Biological Activity of Soils and Soil-Like Bodies of the Western Part of the Arctic Zone of the Russian Federation

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

A comprehensive study of the biological activity of soils, supra- and periglacial bodies, and their microbiome was conducted to assess the contribution of microorganisms to the ecological functions of soils in the western Arctic zone of the Russian Federation and the Spitsbergen archipelago. The work used gas chromatographic methods, luminescent microscopy, extraction of total soil DNA and its quantitative real-time PCR. The biological activity of soils is high only in the surface organogenic horizons and sharply decreases with depth and proximity to large glaciers. Intensive anthropogenic impact reduces all parameters of biological activity. Judging by the large number of microorganism cells and a significant level of functional nitrogen cycle genes, the Arctic soil microbiome has a high adaptive potential to extreme environmental conditions, which allows them to perform their functions even with anthropogenic intervention.

作者简介

D. Nikitin

Dokuchaev Soil Science Institute

Email: dimnik90@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1842-1754
Moscow, Russia

参考

  1. Власов Д.Ю., Киршович И.Ю., Тешебаев Ш.Б., Панин А.Л., Краева Л.А., Рабушка Ю.В. Условно-патогенные микроорганизмы в почвах и грунтах в районах полярных поселений // Успехи медицинской мисологии. 2018. № 19. С. 83–86.
  2. Власов А.Д., Нестеров Е.М., Родина О.А., Власов Д.Ю. Микробные биопленки на граните-рапаклян в историческом карьере Монферрана // Проблемы региональной экологии. 2020. № 5. С. 6–11.
  3. Горячкин С.В. География экстремальных почв и почвоподобных систем // Вестник РАН. Сер. Географическая. 2022. Т. 92. № 6. С. 564–571.
  4. Горячкин С.В., Мерегов Н.С., Тараумян В.О. Генезис и география почв экстремальных условий: элементы теории и методические подходы // Почвоведение. 2019. № 1. С. 5–19.
  5. Закашиев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М., 1991. 302 с.
  6. Корнейкова М.В., Никитин Д.А. Качественные и количественные характеристики почвенного микробиома в зоне воздействия выбросов Кандалакшского алюминиевого завода // Почвоведение. 2021. № 6. С. 725–734.
  7. Масков М.Н., Маслова О.А., Поздняков Л.А., Котенко Е.Н. Биологическая активность почв горно-тундровых экосистем при постпрогенном восстановлении // Почвоведение. 2018. № 6. С. 728–737.
  8. Мерегов Н.С., Горячкин С.В., Зазовская Э.П., Карелин Д.В., Никитин Д.А., Кутузов С.С. Супрагия-циальные почвы и почвоподобные тела: разнообразие, генезис, функционирование (обзор) // Почвоведение. 2023. № 12. С. 1522–1561.
  9. Никитин Д.А., Лысик Л.В., Зазовская Э.П., Мерегов Н.С., Горячкин С.В. Микробном супрагия-циальных систем на ледниках Альдегонда и Бертель (о. Западный Шпицберген) // Почвоведение. 2024. № 4. С. 570–594.
  10. Никитин Д.А., Лысик Л.В., Бадмадашев Д.В., Холод С.С., Мерегов Н.С., Долгих А.В., Горячкин С.В. Биологическая активность почв в условиях покровного оледенения в северной части архипелага Новая Земля // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1207–1230.
  11. Никитин Д.А., Лысик Л.В., Мерегов Н.С., Долгих А.В., Зазовская Э.П., Горячкин С.В. Микробная биомасса, запасы углерода и эмиссия СО2 в почвах Земли Франца-Иосифа: высокоарктические тундры или полярные пустыни? // Почвоведение. 2020. № 4. С. 444–462.
  12. Никитин Д.А., Семенов М.В. Характеристика микробного почв Земли Франца-Иосифа методом микробиологического посева и ПЦР в реальном времени // Микробиология. 2022. Т. 91. № 1. С. 62–74.
  13. Никитин Д.А., Семенов М.В., Семиколенин А.А., Максимова И.А., Качалкин А.В., Иванова А.Е. Биомасса грибов и видовое разнообразие культивируемой микобмоты почв и субстратов о. Нортбрук (Земля Франца-Иосифа) // Мислотория и фитопатология. 2019. Т. 53. № 4. С. 210–222.
  14. Никитин Д.А., Семенов М.В., Тахахов А.К., Железова А.Д., Бахова Н.А., Купова О.В. Численность копий рибосомальных генов микобмоты в почвах и почвоподобных телах Земли Франца-Иосифа и Новой Земли // Комплексная научно-образовательная экспедиция “Арктический плавучий университет—2017”. 2017. С. 35–39.
  15. Поляков В.Н., Абакумов Е.В., Лахтинов А.А. Анализ полидисперсности органоминеральных компонентов криокопита на ледниковой поверхности архипелага Шпицберген // Научный вестник Ямало-Ненецкого автономного округа. 2022. Т. 2. № 115. С. 58–77.
  16. Попов С.С., Попова Л.Ф., Малков А.В., Трофимова А.Н., Никитин Д.А. Оценка распределения тяжелых металлов в почвах о. Северный (Новая Земля) // Журнал Сибирского фед. ун-та. Сер. Биология. 2022. Т. 150 № 1. С. 129–142.
  17. Ривкина Е.М., Краев Г.Н., Кривушин К.В., Лауринавичко К.С., Федоров-Давыдов Д.Г., Холодов А.Л., Щербакова В.А., Пилиншский Д.А. Метан в вечно-мерзлых отложениях северо-восточного сектора Арктики. Криосфера Земли. 2006. № 10. С. 23–41.
  18. Семенова Е.М., Бабич Т.П., Соколова Д.Ш., Добрянский А.С., Корзун А.В., Крюков Д.Р. Микробное разнообразие грунтов архипелага Земля Франца-Иосифа, загрязненных нефтепродуктами // Микробиология. 2021. Т. 90. № 6. С. 681–691. https://doi.org/10.31857/S0026365621060136
  19. Степанов А.Л., Лысак Л.В. Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии. М., 2002. 88 с.
  20. Трифонова Т.А., Забелина О.Н. Изменение биологической активности почвы городских рекреационных территорий в условиях загрязнения тяжелыми металлами и нефтепродуктами // Почвоведение. 2017. № 4. С. 497–505. https://doi.org/10.7868/S0032180X17040141
  21. Агир U. PCR techniques and automated sequencing in lichens // Protocols in lichenology: culturing, biochemistry, ecophysiology and use in biomonitoring. 2002. P. 392–411. https://doi.org/10.1007/978-3-642-56359-1_24
  22. Cameron K.A., Hagedorn B., Dieser M., Chrismer B.C., Choquette K., Stetten R., Crump B., Kellogg C., Junge K. Diversity and potential sources of microbiota associated with snow on western portions of the Greenland Ice Sheet // Environmental Microbiology. 2015. V. 17. P. 594–609. https://doi.org/10.1111/1462-2920.12446
  23. Flocco C.G., Mac Cormack W.P., Smalla K. Antarctic soil microbial communities in a changing environment: their contributions to the sustainability of Antarctic ecosystems and the bioremediation of anthropogenic pollution // The ecological role of micro-organisms in the Antarctic environment. Cham: Springer Int. Publ., 2019. P. 133–161. https://doi.org/10.1007/978-3-030-02786-5_7
  24. Grodnitskaya I.D., Karpenko L.V., Knorre A.A., Syrisov S.N. Microbial activity of peat soils of boggy larch forests and bogs in the permafrost zone of central Evenkia // Eurasian Soil Science. 2013. V. 46. P. 61–73. https://doi.org/10.1134/S1064229313010043
  25. Hartley I.P., Hopkins D.W., Garnett M.H., Sommerkorn M., Wooley P.A. Soil microbial respiration in arctic soil does not acclimate to temperature // Ecol. Lett. 2008. V. 11. P. 1092–1100. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2008.01223.x
  26. Korneykova M.V., Redkina V.V., Fokina N.V., Myazin VA., Soshina A.S. Soil microorganisms in the urban ecosystems of the russian subarctic (Murmansk region, Apatity) // Czech Polar Rep. 2021. V. 11. P. 333–351.
  27. Malard L.A., Pearce D.A. Microbial diversity and biogeography in Arctic soils // Environ. Microbiol. Rep. 2018. V. 10. P. 611–625. https://doi.org/10.1111/1758-2229.12680
  28. Musilova M., Tranter M., Bamber J.L., Takeuchi N., Anesio A.M. Experimental evidence that microbial activity lowers the albedo of glaciers // Geochem. Perspectives Lett. 2016. V. 2. P. 105–116. https://doi.org/10.7185/geochemlet.1611
  29. Nikitin D.A., Lysak L.V., Mergelov N.S., Dolgikh A.V., Zazovskaya E.P., Dobryansky A.S., Nosenko G.A. Biological activity of supraglacial systems under conditions of intensive ablation of the IGAN glacier, Polar Urals // Eurasian Soil Science. 2024. V. 57. P. S34–S56. https://doi.org/10.1134/S1064229324602579
  30. Prosser J.I., Nicol G.W. Archaeal and bacterial ammonia-oxidisers in soil: the quest for niche specialisation and differentiation // Trends in Microbiology. 2012. V. 20. P. 523–531. 22959489' target='_blank'>https://doi.org/10.1016/j.tim.2012.08.001PMID: 22959489
  31. Regan K., Stempfluber B., Schloter M., Rasche F., Prati D., Philippot L., Marhan S. Spatial and temporal dynamics of nitrogen fixing, nitrifying and dentirifying microbes in an unfertilized grassland soil // Soil Biol. Biochem. 2017. V. 109. P. 214–226. https://doi.org/10.1016/j.solibio.2016.11.01145
  32. Schmidt N., Bötter M. Fungal and bacterial biomass in tundra soils along an arctic transect from Taimyr Peninsula, central Siberia // Polar Biol 2002. V. 25. P. 871–877. https://doi.org/10.1007/s00300-002-0422-7
  33. Segawa T., Takeuchi N., Mori H., Rathnayake R.M., Li Z., Akiyoshi A., Satoh H., Ishii S. Redox stratification within cryocontine granules influences the nitrogen cycle on glaciers // FEMS Microbiol. Ecol. 2020. V. 96. P. faa199. https://doi.org/10.1093/femsec/faa199
  34. Stibal M., Schostag M., Cameron K.A., Hansen L.H., Chandler D.M., Wadham J.L., Jacobsen C.S. Different bulk and active bacterial communities in cryocontine from the margin and interior of the Greenland ice sheet // Environ. Microbiol. Rep. 2015. V. 7. P. 293–300.
  35. Tourna M., Siteghmeier M., Spang A., Könneke M., Schintlinetsier A., Urich T., Engel M., Schloter M., Wagner M., Richter A., Schleper C. Nitrososphaera vienensis, an ammonia oxidizing archaeon from soil //Proceedings of the National Academy of Sciences. 2011. V. 108. P. 8420–8425. https://doi.org/108(20):8420-5
  36. Tripathi B.M., Kim H.M., Jung J.Y., Nam S., Ju H.T., Kim M., Lee Y.K. Distinct taxonomic and functional profiles of the microbiome associated with different soil horizons of a moist tussock tundra in Alaska // Frontiers in Microbiology. 2019. V. 10. P. 1442. https://doi.org/10.3389/fmich.2019.01442
  37. Voigt C., Lamprecht R.E., Marushchuk M.E., Lind S.E., Novakovsky A., Aurela M., Martikainen C., Biasi P.J. Warming of subarctic tundra increases emissions of all three important greenhouse gases—carbon dioxide, methane, and nitrous oxide // Global Change Biol. 2017. V. 23. P. 3121–3138. https://doi.org/10.1111/geb.13563
  38. Xu X., Thornton P.E., Post W.M. A global analysis of soil microbial biomass carbon, nitrogen and phosphorus in terrestrial ecosystems // Global Ecol. Biogeography. 2013. V. 22. P. 737–749. https://doi.org/10.1111/geb.12029
  39. Zhang W., Miller P.A., Jansson C., Samuelsson P., Mao J., Smith B. Self-amplifying feedbacks accelerate greening and warming of the arctic // Geophys. Res. Lett. 2018. V. 45. P. 7102–7111.
  40. Zhelezova A., Chernov T., Tkhakakhova A., Xenofontova N., Semenov M., Kutovaya O. Prokaryotic community shifts during soil formation on sands in the tundra zone // PloS one. 2019. V. 14. P. e0206777. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206777

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».