Дмитрий Никитин на онлайн-встрече "Чистая Арктика": итоги проекта по мониторингу экологического следа СССР на Земле Франца-Иосифа

15 июля на всероссийской экологической онлайн-платформе «Чистое будущее» были представлены итоги проекта «Чистая Арктика», направленного на исследования загрязненных нефтепродуктами участков архипелага Земля Франца-Иосифа в результате хозяйственной деятельности СССР. Проект был реализован Национальным парком «Русская Арктика» совместно с ПАО «НК «Роснефть».

Приводим текст выступления Дмитрия Никитина, кандидата биологических наук, научного сотрудника отдела биологии, биохимии почв Почвенного института им. В. В. Докучаева.

Тема моих исследований была связана с микробиологическими изысканиями в нефтезагрязнённых почвах острова Хейса Земли Франца-Иосифа.

Арктика – территория с чрезвычайно хрупкими экосистемами, где в наибольшей степени проявляются последствия глобального изменения климата и антропогенного влияния. Основная антропогенная нагрузка на Земле Франца-Иосифа связана с разливом нефтепродуктов. Оценку их влияния на природу и всестороннее изучение местных экосистем стало возможно провести только в последние годы с развитием национального парка «Русская Арктика» и при поддержке компании «Роснефть».

Почва – основа существования наземных экосистем, поскольку микроорганизмы, обитающие в ней, являются ключевым звеном в биогеохимических циклах питательных элементов. Именно микроорганизмы максимально быстро и чутко реагируют на изменения в окружающей среде, поэтому их часто выбирают в качестве индикаторов состояния экосистем. Микроорганизмы скорее других существ способны адаптироваться к новым условиям, в том числе разлагая и интоксицируя нефтепродукты.

Поэтому целью нашего исследования стала характеристика микробиома фоновых и нефтезагрязнённых почв острова Хейса Земли Франца-Иосифа классическими микробиологическими и молекулярно-генетическими методами. В задачи входило выявление количества копий рибосомальных генов, определение численности копий функциональных генов разложения нефтепродуктов и оценка запасов и структуры биомассы микроорганизмов.

На данном слайде представлено разнообразие почв на Земле Франца-Иосифа:


Почву отбирали с мерами по предотвращению контаминаций, чтобы её не загрязнить, и хранили в условиях холодильника и морозильной камеры.

Численность копий генов определяли популярным сейчас методом Real-time PCR, который также используется для выявления коронавирусов.

Результаты тестов:

На данном слайде представлены результаты по исследованию биомассы микроорганизмов, в частности, грибов:

При исследовании структуры биомассы грибов удалось показать, что значения биомассы варьировали в существенных пределах – они на один-два порядка отличались от поверхностных до глубинных горизонтов. Была достаточно велика численность спор и доля мицелия, что говорит о высоком потенциале грибов при разрушении нефтепродуктов. А что самое важное – была велика численность живых клеток грибов, у них отмечался высокий потенциал к разрушению и деградации нефти и бензина.

На данном слайде представлены результаты по исследованию структуры биомассы прокариот:

Таким образом, было показано, что в основном биомасса микроорганизмов была представлена микроскопическими грибами и доля жизнеспособных клеток была максимальна в поверхностных горизонтах дневной поверхности.

Можно сделать такое заключение, что нефтезагрязнённые почвы Земли Франца-Иосифа содержали меньшую биомассу, но большую численность рибосомальных генов микроорганизмов по сравнению с фоновыми незагрязнёнными почвами. Это может свидетельствовать о том, что почвенный микробиом Земли Франца-Иосифа смог не только адаптироваться к условиям экстремальных концентраций нефтепродуктов, но и, возможно, смог использовать нефтепродукты в качестве питательного субстрата. Высокая численность микроорганизмов в исследованных почвах, по-видимому, способствует постепенной интоксикации и восстановлению местных экосистем после антропогенного нарушения.

- Я правильно понимаю, что на сегодняшний день на Земле Франца-Иосифа происходит ситуация, когда остатки нефтепродуктов становятся некой питательной средой для развития экосистемы?

- По сути, это действительно так. Микроорганизмы постепенно начинают потреблять эти нефтепродукты и использовать их в качестве питательного субстрата. Однако им надо как-то помогать, например, создавать определённые биопрепараты, выбирать в лаборатории специальных микробов, которые занимаются деградацией нефтепродуктов, разводить их в большом количестве и вносить их в местные загрязнённые почвы, чтобы именно точечно воздействовать на локальные места нефтеразливов.  

- Это характерно только для арктической зоны или такая ситуация возможна для любых природных зон?

- Это было отмечено по всем природным зонам, но специфика Арктики заключается именно в том, что там очень низкие температуры, соответственно, низкая активность микроорганизмов. Там они работают «заторможенно», и даже самые активные из них будут очень медленно перерабатывать эти нефтепродукты, поэтому будем рассчитывать на потепление климата, после чего они включатся в работу более эффективно.

- Как вы оцениваете важность полученных вами результатов и какие перспективы вы видите?

- Из полученных результатов стало понятно, что важно исследовать почвенный микробиом, поскольку он может быть индикатором изменений в экосистемах, и по различным микробиологическим методам можно видеть, насколько сильно изменяются экосистемы, насколько они адаптируются к новым антропогенным нагрузкам и изменению климата. В том числе, необходимо дальше работать над созданием определённых препаратов из микроорганизмов, которые могли бы помочь преодолеть трудности в нарушениях местных экосистем и дать им возможность побыстрее самоочиститься в условиях конкретных нефтеразливов.