Реки, озера и водно-болотные угодья постоянно подвергаются загрязнению соединениями азота, поступающими из сельскохозяйственных удобрений. Значительная их часть нейтрализуется водными и почвенными микроорганизмами. Исследования показали, что помимо денитрификации, аэробные бактерии участвуют в очистке вместе с анаэробными бактериями.
Новое исследование продемонстрировало, как микроскопические организмы в реках и водно-болотных угодьях Китая способствуют очищению воды от избытка соединений азота. Это открытие позволяет переосмыслить здоровье пресноводных экосистем и мировой азотный цикл.
Азот необходим для жизни, однако его избыток — результат применения удобрений, сжигания ископаемого топлива и сельскохозяйственной деятельности — попадает в водоемы. Такая перегрузка может вызывать вредное цветение водорослей, дефицит кислорода, гибель рыбы и длительный ущерб для водных и прибрежных экосистем. Ученым известно, что микробы играют ключевую роль в удалении азота из воды, но различия в этих процессах в зависимости от ландшафта оставались непонятными.
В исследовании, опубликованном в журнале Nitrogen Cycling, ученые проанализировали 30 крупных речных и водно-болотных угодий, расположенных вдоль 3500-километровой линии от юга до севера Китая.
С использованием современных методов отслеживания изотопов и генетических инструментов, они исследовали два ключевых микробиологических процесса: денитрификацию, при которой нитраты превращаются в газообразный азот, и анаммокс (анаэробное окисление аммония), в ходе которого аммоний и нитриты превращаются в газообразный азот без образования парниковых газов (оксидов азота). Оба процесса обеспечивают постоянное удаление связанного азота из экосистем.
Результаты исследования выявили интересные пространственные закономерности. Скорость денитрификации оказалась выше в северных реках по сравнению с южными, что указывает на четкую широтную тенденцию. Анаммокс, в свою очередь, не имел значительной зависимости от географического положения, но был наиболее распространен в песчаных прибрежных почвах, где зачастую доминировал в процессе удаления азота.
Старший автор статьи Вэньчжи Лю из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук отметил, что денитрификация долгое время считалась основным методом удаления азота, но результаты показывают, что анаммокс играет не менее значимую роль.