Руководитель д.б.н. Давыдов Д.А., Исполнители:  к.б.н. Вильнет А.А., Родина О.А., Щеглов  Г.А., Невзорова Ю.В., Кругликов В.И.

Изучение видового состава цианобактерий антропогенно-трансформированных экосистем Мурманской области, экологической приуроченности видов и структуры микробных сообществ позволит получить большой массив новых данных, которые будут иметь значение для решения как фундаментальных проблем систематики, экологии, филогеографии и биотогенеза, так и для разработки практических решений по ремедиации нарушенных земель. Полученная информация будет важна для решения практических задач мониторинга, прогнозирования развития и трансформации экосистем Мурманской области. Комплекс привлекаемых методов, существующий у коллектива задел, и практическая значимость проекта соответствуют современному мировому уровню исследований в данной области знаний. В ходе обследования ранее не изученных и малоизученных районов Мурманской области – отвалов рудообогащения предприятий АО Апатит, Апатитской ТЭЦ, района техногенных пустошей в окрестностях города Мончегорск. Для них будут составлены списки видов, основанные на методах выделения чистых культур и молекулярно-генетической типификации. В ходе решения задач проекта будут выделены и депонированы коллекцию не менее 200 штаммов цианобактерий, обнаруженных на терригенных отложениях. Учитывая ограниченную представленность штаммов с территории Арктики в других депозитариях, формируемая коллекция будет широко востребована для целей биотехнологии и фундаментальных исследований. На основе генетического анализа будут выявлены новые для региона виды цианобактерий, также с большой долей вероятности для при изучении этих территорий будут обнаружены новые для науки таксоны цианобактерий, дана их характеристика в рамках интегративного подхода будет верифицирована видовая идентификация, уточнено таксономическое положение. Будет значительно уточнена филогения отдельных групп цианобактерий. Каждый штамм будет проиллюстрирован микрофотографиями и подтвержден референсными молекулярными последовательностями генов 16S рРНК и межгенного спейсера 16S-23S ITS. В мировой практике ключевым инструментом познания основных трендов изменения фитобиоты является использование информационных систем (ИС). Анализ распространения цианобактерий проводится нами с использованием оригинальной web-ориентированной открытой ИС «L.» (https://isling.org/), которую можно использовать в качестве базовой для мониторинговых исследований, составления карт ареалов видов, анализа экологической приуроченности любым исследователем. Вся собранная в данном проекте первичная информация будет внесена в ИС и общедоступна. Будет изучен потенциал штаммов арктических цианобактерий для рекультивации техногенных субстратов и загрязненных почв. Существующие методы рекультивации сталкиваются с рядом ограничений – деградацией создаваемых злаковых сообществ в условиях отсутствия регулярного полива и подкормки, высокой токсичностью субстратов, вызванных тяжелыми металлами (ТМ). Поэтому требуется развитие новых подходов, основанных на запуске первичного почвообразования и создания «пионерных» сообществ. Цианобактерии – важная пионерная группа в запуске сукцессий растительного покрова, обуславливающая активное почвообразование, превращающее техногенные грунты в почвы. Раскрытие биотехнологического потенциала цианобактерий применительно к ремедиации и рекультивацией нарушенных территорий позволит выявить активно растущие штаммы, способные выдерживать загрязнение ТМ, а также оценить их возможности при зарастании техногенных субстратов. Будет оценена способность ряда штаммов цианобактерий к культивированию в среде с высокими концентрациями ТМ и эффективность удаления соединений ТМ из среды, исследованы варианты использования данных штаммов для фитоэкстракции. Подобраны условия культивирования, изучено воздействие различных вариантов электро-магнитного излучения на стимулирование роста биомассы. После проведения исследований мы ожидаем выявление нескольких штаммов цианобактерий, адаптированных к местным экологическим условиям, устойчивых к произрастанию на загрязненных ТМ субстратах, которые с высокой эффективностью будут способны формировать биопленки на золошлакоотвалах и отходах рудообогащения, а также разработанную методику условий культивирования штаммов в лаборатории, позволяющую максимизировать прирост биомассы. Безусловно, это исследование не даст через три года готовую технологию ликвидации накопленного экологического ущерба, а позволит лишь наметить эффективные штаммы, оценить активность их зарастания в зависимости от внешних условий и протестировать создание первичных микробных сообществ в реальных условиях in situ.