В Научно-технологическом университете «Сириус» стартовал новый проект, который поможет сохранить уникальные растения — «коренных жителей» федеральной территории. Будет создана современная геоботаническая карта растительности Сириуса и окрестностей. Исследователи оценят как повлияли на исторически сложившиеся сообщества живых организмов изменения климата, деятельность человека, а также ранее завезенные и акклиматизированные растения - «чужестранцы». В частности ученые университета изучат геном растений и почвенных микроорганизмов. По итогам будут разработаны научно обоснованные рекомендации к формированию в Сириусе «зеленой платформы», чтобы снизить затраты на озеленение территорий и сохранить уникальные аборигенные растения.
Совокупность живых организмов: растений, животных, бактерий и грибов на определенной территории – это природное сообщество или биогеоценоз. Разрушение этого сообщества – значимая проблема, которая приводит к вымиранию видов растений и животных. В рамках нового проекта, поддержанного Российским научным фондом, ученые Университета «Сириус» приступили к исследованию биогеоценоза федеральной территории, им предстоит оценить последствия влияния деятельности человека на экосистему Имеретинской низменности. Известно, что за последние десять лет произошло катастрофическое сокращение разнообразия видов растений федеральной территории. В частности, там, где раньше росли исторические растения Северного Кавказа, возвели олимпийские объекты. Ситуацию усугубило изменение климата, которое привело к значительному изменению биоценозов – сообществ живых организмов, длительное время населяющих земли федеральной территории.
Проект инициирован направлением «Биология и биотехнология растений» Научного центра генетики и наук о жизни Университета, активное участие в нем принимают студенты магистратуры и аспирантуры. Чтобы зафиксировать и описать все растения федеральной территории ученым предстоит целый комплекс маршрутных и геоботанических исследований. Также исследователи оценят как влияют “завезенные” растения на природные экосистемы территории. Новые виды могут конкурировать с аборигенными и постепенно вытеснить их. Для точной идентификации растений будет использован метод ДНК-штрихкодирования. Он основан на изучении последовательностей отдельных участков ДНК. И даже если растение изменило свой внешний вид под влиянием окружающей среды, или было подвержено гибридизации (возникло в результате скрещивания разных видов), анализ позволит опознать и гибридную форму, поможет уточнить происхождение. Выявить аборигенные растения и растения - ”чужестранцы” ученым помогут данные о генетических последовательностях растений, хранящиеся в международных каталогах.
Еще одна важная задача проекта – анализ биоразнообразия микроорганизмов. Ученые отберут пробы почвы и донных осадков, а затем изучат содержащийся в них метагеном бактерий и микроскопических грибов – генетический материал, полученный не из самих организмов, а из окружающей среды. Метагеномный анализ поможет узнать полный видовой состав микробных сообществ почвы и раскроет какие функции эти микроорганизмы выполняют в природе. Растения интродуцированные на новые территории, изменяют условия в почве. И под эти условия подстраиваются микроорганизмы, в результате изменяется состав микробиома. Анализ микробных сообществ позволит оценить уровень влияния новых растений на микробиом.
Руководитель проекта – ведущий научный сотрудник Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» Алексей Розанов считает, что результаты генетического анализа микроорганизмов станут надежным инструментом для оценки изменения экологической ситуации в той части, где значительно влияние на природу человеческой деятельности. Ученые сосредоточатся на создании списка адаптированных к местным условиям растений, перспективных в плане их применения при озеленении населенных мест федеральной территории. В том числе и на основании изучения их влияние на микробные сообщества. Наиболее надежным маркером положительного влияния растений на микробиом можно считать увеличение его разнообразия. В большинстве случаев именно разнообразие микробного сообщества маркирует состояние здоровье ризосферы – это слой почвы (2—3 мм), прилегающий к корню растения и характеризующийся повышенным содержанием микроорганизмов. Соответственно те растения, которые имеют более здоровое микробное сообщество корневой системы, более устойчивы к патогенам обитающим на данной территории. Итогом исследовательской работы станет создание современной геоботанической карты растительности федеральной территории «Сириус».
«Мы планируем создать классический гербарий, который будем использовать в образовательных программах Университета “Сириус”. Также впервые будет составлен список адаптированных видов растений устойчивых к местным климатическим условиям и патогенному фону, экономически выгодных в содержании. Использование в озеленении устойчивых к абиотическим и биотическим стрессорам видов из разработанного нами списка позволит снизить затраты на дальнейший уход за объектами озеленения. Понимание взаимосвязи микробиома со здоровьем растения позволит поддерживать растения в более здоровом и эстетичном состоянии», – отмечает Алексей Розанов.
С практической точки зрения это приведет к снижению затрат на мероприятия по защите флоры от опасных микроорганизмов, восстановление погибших растений, а также на эксплуатацию лесопарковых зон в целом. Результаты исследования станут важной частью проекта федеральной территории «Зеленая платформа», которая предусматривает комплексное озеленение городских пространств, создание центров устойчивого природопользования и возрождение традиций садово-паркового искусства.
Проект «Комплексное изучение природных и антропогенных экосистем федеральной территории Сириус и прилегающих областей» реализуется в рамках Государственной программы научно-технологического развития федеральной территории Сириус и регионального конкурса Российского научного фонда.
