К своему 70-летию кафедра биологии почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова подошла с большими успехами, достигла своего расцвета и пользуется широким авторитетом и признанием как у нас в стране, так и за рубежом. Кафедра биологии почв является единственной в мире университетской кафедрой подобного профиля. В настоящее время она насчитывает 29 сотрудников, в том числе 5 докторов биологических наук. На кафедре осуществляется подготовка специалистов по почвенной микробиологии (7-9 студентов направления «Почвоведение» в год) и биологическому контролю окружающей среды (3-4 студента направления «Экология и природопользование» в год), а также обучается 9 аспирантов. На кафедре работает 18 научных сотрудников и 7 преподавателей (все имеют ученую степень доктора или кандидата биологических наук) и 4 сотрудника учебно-вспомогательного персонала. Сочетание широкой и разноплановой научной работы с преподавательской деятельностью дает возможность готовить широко и разносторонне образованных специалистов по почвенной и экологической микробиологии.
За 70 лет кафедра прошла большой путь развития. Совершенно изменились и преподавание, и содержание научной работы. Неузнаваемо поменялись направления исследований и используемые методы. Однако многие кафедральные традиции остаются неизменными. Это высокая заинтересованность работой, благожелательное отношение к людям, наряду с высокой требовательностью, тесное взаимодействие лабораторий, отсутствие антагонистических отношений.
За 70 лет кафедру окончило 690 студентов, многие из которых стали кандидатами и докторами наук. На кафедре успешно прошли обучение в аспирантуре более 200 человек. Многие выпускники кафедры стали известными учеными, заняли ведущие руководящие позиции в академических институтах.
Кафедра биологии почв была обособлена в самостоятельное научное подразделение в 1953 г., однако лаборатория микробиологии на почвенном отделении Московского университета появилась значительно раньше. В 1942 г. проф. Н.П. Ремезов пригласил на кафедру почвоведения проф. Н.Н. Сушкину (22.07.1889 – 20.12.1975), которая читала курс лекций по почвенной микробиологии для всех студентов почвоведов и вела научные исследования по изучению эколого-географических закономерностей распространения азотфиксирующих бактерий (азотобактера) в различных типах почв СССР. Лаборатория Н.Н. Сушкиной начала свою работу во время Великой Отечественной войны с организации помощи раненым. Их лечили открытым Н.А. Красильниковым актиномицетным антибиотиком – мицетином. Он был получен из почвенного актиномицета и оказывал сильное положительное воздействие на заживание ран и предотвращение инфекций.
Поэтому, по рекомендации Н.Н. Сушкиной, на заведование кафедрой биологии почв был приглашен выдающийся микробиолог, член-корр. АН СССР Николай Александрович Красильников (18.12.1896 – 11.07.1973). Он считал нужным развивать на кафедре биологии почв, прежде всего, почвенную микробиологию. Для этого на кафедру были привлечены бактериологи, микологи, физиологи, биохимики, вирусологи, альгологи. Таким образом, кафедрой выпускался полноценный специалист почвовед-микробиолог. Это обеспечивалось тем, что кроме общефакультетских курсов по различным разделам почвоведения, на кафедре читались спецкурсы по строению, систематике, физиологии, биохимии, генетике почвенных микроорганизмов, а также спецкурсы по почвенным бактериям, актиномицетам, грибам, дрожжам, водорослям, фагам, простейшим, специальный курс по почвенным ферментам. Для чтения лекций по спецкурсам приглашали специалистов из Академии наук (Я.И. Раутенштейн, Э.А. Штина, Е.Н. Одинцова, А.Ш. Галстян, В.И. Бирюзова, Г.А. Заварзин, Л.В. Калакуцкий). Курсы сопровождались семинарами и практическими занятиями. Особое внимание уделялось самостоятельной научной работе студентов, которые начиная с 3-го курса выполняли и защищали обширные курсовые и дипломные работы, содержавшие новые научные результаты. Эти работы часто печатались в виде статей в научных журналах.
Для всех почвоведов читался курс «Почвенная микробиология» с многосторонними практическими занятиями. Важно отметить, что Н.А. Красильников организовал межфакультетскую аспирантуру, в которой подготовка проходила на двух факультетах биолого-почвенном и химическом, математическом или геологическом, по выбору аспиранта. Аспирант имел руководителей с двух факультетов, представляющих разные специальности. Эта практика успешно реализуется и в настоящее время, существенно расширив круг научных учреждений для совместных исследований. Это Центр биотехнологии РАН (Институт микробиологии имени С.В. Виноградского), Институт почвоведения имени В.В. Докучаева, Пущинский научный центр биологических исследований РАН и другие научные центры. Под руководством Н.А. Красильникова на кафедре разрабатывались три научных направления: 1) биология почвенных микроорганизмов; 2) взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями; 3) экологическая роль микробных физиологически активных веществ. Результаты этих работ изложены в классических определителях актиномицетов и основополагающем труде Н.А. Красильникова – «Микроорганизмы и высшие растения» (1958).
В 1973 г. кафедру возглавил профессор Дмитрий Григорьевич Звягинцев (09.03.1932 – 08.05.2021). К этому времени кафедра представляла собой достаточно большой коллектив со сложившимися научными лабораториями и с большим накопленным опытом педагогической и работы. Был разработан метод прямого люминесцентно-микроскопического изучения почвенных микроорганизмов при окрашивании препаратов акридиновым оранжевым. Этот метод давал возможность исследовать почвенные бактерии, гифы актиномицетов, грибы и их споры, простейшие, микроскопические животные и водоросли в почвенных суспензиях, на почвенных монолитах и агрегатах, внутри почвенных агрегатов, в ризосфере и ризоплане.
В это период было установлено, что почвенные микроорганизмы, как правило, адгезированы (адсорбированы, иммобилизованы) на поверхности почвенных частиц и агрегатов, или находятся внутри этих агрегатов. Установлены основные закономерности адгезии клеток бактерий (зависимость от систематического положения и особенностей штамма, возраста, свойств адсорбента, состава жидкой среды, в которой происходит адгезия, и т.д.). Адгезия имеет большое экологическое значение, так как удерживает клетки в пределах почвенного профиля и предотвращает их вымывание в грунтовые воды. Активность адгезированных клеток может увеличиваться или уменьшаться по сравнению с активностью свободных клеток в зависимости от особенностей микрозоны, возникающей на поверхности частицы (адсорбция питательных веществ, стимуляторов роста, токсинов, антибиотиков, тяжелых металлов, специфика рН). Работы по адгезии стали важным этапом в изучении специфики поч¬вы как среды обитания микроорганизмов.
Дальнейшие исследования показали, что почва для микроорганизмов – не единая среда, а множество самых различных мезо- и микросред. Каждый грамм почвы содержит сотни и тысячи таких микросред, при этом они могут быть противоположными по создающимся в них условиям (аэробные и анаэробные, кислые и щелочные, обогащенные разными типами органических веществ или не содержащие доступного органического вещества и т.д.). Микрозональностью объясняется чрезвычайное разнообразие микробов в каждой почве. Была изучена специфика твердой, жидкой и газовой фазы почвы в свете их влияния на микроорганизмы. Установлена специфика почвы как среды обитания по сравнению с лабораторными средами и естественной водной средой (реки, озера, моря). В почвах микробы развиваются преимущественно в капиллярах и пленках разной толщины. В тонких пленках и капиллярах (микрометры и десятки микрометров) развитие микроорганизмов замедляется или вообще не происходит, что связано с медленной диффузией питательных веществ, газов и продуктов метаболизма. В почве как гетерогенной микрозональной системе получают преимущество мицелиальные формы (грибы, актиномицеты), которые благодаря верхушечному росту могут преодолевать неблагоприятные микрозоны (например, не содержащие питательных веществ) и лучше осваивать окружающее пространство.
Сформулированы основные принципы строения и функционирования комплекса почвенных микроорганизмов (почва как множество сред обитания, пул микроорганизмов, пул микробных метаболитов, принцип ненасыщенности почвы микроорганизмами, правило дублирования, множественного лимитирования, обратимости физиологических процессов и т.д.). Результаты всех этих работ обобщены в монографии «Почва и микроорганизмы» (1987). За цикл работ «Специфика почвы как среды обитания микроорганизмов» Д.Г. Звягинцев был удостоен премии им С.Н. Виноградского АН СССР (1989). За цикл работ «Функционально-экологические основы изучения, охраны, повышение плодородия почв и рационального использования почвенных ресурсов» Д.Г. Звягинцев стал лауреатом Государственной премии Российской Федерации (2001).
В 2009 г. кафедру возглавил известный ученый в области микробной экологии, биологии почв и микологии, член-корр. РАН – Иван Юрьевич Чернов (12.12.1959 – 16.11.2015). Работа кафедры приобрела более экологический характер. В соответствии с требованием времени, были внесены изменения в спецкурсы и в тематику курсовых, дипломных и аспирантских работ. Преподаватели кафедры начали читать для всех студентов факультета курс «Общая экология», адаптированный для почвоведов. Биологию почв стали рассматривать как часть общей экологии. Значительно расширился состав преподавателей и научных сотрудников, появилась новая тема по изучению взаимодействия микроорганизмов с беспозвоночными животными, начала интенсивно разрабатываться тема антропогенных воздействий на почвенные микроорганизмы, гораздо глубже и обширнее стала изучаться проблема эколого-географического распространения микроорганизмов, шире стали применяться подходы и методы общей экологии.
На этом этапе развития кафедры были сформулированы важнейшие закономерности географического распространения микроорганизмов, новое развитие получили исследования биологии и экологии дрожжевых грибов, систематика дрожжей; разработаны подходы к количественному синэкологическому анализу микробных сообществ в масштабе биогеоценозов, установлена связь структуры дрожжевых сообществ с широтно-зональными факторами среды; создан компьютерный банк данных по географическому распространению почвенных дрожжей, в котором собрана вся имеющаяся информация о численности и таксономическом составе дрожжей в природных местообитаниях. Важным достижением работы И.Ю.Чернова стала публикация серии научных монографий: «Роль почвы в формировании и сохранении биологического разнообразия» (2011), «Почвы в биосфере и жизни человека» (2012), «Дрожжи в природе» (2013). Остановка сердца трагически оборвала жизнь талантливого ученого в 2015 году, но исследования в этой области успешно развиваются на кафедре его учениками.
В настоящее время заведующим кафедрой является заслуженный профессор Московского университета, действительный член Российской академии естественных наук, научный эксперт РАН по почвенной микробиологии и биохимии – Алексей Львович Степанов. Являясь членом президиума Российского общества почвоведов имени В.В. Докучаева и научным руководителем секции «Биология почв», он организовал и провел симпозиумы по биологии почв на VII (Белгород, 2017) и VIII (Сыктывкар, 2022) Съездах Российского общества почвоведов. Под его руководством была организована работа секции почвенной микробиологии на съезде Межрегионального микробиологического общества Российской Федерации (Саранск, 2019).
Степанов А.Л. развивает новое научное направление, связанное с изучением процессов микробного образования и поглощения парниковых газов в почвах. Он является автором и соавтором монографий – «Деградация и охрана почв» (2002), «Экологические функции городских почв» (2004), «Образование и поглощение парниковых газов в почвах» (2009), «Микробная трансформация парниковых газов в почвах» (2011), «Почвенный покров России в условиях меняющегося климата» (2019) и учебно-методических пособий – «Практикум по биологии почв», «Методы газовой хроматографии в почвенной микробиологии».
В рамках реализации Федеральной программы «Генетические технологии для развития сельского хозяйства: Поиск и изучение микроорганизмов и микробных сообществ почв, животных и растений» на кафедре ведутся исследования по гранту Министерства науки и образования Российской федерации «Анализ микробиомов растений и беспозвоночных животных экстремальных мест обитания с целью разработки штаммов продуцентов новых метаболитов и ферментов» (2021-2023).
В настоящее время на кафедре биологии почв развернуты работы по изучению генотипического и функционального разнообразия почвенного микробиома с целью использования его биотехнологического потенциала. Завершается работа по гранту Российского фонда фундаментальных исследований «Молекулярный анализ микроорганизмов цикла азота нефтезагрязненных почв и использование его потенциала в целях биоремедиации» (2020-2023). На кафедре подготовлены и читаются новые курсы лекций: «Биология» (для экологов), «Морфология и таксономия почвенных животных», «Роль микроорганизмов в глобальных биосферных процессах», «Микробная трансформация азота в почвах», «Структура и функции микробных сообществ в Арктике».
