ИСТИНА

Для оценки токсичности пестицидов для тех или иных видов нецелевых организмов существует множество методов. Однако все они, в большинстве случаев, направлены на определение показателей смертности и рождаемости организмов. При этом изменения, происходящие до стадии полной утраты жизнеспособности или же изменения при длительном воздействии пестицидов, никак не учитываются. На примере дождевых червей совершенно очевидно, что пестициды в первую очередь опасны для микробного сообщества их кишечного тракта. Без микробиоты дождевые черви теряют способность усваивать субстрат, соответственно, погибают. В данном проекте ставится цель изучить структурные и количественные изменения микробиоты кишечного тракта дождевых червей под воздействием пестицидов. Таким образом, с помощью новейших метагеномных исследований планируется оценить токсичность пестицидов в аспекте зоомикробных взаимодействий в лабораторных, так и полевых условиях.

To assess the toxicity of pesticides for certain types of non-target organisms, there are many methods. However, all of them, in most cases, are aimed at determining the survival rates and reproductive output. At the same time, changes that occur before the stage of complete loss of viability or changes with prolonged exposure to pesticides are not taken into account. On the example of earthworms it is quite obvious that pesticides are primarily dangerous for the microbial community of their gut. Without microbiota, earthworms lose the ability to absorb the substrate, respectively, die. This project aims to study the structural and quantitative changes in the microbiota of the gut of earthworms under the influence of pesticides. Thus, using the metagenomics, it is planned to assess the toxicity of pesticides in the aspect of zoomicrobial interactions under laboratory and field conditions.

В рамках выполнения Проекта планируется получить данные о влиянии пестицидов на дождевых червей через ассоциированные с их пищеварительным трактом бактерии. Будет оценена степень структурных и количественных изменений микрофлоры кишечного тракта под воздействием пестицидов в лабораторных экспериментах и полевых (на примере дерново-подзолистой почвы). Будет исследовано, сохраняется ли негативное влияние пестицидов на дождевых червей за счет образования метаболитов после разложения действующих веществ. Также будет подробно изучено как действие каждого из трех пестицидов, так и их комплекса на выживаемость и репродуктивную способность дождевых червей в лабораторных условиях. Исследования бактерий пищеварительного тракта будут проведены с применением новейших инструментов: количественного ПЦР-анализа, метода пиросеквенирования, что позволит учесть некультивируемые микроорганизмы. По итогам Проекта будет решен вопрос о скрытых угрозах применения пестицидов связанных с воздействием на симбионтную микрофлору дождевых червей.

Основное оборудование для выполнения задач по Проекту имеется, главные затраты связаны с приобретением расходных материалов и оплатой пиросеквенирования в ФГБНУ ВНИИСХМ. В проекте принимают участие сотрудники, аспиранты факультета почвоведения МГУ, сотрудники ФГБНУ Почвенный института имени В.В. Докучаева, а также сотрудники лаборатории химии окружающей среды ФГБНУ ВНИИФ. Руководитель проекта Астайкина А.А. имеет большой опыт в исследованиях поведения пестицидов в почве в полевых и лизиметрических экспериментах. Также Астайкина А.А. занимается математическим моделированием концентраций пестицидов в объектах окружающей среды с использованием климатических данных для территории Российской Федерации. На основе имеющихся данных руководителем проекта совместно с коллегами предложено обоснование процедуры экологического нормирования содержания пестицидов в почве, взамен существующего гигиенического. Тихонов В.В. занимается изучением таксономического состава бактерий пищеварительного тракта дождевых червей, сорбцией гуминовых кислот бактериями. Работы проведены на стыке микробиологии, почвенной зоологии и органической химии. Тихонов В.В. также имеет работы связанные с оценкой детерминированного риска пестицидов для дождевых червей. Стрелецкий Р.А. имеет большой опыт в области хроматографии и масс-спектрометрии биологически активных веществ. Его научная деятельность осуществляется в Центре коллективного пользования факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова, оснащенном новейшими аналитическими приборами. Никитин Д.А. работает в отделе биологии и биохимии почв ФГБНУ «Почвенного института имени В.В. Докучаева». Сфера его научных интересов - количественная оценка биомассы микроорганизмов при хранении образцов в различных температурных условиях, а также структура микробной биомассы разных биотопов прибрежной Антарктиды.

Основные положения проведенного исследования: 1) При сравнении показателей токсичности трех действующих веществ с показателями токсичности препаратов установлено, что в паре имидаклоприд (LC50 =3,2 мг/кг) – Танрек, ВРК (LC50 =2,8 мг/кг) и метрибузин (LC50 =440 мг/кг) – Лазурит, СП (LC50 =292 мг/кг) токсичность препарата оказалась выше токсичности действующего вещества; 2) Значение токсичности смеси из гербицида, инсектицида и фунгицида для дождевых червей составило LC50 =7,2 мг/кг; 3) Впервые в кишечном тракте Lumbricus terrestris обнаружены бактерии филума Crenarchaeota; 4) Под воздействием пестицидов в кишечниках Lumbricus terrestris отмечается увеличение представленности филумов Proteobacteria (до 67% в десятикратной норме применения препаратов) и Bacteroidetes и снижение представленности Actinobacteria, Verrucomicrobia и Tenericutes; 5) В образцах с десятикратной нормой применения смеси из трех препаратов на 14 сутки происходит резкое увеличение представленности рода Pseudochrobactrum. Также во всех вариантах при добавлении пестицидов отмечается увеличение бактерий семейства Comamonadaceae; 6) Оценка α-разнообразия бактериального сообщества показала, что при внесении смеси из трех препаратов происходит снижение индекса Шеннона по сравнению с контролем; 7) Норма и десятикратная норма применения препаратов Бенорад, СП, Лазурит, СП, а также сумма Бенорад, СП + Лазурит, СП + Танрек, ВРК не оказывают значимого влияния на процесс связывания атмосферного азота; 8) Для препарата Танрек, ВРК (инсектицид) как при однократной, так и при десятикратной норме применения зафиксировано стимулирование азотфиксации; 9) При рассмотрении влияния применения пестицидов на денитрифицирующую активность почвы в большинстве случаев выявлен всплеск эмиссии N2O на поздних сроках инкубации (14-21 сутки).