Исследование Новогодского госуниверситета: сельхозземли страдают от микропластика сильнее, чем дикая природа

Сельскохозяйственные земли более уязвимы к загрязнению нанопластиком, чем природные почвы. К такому выводу пришли учёные из Новгородского государственного университета. Авторами исследования стали научные сотрудники аналитической лаборатории исследования микропластика Евгений Абакумов, Анастасия Кимеклис, Григорий Гладков, Тимур Низамутдинов, Иван Кушнов и Анастасия Вайнберг.

Согласно исследованию, постоянное накопление микроскопических частиц пластика на полях ведёт к снижению биоразнообразия почвенных бактерий, что напрямую угрожает плодородию земель и в долгосрочной перспективе может вызвать падение урожайности.

Пластик повсюду. В 2020 году мир произвел около 400 миллионов тонн изделий, а к 2050 году эта цифра может достичь 33 миллиардов.

— В основном, микропластик попадает в почву из осадков сточных вод, после компостирования органических отходов, использования полиэтиленовых плёнок, атмосферных осадков, применения сельхозтехники, а также в процессе животноводства и птицеводства, где используются пластиковые упаковки и транспорт кормов по трубопроводам, — пояснил Евгений Абакумов. — Микропластик может длительно находится в почве, из-за чего потенциальные негативные эффекты могут проявляться в течение многих лет.

Частицы пластика не растворяются, а накапливаются, создавая в почве новую, чужеродную среду — «пластосферу». Это сообщество микробов, которое формируется прямо на пластиковых частицах. Оно нарушает естественный баланс почвенной жизни и круговорот питательных веществ, что в итоге бьет по урожаю.

В исследованиях других учёных на данный момент выявлено, что микроорганизмы, которые адаптируются к присутствию микропластика, создают биоплёнки на поверхности пластиковых изделий и выделяют ферменты для разложения этих полимеров. От типа пластика будет зависеть рост определённых групп бактерий — например, полилактид стимулирует рост групп бактерий Bacillota и Desulfobacteriota.

— Рост уровня загрязнений подчёркивает, что нужно более детально изучить эту проблему, в частности — насколько сильно отличается загрязнение естественных и аграрно-используемых почв, — пояснил Евгений Абакумов. — Основной целью этого исследования стала оценка реакции микробных сообществ на внесение нанопластика. Дальнейшая работа будет нацелена на разработку нормативной базы которая будет устанавливать безопасный уровень содержания микро и нанопластика в почвах различного типа. Разработку таких нормативов планируется вести на основе фиксируемых изменений в таксономическом составе почвенной микробиоты и ее метаболической активности.

Для проведения эксперимента были отобраны три типа почв, обладающими разными геохимическими параметрами. Первый образец почвы — агродерново-подзолистая (пахотная) — был взят с территории, которая использовалась для выращивания сельскохозяйственных культур. Второй — маршевая (прибрежная) — с морской террасы Финского залива. Третий — песчаная почва которая была отобрана на камовых холмах Колтушской возвышенности. Все образцы брались в южно-таёжной природной зоне с переходным от континентального к морскому климатом на территории Санкт-Петербурга и Ленинградской области.

Образцы собирали из поверхностного слоя почвы (0-10 см), который наиболее подвержен загрязнению микро- и нанопластиком. Далее образцы почвы высушивали, просеивали, доводили до однородной массы и разделяли на две части — контрольную и экспериментальную. Экспериментальная почва подвергалась загрязнению нанопластиком, контрольная оставалась без изменений. Для эксперимента использовали полистирольный латекс – ввиду его широкого использования в упаковках, потребительских товарах и сельском хозяйстве.

Эксперимент проводили в течение месяца. Для анализа проводили расшифровку генетической последовательности ДНК и идентификацию бактерий по филумам.

Микробиом сельскохозяйственных и прибрежных почв оказался более чувствительным к воздействию микропластика.

В них снизилось разнообразие бактерий. Лесная зональная почва оказалась самой стойкой. Ее микробное сообщество почти не изменилось.

— Наиболее адаптированными и устойчивыми оказался микробиом естественной почвы, так как добавление полимеров почти никак не повлияло на разнообразие микробиоты, — пояснил Евгений Абакумов. — А в пахотной и маршевой почве разнообразие микробиты стало более бедным, что можно объяснить снижением доступа к кислороду из-за загрязнения нанопластиком и меньшей адаптивностью содержащихся в них бактерий.

Выяснилось, что нанопластик влияет в первую очередь на те группы бактерий, которые итак были самыми многочисленными.

Он не приводит к гибели микроорганизмов, а меняет баланс в микробном сообществе подавляя развитие одних видов и стимулируя развитие других. Почти не изменилось во всех образцах содержание бактерий группы Pseudomonadota. Второй по численности была группа Bacillota, и её численность возросла в загрязнённых нанопластиком образцах, а наибольшее ее увеличение наблюдалось в пахотной и маршевой почве. Но их доминирование вытесняет другие группы микроорганизмов.

— Таким образом, добавление нанопластика в почву лишь влияет на обилие тех групп микроорганизмов, которые уже доминировали в начальном составе микробиома почвы, — пояснил Евгений Абакумов. — Наши результаты демонстрируют, что сельскохозяйственные почвы, подвергшиеся воздействию нанополимеров, показывают существенное снижение биоразнообразия организмов, в то время как ненарушенные почвы проявляют большую устойчивость. Такой контраст подчеркивает важность целостности экосистемы для сопротивления новым загрязнителям. Крайне важна роль методов управления почвой в формировании реакций на загрязнение. Следует отметить, что проанализированы были только верхние горизонты почвы наиболее богатые органическим веществом, будущие исследования более глубоких слоёв почвы могут показать другие результаты.

Постепенное поступление частиц нанопластика в почвы сельскохозяйственных земель потенциально может вызвать долговременные эффекты, поскольку даже незначительное количество микрополимеров способно менять адаптивные возможности микробиоты.

Исследователи подчёркивают, что их работа — это только начало. Для разработки норм и стандартов по допустимому загрязнению почв микропластиком необходимы дальнейшие изыскания с различными видами полимеров и типами почв.

Источник: Новгородский государственный университет

Союз органического земледелия — независимое общественное движение. Рост производства и потребления здоровых, органических продуктов, обучение, просвещение потребителей, научные исследования, внедрение экоагротехнологий в АПК.
Мы за здоровье почв, экосистем и людей! Вы с нами?

Вступить в Союз органического земледелия

Подписывайтесь на нас в социальных сетях:
Телеграм:
https://t.me/organicsozbio
Вконтакте:
https://vk.com/unio