Определенные закономерности помогут быстрее и дешевле оценивать состояние почв по их микробиому, нежели с помощью химических методов.
При сжигании автомобильного топлива, работе промышленных предприятий и химических заводов в почвы попадают тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) – одни из самых опасных и широко распространенных загрязнителей. Они нарушают сообщества микроорганизмов, что приводит к снижению плодородия и способности почв самовосстанавливаться. По словам экспертов, совместное влияние ПАУ и тяжелых металлов на разнообразие бактерий до сих пор плохо изучено.
В результате недавнего исследования,поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), ученые определили, что загрязнение почв металлами и ПАУ, которые являются потенциально мутагенными органическими веществами, нарушает микробные сообщества. Под их действием плесневые грибыугнетают других, более чувствительных обитателей почвы, которые принимают активное участие в ее формировании.
Исследуя, как ПАУ и тяжелые металлы влияют на микробный состав почв на побережье Таганрогского залива, ученые отобрали два типа проб — с «чистых» территорий, расположенных вдалеке от крупных городов, портов и предприятий, а также из промышленного района города Таганрога (завод «Красный котельщик») и вблизи городского пляжа. Исследования проводились по семи наиболее распространенных тяжелых металлов, включая хром, цинк, кадмий и т.д., а также шестнадцати различных ПАУ.
По словам ученых, в итоге работы они выявили, что в природных почвах за пределами городов количество тяжелых металлов не превышало допустимые значения, но концентрации хрома и цинка в образцах с территории Таганрога характеризовали почвы как загрязненные. Помимо этого, количество ПАУ в городских почвах в среднем в три раза превысило уровень этих веществ на природных территориях. На основании таких результатов исследователи ЮФУ классифицировали почвы за пределами города как абсолютно незагрязненные, а некоторые городские почвы — как имеющие уровень загрязнения, варьирующийся от низкого до высокого.
Кроме того, была оценена численность микроорганизмов в образцах почв, взятых с разных территорий. Так, наиболее чувствительными к загрязнению оказались спорообразующие бактерии и копиотрофы — микроорганизмы, требующие для жизни большое количество питательных органических веществ. Количество представителей этих групп уменьшилось в 10 раз на территориях с высокими уровнями ПАУ и тяжелых металлов. Актиномицеты — ветвящиеся бактерии, — дрожжи и плесневые грибы, напротив, были наиболее устойчивы, причем последние предпочитали самые загрязненные участки. Это можно объяснить тем, что данные группы микроорганизмов быстрее приспособились к загрязнению и стали вытеснять менее адаптированные виды.
«Загрязнение приводит к тому, что в почве начинают преобладать плесневые грибы, подавляющие рост менее приспособленных микроорганизмов. Это может привести к нарушению баланса и уменьшению числа полезных для почвообразования бактерий. В дальнейшем мы планируем изучить влияние других загрязняющих веществ на микробиом почвы», — рассказывает руководитель проекта, профессор,заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсовАБиБ ЮФУ Татьяна Минкина.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале EnvironmentalGeochemistryand Health. Исследование выполнено в рамках реализации федеральной программы «Приоритет 2030» (Нацпроект «Наука и университеты»). В своей программе развития ЮФУ формулирует пять стратегических проектов, среди которых направление «Управление почвенными ресурсами и агроклиматология», над которым активно работают ученые Академии биологии и биотехнологий Д.И. Ивановского ЮФУ.
