Как бактериальные сообщества чернозёмов реагируют на обычные и биоразлагаемые микропластики?

Пластиковая мульчирующая плёнка широко применяется в сельском хозяйстве по всему миру и неизбежно распадается на микропластики (МП, размером менее 5 мм) под действием естественных и антропогенных факторов. Однако влияние МП на динамику почвенных микробных сообществ и структуру их сетей взаимодействий до конца не изучено.

Группа исследователей под руководством Ван Гуанхуа из Северо-Восточного института географии и агроэкологии (IGA) Китайской академии наук (CAS) выяснила, что внесение обычных и биоразлагаемых МП значительно меняет структуру бактериального сообщества и сети взаимодействий в почве. Этот эффект зависит не только от времени воздействия МП, но и от их дозы и типа.

Исследование опубликовано в Journal of Hazardous Materials.

С помощью высокопроизводительного секвенирования учёные установили, что время инкубации (воздействия) — главный фактор, нарушающий структуру бактериального сообщества. «Это говорит о том, что МП могут представлять серьёзную потенциальную угрозу для безопасности сельскохозяйственного производства, поскольку они легко накапливаются в почве, и прогнозируется, что их количество будет продолжать расти в ближайшие десятилетия», — заявил Ван. Более того, 1% МП был определён как пороговое значение, превышение которого приводит к значительному негативному влиянию на разнообразие почвенных бактерий.

При этом биоразлагаемые МП вызывали большее различие в сообществах, чем обычные, и оба типа МП по-разному влияли на отбор видов. Биоразлагаемые МП способствовали росту экологически безопасных, полезных для сельскохозяйственных культур бактерий, в то время как обычные МП обогащали почву бактериальными таксонами, характерными для загрязнённых почв или вызывающими болезни растений.

Анализ SEM-EDS показал, что биоразлагаемые МП обеспечивают микробам больше питательных веществ и сред обитания, что смягчает как кооперацию, так и конкуренцию внутри микробных сообществ. В частности, Nitrospira не только обогащалась под действием обоих типов МП, но и была определена как ключевой вид в микробных экологических сетях. Это говорит о том, что обычные и биоразлагаемые МП оказывают значительное долгосрочное влияние на круговорот азота в почве.

Исследование даёт новое понимание нарушений, вызываемых обычными и биоразлагаемыми МП в динамике почвенных бактериальных сообществ, и раскрывает потенциальный экологический ущерб от обычных МП, а также преимущества биоразлагаемых пластиковых мульч в сельскохозяйственной практике.