Водные артерии Берлина хранят следы бактерий, отражающие антропогенное влияние

от

Исследовательская группа из Института Лейбница по экологии пресной воды и рыболовству внутренних водоёмов (IGB) изучила взаимосвязь между гидрологией и микробными сообществами в небольших водоёмах Берлина. Они обнаружили множество микроорганизмов, указывающих на более высокое антропогенное влияние.

Причина: небольшие водотоки, такие как Панке и Эрпе, в основном несут очищенные сточные воды, которые составляют до 100% от общего объёма сброса летом. Микроорганизмы, присутствующие в водоёме, влияют на его экологический статус, качество воды и биоразнообразие. Поэтому происхождение воды и состав микробиома должны учитываться в большей степени при проведении восстановительных мероприятий.

Здоровый микробиом пресноводных экосистем включает бактерии, археи и микроводоросли. «Как и в нашем кишечнике, пресноводным экосистемам нужен функционирующий микробиом. Бактерии и другие микроорганизмы формируют основу пищевых цепей и метаболических процессов, а также способность к самоочищению водных объектов», — сказала Мария Магдалена Вартер, исследователь из IGB и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале «Hydrology and Earth System Sciences».

Методы исследования

В течение года исследовательская группа анализировала водные потоки, происхождение воды, химические параметры и микробное сообщество в нескольких точках отбора проб в реках Вуле, Эрпе и Панке, а также в нескольких прудах Берлина. Используя стабильные изотопы для определения происхождения воды и генетические методы, известные как экологическая ДНК, для обнаружения микроорганизмов, команда выявила чёткую связь между происхождением воды и составом бактериальных сообществ.

В то время как исследователи обнаружили типичных пресноводных бактерий, диатомовые водоросли и зелёные водоросли в Вуле и городских прудах, в образцах воды из Эрпе и Панке отсутствовал типичный водный микробиом. «Мы обнаружили множество бактерий, которые указывают на большее влияние антропогенных источников воды и которых может не быть в более естественных системах», — сказал профессор Майкл Монаган, который анализировал микробиологические образцы в исследовании.

Результаты исследования

Согласно исследованию, это связано с высокой долей очищенных сточных вод, сбрасываемых в эти реки. В Берлине выпадает около 580 мм осадков в год. Более половины этого количества теряется для водного баланса ландшафта через эвапотранспирацию из почвы и растений. Следовательно, значительная часть воды во многих водотоках — это очищенные сточные воды. В зависимости от сезона от 80% до 100% воды в реках Эрпе и Панке состоит из очищенных сточных вод.

Анализ исследователей также выявил сезонные различия: разнообразие микробиома было ниже летом, чем зимой. Это связано с тем, что в засушливые периоды грунтовые воды и осадки играют меньшую роль в водном балансе, чем очищенные сточные воды.

Помимо происхождения воды, на состав микробиома значительное влияние оказывала температура. Другими влияющими факторами были пропорции растворённого углерода и кислорода.

Восстановление водных объектов

Для улучшения качества воды и создания среды обитания для животных и растений в обоих водотоках за последние 10 лет были проведены масштабные восстановительные работы. С этой целью были удалены поперечные конструкции и созданы зоны со стоячей водой. Кроме того, русло реки было частично восстановлено до её первоначального естественного состояния.

«Пока такие реки, как Эрпе и Панке, получают много воды из городских источников, их хорошему экологическому статусу и успеху восстановления по-прежнему угрожают высокие нагрузки питательных веществ, а также загрязнителей и следовых веществ. То же самое относится и к разнообразию бактерий», — сказала Вартер.

«Чисто структурные изменения водотока, такие как удаление берегоукреплений, действительно влияют на эстетику и создают почти естественные структуры водотоков. Однако, если водоём состоит почти из 100% очищенных сточных вод, экологический потенциал остаётся потенциально ограниченным», — добавила она.

Это также было показано в исследовании других групп организмов: в обоих водотоках исследовательская группа обнаружила низкое разнообразие фитопланктона и водных растений, включая в основном виды, устойчивые к высоким нагрузкам питательных веществ.

Важность городских водоёмов

Особенно во времена урбанизации и усиления климатических экстремумов городские водоёмы имеют для нас, людей, огромное значение. Как природные решения, они могут увеличить удержание воды, усилить подпитку грунтовых вод, смягчить эффект городского теплового острова и поддержать зелёные насаждения, одновременно обеспечивая значительные удобства и пользу для здоровья жителей.

Однако для того, чтобы мы могли использовать городские воды и наслаждаться ими устойчиво, требуются адаптируемые концепции управления и восстановления. В будущих восстановительных мероприятиях следует учитывать микробные процессы, чтобы создать сбалансированные экосистемы и улучшить экологический статус деградированных экосистем.

Важным новым аспектом этого исследования стало сочетание тщательного мониторинга с использованием экологической ДНК, гидрохимии и стабильных изотопов воды, проводимого в течение целого года и нескольких сезонов в сложной городской среде. Полученный набор данных уникален по своей экологической и гидрологической широте — существует несколько сопоставимых наборов данных, особенно для городских систем.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте