Донские учёные узнали, как микроорганизмы приживаются в загрязнённых почвах

Донские учёные выяснили, можно ли назвать «мёртвой» почву, в которой содержание тяжёлых металлов превышает норму в тысячи раз. Специалисты поясняют: секрет выживания скрыт в генах и перестройке микробного сообщества, поскольку одни микроорганизмы умеют выводить токсичные металлы из клетки, а другие погибают и замещаются более устойчивыми.

Учёные провели исследование хемозёмов в районе бывшего озера Сорное в пойме реки Северский Донец в Каменском районе. С 1950-х и до середины 1990-х годов локация была шламонакопителем (гидротехническим сооружением для складирования и обезвоживания жидких промышленных отходов). Из-за этого содержание цинка в почве в этом месте в две тысячи раз превышает норму.

«Экстремально загрязнённые почвы — уникальная модель для изучения баланса азотного цикла, где нитрификация должна полностью прекращаться из-за токсичности тяжёлых металлов, но активность сохраняется. Механизмы адаптации нитрификаторов к подобным экстремальным условиям остаются неизвестными», — прокомментировала младший научный сотрудник фронтирной лаборатории «Биоинженерия риозсферы» Елизавета Пуликова.

Она поясняет, что нитрификация — процесс превращения азота в почве — считается индикатором здоровья экосистемы. Экстремальное длительное загрязнение должно было полностью остановить эти процессы, но жизнь в почве продолжилась.

Чтобы это понять, учёные проанализировали химические и физические свойства почвы, исследовали ферментативную активность микроорганизмов, выделение и секвенирование почвенной ДНК, а также провели биоинформатический анализ полученных данных. Это позволило детально изучить структуру микробного сообщества и механизмы его адаптации.

Выяснилось, что длительное загрязнение запустило естественный отбор.

«Загрязнение тяжёлыми металлами снижает активность нитрификации, снижает численность чувствительных к загрязнению микроорганизмов, тем самым изменяя структуру: заменяет слабых на сильных», — поясняет исследователь.

Работа учёных ЮФУ имеет весомое значение для решения глобального загрязнения плодородных земель тяжёлыми металлами. Такие загрязнения нарушают естественные процессы в почве, в том числе процессы цикла азота. Дисбаланс азота приводит к вымыванию нитрата из почвы в грунтовые воды и эмиссии закиси азота — парникового газа.