Парк в городе Сямынь, Китайская Народная Республика. Одно из мест для сбора проб, использованных в цитируемой работе. Источник: Андрей Цыганов, биологический факультет МГУ
Сотрудники биологического факультета МГУ в составе международного коллектива провели масштабное исследование экологических и эволюционных процессов в современных парках. Были проанализированы образцы из шести различных парковых зон. Данные показали основные тенденции и помогли определить вклад стенобионтов и эврибионтов, а также отличия в участии в экологических процессах прокариот и микроэукариот. Полученные результаты помогут при оценке влияния урбанизации на окружающую среду. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале mSystems.
Прогулки в парке - популярный способ отдохнуть и приятно провести время. Они играют важную роль в улучшении физического и психического здоровья современного человека, так как позволяют проводить время на природе. Помимо этого, парки являются местом обитания для многих живых организмов. Так они вносят свой вклад в поддержание биоразнообразия в городах. Среди таких организмов привлекают внимание прокариоты и протисты (одноклеточные эукариоты). Несмотря на скромные размеры, они являются ключевыми компонентами экосистемы: участвуют в круговороте питательных веществ, регуляции роста растений и так далее. Также микробные сообщества могут содержать организмы, потенциально патогенные – то есть болезнетворные для человека.
Международный коллектив, в состав которого вошли сотрудники биологического факультета МГУ, провел обширное исследование по изучению разнообразия микроорганизмов в шести парках и пяти биотопах: мхе, почве, воде, дуплах деревьев и донных отложениях водоемов. Под биотопом понимают определенную местность, где сформировались особые условия для жизни различных организмов. Ученые хотели определить, как формируются в них микробные сообщества; влияет ли на это их биотоп. Также изучали вклад случайных факторов, связанных с перемещением субстратов и вселением организмов в результате активной деятельности человека в парках.
«В начале 2000-х годов в экологии была сформулирована нейтральная теория биоразнообразия. Она говорит о том, что многие закономерности распределения видов могут быть объяснены случайными событиями (вымирание, последовательность колонизации биотопа видами, видообразование и пр.). Аналогичные теории были сформированы и в эволюции даже раньше. Т.е. эта тема в экологии разрабатывается только 25 лет, а с учетом разнообразия организмов и условий среды она еще далека от полного понимания, — комментирует Андрей Цыганов, один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ. — Основной вопрос в том, в какой степени зависимость видов от факторов среды и случайные события определяют формирование сообществ организмов в разных условиях. Мы пытаемся с этим разобраться, используя молекулярные методы, на примере микробов в городских парках. Последние выбраны как наиболее динамичные сообщества, где вероятность случайных событий достаточно высока, так как появление определенного организма в парке скорее всего не результат его высокой адаптированности к данному местообитанию, а случайное событие в результате активности человека».
В ходе исследования были получены и проанализированы 90 образцов. Для этого использовали высокопроизводительное секвенирование. Такой метод позволяет быстро «прочесть» последовательность нужных генов и делать дальнейшие выводы о полученных данных.
Результаты показали следующее. Во-первых, в различных парках в микробных сообществах было больше видов, предпочитающих определенные условия обитания – стенобионтов, чем способных существовать в разных - эврибионтов. Во-вторых, на формирование видового разнообразия сильное влияние оказывают случайные процессы. Эта тенденция наблюдалась как у прокариот, так и эукариот. В-третьих, важную роль в формировании биоразнообразия играют мутуалистические взаимоотношения. При мутуализме для выживания обоих организмов необходимо их взаимодействие друг с другом, так как иначе они погибнут. В-четвертых, прокариоты быстрее адаптируются к внешним условиям, чем протисты. В дальнейшем планируется проведение исследований, посвященных изучению динамики изменений в экологических сообществах. Это позволит лучше прогнозировать возможное влияние описанных процессов на окружающую нас среду.
«Наша работа позволяет по-новому взглянуть на экосистемы парков и приблизиться к пониманию процессов формирования сообществ организмов в них в условиях активной, часто не осознаваемой, деятельности человека по их преобразованию. Это особенно важно, так как экосистемы, находящиеся под постоянным воздействием человека, уже в значительной степени преобладают на нашей планете», — резюмирует Андрей Цыганов.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МГУ
