Почвенный микробиом в зоне воздействия выбросов горно-металлургического комбината Печенганикель (Мурманская область)

Проанализированы параметры микробиома Al–Fe-гумусовых подзолов на песчаной морене (Albic Podzols) по градиенту загрязнения соединениями меди, никеля и другими металлами на различном расстоянии (3, 16, 30, 50 км) от горно-металлургического комбината “Печенганикель” (Мурманская область). Проведена оценка запасов и структуры биомассы прокариот и грибов методом люминесцентной микроскопии; определено содержание копий рибосомальных генов микроорганизмов методом полимеразной цепной реакции в реальном времени; изучено таксономическое разнообразие и численность культивируемых почвенных микромицетов. Выявлено увеличение количества копий рибосомальных генов бактерий, архей и грибов вблизи источника выбросов по сравнению с удаленными участками. На всех участках наибольшее количество копий генов отмечено для бактерий от 3.21 × 10¹⁰ до 12 × 10¹⁰ копий генов/г почвы. Для грибов и архей их количество изменялось в пределах от 0.53 × 10¹⁰ до 1.59 × 10¹⁰ и от 0.55 × 10¹⁰ до 11.41 × 10¹⁰ копий генов/г почвы соответственно. Минимум рибосомальных генов всех групп микроорганизмов: археи, бактерии и грибы – выявлен в 50 км от комбината, а максимум – в 3–16 км от источника выбросов. Численность прокариот изменялась от 1.04 × 10⁸ до 8.6 × 10⁸ кл./г почвы, а биомасса – от 0.2 до 18.3 мкг/г почвы. Биомасса грибов варьировала от 122 до 572 мкг/г почвы. Отмечено существенное снижение биомассы всех групп микроорганизмов вблизи завода. Мицелий и споры грибов на всех участках преимущественно представлены мелкими формами диаметром 2–3 мкм. Длина грибного мицелия изменялась от 51.2 м/г вблизи комбината до 397 м/г на удаленных участках, при этом закономерностей в его распределении по градиенту загрязнения не выявлено. Отмечено сокращение разнообразия культивируемых почвенных микромицетов на уровне родов и вышестоящих таксонов по градиенту загрязнения выбросами завода. Выявлена смена структуры сообществ с полидоминантной (фоновый участок) на монодоминантную (вблизи завода). Вид Penicillium raistrickii доминировал на всех участках. В зоне 16 км от источника выбросов доминировали представители Aureobasidium pullulans и Trichoderma viride (16 км), темноокрашенные дрожжи Torula lucifuga (3 км). На фоновом участке к доминирующим относились представители порядков Mucorales и Umbelopsidales.

The microbial parameters in Albic Podzol soil were analyzed along the pollution gradient (3, 16, 30, 50 km) with Pechenganickel plant emissions (Murmansk region). The amount and structure of the prokaryotes and fungi biomass were assessed by the method of luminescent microscopy; the content of microorganism’s ribosomal genes copies was determined by real-time PCR; the taxonomic diversity and abundance of culturable soil microfungi were studied. An increase in the number of genes copies of bacteria, archaea, and fungi close the source of emissions compared to remote areas was revealed. In all plots, the highest number of ribosomal genes copies was found for bacteria (from 3.21 × 10¹⁰ to 12 × 10¹⁰ per g of soil). For fungi and archaea, the number varied from 0.53 × 10¹⁰ to 1.59 × 10¹⁰ per g of soil and from 0.55 × 10¹⁰ to 11.41 × 10¹⁰ gene copies/g of soil, respectively. A significant increase in the actinomycetes biomass close the plant was noted, while the biomass of bacteria and fungi remained practically unchanged at different distances from the emission source. Mycelium and fungal spores in all areas are mainly represented by small forms with a diameter of 2–3 microns. The length of the fungal mycelium varied from 51.2 m/g near the plant to 397 m/g in remote areas, with no regularities in its distribution along the contamination gradient. A decrease in the diversity of soil microfungi at the level of genera and higher taxa along the pollution gradient with plant emissions was noted. A change in the structure of communities from polydominant (background site) to monodominant (near the plant) was revealed. The species Penicillium raistrickii dominated in all plots. Fungi Trichoderma viride, dark-colored yeasts Torula lucifuga (3 km) and Aureobasidium pullulans (16 km) also dominated in the zone 16 km from the emission source. In the background area, representatives of the orders Mucorales and Umbelopsidales were dominant.