модель для количественной оценки процесса сорбции паров воды в почвах и грунтах (вед.н.с. А.В. Смагин), базирующаяся на уравнении Ван-дер-Ваальса. Модель адекватно описывает экспериментальные данные изотерм сорбции паров воды во всем диапазоне варьирования их показателей, включая область капиллярной конденсации и плёночной влаги.

Научно-популярная деятельность. Сотрудниками института даны интервью телеканалу Россия (Г.В.Добровольский, научно-популярный фильм «Русский чернозём»), радио России (Н.О. Ковалева, научно-популярная программа «Радиоскоп»).

 

Учебная работа. Для студентов факультета почвоведения разработан учебный курс «Агрохимические основы рекультивации загрязнённых и нарушенных земель» (н.с. Р.Р.Кинжаев), осуществляется поддержка 24 дистанционных учебных курсов факультета почвоведения (http://de.msu.ru) (вед.н.с. А.О. Макеев).

Довузовская работа. Продолжена реализация Российского телекоммуникационного проекта «Экологическое Содружество» (ст.н.с. М.Е. Рыхликова), в котором приняли участие более 4500 школьников и 500 педагогов из 267 образовательных учреждений России (52 региона), а также Республики Беларусь и Казахстана.

Организованы два семинара «Проектная деятельность учащихся в области наук о Земле» для учителей школ г. Москвы.

В рамках программы «Зелёная школа» проведены 6 вебинаров по ресурсосбережению и оздоровлению окружающей среды для учащихся 5–11 классов из 7 московских школ.

 

Конференции. Сотрудники представили 25 научных докладов на российских научных конференциях на территории России, и на 9 – за рубежом.

Организованы и проведены:

– международная конференция «Биодиагностика в экологической оценке почв и сопредельных сред»;

– XII международный симпозиум и полевой семинар по палеопочвоведению «Paleosols, pedosediments and landscape morphology as environmental archives / Палеопочвы, педоседименты и рельеф как архив природный среды»;

– симпозиум «Ландшафт и этнос» и круглый стол «Человек и среда его обитания», посвящённый Г.В.Добровольскому в рамках XXIII международной конференции «Человек и природа»;

– XV всероссийская телекоммуникационная конференция «Природу России сохранят дети».

 

Персоналии. Директор Института экологического почвоведения акад. РАН Г.В. Добровольский удостоен Государственной премии РФ в области науки и технологий за 2012 г. в составе авторского коллектива за цикл фундаментальных работ в области изучения биологического разнообразия, его сохранения и обеспечения экологической безопасности.

 

Публикации. Издан ежегодный 13 выпуск трудов «Роль почв в биосфере», продолжена работа электронного журнала «Доклады по экологическому почвоведению» (№№18, 19). Опубликовано более 100 научных работ, в т.ч.:

 

 

Барсегян А.Г., Гендугов В.М., Глазунов Г.П. и др. Экологическое нормирование и управление качеством почв и земель;

Гынинова А.Б., Шоба С.А., Балсанова Л.Д. и др. Почвы дельты реки Селенги;

Добровольский Г.В. Жизненный путь почвоведа;

Добровольская Т.Г., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. и др. Функционирование микробных комплексов верховых торфяников – анализ причин медленной деструкции торфа;

Чернов И.Ю. Дрожжи в природе;

Урусевская И.С., Алябина И.О., Винюкова В.П. и др. Карта почвенно-экологического районирования РФ М 1: 2500000 / под ред. Г.В.Добровольского, И.С.Урусевской.

 

 

Сидорова М.А., Умарова А.Б., Смагин А.В. и др. Лабораторные методы определения физических свойств торфяных и минеральных почв;

Федотов Г.Н., Гордова Ф.Ф. Наноструктуры в полимерах;

Федотов Г.Н., Шалаев В.С. Лекции по теории решения изобретательских задач.

 

Памяти Глеба Всеволодовича Добровольского. 8 апреля 2013 г. скончался директор Института экологического почвоведения, Заслуженный профессор Московского университета акад. РАН Г.В. Добровольский.

Выпускник геолого-почвенного факультета (1939) Г.В. Добровольский  работал в МГУ с 1949 г.: на биолого-почвенном факультете заведовал кафедрой географии почв (1961–1973), был деканом факультета (1970–1973). Он основатель и первый декан факультета почвоведения (1973–1989), заведующий кафедрой географии почв (1960–1988).

Специалист в области генезиса, морфологии, географии и картографии почв, классификации и эволюции почв, экологических функций почв, общих проблем теории и истории почвоведения. Г.В. Добровольский обосновал метод последовательного минералого-микроморфологического исследования почв, разработал теоретические основы генезиса, классификации и рационального использования аллювиальных почв, выявил эколого-геохимические закономерности почвообразования и эволюции почв в долинах и дельтах рек Европейской России и Западной Сибири, разработал концепцию эколого-генетических функций почв в биосфере.

Он являлся руководителем одной из ведущих научных школ России «Эколого-генетические почвенные исследования». Им подготовлено 35 кандидатов и 15 докторов наук. Многие годы Г.В. Добровольский читал курсы по географии, систематике и классификации почв на факультете почвоведения, по истории и методологии почвоведения.

Благодаря усилиям Г.В.Добровольского в Программу фундаментальных научных исследований РАН на 2013–2020 гг. отдельной строкой впервые в истории науки о почвах вписан пункт 54. «Почвы как компонент биосферы: формирование, эволюция, экологические функции».

Г.В. Добровольский был главным редактором журналов «Почвоведение» (с 1987 г.), «Вестник Московского университета. Серия Почвоведение» (1977–1991, с 1992 г. член редколлегии), член редколлегии журналов «Природа» (с 1991 г.), «Биосфера», главный редактор электронного журнала «Доклады по экологическому почвоведению».

Участник Великой Отечественной войны. Награждён орденами «Знак Почёта» (1971), Трудового Красного Знамени (1976, 1986), Дружбы народов (1981), Отечественной войны (II ст. – 1985), «За заслуги перед Отечеством» (IV ст. –1995, III ст. – 2005), медалями «За боевые заслуги» (1945), «За победу над Германией в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.», «За победу над Японией», Большой золотой медалью им. М.В.Ломоносова РАН (2012).

Лауреат Государственной премии СССР (1987) за цикл работ «Почвы мира: картография, генезис, ресурсы, освоение» (1965–1985).

Лауреат Государственной премии РФ (2001) за цикл работ «Функционально-экологические основы изучения, охраны, повышения плодородия почв и рационального использования почвенных ресурсов».  

Лауреат Государственной премии РФ (2012, посмертно) за цикл фундаментальных работ в области изучения биологического разнообразия, его сохранения и обеспечения экологической безопасности.

Лауреат премии им. М.В.Ломоносова (1984) за цикл работ «Почвенно-географическое районирование как научное направление и основа рационального использования земельных ресурсов».

Лауреат премии им. М.В.Ломоносова за педагогическую деятельность (1997).

 

Г.В. Добровольский до последнего дня оставался директором Института почвоведения МГУ–РАН/Института экологического почвоведения (1996–2013) – инновационного центра по проблемам почвоведения в МГУ.

Памяти Г.В. Добровольского посвящён специализированный выпуск электронного журнал «Доклады по экологическому почвоведению» №2. 2013 (19) http://jess.msu.ru/