Согласно исследованию, представленному на конференции ASM Microbe 2025, лесные пожары оказывают глубокое влияние на невидимый микробиологический мир в наших водоёмах, напрямую воздействуя на качество воды и здоровье экосистем.
«Понимание этих критических, едва заметных изменений является ключом к разработке эффективных стратегий защиты наших водных ресурсов в эпоху растущей активности лесных пожаров», — сказала автор исследования Кортни Гарднер, доктор философии, доцент кафедры гражданского, архитектурного и экологического инжиниринга Университета Техаса в Остине.
Исследователи провели новое исследование, поскольку растущая частота и интенсивность лесных пожаров представляют растущую угрозу не только для суши, но и для жизненно важных водных ресурсов.
«Когда дождь падает на сожжённые ландшафты, он переносит растворённое органическое вещество, часто называемое «пирогенным органическим веществом», в реки, озёра и даже источники питьевой воды», — сказала Гарднер.
«Критическим пробелом в нашем понимании было то, как этот материал, полученный в результате пожаров, конкретно влияет на водные микробные сообщества, которые необходимы для поддержания качества воды и круговорота питательных веществ, таких как азот. Нарушение баланса микробных экосистем может привести к ухудшению состояния воды, влияя на всё: от водной жизни до безопасности и возможности очистки нашей питьевой воды. Наша цель состояла в том, чтобы выявить эти едва заметные, но значительные последствия», — добавила она.
Новое исследование включало проведение контролируемых экспериментов в лаборатории, которые имитировали то, что происходит в естественных водоёмах.
Учёные подготовили образцы воды, а затем ввели различные формы растворённого органического вещества: часть из необгоревших растительных материалов, а часть — из растительного материала, который был сожжён при низких (250 °C) или умеренных (450 °C) температурах, что отражает различные условия лесных пожаров.
В течение 42 дней исследователи тщательно наблюдали за тем, как существующие микробные сообщества в этих образцах воды реагировали на эти условия. Это включало анализ изменений в их составе — какие типы микробов присутствовали и в каком количестве — и изучение обилия определённых генов, участвующих в круговороте азота.
Сравнивая эти реакции в разных водных средах, они смогли определить прямое воздействие растворённого органического вещества, полученного в результате пожаров.
Они обнаружили, что степень сжигания существенно влияет на воздействие на водные микробы. В частности, растворённое органическое вещество, полученное в результате пожаров при температуре около 250 °C, привело к снижению разнообразия микробной жизни и замедлению роста микробных сообществ по сравнению с органическим веществом, полученным в результате более горячих пожаров.
Это говорит о том, что умеренная термическая обработка создаёт более биодоступные формы углерода, которые эти микробы могут легко использовать. Кроме того, учёные наблюдали значительное снижение способности микробной нитрификации, важной части круговорота азота, который преобразует аммиак (форму азота, которая может быть вредной в высоких концентрациях) в нитрат (форму азота, которую могут использовать растения).
«Эти результаты имеют важные последствия для управления водными ресурсами в регионах, подверженных лесным пожарам», — сказала Гарднер.
«Наблюдаемые изменения в микробных сообществах и процессах круговорота азота могут нарушить естественный баланс водных экосистем. Такие нарушения могут привести к дисбалансу в доступности питательных веществ, потенциально способствуя цветению вредных водорослей, снижению уровня кислорода, необходимого для водной жизни, или увеличению присутствия нежелательных соединений», — добавила она.
Для сообществ это означает, что после лесных пожаров водные объекты могут потребовать более сложных и потенциально более дорогостоящих методов очистки, чтобы обеспечить безопасность воды для потребления и рекреационного использования.
«Наше исследование предоставляет фундаментальные знания для прогнозирования и решения этих проблем», — сказала Гарднер.
Исследователи подчеркнули, что новое исследование подчёркивает взаимосвязь между наземными и водными экосистемами. Лесные пожары оказывают далеко идущее воздействие на воду, которое часто недооценивается.
«Это исследование предоставляет научные доказательства, подтверждающие необходимость разработки комплексных стратегий управления земельными и водными ресурсами в регионах, уязвимых к лесным пожарам», — сказала Гарднер.
«Сосредоточив внимание на фундаментальном научном понимании, мы можем способствовать развитию более устойчивых сообществ и более здоровой окружающей среды перед лицом растущих климатических проблем», — заключила она.
Предоставлено Американским обществом микробиологии.