Жизнь на шлаках: какие микроводоросли помогли запустить восстановление экосистем

Метод рекультивации загрязненной окружающей среды с помощью водорослей —фиторемедиация — перспективная биотехнологическая стратегия благодаря высокому потенциалу в борьбе с ухудшением состояния почвы, при этом заселение цианобактериями повышает устойчивость пылевых частиц и препятствует их переносу. Ученым давно известны процессы обрастаний новых грунтов в природе, в частности в Арктике при отступлении ледников оголяются новые пространства и растительные сообщества формируются на них начиная с колонизации цианобактерий. На поверхности развивается слизистая биопленка цианобактерий, постепенно такое микробное сообщество становится разнообразнее, формируются биологические корочки. Они в свою очередь, обеспечивают отложение важных органических веществ в субстрате, запускают процесс первичного почвообразования и стимулируют дальнейшее развитие на нем растительного покрова.

Цианобактерии способствуют росту других растений, выделяя в окружающую среду органические вещества и соединения азота. Отталкиваясь от природных процессов, можно попытаться запустить восстановление растительности и на шлаках. Выращивание биомассы цианобактерий в лабораторных условиях — один из самых простых и недорогих методов фиторемедиации техногенно нарушенных объектов.

В своей статье «Цианобактериальные сообщества, обитающие на золоотвалах Апатитской ТЭЦ в российской Арктике» сотрудники Полярно-альпийского ботанического сада-института имени Аврорина Денис Давыдов, доктор биологических наук, заместитель директора по научной работе, ведущий научный сотрудник, и Анна Вильнет, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории флоры и растительности исследовали состав сообществ цианобактерий на золоотвалах разного возраста, чтобы выделить штаммы, которые будут пригодны для разработки технологии фиторемедиации в условиях Мурманской области.

Статья вышла в специальном выпуске «Исследование микробного разнообразия в различных средах» журнала Microorganisms. Ее авторы провели скрининг разнообразия цианобактерий, растущих на техногенных субстратах, что необходимо для дальнейших исследований по отбору наиболее продуктивных штаммов для лабораторных и полевых экспериментов по рекультивации. Пробы отобрали на трех разновозрастных отвалах из золошлака угольной электростанции в городе Апатиты — на новом отвале, на трехлетнем и на законсервированном с 1990 года, где происходит активное зарастание, в том числе древесной растительностью. На этих участках они выявили 18 таксонов цианобактерий. В культуру выделено 24 штамма цианобактерий, относящихся к 11 видам. Все их тщательно изучили в лабораторных условиях с помощью самых современных технических средств.

Эта работа позволила определить, когда и как именно формируются сообщества цианобактерий на золошлаках Апатитской ТЭЦ, а также какие именно виды и при каких условиях становятся наиболее перспективными кандидатами для образования субстратов и плотных поверхностных биопленок.

Находки некоторых видов на отвалах в Апатитах оказались весьма нетривиальными, что позволяет ученым расширить представления об их среде обитания и экологических предпочтениях. Например, вид Gansulinema desertorum был известен только в пустынном районе в провинции Ганьсу в Китае, а Nodosilinea calida описана в Йеллоустонском национальном парке и не встречалась в других местах обитания. Как и в случае с вышеупомянутым таксоном, этот вид впервые обнаружен на территории Мурманской области и России. Tildeniella torsiva впервые описана в Словакии, затем выявлена в Корее и на Украине, однако в России ранее не приводилась.

Основные выводы, которые представлены в работе ученых ПАБСИ КНЦ РАН, говорят о том, что цианобактерии заселяют отвалы очень быстро и удивительно хорошо приспосабливаются к экстремальным условиям, при этом на зрелых участках формируются в три раза более богатые сообщества. Наиболее перспективные для практического применения — представители таксонов Nostocaceae, способные к фиксации атмосферного азота и обогащению северных почв аммонийными соединениями.

Следующий этап научной работы сотрудников ПАБСИ КНЦ РАН — исследования реакции на стресс наиболее эффективных штаммов цианобактерий в лабораторных мезокосмах с имитацией условий нефелиновых «хвостов», а затем полевые испытания для оценки их практического потенциала в восстановлении растительности. Все полученные данные позволят заполнить значительный пробел в знаниях о технологиях, адаптированных для арктических и субарктических экосистем.

КНЦ РАН

96 статей

Кольский научный центр Российской академии наук (бывший Кольский филиал Академии наук СССР) имени С. М. Кирова, объединение научных учреждений РАН на Кольском полуострове.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram