Как почвенные микроорганизмы влияют на функционирование экосистем
Авторы: Мария Корнейкова, Екатерина Козлова, Мария Васильева
Самые маленькие, но и самые многочисленные городские жители – это почвенные микроорганизмы. Невидимые человеческому глазу они представляют собой наибольший пул генетического разнообразия, деятельность которого неразрывно связана с процессами почвообразования, формирования плодородия и обеспечения непрерывного круговорота питательных веществ. В одном грамме почвы могут быть обнаружены миллиарды микроорганизмов, включающих бактерии, археи, микроскопические грибы и вирусы. Весь комплекс этих микроорганизмов, называемый почвенным микробиомом, выполняет ряд важнейших средообразующих, рекреационных и санитарных функций, обеспечивая горожанам комфортную жизнь.
Зачем нужны почвенные микроорганизмы?
Значимость населяющих почву микроорганизмов огромна: они не только предоставляют среду для роста и развития растений, но и регулируют газовый состав атмосферы, грунтовых вод, служат депо и фильтром для различных загрязняющих веществ. Почвы имеют большой потенциал для пищевой и фармацевтической промышленностей, представляя собой резервуар ферментирующих бактерий, грибов и микроорганизмов, продуцирующих антибиотики.
Городские почвы, формируясь в условиях интенсивного антропогенного загрязнения, значительно отличаются от природных. Микробиом каждого города уникален и представляет собой сложную, разнообразную и динамичную систему, чутко реагирующую на различные изменения, что позволяет ему выступать в качестве биоиндикатора трансформации городской среды.
Регуляция цикла углерода и обеспечение растений питательными элементами – важнейшие функции почвенного микробиома. Процессы трансформации органического вещества, азотфиксации, нитрификации и денитрификации обеспечивают круговорот биофильных элементов в экосистеме и влияют на состояние зелёной инфраструктуры города посредством регуляции доступности этих элементов растениям.
Почему меняется жизнь почвенных микроорганизмов?
Интенсивность процессов урбанизации, преобладающие типы загрязнения и другие факторы изменяют количественный и качественный состав почвенных микробных сообществ. Устойчивое сообщество почвенных микроорганизмов является источником бактерий, защищающих растения от болезней (например, представители рода актинобактерий Streptomyces), тогда как при снижении разнообразия почвенных микроорганизмов происходит рост патогенных бактерий, вызывающих заболевания у растений.
Нарушение устойчивости микробиома не только вызывает общее снижение биологической активности микроорганизмов, но и приводит к деградации всех сопряжённых с деятельностью почвенных микроорганизмов процессов. Интенсивные антропогенные нагрузки могут также создавать реальную угрозу здоровью населения. Так, загрязнение нефтепродуктами приводит к доминированию в почвенном микробиоме аллергенных родококков, а хозяйственно-бытовое загрязнение неразрывно связано с появлением энтеробактерий, в том числе патогенных.
Состав почв и здоровье человека
При антропогенной нагрузке сокращается видовое разнообразие микромицетов – обязательных компонентов почвенной микробиоты, выполняющих ряд важнейших функций, таких как разложение органических остатков, минерализация гумуса, образование структуры почвы и участие в её самоочищении. К сожалению, в городских почвах растёт количество условно-патогенных видов микромицетов. Их характерной особенностью является ряд специфических адаптаций, которые противостоят защитным механизмам организма. Например, возбудители эмергомикроза – нового заболевания, вызываемого микромицетами рода Emergomyces, способны «маскироваться» подобно троянскому коню, сперва попадая при вдохе в организм человека в виде спор, а после претерпевая трансформацию в дрожжеподобные клетки, поражающие легочную ткань. Необходимо помнить, что этими свойствами обладают только оппортунистические виды микромицетов – то есть потенциально патогенные виды, способные вызывать различные аллергические реакции и микозы у людей с подавленным иммунитетом, для здорового же человека они безопасны.
Однако загрязнённая почва может быть и полезной, выступая в качестве резервуара микроорганизмов, разрушающих токсичные вещества. Эти микроорганизмы могут стать основой для биопрепаратов, ускоряющих разрушение различных загрязнителей, в том числе нефти. Это свойство микроорганизмов легло в основу метода биоремедиации – отрасли биотехнологии, использующей живые организмы для борьбы с загрязнителями. Суть метода заключается в стимуляции роста микроорганизмов, использующих различные загрязняющие вещества, такие как пестициды, масло, растворители и прочие, в качестве источника пищи и энергии.
Таким образом, при всей очевидной и всеобъемлющей пользе, которую обеспечивают нам почвенные жители, нельзя забывать и о возможных угрозах, связанных с ними, вследствие чего поддержание здоровья городской почвы и регулирование антропогенной нагрузки на неё должно стать приоритетной задачей населения.
Подробнее на https://selab.ru/
