Опубликовано: 29 марта 2021

Автор: к.б.н., н.с. А.В. Якушев

Область использования: Сельское хозяйство

Потребители: Агрохолдинги, компании по производству биопестицидов

Какая проблема решается с помощью продукта? Биологические пестициды – биологические средства защиты растений, которые включают в себя живые организмы и синтезируемые ими биологически активные соединения, действующие на фитопатогенные микроорганизмы и животных-вредителей. Среди биологических пестицидов большую роль играют микробные препараты. К их достоинствам относится высокая эффективность при правильном применении, избирательность действия в отношении широкого спектра вредных насекомых и фитопатогенов, а также безвредность для окружающей среды. Все это даёт возможность решения проблемы устойчивости популяций насекомых-вредителей и фитопатогенов к химическим пестицидам. Применение микробных биопестицидов можно совмещать с химическими и другими группами биологических пестицидов. Производство биопестицидов растёт во всём мире. По прогнозам компании маркетинговых исследований, IDTechEx рынок сельскохозяйственных биопрепаратов достигнет 19,5 млрд долларов к 2031 году. Поэтому исходя из экологических и экономических соображений целесообразно развивать это направление. 

Описание разрабатываемого продукта: смесь лиофилизированных культур бактерий-антагонистов, которая хранится в вакуумной упаковке и вносится на поражённые растения в виде водной суспензии.

Разработка продукта предполагает реализацию нескольких этапов: изоляцию штаммов бактерий из беспозвоночных животных-вредителей (тля, колорадский жук, гусеницы некоторых бабочек-вредителей и т.д.) и растений, которые они поражают для нахождения среди них антагонистов, избирательно активных в отношении вредителей и фитопатогенных микроорганизмов; проверку антагонистической активности по отношению к фитопатогенным микроорганизмам in vitro; скрининг активных штаммов с проведением полевых экспериментов по обработке сельскохозяйственных растений культурами микроорганизмов (например, на полях Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ имени М.В.Ломоносова «Чашниково», Московская область, Солнечногорский район). 

Новизна и преимущества. Исследование штаммов, выделенных из малоизученных местообитаний, – перспективное направление для изыскания в связи с более высокой вероятностью обнаружения ранее неизвестных антибиотических соединений. В частности, нами было показано, что таким местообитанием, являющимся перспективной средой для выделения продуцентов антибиотиков, является кишечник почвенных беспозвоночных животных (A. A. Glukhova, et al. Antibiotics, 2018; 94(7):1-14). Кишечные бактерии служат им как для расщепления сложных полимеров, так и для предотвращения колонизации кишечника чужеродными микроорганизмами. Последняя функция выполняется, в том числе, за счёт биосинтеза антибиотиков. Это местообитание микроорганизмов интересно ещё и тем, что кишечник именно почвенных животных взаимодействует с огромным пулом почвенных микроорганизмов, среди которых тоже много продуцентов антибиотиков.

Проведение селективного выделения бактерий-продуцентов, в частности на бедных агаризованных средах с низкими концентрациями источника углерода, что, как было нами ранее показано, повышает количество и разнообразие получаемых микроорганизмов.

На российском рынке имеется ряд биопрепаратов: энтомопатогенные бактерии Bacillus thuringiensis и грибы Beauveria bassiana и Lecanicillium lecanii, применяющиеся для борьбы с вредными насекомыми («Бикол», «Боверин» и др.) и биологические фунгициды на основе Bacillus subtilis («Бактофит») и Pseudomonas aureofaciens («Гаупсин»). Однако, имеющиеся препараты имеют ряд недостатков, основными из которых являются:

• высокая специфичность, требующая точной идентификации вредителя или фитопатогена и (при комплексном заражении) использования нескольких биопрепаратов; 

• низкая скорость действия, что делает их непригодными, если вспышка вредителей угрожает урожаю; 

• зависимость эффективности от различных биотических и абиотических факторов, так как микроорганизмы обычно размножаются внутри или поблизости от вредителя или фитопатогена. 

Для решения вышеперечисленных проблем предлагается провести поиск культур бактерий-антагонистов, чтобы создать препарат, содержащий смесь большого числа бактериальных штаммов, которая сделает препарат менее специфичным и более устойчиво действующим. Упор в работе будет сделан на продуцентов токсинов и антибиотиков, а не на возбудителей инфекций у целевой группы вредителей или фитопатогенов.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: д.б.н., зав. лабораторией экологического почвоведения факультета почвоведения МГУ Ковалева Н.О.; д.с.-х..н., в.н.с. Ковалев И.В.

Область применения: практическая археология, палеонтология и биостратиграфия

Потребители: компании, занимающиеся вопросами исторического и природного наследия.

Какая проблема решается с помощью услуги? Поиск индивидуальных маркеров (индикаторов) различных биохимических процессов, протекающих в биосфере не только в настоящем, но и в прошлом в настоящее время достаточно актуален в связи с климатическими изменениями и необходимостью их реконструкции.

Описание услуги. Предлагается высокотехнологичный метод определения лигниновых фенолов – одних из самых устойчивых компонентов растительного опада в почвах. В отличие от гуминовых кислот, формулы и химическое строение которых активно изучаются в течение последнего столетия и до сих пор остаются неизвестными, лигнин достоверно обнаружен в живых тканях растений, их опаде, в почве и выделенных из дневных и погребенных почв гуминовых кислот. Анализ существующих методов определения лигнина показал, что апробированный нами на большом объеме образцов метод мягкого щелочного окисления органического вещества оксидом меди (в азотной среде) оказался наиболее точным для определения фенолов лигнинового происхождения в растительных тканях, дневных и погребенных почвах, гранулометрических фракциях почв, конкреционных новообразованиях и в препаратах гуминовых кислот. Окисление и хроматографическое разделение биополимеров лигнина на простые фенолы позволяет получить информацию о типах растительных тканей. По величинам лигниновых параметров VSC (общее количество продуктов окисления лигнина), С/V (циннамилы/ванилины), S/V (сирингилы/ванилины), К/F (кумарилы/ферулы), кислоты/альдегиды можно выделять разные типы растительных тканей (хвойные и лиственные, древесные и недревесные, травянистые разнотравные и злаковые). При этом выявлено, что наибольшее содержание лигниновых фенолов свойственно не надземным, а подземным тканям растений.

Новизна и преимущества: Пропорции лигниновых фенолов в дневных и погребенных почвах благодаря их химической и физиологической специфичности, наряду с их высокой устойчивостью к разложению, предлагается использовать как молекулярные следы наземного органического вещества при реконструкции условий палеосреды. Получаемые результаты коррелируют с данными изотопного состава углерода, ¹³С-ЯМР-спектроскопии, магнитной восприимчивости и т.д.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: к.ф.-м.н., с.н.с. физического факультета МГУ С.В. Копцик, д.б.н., профессор факультета почвоведения МГУ Г.Н. Копцик.

Область применения: экологические исследования: оценка пределов допустимых антропогенных нагрузок на окружающую среду и рисков для природных экосистем

Зоны риска избыточного поступления серы в экосистемы Кольского полуострова.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: д.б.н., профессор Смагин А.В., к.т.н., с.н.с. НИиПИ «Современные технологии» В.И. Будников, к.б.н., с.н.с. Н.Б. Садовникова

Область применения: Сельское хозяйство, лесоводство, городской ландскейпинг, освоение и озеленение пустынь

Потребители: государственные структуры и средний бизнес в области агропроизводства (включая поливное земледелие), озеленения, лесовосстановления и коммерческого лесоразведения (карбоновые фермы), городского ландскейпинга и комплексного благоустройства городской среды.

Какая проблема решается с помощью продукта? Дефицит водных ресурсов, защита почвы и растительности от патогенных организмов, экологические риски эвтрофикации и загрязнения окружающей среды агрохимикатами и пестицидами.

Описание продукта: Почвенные кондиционеры с наполнением полимерной матрицы амфифильными компонентами (механоактивированный торф, гуматы, биошлам), микроэлементами и современными средствами защиты растений в оптимальных концентрациях,  формирующие гелевые структуры в почве для удержания воды, элементов корневого питания и средств противопатогенной защиты растений в корневой зоне. Продукты запатентованы (патенты на изобретение RU №2639789, RU №2726561).

Новизна и преимущества. Впервые достигнуто совмещение высокого водоудерживания, оструктуривающего эффекта для почвы и надежной фиксации агрохимикатов и пестицидов в корнеобитаемом слое без риска их выноса в окружающую среду. Технологии почвенного конструирования с капиллярными гелевыми барьерами, позволяющие на основе новых почвенных кондиционеров достигать 1,5-2-кратной экономии водных ресурсов, стабильно высоких урожаев сельхозпродукции, приживаемости и высокой  продуктивности (прироста) растительных посадок при надежной защите корнеобитаемого слоя почвы, корней, клубней и корнеплодов от патогенных организмов и отсутствии экологических рисков эвтрофикации и загрязнения окружающей среды пестицидами за счет блокирования их выноса из почвы. Проведенное сравнение с зарубежным гидрофильным брендом «Аквасорб» выявило у новых российских материалов столь же высокие характеристики водопоглощения при существенном удешевлении продукции за счет «разбавления» гель-формирующей полимерной матрицы амфифильными агентами из биокаталитических отходов или недорогих природных материалов (торф, гуматы), при возможности набухания в реальных почвенных растворах, включая засоленные, благодаря включению в полимерную матрицу ионогенных групп, а также  при значительном увеличении срока службы кондиционеров в почве, благодаря внедрению в их состав ингибиторов биодеградации.

Опубликовано: 29 марта 2021

Автор: д.б.н., профессор Г.Н. Копцик.

Область применения: экологический мониторинг и оценка состояния окружающей среды

Потребители: промышленные предприятия (отделы научно-технического развития и экологической безопасности), государственные структуры в сфере лесного хозяйства и охраны окружающей среды. 

Какая проблема решается путем оказания услуги? Получение объективных данных о состоянии природных экосистем для обоснования экологически сбалансированного природопользования в целях устойчивого развития и улучшения состояния окружающей среды. Оценка соответствия фактического и прогнозируемого состояния окружающей среды установленным нормативам качества окружающей среды. Оценка эффективности проводимых природоохранных мероприятий.

Описание услуги: Предлагается использование комплексных систем экстенсивных и интенсивных наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния экосистем под воздействием природных и техногенных факторов. Экстенсивный мониторинг включает периодическую оценку пространственной и временной изменчивости состояния природных экосистем (растительности и почв). Интенсивный мониторинг включает систематические регулярные наблюдения, оценку и прогноз состояния природных экосистем (почв, древостоя, напочвенного покрова, атмосферных выпадений, почвенных вод, метеоусловий и др.) на стационарных участках, оборудованных на уровне мировых стандартов. 

Новизна и преимущества. Особое внимание уделяется мониторингу потоков парниковых газов и углеродного цикла в наземных экосистемах, включая оценку современных запасов углерода в почвах, определение потоков СО2 из почв и анализ динамики пулов и потоков углерода мортмассы и органического вещества почв. Преимущества – учет особенностей разнообразных почвенно-биоклиматических условий РФ при организации и проведении мониторинга.

Установка лизиметров, снегосборники и опадоуловители на участке интенсивного экологического мониторинга

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: инж. А.А. Полубнев, доцент П.С. Шульга, с.н.с. А.А. Степанов, профессор В.Т. Демидов, профессор О.А. Макаров, м.н.с. Д.Р. Абдулханова, асс. Е.Н. Есафова, в.н.с. Д.В. Карпова) (патент на изобретение 2722726)

Область применения: рекультивация элювиальных (слабо структурных) химически загрязненных почв в полевых условиях (повышение продуктивности почв с низким уровнем плодородия).

Потребители: сельскохозяйственные предприятия; организации, ведущие работы по рекультивации промышленно загрязненных почв.

Какая проблема решается с помощью продукта? Суглинистые и глинистые бесструктурные почвы имеют плохую водопроницаемость. Такие почвы плохо впитывают выпадающие осадки, в результате чего часть воды теряется с поверхностным стоком, что приводит к развитию эрозии. Из-за интенсивного физического испарения запасы воды в бесструктурной почве быстро теряются, и она покрывается глубокими трещинами. Предлагаемое устройство направлено на оструктуривание элювиальных почв, их обогащение, формирование коллоидного комплекса и формирование слоя, достаточного для выращивания сельскохозяйственных культур. В структурной почве создаются оптимальные условия водно-воздушного и теплового режимов, она обладает высокой водопроницаемостью и влагоемкостью. Даже при увлажнении до предельно-полевой влагоемкости в такой почве сохраняется хороший воздухообмен и протекают окислительные процессы.

Описание продукта: агрегат, обеспечивающий послойное внесение в почву удобрений (например, гуматов или торфогеля) с последующим ее уплотнением. Агрегат можно навешивать к тяговому устройству. Он включает емкость для удобрений, средства подачи удобрений в почву, рабочие органы, каток, плуг, окучник. Агрегат запатентован (патент на изобретение 2722726), патентообладатель – МГУ имени М.В. Ломоносова.

Новизна и преимущества. Новизна продукта заключается в возможности формирования слоя структурной почвы, равномерно обогащенного почвенными модификаторами и достаточного для выращивания культур с глубокой корневой системой. Преимущество агрегата в том, что он обеспечивает возможность проводить обработку почвы при более высокой влажности почвы, например, ранней весной, при избыточной влажности, когда использование другой почвообрабатывающей техники еще затруднительно или неэффективно.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: к.б.н., с.н.с. М.В. Евдокимова, д.б.н., профессор А.С. Яковлев

Область применения: производственный контроль, экологический мониторинг, судебные споры.

Потребители: экологические службы предприятий, оказывающих химическое воздействие на окружающую среду

Какая проблема решается путем оказания услуги? При расчете экологических платежей и штрафов хозяйствующим субъектам необходимо выделять границы своего влияния. Зона экологической ответственности (ЗЭО) – это расчетный полигон, оконтуривающий территорию антропогенного воздействия хозяйствующего субъекта. Результаты оценки состояния окружающей среды в границах ЗЭО дают объективные сведения, которые являются ориентиром для формирования управленческих решений, позволяя заинтересованным сторонам разрабатывать обоснованные меры по снижению негативного воздействия на окружающую среду.

Описание услуги: ЗЭО определяется путем проведения расчетов на основании показателей натурных измерений, данных дистанционного зонирования Земли (NDVI – вегетационный индекс, характеризующий состояние растительности) и математического моделирования. 

Этапы выполнения работ: 1) выявление закономерностей в пространственном распределении значений NDVI в зоне воздействия предприятия; 2) обоснование ранжирования концентраций загрязняющих веществ в почве, отражающего степень экологической безопасности; 3) выявление эмпирической зависимости концентрации загрязняющих веществ в почве от расстояния до источника загрязнения и от среднегодовой доли ветров, направленных от этого источника к пробной площадке; 4) определение значений природно-антропогенного фона для исследуемой территории; 5) установление зоны экологической ответственности предприятия (природно-защитной зоны) в зависимости от природных условий и видов хозяйственного назначения территории (рис.).

Новизна и преимущества. В современной практике природопользования вокруг предприятий принято устанавливать санитарно-защитные зоны (СЗЗ), которые ориентированы преимущественно на защиту здоровья человека. Границы СЗЗ устанавливаются на основе санитарно-эпидемиологического законодательства. Для наиболее экологически ответственных предприятий нами разработана новая методика выделения природно-защитных зон (ПЗЗ) или ЗЭО. Выделение ПЗЗ обусловлено необходимостью сохранения качества всех компонентов окружающей среды в зоне деятельности конкретного предприятия. Подобных официальных методик пока нет.

Картосхема зоны экологической ответственности предприятия (природно-защитной зоны)

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: д.б.н., в.н.с. С.В. Мамихин, д.б.н., профессор А.И. Щеглов, к.б.н., ст. п. Д.В. Манахов

Область применения: природоохранная, лесохозяйственная и сельскохозяйственная деятельность. Применение имитационных моделей для прогнозирования или реконструкции динамики радиоактивного загрязнения компонентов экосистем в различных радиологических ситуациях, а также для расчета дозовой нагрузки на живые организмы, участвующие в пищевых сетях.

Потребители: природоохранные организации, лесохозяйственные и сельскохозяйственные предприятия, ведущие или планирующие вести деятельность на радиоактивно-загрязненных территориях, учебные учреждения природоохранной и экологической направленности, эколого-просветительские центры.

Какая проблема решается путем оказания услуги? С учетом разнообразия экосистем разработка надежных инструментов изучения, прогнозирования и реконструкции поведения радионуклидов в конкретных экосистемах зависит от наличия локализованных имитационных моделей. Использование надежных радиоэкологических моделей позволяет снизить радиационные риски.

Описание услуги: Создание имитационных моделей поведения 14C, 137Cs и 90Sr в травяных экосистемах и экосистемах с древесным и травянистым ярусами, которые позволяют прогнозировать поведение этих радионуклидов в окружающей среде и оценивать дозовую нагрузку на биоту. Реализация моделей в современной кросс-платформенной среде программирования. Проведение численных экспериментов по изучению и прогнозированию последствий потенциальных радиологических ситуаций, в том числе радиоактивного загрязнения компонентов экосистем хозяйственного значения и дозовой нагрузки на биоту или население.

Новизна и преимущества. Модели основаны на знаниях о конкретных механизмах поведения химических элементов в экосистемах, в том числе и в пищевых сетях, сформированных в них. В состав моделей в зависимости от наличия необходимой исходной информации включаются модули динамики органического вещества, климатический, метеорологический, почвенный термо-гидрологический и радиоэкологический модули. Аналогов таких моделей для рассматриваемых экосистем нет.

Преимущества в том, что модели разрабатываются для конкретных экосистем, с максимально возможным привлечением всей доступной информации. Подобная дискретизация позволяет делать надежные прогнозы. Наиболее совершенные модели позволяют учитывать специфику почасовой динамики биомассы, как материального носителя радионуклидов и влияние климатических и почвенных факторов.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: к.б.н., с.н.с. О.В. Семенюк, к.б.н., доцент Г.В. Стома

Область применения: охрана окружающей среды, градостроительство.

Поттребители: организации, осуществляющие градостроительную деятельность, городские департаменты охраны окружающей среды и природопользования.

Какая проблема решается путем оказания услуги? В условиях активной урбанизации возникает проблема эколого-экономической оценки земель, отводимых под градостроительные объекты. Для устойчивого развития городских территорий необходима дальнейшая разработка методических подходов решения данных вопросов.

Описание услуги: проведение работ по оценке экосистемных услуг в городской среде по оригинальной методике. Апробация этой методики на территории города Москвы показала: городские ландшафты можно ранжировать по снижению выгод выполнения ими экосистемных услуг (ЭУ) следующим образом: селитебные- парково-рекреационные- селитебно-транспортные; наиболее ценным по обеспечивающим и регулирующим услугам является лесопарк “Битцевский лес“, сохранность которого должна быть приоритетной задачей при организации городского пространства; для селитебных ландшафтов, характеризующихся минимальной стоимостью ЭУ экологического блока, необходимо разработать подходы и мероприятия по оптимизации, прежде всего, почвенных свойств и условий функционирования почвенного покрова, что должно найти отражение в нормативах по формированию почв и мероприятиях по благоустройству города; цена восстановления ЭУ, осуществляемых почвой, очень высока и определяет необходимость максимального сохранения почвенного покрова при проектировании и организации ЭГЛ в условиях градостроительства и, соответственно, регулирования площади запечатанных территорий на законодательной основе; для оценки стоимости ЭГЛ необходимо, в первую очередь, учитывать стоимость ЭУ, реализуемых почвой, поскольку их цена сопоставима или на порядок выше цены ЭУ зеленых насаждений, а некоторые почвенные ЭУ являются бесценными в связи со сложностью возобновления данного природного ресурса и невозможностью полностью компенсировать их экологические функции.

Новизна и преимущества. Впервые предложена методика стоимостной оценки широкого спектра экосистемных услуг почв и ландшафтов города с учетом их экологического состояния. Метод оценки экосистемных услуг позволяет дать более полное и развернутое представление о самой экосистеме, поскольку использует механизм оценки экологической деградации, а стоимость рассчитывается на основе реальных рыночных цен на конкретные услуги/продукты. Здесь учитывается мнение всех потребителей услуг разного уровня (причем государство может являться точно таким же потребителем и бенефициаром), кроме того, при таком подходе дополнительно учитываются и рекреационные, и культурно-эстетические функции естественных ландшафтов. В целом, это дает наиболее реальную комплексную оценку ценности природной территории, находящейся в условиях градостроительства.

Опубликовано: 29 марта 2021

Авторы: к.х.н., с.н.с. Г.И. Агапкина, к.б.н., ст. п. Д.Н. Липатов, к.б.н., ст. п. В.В. Столбова, к.б.н., ст. п. Д.В. Манахов.

Область применения: природоохранная деятельность (диагностика состояния урбоэкосистемы на основе данных о загрязнении почв токсикантами органической природы и радионуклидами позволит более направленно осуществлять регулировочные действия для снижения риска экотоксикологических (канцерогенных, мутагенных, иммунотоксичных и др.) последствий загрязнения), учебно-просветительская деятельность (в работе преподавателей школ, колледжей, ВУЗов, научных работников, членов экологических движений).

Потребители: Природоохранные предприятия и организации, учебные учреждения природоохранной и экологической направленности, эколого-просветительские центры.

Какая проблема решается путем оказания услуги? В настоящее время повышенное внимание отводится широкому кругу аспектов, связанных с экологическим состоянием урбоэкосистем. В экосистеме почвенный покров играет роль аккумулятора поллютантов и является источником вторичного загрязнения других сред. Поэтому одним из векторов исследований в этой области является оценка качества природно-городской среды в связи с присутствием в почве экотоксикантов органической природы и радионуклидов, обладающих наиболее опасными формами действия (канцерогенное, мутагенное, терратогенное, иммунотоксическое и т.д.) на человека и другие организмы.

Описание услуги: проведение работ по оценке комплекса диагностических показателей экологического состояния урбоэкосистемы, включающих содержание, пространственное распределение, трансформацию, миграцию, аккумуляцию, форму нахождения, источники поступления в почвы группы особо опасных органических экотоксикантов (полициклические ароматические углеводороды, полихлорированные дибензо-п-диоксины, дибензофураны и бифенилы, хлорорганические пестициды, сложные эфиры фталевой кислоты) и радионуклидов. Результаты работ позволяют определить степень риска для населения от присутствия экотоксикантов. Апробировано на примере разных функциональных зон Москвы и Московской области: проведено комплексное исследование группы особо опасных экотоксикантов и радионуклидов в почвах, оценен токсический эквивалент полициклических ароматических углеводородов по бенз(а)пирену в почвах как показатель канцерогенного риска для человека в Москве; определены содержание и состав группы сложных эфиров фталевой кислоты в почвах, установлены корреляции между пространственным распределением экотоксикантов и радионуклидов

Новизна и преимущества. Оценка состояния экосистемы на основе широкого спектра диагностических показателей опасности загрязнения почв в разных функциональных зонах города.