Руководитель направления: Полянская Любовь Максимовна

Основные направления исследований:

Изучение сукцессий микробных комплексов. 

С конца 70-х годов под руководством Д.Г. Звягинцева складывается новое направление в экологии почвенных микроорганизмов -  изучение сукцессий микробных комплексов. Основные параметры, характеризующие микробное население почв, изменяются в ходе годового цикла. Меняются как общая численность микроорганизмов, так и соотношение численностей различных функциональных и таксономических групп, а соответственно и интенсивность и направление биохимических процессов. Наибольший вклад в разработку сукцессионного направления внесла ученица Д.Г. Звягинцева Л.М. Полянская. Итогом многолетней работы по изучению микробных сукцессий в почве стала их совместная монография “Microbial succession in soil”, вышедшая в издательстве Harwood Academic Publishers в 1995 г. В 1996 г. Полянская Л.М. защитила докторскую диссертацию “Микробная сукцессия в почве”.

Многолетние исследования годовых сукцессий почвенных микробоценозов в модельных и полевых условиях позволили добиться новых, оригинальных результатов в экологии почвенных микроорганизмов. Проведена оценка общего состояния микробных систем, подробно описаны сезонные колебания численности и биомассы микробоценоза в целом, различных систематических групп и видовых популяций микроорганизмов в почвах разных типов. Впервые с помощью люминесцентно-микроскопического метода изучено вертикальное распределение микроорганизмов разных групп по профилю основных типов почв. Показано, что концентрация микроорганизмов всех групп выше в верхних горизонтах, однако общие запасы микроорганизмов в почвенном профиле выше, чем в подстилке, и измеряются десятками т/га. Установлено, что в микробной биомассе доминируют грибы, большая часть которых жизнеспособна. Доля углерода микробной биомассы (прежде всего биомассы грибов) в запасах углерода всего содержащегося в почве органического материала весьма высока. Полученные результаты являются основанием для новой оценки общего количества живого вещества в биосфере и заставляют переосмыслить роль царства грибов в глобальных биогеохимических процессах.

В лаборатории Л.М.Полянской изучены сезонная и межгодовая динамика численности прокариотных и эукариотных микроорганизмов. При сопоставлении хода сукцессионных событий не только по сезонам одной годовой сукцессии, но и по различным годам с их своеобразием кривых температуры и влажности выявляется ситуация, хорошо знакомая историкам: принципиальной несводимости событийного ряда - “сюжета” к собственно содержанию разыгрываемого действа, при их практической неразделимости. Содержанием почвенной сукцессии является поддержание гомеостаза. Оно неизменно при всем многообразии годовых сукцессий, что также, по-видимому, объясняется избыточной биомассой и избыточным видовым разнообразием микробных сообществ. Следует подчеркнуть, что  не только внешние возмущения инициируют сукцессионные события.  Многократные наблюдения над почвенными образцами, инкубируемыми при постоянной температуре и влажности, как с внесением дополнительного субстрата, так и без внесения такового, показывают, что сукцессия идет в любом случае, так как ее главными движущими силами  являются накапливаемые напряжения в сообществе, разрешающиеся сменой доминирующих популяций. Чрезвычайно существенно, что при реальной пространственной гетерогенности почвы с неравномерным распространением в ней субстратов и микробной биомассы, пространственные различия не перекрывают временных и, таким образом, не мешают наблюдению сукцессий почвенных микроорганизмов.

Исследования динамики биологического разнообразия микроорганизмов в ходе почвенных сукцессий служат методологической базой для решения проблемы индикации экологического состояния почв по биологическому разнообразию населяющих их микроорганизмов. Вскрытые механизмы регуляции позволяют решать вопросы контроля за применением бактериальных удобрений. Изученные сукцессионные закономерности дают исходный материал для инвентаризации ресурсов микробного населения и теоретического обоснования методов направленного поиска и выделения промышленно важных микроорганизмов.

В ходе многолетней работы, обобщенной, в частности, в докторской диссертации, в ряду зональных почв Евразии были исследованы численность и биомасса микроорганизмов сохранных почв нескольких заповедников. За период работы после защиты докторской диссертации впервые комплексно описаны особенности содержания и структуры микробной биомассы в почвах различных угодий, подвергшихся антропогенному воздействию. Установлено, что характер и интенсивность антропогенного вмешательства существенно сказываются на численности и биомассе почвенных микроорганизмов и их распределении по профилю. Окультуривание почвы приводит к общему снижению микробной биомассы и, в первую очередь, к снижению биомассы грибного мицелия, при этом в почве возрастает роль различных групп бактерий. Это дает основание для репрезентативной количественной оценки нарушений в функционировании комплексов почвенных микроорганизмов. Количественные характеристики содержащейся в почвах  микробной биомассы (прежде всего общее количество и распределение по профилю, далее доля прокариотного комплекса во всей биомассе и, наконец, соотношение спор и мицелия в комплексе  грибов) являются важнейшими индикаторами экологического состояния почвенного покрова. Опираясь на изучение ненарушенных аналогов, можно разрабатывать микробиологические критерии степени деградации и успешности рекультивационных мероприятий применительно к конкретному типу почвы в конкретном физико-географическом контексте.

Описание микробных сукцессий вошло в учебные курсы биологии и экологии, читаемые соискателем и его коллегами на факультете почвоведения МГУ им. М.В.Ломоносова.

Успех любых экспериментальных исследований в значительной мере зависит от комплекса использованных методических приемов. Работы выполненные под руководством Л.М.Полянской содержат в себе разработку новых методов почвенной микробиологии. Написаны главы по методам люминесцентной и иммунофлуоресцентной микроскопии в учебном пособии "Методы почвенной микробиологии и биохимии".

В лаборатории Л.М.Полянской воспитано немало учеников, участвующих в разработке сукцессионного подхода к изучению почвенных микроорганизмов. Под руководством Л.М.Полянской защищено более 50 курсовых и дипломных работ. Среди ее учеников один лауреат премии Ленинского комсомола (Додзин М.Е.) и 2 стипендиата Международной Соросовской Программы образования в области точных наук (Бурканова О.А., Девин Б.А.). Защитили кандидатские диссертации  М.Е.Додзин, Е.И.Волкова, Магда Миргани, Е.Г.Тригер, Головченко А.В., Оразова М.Х., Бабкина Н.И., Павлова О.С., Гейдебрехт В.В., Свешникова А.А., Паникова А.Н., Медведева М.В.