Численность и таксономическое разнообразие микроорганизмов в профиле почв г. Мурманска
- Авторы: Корнейкова М.В.1,2, Сошина А.С.1,2, Фокина Н.В.2, Мязин В.А.1,2, Козлова Е.В.1, Васенев В.И.3
-
Учреждения:
- Российский университет дружбы народов
- Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН
- Университет Вагенингена
- Выпуск: № 12 (2024)
- Страницы: 1813-1828
- Раздел: БИОЛОГИЯ ПОЧВ
- URL: https://ter-arkhiv.ru/0032-180X/article/view/683352
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X24120109
- EDN: https://elibrary.ru/JCRTGS
- ID: 683352
Цитировать
Аннотация
Проведен сравнительный анализ химических и микробиологических свойств по профилю в почвах (Urbic Technosol) г. Мурманска по сравнению с подзолом (Albic Podzol) на фоновой территории. В городских почвах выявлено увеличение значений рН и содержания основных биогенных элементов С, N, P, K, особенно заметное для глубинных горизонтов. В верхних горизонтах городских почв отмечено увеличение численности культивируемых бактерий: сапротрофных до 3–6 млн КОЕ/г, олиготрофных до 4.5–8 млн КОЕ/г – и уменьшение количества культивируемых микроскопических грибов на два порядка (до 103 КОЕ) по сравнению с природными подзолами. При этом в нижних горизонтах городских почв выявлено увеличение численности всех групп микроорганизмов по сравнению с фоном. Такая закономерность характерна и для разнообразия комплексов микромицетов в городе. В верхних горизонтах городских почв отмечена пространственная неоднородность видового состава и структуры комплексов микроскопических грибов, тогда как в более глубоких горизонтах наблюдается относительная однородность состава доминирующих видов: Trichocladium griseum, относительное обилие 41–77%. Отмечено увеличение доли и обилия условно патогенных микромицетов групп BSL-1 и BSL-2 50–60% в верхних горизонтах почв в городе по сравнению с природными подзолами, где эта доля составляет 30%. Степень микологической опасности городских почв варьировала от опасной до безопасной, значения индекса микологической опасности (Im) изменялись от 7–20 в центре города до 1.5–3.6 на окраине. Результаты показали, что урбанизация в Арктике не только приводит к изменениям химических свойств почв, но и создает новую нишу для развития микроорганизмов в глубинных почвенных горизонтах.
Об авторах
М. В. Корнейкова
Российский университет дружбы народов; Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: korneykova.maria@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6167-1567
Россия, Москва; Академгородок
А. С. Сошина
Российский университет дружбы народов; Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН
Email: korneykova.maria@mail.ru
Россия, Москва; Академгородок
Н. В. Фокина
Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН
Email: korneykova.maria@mail.ru
Россия, Академгородок
В. А. Мязин
Российский университет дружбы народов; Институт проблем промышленной экологии Севера ФИЦ КНЦ РАН
Email: korneykova.maria@mail.ru
Россия, Москва; Академгородок
Е. В. Козлова
Российский университет дружбы народов
Email: korneykova.maria@mail.ru
Россия, Москва
В. И. Васенев
Университет Вагенингена
Email: korneykova.maria@mail.ru
Россия, Вагенинген
Список литературы
- Ананьева Н.Д., Иващенко К.В., Сушко С.В. Микробные показатели городских почв и их роль в оценке экосистемных сервисов (обзор) // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1231–1246. https://doi.org/10.31857/S0032180X21100038
- Аристовская В.В., Владимирская М.Е., Голлербах М.М. Большой практикум по микробиологии. М.: Высшая школа, 1962. 491 с.
- Богородская А.В., Пономарева Т.В., Шапченкова О.А., Шишикин А.С. Оценка состояния микробных комплексов почв лесотундровой зоны в условиях аэротехногенного загрязнения // Почвоведение. 2012. № 5. С. 582–593.
- Глушакова А.М., Качалкин А.В., Чернов И.Ю. Особенности динамики эпифитных и почвенных дрожжевых сообществ в зарослях недотроги железконосной на перегнойно-глеевой почве // Почвоведение. 2011. № 8. С. 966–972.
- Глушакова А.М., Лысак Л.В., Белов А.А., Иванова А.Е., Лапыгина Е.В., Прокофьева Т.В., Умарова А.Б. Локальный мониторинг бактериального комплекса городских почв Сыктывкара в 2019 и 2020 гг. // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2021. № 2. С. 45–50.
- Гончарова О.Ю., Семенюк О.В., Матышак Г.В., Богатырев Л.Г. Биологическая активность городских почв: пространственная вариабельность и определяющие факторы // Почвоведение. 2022. № 8. С. 1009–1022. https://doi.org/10.31857/S0032180X22080032
- Добровольская Т.Г., Звягинцев Д.Г., Чернов И.Ю., Головченко А.В., Зенова Г.М., Лысак Л.В., Манучарова Н.А., Марфенина О.Е., Полянская Л.М., Степанов А.Л., Умаров М.М. Роль микроорганизмов в экологических функциях почв // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1087–1087. https://doi.org/10.7868/S0032180X15090038
- Евдокимова Г.А., Корнейкова М.В., Лебедева Е.В. Сообщества микромицетов в почвах в зоне воздействия алюминиевого завода // Микология и фитопатология. 2007. Т. 41. № 1. С. 20–28.
- Заварзина А.Г., Семенова Т.А., Белова О.В., Лисов А.В., Леонтьевский А.А., Иванова А.Е. Продукция лактазы и деструкция гуминовых кислот почвенными микроскопическими грибами // Микробиология. 2018. Т. 87. № 3. С. 233–241. https://doi.org/10.7868/S00265618030023
- Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 c.
- Кириенко О.А., Имранова Е.Л. Микробиологическая оценка экологического состояния урбанизированных почв // Экология урбанизированных территорий. 2008. № 4. С. 57–61.
- Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Зеленская М.С., Ильюшин В.А., Новожилов Ю.К., Чуркина И.В., & Баранцевич Е.П. Оценка антропогенной инвазии микроскопических грибов в арктические экосистемы (архипелаг Шпицберген) // Гигиена и санитария. 2020. № 99. С. 145–151. https://doi.org/10.33029/0016-9900-2020-99-2-145-151
- Корнейкова М.В. Сравнительный анализ численности и структуры комплексов микроскопических грибов в почвах тундры и тайги Кольского Севера // Почвоведение. 2018. № 1. С. 86–92. https://doi.org/10.7868/S0032180X18010094
- Корнейкова М.В., Васенев В.И., Салтан Н.В., Слуковская М.В., Сошина А.С., Заводских М.С., Сотникова Ю.Л., Долгих А.В. Анализ эмиссии СО2 городскими почвами в условиях Крайнего Севера // Почвоведение. 2023. № 11. C. 1385–1399. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600373
- Корнейкова М.В., Никитин Д.А., Долгих А.В., Сошина А.С. Микобиота почв города Апатиты (Мурманская область) // Микология и фитопатология. 2020. Т. 54. № 4. С. 264–277. https://doi.org/10.31857/S0026364820040078
- Корнейкова М.В., Редькина В.В., Шалыгина Р.Р. Альго-микологическая характеристика почв в сосновом и березовом лесах на территории заповедника “Пасвик” // Почвоведение. 2018. № 2. С. 211–220. https://doi.org/10.7868/S0032180X18020090
- Кураков А.В., Лаврентьев Р.Б., Нечитайло Т.Ю., Голышин П.Н., Звягинцев Д.Г. Разнообразие факультативно анаэробных мицелиальных микроскопических грибов в почвах // Микробиология. 2008. Т. 77. № 1. С. 103–112.
- Лысак Л.В. Бактериальные сообщества городских почв. Автореф. дис. … докт. биол. наук. М., 2010.
- Лысак Л.В., Шоба С.А., Прокофьева Т.В., Глушакова А.М., Гончаров Н.В., Белов А.А. Обилие и разнообразие прокариотных сообществ пылеаэрозоля и городских почв на территории Москвы // Почвоведение. 2023. № 5. С. 654–664. https://doi.org/10.31857/S0032180X22601359
- Макарова А.П., Напрасникова Е.В., Буковская Н.Е. Экологическая и санитарно-бактериологическая характеристика почвенного покрова города Братска // Известия Иркутского гос. ун-та. Сер. Биология. Экология. 2018. № 26. С. 18–27. https://doi.org/10.26516/2073-3372.2018.26.18
- Марфенина О.Е. Антропогенные изменения комплексов микроскопических грибов в почвах. Автореф. дис. … докт. биол. наук. М, 1999. 49 с.
- Марфенина О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М.: Медицина для всех, 2005. 196 с.
- Марфенина О.Е., Кулько А.Б., Иванова А.Е., Согонов М.В. Микроскопические грибы во внешней среде города // Микология и фитопатология. 2002. № 36. С. 22–32.
- Марьина-Чермных О.Г., Марьин Г.С., Апаева Н.Н. Влияние интенсивного антропогенного воздействия на формирование микромицетных сообществ и фитотоксичность почвы // Вестник Алтайского гос. аграрного ун-та. 2012. № 10. С. 72–77.
- Молодых Т.А., Свистова И.Д. Видовое разнообразие почвенных микромицетов рекреационных зон города Воронежа. Материалы международной молодежной научной школы-конференции “Воспроизводство, мониторинг и охрана природных, природно-антропогенных и антропогенных ландшафтов”. 2021. С. 76–80.
- Нестеркин М.Г., Хлуднева Н.Н. Состояние плодородия почв Мурманской области // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 6. С. 10–14. https://doi.org/10.24411/0235-2451-2018-10602
- Николаева В.В., Иванова А.Е. Почвенные целлюлозолитические грибные сообщества при точечной застройке городских территорий (на примере Москвы) // Проблемы агрохимии и экологии. 2015. № 2. С. 45–0.
- Овчинникова Т.А., Панкратов Т.А. Некоторые микробиологические особенности почвенного покрова города Новокуйбышевска в осенний период // Самарская Лука. 2008. Т. 17. № 2. С. 373–383.
- Переверзев В.Н. Лесные почвы Кольского полуострова. М.: Наука, 2004. 232 с.
- СанПиН 3.3686-21. Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней. М., 2021. 708 с.
- Свистова И.Д., Назаренко Н.Н., Потапова О.П. Влияние городской нагрузки на комплекс почвенных микромицетов (на примере левобережной части г. Воронежа) // Экология и промышленность России. 2016. № 20. С. 46–50.
- Стома Г.В., Манучарова Н.А., Белокопытова Н.А. Биологическая активность микробных сообществ в почвах некоторых городов России // Почвоведение. 2020 № 6. С. 703–715. https://doi.org/10.31857/S0032180X2006012X
- Тепеева А.Н., Глушакова А.М., Качалкин А.В. Влияние городских теплотрасс на дрожжевые сообщества почв // Почвоведение. 2018. № 4. С. 486–492. https://doi.org/10.7868/S0032180X18040093
- Турчановская Н.С., Богданова О.Ю. Микробиологическое исследование почвы города Мурманска // Успехи современного естествознания. 2011. № 8. С. 72.
- Тухбатова Р.И. Микробиологическая характеристика археологических памятников на территории Республики Татарстан. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Казань, 2008. 23 с.
- Халдеева Е.В., Баязитова А.А., Лисовская С.А., Глушко Н.И., Паршаков В.Р. Микобиота почв городских территорий с различным уровнем антропогенной нагрузки // Гигиена и санитария. 2017. № 96. С. 505–508. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-6-505-508
- Широких И.Г., Ашихмина Т.Я., Соловьева Е.С. Сравнительный анализ биоиндикационного значения различных параметров микробной системы в урбаноземах города Киров // Вестник Ин-та биологии Коми НЦ УрО РАН. 2012. № 3. С. 41–43.
- Широких И.Г., Косолапова А.И., Широких А.А., Завьялова Н.Е. Микробная трансформация органического вещества дерновоподзолистой почвы Предуралья при различном использовании и внесении минеральных удобрений // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 1. С. 102–110. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-1-102-110
- Agathokleous E., Wang Q., Iavicoli I., Calabrese E.J. The relevance of hormesis at higher levels of biological organization: hormesis in microorganisms // Current Opinion in Toxicology. 2022. V. 29. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/j.cotox.2021.11.001
- Bastida F., Eldridge D.J., Garcia C., Kenny Png G., Bardgett R.D., Delgado-Baquerizo M. Soil microbial diversity–biomass relationships are driven by soil carbon content across global biomes // The ISME J. 2021. V. 15. P. 2081–2091. https://doi.org/10.1038/s41396-021-00906-0
- Benami M., Gross A., Herzberg M., Orlofsky E., Vonshak A., Gillor O. Assessment of pathogenic bacteria in treated graywater and irrigated soils // Sci. Total Environ. 2013. V. 458. P. 298–302. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.04.023
- Beroigui M., Naylo A., Walczak M., Hafidi M., Charzynski P., Switoniak M., Rożanski S., Boularbah A. Physicochemical and microbial properties of urban park soils of the cities of Marrakech, Morocco and Torun, Poland: Human health risk assessment of fecal coliforms and trace elements // Catena. 2020. V. 194. P. 104673. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104673
- Beylich A., Oberholzer H.R., Schrader S., Höper H., Wilke B.M. Evaluation of soil compaction effects on soil biota and soil biological processes in soils // Soil Till. Res. 2010. V. 109. P. 133–143. https://doi.org/10.1016/j.still.2010.05.010
- Blume-Werry G., Klaminder J., Krab E.J., Monteux S. Ideas and perspectives: Alleviation of functional limitation by soil organisms is key to climate feedbacks from northern soils // Biogeosciences Discussions. 2022. P. 1–18. https://doi.org/10.5194/bg-2022-215
- Brunner I., Plotze, M., Rieder S., Zumsteg A., Furrer G., Frey B. Pioneering fungi from the damma glacier forefield in the Swiss Alps can promote granite weathering // Geobiology. 2011. V. 9. P. 266–279. https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2011.00274.x
- de Hoog G.S., Guarro J., Gene J., Ahmed S., Al-Hatmi A.M.S., Figueras M.J. Vitale R.G. Atlas of Clinical Fungi, 4th edition. Hilversum. 2020.
- Domsch K.H., Gams W., Anderson T.H. Compendium of Soil Fungi. Verlag, Eching, 2007. 672 p.
- Ernakovich J.G., Barbato R.A., Rich V.I., Schädel C., Hewitt R.E., Doherty S.J., Whalen E.D., Abbott B.W., et al. Microbiome assembly in thawing permafrost and its feedbacks to climate // Global Change Biol. 2022. V. 28. P. 5007-5026. https://doi.org/10.1111/gcb.16231
- Fei Y., Huang S., Zhang H., Tong Y., Wen D., Xia X., Wang H., Luo Y., Barcelo D. Response of soil enzyme activities and bacterial communities to the accumulation of microplastics in an acid cropped soil // Sci. Total Environ. 2020. V. 707. P. 135634. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.135634
- Frossard A., De Maeyer L., Adamczyk M., Svenning M., Verleyen E., Frey B. Microbial carbon use and associated changes in microbial community structure in high-Arctic tundra soils under elevated temperature // Soil Biol. Biochem. 2021. V. 162. P. 108419. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2021.108419
- Glushakova A.M., Kachalkin A.V., Prokofieva T.V., Lysak L.V. Enterobacteriaceae in soils and atmospheric dust aerosol accumulations of Moscow city // Current Res. Microbial Sci. 2022. V. 3. P. 100124. https://doi.org/10.1016/j.crmicr.2022.100124
- Gomez-Brandon M., Herbon C., Probst M., Fornasier F., Barral M.T., Paradelo R. Influence of land use on the microbiological properties of urban soils // Appl. Soil Ecol. 2022. V. 175. P. 104452. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2022.104452
- Howard J.L. Urban anthropogenic soils – A review // Adv. Agronomy. 2021. V. 165. P. 1–57. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2020.08.001
- http://www.indexfungorum.org/ Accessed 15.02.2024.
- https://www.isric.org/sites/default/files/WRB_fourth_edition_2022-12-18.pdf/ Accessed 10.02.2024
- ISO 18400-206:2018. In Soil Quality-Sampling- Part. 206: Collection, Handling and Storage of Soil under Aerobic Conditions for the Assessment of Microbiological Processes, Biomass and Diversity in the Laboratory. ISO: Geneva, Switzerland, 2018. 10 p.
- Ivashchenko K., Ananyeva N., Vasenev V., Sushko S., Seleznyova A., Kudeyarov, V. Microbial C-availability and organic matter decomposition in urban soils of megapolis depend on functional zoning // Soil Environ. 2019. V. 38. P. 31–41. https://doi.org/10.25252/SE/19/61524
- Kaviya N., Upadhayay V.K., Singh J., Khan A., Panwar M., Singh A.V. Role of Microorganisms in Soil Genesis and Functions // Mycorrhizosphere and Pedogenesis. 2019. P. 25–52. https://doi.org/10.1007/978-981-13-6480–8_2
- Klich M.A. Identification of common Aspergillus species. Utrecht: CBS Fungal Biodiversity Centre, 2002.
- Korneykova M.V., Redkina V.V., Fokina N.V., Myazin V.A., Soshina A.S. Soil microorganisms in the urban ecosystems of the Russian ubarctic (Murmansk region, Apatity) // Czech Polar Reports. 2021. V. 11. P. 333–351. https://doi.org/10.5817/CPR2021-2-23
- Korneykova M.V., Vasenev V.I., Nikitin D.A., Soshina A.S., Dolgikh A.V., Sotnikova Y.L. Urbanization affects soil microbiome profile distribution in the Russian Arctic region // Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021. V. 18. P. 11665. https://doi.org/10.3390/ijerph182111665
- Li X., Qu Z., Zhang Y., Ge Y., Sun H. Soil fungal community and potential function in different forest ecosystems // Diversity. 2022. V. 14. P. 520. https://doi.org/10.3390/d14070520
- Liu Q., Li W., Nie H., Sun X., Dong L., Xiang L., Zhang J., Liu X. The Effect of Human Trampling Activity on a Soil Microbial Community at the Urban Forest Park // Forests. 2023. V. 14(4). P. 692. https://doi.org/10.3390/f14040692
- Lorenz K., Kandeler E. Biochemical characterization of urban soil profiles from Stuttgart, Germany // Soil Biol. Biochem. 2005. V. 37. P. 1373–1385. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.12.009
- Marfenina O.E., Danilogorskaya A.A. Effect of elevated temperatures on composition and diversity of microfungal communities in natural and urban boreal soils, with emphasis on potentially pathogenic species // Pedobiologia. 2017. V. 60. P. 11–19. https://doi.org/10.1016/j.pedobi.2016.11.002
- Marfenina O.E., Ivanova A.E., Kislova E.E., Sacharov D.S. The mycological properties of medieval culture layers as a form of soil ‘biological memory’ about urbanization // J. Soils Sediments. 2008. V. 8. P. 340–348. https://doi.org/10.1007/s11368-008-0032-2
- Nugent A., Allison S.D. A framework for soil microbial ecology in urban ecosystems // Ecosphere. 2022. V. 13. P. e3968. https://doi.org/10.1002/ecs2.3968
- O’Riordan R., Davies J., Stevens C., Quinton J.N., Boyko C. The ecosystem services of urban soils: A review // Geoderma. 2021. V. 395. P. 115076. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115076
- Pastukhov A., Kovaleva V., Kaverin D. Microbial community structure in ancient European Arctic Peatlands // Plants. 2022. V. 11. P. 2704. https://doi.org/10.3390/plants11202704
- Seifert K., Morgan-Jones G., Gams W., Kendrick B. The genera of Hyphomycetes. Utrecht: CBS Reus, 2011.
- Son D., Lee E.J. Soil Microbial Communities Associated with Three Arctic Plants in Different Local Environments in Ny-Ålesund, Svalbard // J. Microbiol Biotechnol. 2022. V. 32. P. 1275-1283. https://doi.org/10.4014/jmb.2208.08009
- Tang J., Zhang J., Ren L., Zhou Y., Gao J., Luo L., Yang Y., Huang H., Chen A. Diagnosis of soil contamination using microbiological indices: A review on heavy metal pollution // J. Environ. Management. 2019. V. 242. P. 121–130. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2019.04.061
- Vasenev V., Kuzyakov Y. Urban soils as hot spots of anthropogenic carbon accumulation: Review of stocks, mechanisms and driving factors // Land Degradation Development. 2018. V. 29. P. 1607–1622. https://doi.org/10.1002/ldr.2944
- Vasenev V., Varentsov M., Konstantinov P., Romzaykina O., Kanareykina I., Dvornikov Y., Manukyan V. Projecting urban heat island effect on the spatial-temporal variation of microbial respiration in urban soils of Moscow megalopolis // Sci. Total Environ. 2021. V. 786. P. 147457. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147457
- Zhang M.K., Ke Z.X. Heavy metals, phosphorus and some other elements in urban soils of Hangzhou City, China // Pedosphere. 2004. V. 14. P. 177–185.
Дополнительные файлы
