Ученые выявили в тумане экосистему бактерий, улавливающую загрязняющие вещества

Новости МирТесен

Исследователи из Университета штата Аризона установили, что туман – это не просто совокупность микроскопических водяных частиц в воздухе, а сложная экосистема, служащая домом для бактерий. При этом эти микроорганизмы способны не только существовать внутри тумана, но и демонстрировать активный рост, попутно способствуя очищению атмосферы от определенных загрязнителей.

Руководителем работы выступила Пхи Тхыонг Тхыонг Као, которая в период проведения исследования являлась аспиранткой университета. Она отметила, что сведения о микробном составе туманов весьма ограничены, хотя эти образования по сути представляют собой облака, расположенные у земной поверхности.

В ходе исследования ученые сосредоточились на двух ключевых вопросах: идентификации бактерий, содержащихся в тумане, и оценке сохранения их биологической активности. Результаты продемонстрировали, что туман – это не только атмосферный феномен, но и временная экосистема, обеспечивающая условия для роста и размножения микроорганизмов.

Туман формируется из мельчайших водяных капель, диаметр которых составляет менее одной десятой миллиметра – толщины человеческого волоса. Эти микроскопические капли настолько легкие, что не достигают земли в виде дождя или снега. Вокруг них образуются частицы различной природы, среди которых могут присутствовать живые микроорганизмы. Несмотря на то, что бактерии обнаруживаются лишь в незначительной доле капель – менее чем в одном проценте – их суммарное количество остается весьма большим. Плотность микроорганизмов в тумане сравнима с концентрацией бактерий в морской воде. По мнению исследователей, в небольшом объеме туманной воды, эквивалентном наперстку, может содержаться приблизительно 10 миллионов бактерий.

Значительной сложностью при изучении тумана является непрерывное смешивание воздушных масс под воздействием ветра. Для решения этой задачи учёные обратили внимание на радиационный туман, формирующийся в безветренную погоду у земной поверхности по мере снижения температуры. Это позволило более детально наблюдать за изменениями состава микроорганизмов.

В процессе исследования было установлено, что бактерии рода Methylobacterium наиболее распространены в каплях тумана. Результаты анализа демонстрируют, что концентрация этих микроорганизмов во время тумана существенно превышает показатели в сухом воздухе до его появления, что свидетельствует о создании для них оптимальных условий именно в туманной среде.

Микроскопическое исследование показало, что бактерии не находятся в состоянии покоя. Они растут, увеличиваясь в размерах и размножаясь, что свидетельствует об их активной жизнедеятельности. Также было установлено, что для получения питательных веществ микроорганизмы используют формальдегид – простое углеродное соединение, которое классифицируется как загрязнитель воздуха.

Быстрая скорость разрушения формальдегида бактериями стала неожиданностью. Исследования показали, что они расщепляют это соединение гораздо быстрее, чем могли бы использовать для своего развития. Специалисты заключили, что, поскольку формальдегид является ядовитым веществом для этих микроорганизмов, они стремятся преобразовывать его в углекислый газ, уменьшая тем самым токсичность окружающей среды и обеспечивая собственную безопасность.

По мнению авторов исследования, значение тумана для природных экосистем может быть более существенным, чем считалось прежде. Он способен выполнять сразу две функции: служить кратковременной водной средой для микроорганизмов и действовать как природный фильтр, задерживающий некоторые загрязняющие вещества в атмосфере.

Результаты исследования также обладают практической ценностью. Во многих регионах мира уже применяются технологии сбора тумана для производства питьевой воды и полива сельскохозяйственных угодий. Новое исследование выявило, что вода, полученная таким способом, может содержать повышенное количество бактерий, поэтому перед употреблением или использованием в сельском хозяйстве ей может потребоваться дополнительная очистка.

Ученые также акцентируют внимание на том, что для большинства населения риск остается незначительным. По их мнению, повышенная опасность может быть актуальна только для людей с серьезными нарушениями иммунитета. Тем не менее, для всесторонней оценки возможных выгод и потенциальных рисков, связанных с применением воды, собранной из тумана, требуются дальнейшие научные работы.

Соавтор работы Пьер Херкес подчеркнул, что исследование биологической активности в облаках и туманах – довольно молодое научное направление. Он отметил, что отсутствие солнечного света ночью замедляет многие химические процессы в атмосфере, но бактерии сохраняют свою активность и способны оказывать существенное воздействие на состояние окружающей среды.

По мнению исследователей, многие аспекты этого явления пока не получили окончательного объяснения. Работа была сосредоточена исключительно на одном виде тумана, поэтому необходимо определить, какие микроорганизмы присутствуют в других его формах, как они получают питание и какое воздействие оказывают на чистоту атмосферы в разных уголках планеты.

Исследование в журнале mBio.