Микробные сообщества городских почв Норильской агломерации

Уникальное сочетание экстремальных природно--климатических условий и антропогенной нагрузки делает арктические города важным и актуальным объектом исследований. Микробные сообщества являются чуткими индикаторами изменений процессов индустриализации и урбанизации, последствия которых в Арктической зоне мало изучены и слабо предсказуемы. Цель исследования - оценка микробиологического потенциала городских почв Норильской агломерации (Кайеркан, Норильск, Оганер и Талнах) к выполнению экологических функций на основе изучения некоторых микробиологических параметров. Изучены численность сапротрофных и олиготрофных бактерий, микроскопических грибов (метод микробиологического посева), микробная биомасса и дыхание (метод субстрат индуцированного дыхания), функциональное разнообразие микробных сообществ (техника MicroRespTM), санитарно--гигиеническое состояние почв. Выявлено, что городские почвы характеризовались низкой микробной биомассой (от 107 до 159 мкг С г-1) по сравнению с фоновыми, но достаточным микробным дыханием (от 0,28 до 0,64 мкг С г-1ч-1), что свидетельствует об их высокой активности. В городских почвах отмечено увеличение численности культивируемых бактерий и микроскопических грибов, в отдельных районах - увеличение функционального разнообразия микробных сообществ по сравнению с фоном. В сообществе преобладали микроорганизмы, способные разлагать легкодоступные соединения: углеводы и карбоксильные кислоты, но также велика доля (до 20 %) микроорганизмов, утилизирующих трудноразлагаемые соединения. Санитарно--гигиеническое состояние городских почв агломерации оценено как умеренно опасное. Отмечено увеличение численности бактерий группы кишечной палочки, энтеробактерий и оппортунистических микромицетов, что в целом характерно для городских экосистем и не является критическим. Выявленные закономерности позволили предположить, что городская зеленая инфраструктура может формировать ниши для развития микроорганизмов, которые могут эффективно выполнять экологические функции, несмотря на стрессовые условия. Сделан вывод об особой актуальности комплексного экологического подхода к решению проблем озеленения и благоустройства арктических городов, подбора ассортимента растений и технологий ухода и содержания зеленых насаждений, способствующих формированию устойчивых и здоровых городских экосистем.

Arctic cities are an important and relevant object of research due to the unique combination of extreme natural and climatic conditions and anthropogenic impact. Microbial communities are sensitive indicators of changes occurring as a result of anthropogenic impact, including urbanization, the consequences of which in the Arctic zone are poorly studied and poorly predictable. The aim of this study was to assess the microbiological potential of urban soils of the Norilsk agglomeration (Norilsk, Kayerkan, Oganer and Talnakh) to perform ecological functions based on the study of some microbiological parameters. The number of saprotrophic and oligotrophic bacteria, microscopic fungi (plating method), microbial biomass and respiration (substrate induced respiration method), functional diversity of microbial communities (MicroRespTM technique), and the sanitary and hygienic state of soils were studied. It was revealed that urban soils were characterized by low microbial biomass (from 107 to 159 μg C g-1) compared to the background, but sufficient microbial respiration (from 0.28 to 0.64 μg C g-1h-1), which indicates their high activity. An increase in the number of culturable bacteria and microscopic fungi was noted in urban soils and, in some areas, an increase in the functional diversity of microbial communities compared to the background. Microorganisms capable of decomposing easily accessible compounds - carbohydrates and carboxylic acids - prevailed in the community, but the proportion of microorganisms utilizing difficult-to-decompose compounds was also high (up to 20%). The sanitary and hygienic condition of urban soils of the agglomeration was assessed as moderately hazardous. An increase in the number of coliform bacteria, enterobacteria and opportunistic microfungi has been noted, which is generally characteristic of urban ecosystems and is not critical. The identified patterns suggest that urban green infrastructure can form niches for the microorganisms that can effectively perform ecological functions despite stressful conditions. In this case, issues of an integrated environmental approach to solving the problems of landscaping and improvement of Arctic cities, selecting a range of plants and technologies for the care and maintenance of green infrastructure are becoming increasingly relevant, which will contribute to the formation of sustainable and healthy urban ecosystems.