КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 20-74-00108
НазваниеВодоросли и цианобактерии в техногенных субстратах и загрязненных почвах Кольской Арктики
Руководитель Шалыгина Регина Ринатовна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр «Кольский научный центр Российской академии наук» , Мурманская обл
Конкурс №49 - Конкурс 2020 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-108 - Почвоведение
Ключевые слова водоросли, цианобактерии, биоразнообразие, биомониторинг, экстремальные условия, почва, загрязнение, тяжелые металлы, соединения фтора, нефтепродукты, техногенные субстраты, биотехнологический потенциал, коллекция культур, Кольская Арктика, молекулярно-генетические методы
Код ГРНТИ34.27.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальных научных проблем биологии и экологии: накопление знаний о биоразнообразии живых организмов, расширение представлений об экологической роли фототрофных микроорганизмов в северных экосистемах, испытывающих интенсивную антропогенную нагрузку, об адаптационных возможностях цианобактерий, эукариотических водорослей и их сообществ в стрессовых условиях природного и техногенного генезиса, целенаправленном использовании их адаптационного потенциала в биотехнологии.
В рамках Проекта предполагается изучить биоразнообразие водорослей и цианобактерий в почвах территорий, характеризующихся суровыми климатическими условиями, одновременно испытывающих высокую антропогенную нагрузку; получить новые знания о роли фототрофных микроорганизмов в процессах первичного почвообразования на техногенных субстратах в условиях холодного климата; выявить биотехнологический потенциал водорослей и цианобактерий из экстремальных местообитаний – техногенных субстратов и загрязненных почв Кольской Арктики; пополнить Коллекцию штаммов водорослей и цианобактерий.
Актуальность решения обозначенной проблемы обусловлена возрастающей техногенной нагрузкой на северные экосистемы в связи с интенсификацией их промышленного освоения, что делает необходимым совершенствование процедур экологического мониторинга состояния окружающей среды для своевременного принятия решений, препятствующих возникновению необратимых негативных последствий.
Регион исследований характеризуется уникальным сочетанием природных и антропогенных факторов – суровые климатические условия и развитая промышленная отрасль, длительное функционирование которой уже привело к появлению значительных площадей нарушенных земель и территорий, занятых отвалами и хвостами обогащения.Экосистемы Крайнего Севера характеризуются замедленными процессами энерго- и массообмена в основном вследствие низких температур, что делает их неустойчивыми к антропогенным воздействиям. Почвы обладают низкой биогенностью, а, следовательно, и низким потенциалом самоочищения. В условиях нарастающей техногенной нагрузки постоянный контроль химического загрязнения окружающей среды становится неотъемлемой частью мониторинга состояния экосистем.
Перспективность применения микроорганизмов в биодиагностике степени загрязнения почв в настоящее время не вызывает сомнений. При этом в качестве биоиндикаторов водоросли и цианобактерии имеют ряд преимуществ перед другими почвенными организмами. Традиционно альгомониторинг был основан на световой микроскопии и морфологической идентификации водорослей. Привлечение молекулярно-генетических анализов позволит вывести исследования фототрофной микробиоты Кольской Арктики на качественно новый уровень, облегчить поиск новых видов, выявить штаммы, пригодные для биотехнологических разработок. Экология цианобактерий и микроводорослей природных сред приполярных областей, а также стратегии их выживания в суровых условиях Арктики представляют большой интерес для общей биологии.
Научная новизна исследований определяется следующими аспектами:
- в рамках предлагаемого Проекта впервые будет изучено биоразнообразие водорослей и цианобактерий в почвах Кольской Арктики с одновременным использованием культурального и молекулярно-генетического подходов, что особенно актуально для малоизученных и экстремальных местообитаний, в которых многие микроорганизмы теряют типичную морфологию;
- впервые при изучении биоразнообразия водорослей и цианобактерий в почвах Мурманской области будет сделан акцент на территории, прилегающие к основным источникам загрязнения, проведен сравнительный анализ особенностей формирования сообществ фототрофных микроорганизмов при различных типах загрязнений почвы (тяжелые металлы, соединения фтора, нефтепродукты);
- впервые будут подробно изучены сообщества водорослей и цианобактерий техногенных субстратов различного происхождения, проведен их сравнительный анализ;
- впервые будет изучен биотехнологический потенциал некоторых штаммов водорослей и цианобактерий, выделенных из загрязненных почв и техногенных субстратов территории Кольской Арктики.
В результате выполнения Проекта будет описано культивируемое разнообразие цианобактерий и эукариотических водорослей в техногенных субстратах и почвах с различными типами загрязнения и стадией трансформации на основе культурально-морфологических признаков с привлечением современных методов молекулярно-генетического анализа; выявлены виды – индикаторы загрязнения, а также виды, чувствительные и устойчивые к определенным типам антропогенной нагрузки; сделаны выводы о степени токсичности техногенных субстратов для фототрофных организмов, о скорости протекания в них первичных почвообразовательных процессов; значительно пополнена коллекция штаммов аборигенных фототрофных микроорганизмов;изучен биотехнологический потенциал отдельных штаммов, перспективных для создания технологий очистки и восстановления загрязненных и нарушенных сред.
Результаты исследований позволят сформировать представление о современном состоянии северных почв и степени их антропогенной трансформации, о разнообразии, функционировании и устойчивости сообществ фототрофных микроорганизмов в экстремальных условиях местообитания. Пополнение живой коллекции микрофототрофов – экстремофилов, которые отличаются адаптированностью к неблагоприятным факторам окружающей среды, обеспечит новые возможности для исследования их биотехнологического потенциала. Таким образом, в результате выполнения Проекта будут получены уникальные комплексные материалы, которые дополнят имеющиеся знания о современном состоянии, функционировании и устойчивости экосистем Кольской Арктики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ