Что выживает на загрязненных почвах?

Летом 2020 года Российский научный фонд объявил имена тех, кто выиграл гранты по конкурсам «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» и «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов. Первый конкурс направлен на поддержку молодых людей, недавно защитивших кандидатские диссертации. Среди победителей – научный сотрудник лаборатории экологии микроорганизмов Института проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН Регина Шалыгина, Она признана победителем с проектом «Водоросли и цианобактерии в техногенных субстратах и загрязненных почвах Кольской Арктики».

Регине Шалыгиной 34 года, в Кольском научном центре она трудится шесть лет. Переехала на Север из Башкортостана, аспирантуру оканчивала сразу по двум специальностям – почвоведение и ботаника. Регина говорит, что научная сфера деятельности была для нее совершенно осознанным выбором.

– Моя профессия – микробиолог-альголог, я изучаю водоросли и цианобактерии и их роль в почвообразовании, – рассказывает Регина. – В лаборатории мы занимаемся тем, что исследуем микроорганизмы – водоросли, грибы, бактерии – живущие в почвах природных и загрязненных экосистем. В Мурманской области интерес для нас представляют почвы рядом с промышленными предприятиями «Печенганикель» и «Североникель», вблизи Кандалакшского алюминиевого завода, в зонах, где происходил разлив нефтепродуктов. А также на техногенных субстратах, например, на нефелиновых отвалах хвостохранилищ. Для сравнения мы исследуем фоновые, условно чистые районы. Например, заповедник «Пасвик», природный парк «Полуострова Рыбачий и Средний», заказник «Сейдъявр» в Ловозерских горах.

Летом мы отправляемся в полевые экспедиции, отбираем образцы почв, а уже в лаборатории делаем посев образцов на питательные среды, чтобы изучить культивируемые формы микроорганизмов, проследить их жизненные стадии и определить до вида. После чистая культура попадает на хранение в коллекцию микроорганизмов ИППЭС.

Регина рассказывает, что ее коллеги из лаборатории экологии микроорганизмов ИППЭС занимаются изучением не только почв, но и воды, и воздуха. Сейчас масштабные работы ведутся по разработке методоввосстановления нарушенных экосистем. О работе по двухлетнему гранту РНФ Регина рассказывает:

– В отобранных ранее образцах почв, загрязненных тяжелыми металлами, фтором, нефтепродуктами, мы определяем видовое разнообразие водорослей и цианобактерий. Затем должны найти как наиболее устойчивые к загрязняющим веществам микроорганизмы, так и наиболее чувствительные. И уже из самых устойчивых должны выделить те, что способны уменьшать содержание загрязняющих агентов в нарушенных природных средах.

– В чем может заключаться практическая польза работы по гранту?

– Это в первую очередь использование местных (аборигенных) микроорганизмов для очистки и восстановления нарушенных почв и растительных сообществ. Во-вторых, в техногенных субстратах до сих пор открывают новые для науки виды. Так, в этом году у нас вышла статья высокорейтинговом европейском журнале Phytotaxa с описанием Стеномитоса кольского (Stenomitos kolaensis) – он встречается у нас вблизи комбината «Печенганикель» в относительно кислых почвах с высоким содержанием тяжелых металлов. Подобные штаммы могут иметь высокий биотехнологический потенциал для создания новых, устойчивых соединений, перспективных для сельского хозяйства.

Современные микробиологические исследования невозможно проводить без молекулярно-генетических методов – без этого сейчас никуда. У нас в лаборатории пока необходимого оборудования нет, но мы активно сотрудничаем с коллегами из России и США.

– А если сравнивать образцы почв «грязных» и «чистых» территорий, то могут ли водоросли и цианобактерии служить неким маркером для них?

– Почва – уникальное природное тело, ряд показателей она усредняет. Уловить можно крайние значения, и как раз наша задача их обнаружить и использовать как индикаторы – их отсутствие или присутствие расскажет нам о наличии или отсутствии загрязняющих агентов в почвах.

У нас в лаборатории идут работы по использовании водорослей в ремедиации почв – на тех же нефелиновых отвалах. Вера Редькина и Денис Давыдов провели лабораторный эксперимент с устойчивым штаммом цианобактерий из рода носток. Этот опыт показал, что он способствует быстрому формированию устойчивой биомассы. Кроме того, мы проводили опыт с использованием цианобактерий в процессах биодеградации нефти – в сообществе с микроскопическими грибами и бактериями они способны работать как природные ее разрушители. Мы искали штамм, который будет расти при различных концентрациях нефти в почвогрунте и показывать устойчивость к нефтяным загрязнениям. Но пока это лишь лабораторные эксперименты.