ИСТИНА

На примере альпийских сообществ четырех типов в высокогорьях Российского Кавказа выявить функциональные механизмы изменения их состава и структуры в среднесрочной перспективе (39-45 лет).

The mechanisms of formation and change in the composition and structure of modern plant communities are a priority area of fundamental research in ecology. It is very relevant in connection with the catastrophic modern processes of destruction of natural communities and the urgency of developing measures for their protection and restoration. Using the example of alpine communities of four types in the highlands of the Russian Caucasus, we set the task of identifying the functional mechanisms of changes in their composition and structure in the medium term (39-45 years). It is intended to test several main hypotheses: 1. The dynamics of plant communities in the region are mainly determined by the superposition of climate change processes and slow recovery (demutation) after the cessation of grazing (80 years ago). 2. In modern conditions, the role of species with functional characteristics of a competitive (violent) strategy is gradually increasing and the participation of stress-tolerants (patients) is decreasing. 3. Short-term cyclical dynamics are weakly expressed in high mountain conditions due to significant delays in the response of plants to climatic fluctuations. 4. The composition of the endophytic microbial population (prokaryotes and fungi) of leaves has a significant impact on the dynamics of alpine plant species. 5. Changes in the availability of mineral nutrition elements in soils radically change the composition of communities and the dynamic processes in them. The research is based on the analysis of 4 data sets: 1) long-term series of annual observations on the number of vegetative and generative shoots of all (more than 50) species of vascular plants on permanent sites (38-45 years, more than 500 permanent sites established in 1980-87. 2) experimental plant transplantations between the studied communities (36 years) and observations of the overgrowth of disturbed areas, long-term experiments soil resource limitation experiments 3). internal dynamics factors - functional characteristics of plant leaves and roots, intensity of mycorrhizal infection, composition of leaf microbiomes. 4). external dynamics factors, climatic factors (own observations in the alpine zone and data from the nearest weather station), level of availability of soil resources, history of disturbances, population dynamics of the main groups of phytophages (shrub voles and orthoptera - 20-year series of observations). The research methodology includes a combination of field observations and experiments, laboratory analyzes and modern methods of statistical analysis of time series (autocorrelation), as well as correlation, regression, variance and multivariate data analysis. For the first time in science, a comprehensive approach to studying the dynamics of plant communities is proposed, including long-term observational series, field experiments, environmental factors and functional traits of the plants themselves, including molecular genetic analysis of their endophytes. As a result of the project, the hypotheses discussed above should be tested, factors and mechanisms of modern dynamics of alpine communities should be identified, and a qualitative forecast of further changes in these communities should be obtained.

В результате выполнения проекта будут получены уникальные результаты, отвечающие на фундаментальный вопрос современной экологии о механизмах изменений растительных сообществ, их состава и структуры, о роли биотических и абиотических факторов в этом изменении, о сочетании внешних и внутриценотических факторов и составлен качественный прогноз динамики естественных растительных сообществ высокогорий Кавказа в будущем. Высокий международный уровень исследований связан с использованием наиболее современных подходов (анализ функциональных признаков, молекулярно-генетические методы) и подтверждается значительным числом публикаций коллектива в ведущих мировых журналах (включая публикации Q1 по экологии и ботанике). Результаты могут быть использованы для планирования рационального природопользования и предотвращения экологических катастроф.

Накоплены данные по ежегодным наблюдениям за численностью вегетативных и генеративных побегов всех (более 50) видов сосудистых растений на постоянных площадках (39-45 лет, более 500 постоянных площадок, заложенных в 1980-87 гг. Получена информация по экспериментам с экспериментальными трансплантациями (36 лет) растений между изучаемыми сообществами и наблюдениям над зарастанием участков нарушений), а также эксперименты с ресурсным лимитированием. Собран материал по внутренним факторам динамики - функциональные признаки листьев и корней растений, интенсивность микоризной инфекции, состав микробиомов листьев. Также получены данные по внешним факторам динамики: климатические факторы (собственные наблюдения в альпийском поясе и данные ближайшей метеостанции), уровень доступности почвенных ресурсов, история нарушений, динамика численности основных групп фитофагов (кустарниковые полевки и прямокрылые - 20-летние ряды наблюдений).