Тайные защитники рек: как микробы нейтрализуют азотистые загрязнения27.09.2025 11:31

Новое исследование показало, как крошечные микроорганизмы в реках и водно-болотных угодьях по всему Китаю помогают очищать воду от избыточного содержания соединений азота. Это открытие позволяет по-новому взглянуть на здоровье пресноводных экосистем и глобальный азотный цикл.

Азот необходим для жизни, но его избыток — результат использования удобрений, сжигания ископаемого топлива и сельскохозяйственной деятельности — попадает в реки и озера. Такая перегрузка может привести к вредному цветению водорослей, потере кислорода, гибели рыбы и долгосрочному ущербу для водных и прибрежных экосистем. Ученым давно известно, что микробы играют важнейшую роль в удалении азота из воды, но как эти процессы различаются в зависимости от ландшафта, оставалось неясным.

В исследовании, опубликованном в тематическом журнале Nitrogen Cycling, ученые изучили 30 крупных речных и водно-болотных угодий, расположенных на 3500-километровой линии от юга до севера Китая.

Используя передовые методы отслеживания изотопов и генетические инструменты, они измерили два ключевых микробиологических процесса: денитрификацию, в ходе которой нитраты преобразуются в газообразный азот, и анаммокс (анаэробное окисление аммония), в ходе которого аммоний и нитриты преобразуются в газообразный азот без образования парниковых газов (оксидов азота). Оба процесса обеспечивают постоянное удаление связанного азота из экосистем.

Результаты выявили любопытные пространственные закономерности. Скорость денитрификации была выше в северных реках, чем в южных, что свидетельствует о выраженной широтной тенденции. Анаммокс, напротив, был в меньшей степени связан с географией, но оказался преобладающим в песчаных прибрежных почвах, где он часто доминировал в процессе удаления азота.

Старший автор исследования Вэньчжи Лю из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук подчеркнул, что денитрификация долгое время считалась основным способом удаления азота, но результаты показывают, что анаммокс играет не менее важную роль.

Исследовательская команда обнаружила, что денитрификация является основным процессом удаления азота из отложений и почв, связанных с корнями растений, и на ее долю приходится 56–64% образования газообразного азота. В то же время в прибрежных почвах преобладает анаммокс, на долю которого приходится до 58%. Ключевыми факторами, влияющими на эти процессы, являются такие условия окружающей среды, как содержание в почве углерода и железа, которое играет очень важную роль в метаболизме микроорганизмов, а также биологическая доступность нитратов.

Исследование подчеркивает недооцененную роль естественных водно-болотных угодий в смягчении последствий антропогенного воздействия на качество воды. Поскольку сельское хозяйство и урбанизация продолжают приводить к попаданию соединений азота в реки, понимание того, как и где микробы его удаляют, будет иметь жизненно важное значение для борьбы с загрязнением и защиты биоразнообразия.

О том, как устья рек защищают Мировой океан от микропластика, читайте в недавней публикации Hi-Tech Mail.