Качественные и количественные характеристики почвенного микробиома в зоне воздействия выбросов Кандалакшского алюминиевого завода

Проведена оценка величины биомассы прокариот и грибов методом люминесцентной микроскопии, определено содержание копий рибосомальных генов микроорганизмов методом реал-тайм ПЦР, изучено таксономическое разнообразие культивируемых микромицетов в Al–Fe-гумусовых подзолах на песчаной морене (Albic Podzols) на разном расстоянии от Кандалакшского алюминиевого завода, расположенного на Кольском полуострове. В почве всех участков наибольшее количество копий рибосомальных генов выявлено для бактерий (4.3 × 10¹⁰…10.3 × 10¹⁰ копий/г почвы). Для грибов и архей их количество изменялось в пределах 0.4 × 10¹⁰…3.1 × 10¹⁰ копий генов/г почвы. Отмечено существенное увеличение биомассы актиномицетов вблизи завода, тогда как биомасса бактерий и грибов практически не изменилась на разном расстоянии от источника выбросов. Мицелий и споры грибов преимущественно представлены мелкими формами диаметром 2–3 мкм. На сильнозагрязненном участке (8 км от завода) доля спор составила более половины суммарной биомассы грибов и количество крупных спор было максимальным (33.6%). Длина грибного мицелия изменялась от 92.3 до 206.3 м/г, при этом закономерностей в его распределении по градиенту загрязнения не выявлено. Отмечено сокращение разнообразия 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). Penicillium spinulosum доминировал на всех загрязненных участках в 15 км зоне. На фоновом участке, кроме вышеуказанного вида, к доминирующим относились Trichoderma koningii, P. implicatum и группа грибов со стерильным мицелием.

The prokaryotic and fungal biomass was estimated by luminescent microscopy, the number of ribosomal genes copies of microorganisms was determined by real-time PCR method, and the taxonomic diversity of culturable micromycetes in Albic Podzols was studied along the pollution gradient (1.5, 8, 15 and 50 km) from the Kandalaksha aluminum smelter, Kola Peninsula. In the soils of all sites, the largest number of ribosomal gene copies was found for bacteria (4.2 × 10¹⁰…10.3 × 10¹⁰ gene copies/g soil). For fungi and archaea, their number varied between 0.4 × 10¹⁰…3.1 × 10¹⁰ gene copies/g soil. There was a significant increase in actinomycete biomass near the smelter, while the biomass of bacteria and fungi did not change at different distances from the source of emissions. Mycelium and spores of fungi were mainly represented by small forms with a diameter of 2–3 µm. In a heavily polluted area (8 km from the smelter), the proportion of spores was more than a half of the total fungal biomass, and the number of large spores was maximum (33.6%). The length of the fungal mycelium varied from 92.27 to 206.26 m/g, while there were no regularities in its distribution along the pollution gradient. There was a decrease in the diversity of soil micromycetes at the level of genera and higher taxa along the pollution gradient. The change of community structure from polydominant (background area) to monodominant (near the smelter) was revealed. Penicillium spinulosum dominated at all contaminated sites within the 15-km zone. In the background area, in addition to the above species, Trichoderma koningii, P. implicatum, and a group of fungi with sterile mycelium were among the dominants.