Сточные воды Берлина меняют микробиом рек и мешают их восстановлению

Исследовательская группа из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства имени Лейбница (IGB) выявила значительное антропогенное влияние на малые водоемы Берлина. Оказалось, что небольшие реки, такие как Панке или Эрпе, в основном состоят из очищенных сточных вод – летом их доля может достигать 100%. Это коренным образом меняет состав микробных сообществ, что напрямую влияет на экологическое состояние, качество воды и биоразнообразие.

Функционирующий микробиом, включающий бактерии, археи и микроводоросли, жизненно необходим для здоровья любого водоема. «Точно так же, как и наш кишечник, пресноводные экосистемы нуждаются в функционирующем микробиоме, – говорит Мария Магдалена Вартер, исследовательница IGB и ведущий автор нового исследования, опубликованного в журнале Hydrology and Earth System Sciences. – Бактерии и другие микроорганизмы составляют основу пищевых цепочек и метаболических процессов, а также обеспечивают способность водоемов к самоочищению».

В течение года ученые анализировали потоки, происхождение воды, химические параметры и микробное сообщество в нескольких точках отбора проб в реках Вуле, Эрпе, Панке и нескольких прудах Берлина. Используя стабильные изотопы для определения источника воды и генетические методы, известные как ДНК окружающей среды, команда обнаружила четкую связь между происхождением воды и составом бактериальных сообществ.

В то время как в реке Вуле и городских прудах были найдены типичные пресноводные бактерии и водоросли, в пробах из рек Эрпе и Панке характерный водный микробиом отсутствовал. «Мы обнаружили много бактерий, которые указывают на сильное влияние антропогенных источников воды и которых может не быть в более естественных системах», – отметил исследователь IGB профессор Михаэль Монаган. Причиной этого является высокая доля очищенных сточных вод, сбрасываемых в эти реки.

Водный баланс Берлина, расположенного в засушливом регионе, сильно зависит от очищенных сточных вод. В городе выпадает всего около 580 мм осадков в год, более половины из которых теряется за счет испарения. В результате в летние месяцы от 80% до 100% воды в реках Эрпе и Панке – это очищенные стоки. Анализ также показал, что разнообразие микробиома летом ниже, чем зимой, так как в засушливые периоды роль грунтовых вод и осадков снижается. На состав микробиома также влияют температура и содержание растворенного углерода и кислорода.

За последние 10 лет обе реки подверглись масштабной ренатурации для улучшения качества воды и среды обитания для животных и растений. Однако, как показывает исследование, одних лишь структурных изменений недостаточно. «Пока реки, такие как Эрпе и Панке, получают много воды из городских источников, их хорошее экологическое состояние и успех восстановления остаются под угрозой из-за высокой нагрузки питательными веществами, загрязнителями и микропримесями», – заявила Вартер. По ее словам, если водоем почти на 100% состоит из очищенных сточных вод, его экологический потенциал остается ограниченным, даже если русло реки было восстановлено до естественного состояния.

Это подтвердилось и при изучении других групп организмов. В обеих реках исследователи обнаружили низкое разнообразие фитопланктона и водных растений, среди которых преобладали виды, устойчивые к высокой концентрации питательных веществ. Это свидетельствует о том, что вся экосистема находится под давлением, и восстановление требует комплексного подхода, учитывающего в первую очередь качество и происхождение воды.