medlitГигиена и санитарияHygiene and Sanitation0016-99002412-0650Federal Scientific Center of Hygiene named after F.F. Erisman10.47470/0016-9900-2017-96-10-949-955medlit-928Research ArticleГИГИЕНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫENVIRONMENTAL HYGIENEИзменение микробных сообществ в первичных почвах и грунтах в районе антарктической станции «Мирный» при антропогенном влиянииChanges in microbial communities in primary soil and ground under the anthropogenic influence on the territory around Antarctic station "Mirny"https://orcid.org/0000-0002-4736-2485КирциделиИрина ЮрьевнаKirtsideliIrina Yu.

Канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. отдела микологии Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН, 197376, Санкт-Петербург.

e-mail: microfungi@mail.ru

MD, PhD, DSci., leading researcher of the mycology department of Komarov Botanical Institute of Russian Academy of Science, St. Petersburg, 197376, Russian Federation.

e-mail: microfungi@mail.ru

microfungi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7530-0150ТешебаевШ. Б.TeshebaevSh. B.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0455-1462ВласовД. Ю.VlasovD. Yu.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8875-2263НовожиловЮ. К.NovozhilovYu. K.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5248-9018АбакумовЕ. В.AbakumovE. V.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4800-3345БаранцевичЕ. П.BarantsevichE. P.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7103-3091КрыленковВ. А.KrylenkovV. A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3588-8583ЗеленскаяМ. С.ZelenskayaM. S.noemail@neicon.ruФГБУН «Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук»Komarov Botanical Institute of Russian Academy of SciencesФГБУ «Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт»Arctic and Antarctic Research InstituteФГБУН «Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук»; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»Komarov Botanical Institute of Russian Academy of Sciences; Saint-Petersburg State UniversityФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»Saint-Petersburg State UniversityФГБУ «Северо-Западный федеральный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииAlmazov Northwestern Federal Medical Research Center2017211020209610949955Copyright © Кирцидели И.Ю., Тешебаев Ш.Б., Власов Д.Ю., Новожилов Ю.К., Абакумов Е.В., Баранцевич Е.П., Крыленков В.А., Зеленская М.С., 20202020Кирцидели И.Ю., Тешебаев Ш.Б., Власов Д.Ю., Новожилов Ю.К., Абакумов Е.В., Баранцевич Е.П., Крыленков В.А., Зеленская М.С.Kirtsideli I.Y., Teshebaev S.B., Vlasov D.Y., Novozhilov Y.K., Abakumov E.V., Barantsevich E.P., Krylenkov V.A., Zelenskaya M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjhas.ru/jour/article/view/928

Антарктическая станция «Мирный» — первая российская (советская) антарктическая станция, и антропогенное влияние на «первичные» почвы и каменистые грунты в этом районе оказывается на протяжении более 60 лет. Это отражается как на химическом составе почв, так и на сообществах микроорганизмов. В статье показано многократное (резкое) увеличение численности бактерий и микроскопических грибов в антропогенно загрязненных почвах. Загрязнение почвы изменяет структуру сообществ микроорганизмов. Увеличивается доля изолятов мезофильных бактерий (90%). Увеличивается доля спор и уменьшается доля мицелия микроскопических грибов. Статистический анализ показал, что авторами этой статьи были выявлены практически все ожидаемые виды, обитающие на антропогенных субстратах (42 вида), а также в контрольных почвах (17 видов). В меньшей степени был выявлен видовой состав грибов в загрязненных почвах (32 вида). Доказано, что увеличение числа видов грибов в районе полярной станции происходило под влиянием человека, прежде всего, за счёт интродукции новых видов. Установлено, что аборигенные виды микроскопических грибов осваивали новые материалы, ранее недоступные им, и переходили к активной биодеструкции антропогенных материалов. Среди микромицетов, выявленных в антропогенно загрязнённых почвах и на антропогенных субстратах, более 80% могут быть отнесены к условным патогенам. Таким образом, индикатором изменений комплексов микроорганизмов в грунтах и первичных почвах может быть общее число микроорганизмов (КОЕ), структура микробных комплексов, видовой состав сообществ, индикаторные виды, структура биомассы.

Antarctic station “Mirny” was the first Russian (Soviet) polar station in Antarctica. The anthropogenic impact on the primary ground and soil in the area around of this polar station took place more than 60 years. This is reflected in both the chemical composition of the soil and microbial communities. The article shows multiple increasing of the number of bacteria and microscopic fungi in anthropogenic contaminated soils. Contamination of soil leads to changes of the structure of the microbial community. An increasing proportion of mesophilic bacteria isolates (90%) was shown. The increasing share spores and reduced the proportion of microscopic fungi mycelia were observed. Statistical analysis showed that we have identified almost all of the expected species that live in anthropogenic substrates (42 species), as well as in the control soils (17 species). But we identified only a part of fungal diversity in contaminated soils (32 species). The increase in the number of fungal species in the area of the polar station “Mirny” was proved to be connected with the human activity and introduction of new species. Native species of microscopic fungi were found to be able to colonize new materials previously unavailable to them. They also can be agents of active biodegradation of anthropogenic materials. Among fungal species isolated from anthropogenic contaminated soil and anthropogenic substrates more than 80% can be attributed to opportunistic organisms. Therefore the total number of microorganisms (CFU), the structure of the microbial complexes, the species composition of communities, indicator species, morphology and volume of biomass can be considered as an index of changes in soil microbial complexes and primary soils

Антарктидаантропогенное влияниеантропогенные субстратымикобиотамикробные сообществапочваAntarcticanthropogenic influenceanthropogenic substratesmicrobial communitiesmycobiotasoilReferencesGilichinsky D. Permafrost as a microbial habitat. In: Bitton G. Encyclopaedia of Environmental Microbiology. New York: Wiley; 2002: 932-56.Gilichinsky D. Permafrost as a microbial habitat. In: Bitton G. Encyclopaedia of Environmental Microbiology. New York: Wiley; 2002: 932–56.Lopatina A., Krylenkov V., Severinov K. Activity and bacterial diversity of snow around Russian Antarctic stations. Res. Microbiol. 2013; 164(9): 949-58.Lopatina A., Krylenkov V., Severinov K. Activity and bacterial diversity of snow around Russian Antarctic stations. Res. Microbiol. 2013; 164(9): 949–58.Waterhouse E.J. Ross Sea Region: A state of the environment report for the Ross Sea region of Antarctica. Christchurch: New Zealand Antarctic Institute; 2001.Waterhouse E.J. Ross Sea Region: A state of the environment report for the Ross Sea region of Antarctica. Christchurch: New Zealand Antarctic Institute; 2001.Bargagli R. Environmental contamination in Antarctic ecosystems. Sci. Total Environ. 2008; 400: 212-26.Bargagli R. Environmental contamination in Antarctic ecosystems. Sci. Total Environ. 2008; 400: 212–26.Ott S. The diversity of colonising diasporas at an Antarctic inland site implication for ecosystem development. In: Polar Research - Arctic and Antarctic perspectives in the International Polar Year. St. Petersburg; 2008.Ott S. The diversity of colonising diasporas at an Antarctic inland site implication for ecosystem development. In: Polar Research – Arctic and Antarctic perspectives in the International Polar Year. St. Petersburg; 2008.Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Farrell R.L., Blanchette R.A. Fungal diversity in soils and historic wood from the Ross Sea Region of Antarctica. Soil Biol. Biochem. 2006; 38: 3057-64.Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Farrell R.L., Blanchette R.A. Fungal diversity in soils and historic wood from the Ross Sea Region of Antarctica. Soil Biol. Biochem. 2006; 38: 3057–64.Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Blanchette R.A. Fungal colonization of exotic substrates in Antarctica. Fungal Divers. 2011; 49(1): 13-22.Arenz B.E., Held B.W., Jurgens J.A., Blanchette R.A. Fungal colonization of exotic substrates in Antarctica. Fungal Divers. 2011; 49(1): 13–22.Osyczka P., Mleczko P., Karasinki D., Chlebicki A. Timber transported to Antarctica: a potential and undesirable carrier for alien fungi and insects. Biol Invasions. 2012; 14: 15-20.Osyczka P., Mleczko P., Karasinki D., Chlebicki A. Timber transported to Antarctica: a potential and undesirable carrier for alien fungi and insects. Biol Invasions. 2012; 14: 15–20.Зеленская М.С., Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Крыленков В.А., Соколов В.Т. Микромицеты - биодеструторы в биогеоценозах Арктики. Проблемы региональной экологии. 2013; (5): 135-41.Zelenskaya M.S., Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Micromycetes – Biodestructors in ecosystems of the Arctic. Problemy regional’noy ekologii. 2013; (5): 135–41. (in Russian)Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Крыленков В.А., Соколов В.Т. Аэромикота в районах расположения арктических станций России в акваториях Белого, Баренцевого и Карского морей. Микология и фитопатология. 2011; 45(3): 228-39.Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Aeromikota in locations of the Russian Arctic stations in the water areas of the White, Barents and Kara Seas. Mikologiya i fitopatologiya. 2011; 45(3): 228–39. (in Russian)Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Баранцевич Е.П., Крыленков В.А., Соколов В.Т. Распространение терриогенных микромицетов в водах Арктических морей. Микология и фитопатология. 2012; 46(5): 306-10.Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Barantsevich E.P., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Distribution of terrigenous microfungi in arctic seas. Mikologiya i fitopatologiya. 2012; 46(5): 306–10. (in Russian)Кирцидели И.Ю., Власов Д.Ю., Баранцевич Е.П., Крыленков В.А., Соколов В.Т. Комплексы микроскопических грибов в почвах и грунтах полярного острова Известий ЦИК (Карское море). Микология и фитопатология. 2014; 48(6): 365-71.Kirtsideli I.Yu., Vlasov D.Yu., Barantsevich E.P., Krylenkov V.A., Sokolov V.T. Complexes of microscopic fungi in soils of polar islands Izvestiy TSIK (Kara Sea). Mikologiya i fitopatologiya. 2014; 48(6): 365–71. (in Russian)Кирцидели И.Ю., Абакумов Е.В., Тешебаев Ш.Б., Зеленская М.С., Власов Д.Ю., Крыленков В.А. и др. Микробные сообщества в районах арктических поселений. Гигиена и санитария. 2016; 95 (10): 923-9.Kirtsideli I.Yu., Abakumov E.V., Teshebaev Sh.B., Zelenskaya M.S., Vlasov D.Yu., Krylenkov V.A., et al. Microbial communities in regions of the arctic settlements. Gigiena i sanitariya. 2016; 95 (10): 923–9. (in Russian)Абакумов Е.В., Лодыгин Е.Д., Габов Д.А., Крыленков В.А. Содержание полициклических ароматических углеводородов в почвах Антарктиды, на примере Российских полярных станций. Гигиена и санитария. 2014; 93(1): 30-5.Abakumov E.V., Lodygin E.D., Gabov D.A., Krylenkov V.A. Polycyclic aromatic hydrocarbons content in Antarctica soils as exemplified by the Russian Polar stations. Gigiena i sanitariya. 2014; 93(1): 30–5. (in Russian)Звягинцев Д.В. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: МГУ. 1991.Zvyagintsev D.V. Methods of Soil Microbiology and Biochemistry [Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii]. Moscow; 1991. (in Russian)Пестова Н.Е., Баранцевич Е.П., Рыбкова Н.С., Козлова Н.С., Баранцевич Н.Е. Изучение эффективности применения метода секвенирования ДНК по фрагменту гена 16S PPHK для идентификации микроорганизмов. Профилактическая и клиническая медицина. 2011; (4): 54-5.Pestova N.E., Barantsevich E.P., Rybkova N.S., Kozlova N.S., Barantsevich N.E. Study of effectiveness of sequences of fragment of 16S RRNA gene in identification of microorganisms. Profilakticheskaya i klinicheskaya meditsina. 2011; (4): 54–5. (In Russian).Colwell R.K., Chao A., Gotelli N.J., Lin S.Y., Mao C.X., Chazdon R.L., et al. Models and estimators linking individual-based and sample based rarefaction, extrapolation and comparison of assemblages. J. Plant. Ecology. 2012; 5(1): 3-21Colwell R.K., Chao A., Gotelli N.J., Lin S.Y., Mao C.X., Chazdon R.L., et al. Models and estimators linking individual-based and sample based rarefaction, extrapolation and comparison of assemblages. J. Plant. Ecology. 2012; 5(1): 3–21.Шитиков В.К., Зинченко Т.Д., Розенберг Г.С. Макроэкология речных сообществ: концепции, методы, модели. Тольятти; 2011.Shitikov V.K., Zinchenko T.D., Rozenberg G.S. Macroecology of River Communities: Concepts, Methods, Models [Makroekologiya rechnykh soobshchestv: kontseptsii, metody, modeli]. Tol’yatti; 2011. (in Russian).Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М; 1981.Orlov D.S., Grishina L.A. The Practice of Chemistry of Humus [Praktikum po khimii gumusa]. Moscow; 1981. (in Russian)U.S. Environmental Protection Agency. Method 8310: Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, 1986.U.S. Environmental Protection Agency. Method 8310: Polynuclear Aromatic Hydrocarbons, 1986.U.S. Environmental Protection Agency. Evaluation and estimation of potential carcinogenic risks of polynuclear aromatic hydrocarbons: carcinogen assessment group. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1995.U.S. Environmental Protection Agency. Evaluation and estimation of potential carcinogenic risks of polynuclear aromatic hydrocarbons: carcinogen assessment group. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1995.U.S. Environmental Protection Agency. Method 3550b: Ultrasonic extraction. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1996.U.S. Environmental Protection Agency. Method 3550b: Ultrasonic extraction. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1996.U.S. Environmental Protection Agency. Method 3630: Silica gel cleanup. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1996.U.S. Environmental Protection Agency. Method 3630: Silica gel cleanup. Washington DC: Office of Health and Environmental Assessment; 1996.ОСТ 10-259-2000 Почвы. Рентгенофлуоресцентное определение валового содержания тяжелых металлов. М.; 2000.ОSТ 10-259–2000. Soil. X-ray fluorescence determination of the gross content of heavy metals. Moscow; 2000. (in Russian)СП 1.3.2322-08. Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных инфекций. М.; 2008.Sanitary rules SP 1.3.2322–08. Security work with microorganisms of III–IV pathogenicity groups (hazard) and agents of parasitic infections. Moscow; 2008. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.