Ekotoksykologia gleby i wpływ ksenobiotyków na architekturę bioróżnorodności
Wprowadzenie ksenobiotyków, czyli substancji syntetycznych niemających naturalnych odpowiedników w ekosystemie (pestycydów, trwałych zanieczyszczeń organicznych, czy mikroplastiku), do profilu glebowego inicjuje szereg procesów fizykochemicznych, które redefiniują strukturę biologiczną edafonu.
Ksenobiotyki oddziałują na organizmy glebowe poprzez bezpośrednią toksyczność oraz modyfikację siedliska. Kluczowe mechanizmy degradacji bioróżnorodności obejmują:
– Dysfunkcję enzymatyczną: ksenobiotyki często pełnią rolę inhibitorów enzymów glebowych (np. dehydrogenaz, fosfataz), co paraliżuje cykle biogeochemiczne azotu i fosforu
– Utratę nisz ekologicznych: silna presja selekcyjna prowadzi do eliminacji gatunków wrażliwych (np. niektórych grzybów mikoryzowych i mezofauny), co skutkuje drastycznym uproszczeniem sieci pokarmowej (ang. soil food web)
– Zaburzenie sygnalizacji chemicznej: ksenobiotyki mogą interferować z procesami chemotaksji i komunikacji wykrywającą ilość/większość (ang. quorum sensing) u bakterii, co upośledza zdolność kolonizacji korzeni przez mikroorganizmy symbiotyczne.
Reakcja ekosystemu na ksenobiotyki opiera się na zjawisku sukcesji wtórnej. Mikroorganizmy posiadające plazmidy degradacyjne zaczynają dominować, co z punktu widzenia biochemicznego jest pożądane (bioremediacja), lecz z punktu widzenia bioróżnorodności oznacza homogenizację gatunkową. Gatunki o szerokim spektrum metabolicznym wypierają gatunki “specjalistyczne”, co obniża odporność gleby na kolejne faktory stresu, takie jak susza czy zasolenie.
Degradacja biologiczna wywołana ksenobiotykami ma swoje odzwierciedlenie w fizyce gleby. Spadek liczebności inżynierów ekosystemu (np. dżdżownic i nicieni drapieżnych) prowadzi do redukcji makroporowatości, co z kolei pogarsza stosunki wodno-powietrzne i sprzyja zagęszczaniu się warstwy ornej.
Projekt realizowany w ramach Programu Fundusze Europejskie dla Polski Wschodniej 2021–2027
Wartość projektu: 2 791 092.36 PLN
Wkład z Funduszy Europejskich: 2 270 428.50 PLN
#FunduszeUE #FunduszeEuropejskie
Materiały dodatkowe:
[1] Giller, K. E., Witter, E., & Mcgrath, S. P. (1998). Toxicity of heavy metals to microorganisms and microbial processes in agricultural soils: a review. Soil biology and biochemistry, 30(10-11), 1389-1414. https://lnkd.in/dxCGx2nK
[2] Johnsen, K., Jacobsen, C. S., Torsvik, V., & Sørensen, J. (2001). Pesticide effects on bacterial diversity in agricultural soils–a review. Biology and Fertility of Soils, 33(6), 443-453. https://lnkd.in/dJMABruZ
[3] Margesin, R., & Schinner, F. (Eds.). (2005). Manual for soil analysis-monitoring and assessing soil bioremediation (Vol. 5). Springer Science & Business Media.
Obraz: https://lnkd.in/dhsJwyGi