Сотрудники лаборатории «БиоГеоКлим» ТГУ в рамках проекта, поддержанного РФФИ, создают фотобанк почв, который будет включать все основные типы, представленные на широтном профиле Западной Сибири – от степей до тундр. Новая информационная база поможет исследователям реконструировать изменения экосистем макрорегиона в прошлом и прогнозировать трансформации почв в будущем.
– В рамках проекта будет оценено разнообразие морфонов – элементов строения почвы, являющихся индикаторами почвенных процессов, и проведена их систематизация, – говорит руководитель проекта, старший научный сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим» Сергей Лойко. – Развитие цифровой фототехники и микроскопии позволило значительно усовершенствовать морфологический анализ. Благодаря «цифре» в последние 5-10 лет морфология выходит из примитивного глазомерного состояния в разряд точных разделов почвоведения. Наконец-то морфологический облик почв передаётся не «словами», а точными образами с высоким разрешением, реалистичными цветами, что позволяет применять к почвам статистические методы анализа данных.
Фундаментальные знания, полученные в ходе нового проекта, помогут строить модели динамики изменения почв – прогнозировать, как на той или иной территории будет меняться плодородие почвы, какие участки попадут под угрозу деградации. Поэтому наряду с фундаментальной значимостью проект, поддержанный РФФИ, имеет и большую практическую ценность. В условиях необходимости обеспечения продовольственной безопасности населения результаты исследований почвоведов можно будет использовать для развития сельского хозяйства.
Формирование почв – это процесс совместного влияния климата, рельефа, живых организмов, горных пород и времени. Следы этой деятельности сохраняются в виде «отпечатков» в почвах и видны на срезах и изломах. Цифровые двойники почв, собранные в фотобанке и подкрепленные лабораторными исследованиями возраста и состава морфонов, позволят восстанавливать картину изменений, которые происходили на территории Западной Сибири в голоцене (последние 11 тысяч лет) и в конце позднего плейстоцена (11–24 тысяч лет назад). К примеру, можно «увидеть» пожары прошлого, их частоту, понять, были ли на данной территории лес, реки, пастбища или пашни. Характерные изменения почв помогут понять, каким был климат на этапе их формирования и как менялась окружающая среда. С помощью этих подходов исследователи пытаются понять, только ли климат повинен в изменчивости окружающей среды в последние тысячелетия.
В процессе создания новой информационной базы исследователи проверят несколько научных гипотез. Например, о том, что самые малые почвенные морфологические элементы являются последними носителями памяти о былых обстановках.
– Экосистемы сменяют друг друга, со временем стираются «следы» предшественников, – рассказывает сотрудник лаборатории «БиоГеоКлим». – В начале есть одна экосистема, например, луговая степь с таким тёмным гумусовым горизонтом. Потом на её место приходит лес. Гумусовый горизонт начинает деградировать. В первое время следы луговой степи ещё хорошо сохраняются, но спустя тысячелетия следы от неё стираются, и в какой-то момент остаются лишь мелкие морфоны, зачастую размером с горошину. Это и есть последние носители памяти, иногда чего-то большего об исчезнувшей экосистеме просто нет. Наша задача – научится восстанавливать информацию даже по этим «крохам».
Как отмечает Сергей Лойко, выявленные тенденции важны не только для понимания прошлого, но и для прогнозирования дальнейшего развития почв. Их новые состояния тоже появляются с «рождения» новых морфонов. Например, о начале процесса заболачивания можно судить по появлению торфяного горизонта, а потеря плодородия почвы начнётся с исчезновения сквозных пор.
Добавим, что в рамках нового проекта совместно с web-лабораторией Управления цифровых решений ТГУ создан сайт http://photosoil.tsu.ru/, на котором размещаются некоторые элементы базы данных, уже сейчас доступные для свободного просмотра.
Лаборатория «БиоГеоКлим» ТГУ создана в рамках мегагранта при поддержке правительства РФ. Миссия лаборатории – изучение климатических изменений на территориях арктических и субарктических регионов России и их влияния на функционирование природных экосистем, на биогеохимические процессы и социально-экономические аспекты деятельности человека. Руководителем лаборатории является учёный ТГУ и обсерватории Миди-Пиринейз (Тулуза, Франция) Олег Покровский.
Источник: http://www.tsu.ru/news/vzglyad-iz-glubin-zemli-uchyenye-sozdayut-fotobank/
