Российские ученые определили, что загрязнение почв металлами и полициклическими ароматическими углеводородами — потенциально мутагенными органическими веществами — нарушает микробные сообщества. Так, под их действием плесневые грибы, наиболее устойчивые к загрязнению, угнетают других, более чувствительных обитателей почвы, которые принимают активное участие в ее формировании. Определенные авторами закономерности помогут быстрее и дешевле, чем с помощью химических методов, оценивать состояние почв по их микробиому. Об исследовании рассказала пресс-служба Российского научного фонда.
При сжигании автомобильного топлива, работе промышленных предприятий и химических заводов в почвы попадают тяжелые металлы и полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые считаются одними из самых опасных, но в то же время широко распространенных загрязняющих веществ. Такие загрязнения нарушают сообщества микроорганизмов, что приводит к снижению плодородия и способности почв самовосстанавливаться. Однако совместное влияние ПАУ и тяжелых металлов на разнообразие бактерий до сих пор плохо изучено.
Ученые из Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) исследовали, как ПАУ и тяжелые металлы влияют на микробный состав почв на побережье Таганрогского залива. Авторы 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. В образцах почвы исследователи определили содержание семи наиболее распространенных тяжелых металлов, включая хром, цинк, кадмий, а также шестнадцати различных ПАУ.
Оказалось, 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. Кроме того, количество ПАУ в городских почвах в среднем в три раза превысило уровень этих веществ на природных территориях. На основании таких результатов авторы классифицировали почвы за пределами города как абсолютно незагрязненные, а некоторые городские почвы — как имеющие уровень загрязнения, варьирующийся от низкого до высокого.
Также авторы оценили численность микроорганизмов в образцах почв, взятых с разных территорий. 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 Татьяна Минкина, профессор, доктор биологических наук, заведующий кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов ЮФУ.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Environmental Geochemistry and Health.