Научная программа проекта основана на сочетании экспедиционных работ, лабораторных экспериментов и мета-анализа литературных данных и состоит из ряда треков:
1. Длительный эффект потепления на механизмы стабилизации органического С в почве;
2. Последовательность механизмов стабилизации С на начальных стадиях почвообразования после отступления ледников;
3. Влияние природных пожаров на механизмы стабилизации и дестабилизации растительных остатков и органического С в почве;
4. Влияние C/N стехиометрии на механизмы стабилизации и дестабилизации органического С в почве.
Объекты, изучаемые в проекте: лесные и луговые экосистемы Западного Кавказа; хроноряд почв, развивающихся при отступлении ледников Эльбруса, возрастом от первых десятков (молодые) до тысяч (хорошо развитые) лет; зональные почвы широколиственных лесов, тайги и тундры.
Изменение климата, выражающееся в глобальном потеплении, учащении и усилении засух, пожаров и других экстремальных явлений, влияет на цикл углерода (С), изменяя его запасы в пулах и потоки между ними. Поскольку наибольший запас С в наземных экосистемах находится в почве, количественные оценки состояния почвенного С и его стабильность имеют решающее значение для понимания глобального цикла С.
Скорость оборота и стабильность органического С в почве подвержены влиянию повышения температуры, изменений количества осадков и их пространственного варьирования, увеличения числа экстремальных явлений (засухи, наводнения, волны тепла), концентрации углекислого газа в атмосфере, содержания и выпадения азотных соединений. Из этих глобальных климатических изменений в проекте изучаются повышение температуры и увеличение выпадения азотных соединений, а также процессы, провоцируемые этими глобальными изменениями, – таяние ледников и усиление природных пожаров, так как эти факторы наиболее существенно влияют на стабилизацию и дестабилизацию органического вещества в почве. Механизмы стабилизации и дестабилизации С рассматриваются для молодых почв, формирующихся после отступления ледников, и для хорошо развитых почв.
Прогнозируемое усиление глобальных климатических изменений и антропогенного прессинга может как увеличивать стабильность органического С в почве, так и ускорять его разложение – дестабилизировать. Принципиально новым научным взглядом на механизмы стабилизации и дестабилизации органического С в почве является биоэнергетический подход. Он интерпретирует стабильность С в почве как результат энергетических ограничений, с которыми сталкиваются разлагающие организмы. Экспериментальное и теоретическое развитие этого подхода, реализующееся в проекте, является прогрессивным шагом для формирования новой парадигмы, объясняющей стабильность органического С в почве.
В результате реализации проекта:
