Ученые нашли неожиданный способ оценить, как чувствует себя природа спустя годы после закрытия опасного химического производства. Оказалось, что крошечные микроорганизмы, живущие на поверхности лишайников и древесной коры, могут рассказать о состоянии окружающей среды не хуже сложных приборов.
Лишайник гипогимния вздутая (Hypogymnia physodes) — это листоватый лишайник, который часто растёт на коре сосны обыкновенной. Он интересен тем, что, как губка, впитывает вещества из воздуха и может годами накапливать в себе тяжёлые металлы и другие загрязнители. Именно поэтому лишайники давно используют для экологического мониторинга. Но учёные пошли дальше: они решили посмотреть не только на сам лишайник, но и на тех, кто живёт на его поверхности, — на эпифитные микроорганизмы. Это бактерии-аммонификаторы, азотфиксаторы и микромицеты (грибы).
Исследование проходило на четырёх участках, расположенных на разном расстоянии от бывшего объекта хранения и уничтожения химического оружия и от железнодорожной магистрали. Учёные собирали талломы лишайника вместе с корой сосны, на которой они росли, и подсчитывали, сколько микроорганизмов каждой группы живёт на поверхности.
Оказалось, что численность микробов сильно различается от участка к участку. Самое большое количество микроорганизмов на лишайниках обнаружено на участке, расположенном ближе всего к бывшему объекту уничтожения химического оружия. Там же отмечено минимальное содержание тяжёлых металлов и высокий уровень полезных элементов — кальция, магния, калия, фосфора и серы. А вот на участке возле бывшего объекта хранения химического оружия и железной дороги микробов оказалось меньше, зато тяжёлых металлов — больше. Интересно, что общая численность микробов на лишайнике и на коре сосны тесно связана: коэффициент корреляции составил 0,92–0,98. Это значит, что лишайник и кора сосны образуют единую систему, где микробы переходят с одного субстрата на другой.
Учёные также проанализировали химический состав самих лишайников. Выяснилось, что содержание тяжёлых металлов в них не превышает предельно допустимых концентраций, но распределены они неравномерно. Например, в лишайниках с участка возле железной дороги больше кобальта, меди и кадмия, а возле бывшего объекта уничтожения — больше никеля и свинца. В целом, по содержанию элементов лишайники сопоставимы со среднемировыми показателями, но марганец в некоторых образцах превышает их в 1,5–3 раза. Это может быть связано с выбросами бывшего объекта, где марганец использовался в производственных процессах.
Главный вывод работы: микробы, живущие на лишайниках и коре сосны, чутко реагируют на изменения окружающей среды. Там, где больше загрязнения, их меньше, и наоборот. Это значит, что эпифитную микробиоту можно использовать как дополнительный инструмент экологического мониторинга. Лишайники живут долго и медленно накапливают загрязнители, а их микробные сообщества быстро откликаются на изменения. Вместе они образуют своеобразный «холобионт» — единую систему из хозяина и его микробов, которая может рассказать о состоянии среды больше, чем каждый компонент по отдельности. Исследование показало, что даже спустя годы после закрытия опасного объекта природа продолжает хранить следы его работы, а микробы помогают эти следы выявить.
Исследование опубликовано в журнале «Теоретическая и прикладная экология»
Изображение на обложке: разработано Magnific
