Группа исследователей СГУ им. Питирима Сорокина под руководством доцента кафедры экологии и геологии, кандидата биологических наук Сергея Плюснина занимается мониторингом тундровых и таежных экосистем, подбором растений и микроорганизмов, которые могут быть использованы для их скорейшего восстановления.
Нефтезагрязнённые почвы имеют выраженные морфологические признаки: высокую плотность, маслянистые и радужные плёнки на поверхности и столбчатые структуры в нижней части профиля. В них всегда присутствуют такие органические загрязнители нефтяного происхождения, такие как токсичные полиароматические углеводороды, полихлорированные бифенилы, фталаты и др. Необходимо учитывать эти особенности при подготовке рекомендаций к восстановлению загрязненных почв.
Несмотря на неблагоприятные климатические условия—низкие температуры, малое количество солнечного света— тундровые и северотаежные почвы способны к самоочищению, главную роль в котором играют микроорганизмы.
Самоочищение почв проходит в три этапа, в ходе которых наблюдаются закономерные изменения в структуры сообществ организмов. Первый этап восстановления экосистемы начинается на второй-третий год после загрязнения в результате снижения концентраций загрязняющих веществ под влиянием абиотических факторов до приемлемых для жизни почвенных микроорганизмов уровней. Его индикатором служит активизация аммонифицирующих микроорганизмов, при этом численность олигонитрофилов и целлюлозоразлагающих микроорганизмов невелика, подавлена активность и почвенных грибов. Участие указанных групп возрастает к концу второго этапа, длящегося в условиях тундры более 10 лет, что служит показателем успешно идущей восстановительной сукцессии экосистемы. Также на втором этапе начинают появляться чувствительные к загрязнению виды грибов и бактерий. Третий этап характеризуется ассимиляцией экосистемы в окружающей ландшафт, и в условиях тундры длится долго и зависит от комплекса экологических и природно-климатических условий. Параллельно с указанными изменениями сообщества микроорганизмов идет усложнение структуры растительного сообщества, начинающееся с первичной травянистой группировки толерантных к загрязнению трав, и заканчивающееся формированием полноценной тундровой экосистемы, через стадию лугоподобного фитоценоза.
Задача ученых при поиске оптимальных способов восстановления экосистем не только выявить микроорганизмы, способные утилизировать, обезвредить загрязнения, но и найти их оптимальные концентрации, скорость и полноту очищения почв. На основе полученных данных - выбрать лучшие биопрепараты-нефтедеструкторы с целью их включения в планы биорекультивации нефтезагрязненных почв. Удачные сочетания приемов биорекультивации, физико-химических методов обработки почв, использование травосмесей для создания устойчивой продукции фитомассы на нарушенных землях, позволяют в относительно короткий срок вернуть земли в хозяйственный оборот.
Проведенные исследования состава и численности сообществ микроорганизмов, отобранных в тундровой зоне нефтезагрязнённых почв, показали присутствие четырех экологических групп: микроорганизмы, использующие минеральные формы азота, аммонификаторы, сахаролитики и олигонитрофилы. Каждая из этих трофических групп бактерий выполняет свою особую функциональную роль в деструкции и минерализации нефтепродуктов и нормализации микрофлоры почв. Из микробных сообществ почв на участках, ранее подвергшихся нефтеразливам, были выделены штаммы микроорганизмов, способные использовать нефтепродукты в качестве источника углерода, и штаммы, устойчивые к токсичным соединениям, содержащихся в нефти.
У наиболее эффективных штаммов наблюдается также эмульгирующая активность, которая повышает эффективность биодеструкции нефтепродуктов. Биосурфактанты (поверхностно-активные вещества биологического происхождения) облегчают поглощение углеводородов клетками бактерий за счет диспергирования нефтепродуктов и увеличения биодоступности углеводородов. Микроорганизмы, не являющиеся нефтедеструкторами, часто также продуцируют эффективные биосурфактанты, которые, возможно, являются антибиотиками, и обеспечивают защиту клеток от других микроорганизмов. Их присутствие важно для скорейшего восстановления экосистем. Снижая поверхностное натяжение и повышая растворимость углеводородов, биосуфрактанты ускоряют очистку почв от нефтепродуктов. Поверхностно активные вещества, выделяемые бактериями играют роль «посредника» между клеткой и органическими загрязнителями.
Таким образом, ученые считают целесообразным для целей биоремедиации почв выделение и использование штаммов микроорганизмов, обладающих способностью к деструкции углеводородов и синтезирующих биосурфактанты. А сам процесс восстановления тундровых экосистем на местах загрязнения нефтепродуктами необходимо детально исследовать для понимания основных этапов и экологических механизмов нормализации окружающей среды в условиях антропогенного загрязнения.