Вблизи бывшего комплекса по ликвидации химических отравляющих веществ «Марадыковский» в Кировской области ученые провели необычное исследование. Они решили выяснить, как живётся микроорганизмам на лишайниках и сосновой коре в местах, которые раньше подвергались серьёзному техногенному воздействию. Для этого они выбрали четыре участка: два находились к югу от бывшего объекта, а два — к северу. Один из них располагался совсем рядом с железнодорожной магистралью, другой — прямо у границы бывшего хранилища отравляющих веществ. И хотя химическое оружие здесь уничтожали до 2015 года, природа до сих пор хранит память об этих событиях.
Главными героями стали лишайник гипогимния вздутая и сосна обыкновенная, на коре которой он растёт. Учёные тщательно подсчитали, сколько и каких микроорганизмов обитает на поверхности лишайников и под ними — на коре. Оказалось, что микробов гораздо больше на талломах самого лишайника, чем на коре. Секрет прост: лишайник не только сам является сложным организмом, но и активно кормит своих микроскопических соседей. Он выделяет разнообразные органические вещества — от сахаров и кислот до витаминов и пигментов, создавая для бактерий и грибков настоящий питательный бульон. Поэтому его поверхность кишит жизнью. Для микроорганизмов на коре источник питания один — это выделения лишайника, которые просачиваются сквозь него. А вот у эпифитов на самом лишайнике еды гораздо больше: им доступны и выделения хозяина, и вещества из воздуха.
Там, где когда-то уничтожали фосфорорганические вещества, — на участке, расположенном совсем близко к бывшему объекту, — общее количество микробов на лишайнике оказалось в два-три раза выше, чем на других площадках. Причём основную массу составляли бактерии-аммонификаторы, которые особенно активны в местах, богатых азотом и серой — как раз теми элементами, которые входили в состав прежних выбросов. На более отдалённых участках структура микробного сообщества менялась: там на первый план выходили азотфиксаторы — бактерии, способные усваивать азот из воздуха. Это указывает на то, что даже спустя годы после остановки производства состав атмосферных загрязнений продолжает влиять на микромир.
Учёные также изучили химический состав самих лишайников. Содержание тяжёлых металлов, таких как хром, медь, кадмий и свинец, было везде низким и не превышало допустимых норм. Однако распределение элементов оказалось крайне неравномерным. Например, на участке возле железной дороги, где раньше хранили химическое оружие, в лишайниках нашли повышенное количество меди, кадмия и хрома. А на площадке, расположенной прямо с северной стороны от объекта уничтожения, оказалось больше никеля и свинца. Зато там, где микробов было больше всего, в лишайниках обнаружили минимальное содержание тяжёлых металлов и максимальное — полезных макроэлементов: калия, магния, фосфора и марганца. Иными словами, условия для жизни микроорганизмов улучшаются там, где растения меньше страдают от токсинов и лучше обеспечены питательными веществами.
Самый поразительный вывод исследования — тесная связь между микробами на лишайнике и микробами на коре сосны. Корреляция между их численностью оказалась почти идеальной: если на лишайнике много бактерий, то и на коре под ним их тоже будет много, и наоборот. Это значит, что лишайник и дерево образуют единую систему, где каждый влияет на другого. По сути, это не просто соседство, а полноценный холобионт — сложное сообщество, включающее хозяина (лишайник), его микроорганизмы, кору сосны и её обитателей. Все они живут как один организм, и любые изменения в окружающей среде тут же отражаются на их общем состоянии.
Таким образом, учёные показали, что поверхностные микробы на лишайниках и коре — это тончайший индикатор экологических изменений. Они быстрее, чем любые приборы, реагируют на загрязнения и восстановление природы. Даже спустя годы после закрытия опасного производства эти микроорганизмы продолжают рассказывать свою историю, помогая следить за тем, как окружающая среда возвращается к жизни. Исследование показало, что биологический мониторинг может быть не только эффективным, но и удивительно красивым — ведь в центре внимания оказывается не просто химия, а живая, сложно устроенная и очень отзывчивая система, которая не перестаёт удивлять учёных.
Исследование опубликовано в журнале «Теоретическая и прикладная экология»
Изображение на обложке: разработано Magnific
