Исследователи рассчитывают использовать состав микроорганизмов и других биологических частиц в атмосфере для оценки состояния окружающей среды и обнаружения изменений, связанных с антропогенной нагрузкой и экстремальными погодными явлениями.
Традиционный экологический мониторинг оценивает концентрацию загрязняющих веществ, в том числе мелкодисперсных частиц, диоксида азота и озона. Новый проект позволит дополнить эти измерения анализом биологической составляющей воздуха — бактерий, грибов, спор, пыльцы и фрагментов ДНК. Их состав меняется в зависимости от сезона, характеристик территории и условий окружающей среды.
Черноморский регион выбран в качестве пилотной территории из-за сочетания морского побережья, влажного климата, городской застройки, лесов и предгорий. Здесь микроорганизмы могут перемещаться между почвой, водой и атмосферой, а их распространение зависит в том числе от погодных условий и человеческой деятельности.
Исследование рассчитано на три года. На первом этапе ученые определят площадки для наблюдений и разработают протоколы отбора проб. На втором проведут основной мониторинг воздуха, воды, почвы и осадков. На третьем выполнят молекулярный анализ образцов, обработают данные с помощью биоинформатики и разработают прикладные решения.
Для изучения микробных сообществ исследователи планируют использовать метагеномное секвенирование — метод анализа генетического материала, который позволяет определять состав сообществ микроорганизмов и выявлять гены, связанные с их функциональными особенностями. Результаты сопоставят с метеорологическими данными, концентрацией взвешенных частиц и характеристиками исследуемых территорий.
По итогам проекта команда рассчитывает создать карту микробиома воздуха, определить биологические маркеры качества окружающей среды и разработать прототип системы раннего предупреждения. В перспективе он поможет выявлять участки с повышенной биологической нагрузкой и отслеживать необычные изменения состава воздуха.
Руководит проектом Софья Позднякова, кандидат биологических наук и старший научный сотрудник Международного научного центра в области экологии и вопросов изменения климата университета «Сириус». По оценке исследовательской команды, при успешной проверке эффективности подход можно будет распространить на другие города и регионы России.
