Микология и фитопатология, 2021, T. 55, № 4, стр. 256-270

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в связи с возрастанием масштабов и скорости урбанизации, а также увеличением уровня заболеваемости населения изучению экологии городских агломераций уделяется повышенное внимание (Morel et al., 2015; Vasenev, Kuzyakov, 2018; Steffan et al., 2018).

Крупные города представляют собой антропогенно нарушенные экосистемы, отличающиеся от природных биоценозов по ряду факторов: климатом, физико-химическими свойствами почвы и воздуха, типом растительности, структурой сообществ микроорганизмов, уровнями загрязнения и др. Пространственная структура городов включает в себя разные функциональные зоны: рекреационные, жилые и промышленные. Как правило, функциональное зонирование определяет степень антропогенного воздействия на экосистемы (Ivashchenko et al., 2014; Sarzhanov et al., 2015).

Известно, что воздух не является благоприятной средой для развития микроорганизмов, в том числе и для микроскопических грибов. Пылевые частицы и их состав могут влиять на количество и биоразнообразие микроорганизмов воздуха (Innocente et al., 2017; Liu et al., 2018; Zhai et al., 2018). Положительное воздействие пылевых частиц возможно за счет дополнительных питательных элементов и защиты от неблагоприятных факторов, таких как УФ излучение, однако отдельные химические составляющие пыли могут оказывать токсическое воздействие на определенные группы микроорганизмов. Важным фактором, влияющим на количество пылевых частиц в городском воздухе, а, следовательно, и на количественный и качественный состав микобиома воздуха является зеленая инфраструктура (Escobedo et al., 2011). Древесные породы накапливают значительное количество пыли на листовых пластинках и тем самым являются отличным индикатором количества и качества воздушных поллютантов (Baldacchini et al., 2017). В то же время они являются носителями специфической микрофлоры филлосферы и при определенных условиях могут обмениваться спорами и частичками мицелия грибов с окружающей средой (Gandolfi et al., 2017). Микобиота филлосферы может эффективно способствовать снижению загрязнения воздуха в городах за счет биоразложения загрязняющих веществ на листьях (Sazonova et al., 2017; Franzetti et al., 2020). Кроме того, пыль в городской воздух может поступать с запечатанных поверхностей (асфальт, бетонные покрытия, здания и пр.) и, таким образом, оказывать влияние на состав грибного сообщества воздуха.

Изучению количественного и качественного состава микобиоты воздуха посвящены исследования в России и зарубежных странах. Некоторые из них оценивают только культивируемую часть микобиома воздушной среды (Ivanova, Kirtsideli, 2005; Marfenina et al., 2011; Ivanova et al., 2012; Fernández-Rodríguez et al., 2014; Marfenina et al., 2016; Korneykova, Evdokimova, 2018; Abbasi, Samaei, 2019), другие основаны на количественной оценке методами прямого микроскопирования (Marfenina et al., 2011, 2016; Perrino, Marcovecchio, 2016). Ряд современных работ проведен с использованием молекулярно-генетических методов анализа (Fierer et al., 2008; Fröhlich-Nowoisky et al., 2009; Barberán et al., 2015; Abrego et al., 2018; Liu et al., 2019). Отдельный блок работ посвящен изучению влияния микологического состава воздуха на здоровье населения (O’Gorman, Fuller, 2008; Chakrabarti et al., 2012; Korneykova, Lebedeva, 2018), поэтому большинство таких работ проведены для закрытых помещений (Antropova et al., 2003; Egorova, Klimova, 2005; Abbasi, Samaei, 2019, Chegini et al., 2020; Guo et al., 2020; Pyrri et al., 2020; Wu et al., 2020). Практически отсутствуют работы, одновременно описывающие разные климатические зоны (Barberán et al., 2015; Lee et al., 2017; Dietzel et al., 2019), зонирование городской территории также редко принимается во внимание (Ivanova, Kirtsideli, 2005; Wuyts et al., 2020). Не встречаются работы, оценивающие микобиом пыли сразу нескольких субстратов в одном объекте исследования. В настоящей работе учтен комплекс вышеперечисленных факторов и выявлено влияние каждого на количественный и качественный состав микобиоты, в особенности на грибы – потенциальные патогены для человека. Известно, что многие грибы, находящиеся в воздухе, могут вызывать заболевания человека (Salem, Gardner, 1994), особенно у людей с ослабленным иммунитетом или иным образом чувствительных к широкому спектру аллергенных и токсигенных биологических материалов (Burge, Rogers, 2000; Ross et al., 2000). В последние десятилетия заболеваемость астмой растет во всем мире (Beasley, 2002; Isolauri et al., 2004) и вместе с этим увеличивается потребность в более глубоком понимании разнообразия и пространственно-временной динамики аэромикоты.

В связи с этим целью работы стал микологический анализ тонкой пыли, в том числе оценка доли условно-патогенных видов, в системе “воздух – зеленые насаждения – запечатанные поверхности” в урбоэкосистемах, различных по своим климатическим характеристикам (города Мурманск и Москва).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Климатическая характеристика районов исследования. Исследования проводили в крупных городах, расположенных в двух климатических зонах: субарктической (г. Мурманск), умеренно-континентальной (г. Москва).

Мурманск – крупнейший в мире город, расположенный за полярным кругом, находится в атлантико-арктической зоне умеренного климата. Климат города формируется в условиях непосредственной близости Баренцева моря под влиянием теплого незамерзающего Северо-Атлантического течения. Его среднегодовая температура составляет –0.4°C; среднегодовая скорость ветра – 4.4 м/с. В среднем выпадает около 601 мм осадков в год (Climate data, 2021; Weather online, 2021).

Москва – мегаполис, крупнейший по численности населения город в России. Климат Москвы – умеренно-континентальный, с четко выраженной сезонностью. Среднегодовая температура 5.8°C, среднегодовая скорость ветра – 2.3 м/с, среднегодовая влажность воздуха – 76%. За год в Москве и прилегающей к ней территории выпадает 600–800 мм атмосферных осадков, причем большая часть из них приходится на летние месяцы (Climate data, 2021; Weather online, 2021).

Характеристика участков. Отбор образцов проводили в каждом городе в конце вегетационного периода в трех функциональных зонах, отличающихся друг от друга уровнем антропогенной нагрузки: зона усиленного дорожного трафика, селитебная зона и рекреационная в качестве контроля на территории города (табл. 1).

Отбор проб. Объект исследований – городская пыль. Пыль собирали и оценивали с трех субстратов: воздух, листья березы и запечатанные поверхности (асфальтированная дорога). Отбор пыли производили однократно за вегетационный сезон – в конце лета в бездождевой период (не менее 4 дней) с целью снизить влияние этой метеорологической составляющей между городами и позволить пыли накопиться на листьях и запечатанных поверхностях (Baldacchini et al., 2017).

Отбор проб воздуха проводили аспиратором ПУ-1Б (Россия) на высоте 1.5 м (высота роста человека) в трех повторностях на селективные питательные среды с последующим пересчетом количества микроорганизмов на 1 м³ воздуха по формуле: C = P × K, где C – количество микромицетов в 1 м³ воздуха, P – количество колоний на чашке, K – коэффициент пересчета на 1 м³ (K = 4, если V = 250 мл; K = 2, если V = 500 мл). На каждой площадке пропускали 250 л (транспортная, селитебная) или 500 л (рекреационная) воздуха.

Листья березы (Betula pendula) отбирали со средневозрастных деревьев одинакового физиологического состояния, на высоте 1.5–2.5 м с четырех сторон кроны. Всего с каждого дерева было отобрано по 50 листьев в стерильные zip-пакеты. На каждом участке листья отбирали с трех деревьев.

Пыль с асфальта собирали предварительно простерилизованной кистью в фальконы с площади 1 м² в трех повторностях для каждого участка. В Мурманске не удалось отобрать пыль в рекреационной зоне из-за начавшегося дождя.

Приготовление суспензии для анализа. Свежеотобранные листья (10 шт.) помещали в стерильную чашку Петри и добавляли стерильную недистиллированную воду (15 мл). Чашки Петри с листьями и водой помещали на ротатор для тщательного смыва пыли при 300 об./мин в течение 30 мин.

Для получения образца пыли с асфальта, отобранный кистью материал просевали через сито с размером ячеек 100 мкм. Аликвоту пыли (0.7 г) помещали в 15 мл фалькон и добавляли 7 мл стерильной недистиллированной воды, после этого суспензию перемешивали на ротаторе при 300 об./мин в течение 30 мин.

Численность колониеобразующих единиц (КОЕ) и разнообразие культивируемых микромицетов определяли методом глубинного посева на питательную среду сусло-агар с добавлением молочной кислоты (4 мл/л) (Zvyagintsev, 1991). Температура инкубации составляла 27 и 37°С (для выделения условно-патогенных грибов, способных расти при температуре тела человека) в течение 7–14 дней. Идентификацию микроскопических грибов проводили по культурально-морфологическим признакам (микроскоп Olympus CX41) с использованием современных определителей (Klich, 2002; Domsch et al., 2007; Seifert et al., 2011). Для штаммов, выделенных в виде стерильного мицелия, идентификацию осуществляли на основании анализа участка рибосомальных генов ITS1–5.8S–ITS2 рДНК. Секвенирование участков ДНК делали с помощью набора реактивов BigDye Terminator V. 3.1 Cycle Sequencing Kit (Applied Biosystems, USA) с последующим анализом продуктов реакции на секвенаторе Applied Biosystems 3130l Genetic Analyzer в научно-производственном центре Синтол (Москва). Наименование видов и систематическое положение проверяли по базе данных CABI Bioscience Databases (Index Fungorum, 2021).

Условно-патогенные виды. Выделенные виды микромицетов относили к группе условно-патогенных (УПГ) по классификации de Hoog et al. (2019), согласно которой УПГ грибы разделены на три группы, в соответствии с их потенциальной опасностью для здоровья человека – BSL1, BSL2, BSL3 (по мере увеличения степени патогенности).

Статистическая обработка результатов. Статистическую обработку и визуализацию экспериментальных данных проводили в программном пакете R 4.0.3 и в программе Microsoft Оffice Excel. Анализ сходства видового состава проводили с помощью кластерного анализа, реализованного в пакете vegan. Для построения дендрограммы использовали метод “ближайшего соседа”. Влияние факторов на исследуемый признак оценивали с помощью многофакторного дисперсионного анализа. Уровень значимости составлял 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Численность и разнообразие микроскопических грибов в Москве, в том числе условно-патогенных видов. Численность микромицетов-аэробионтов в воздухе разных функциональных зон Москвы изменялась от 74 до 193 КОЕ/м³. Наименьшее их количество выделено в селитебной зоне, наибольшее – в рекреационной и вблизи дорог. Однако в селитебной зоне почти 70% видов относились к УПГ, вблизи дорог – 57%, в воздухе рекреационной зоны – 50% от общего количества выделенных видов (рис. 1, а).

Рис. 1.

Численность микромицетов в воздухе (а), в пыли с поверхности листьев (б) и в дорожной пыли (в) в разных функциональных зонах г. Москвы: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

На поверхности листьев в Москве численность микромицетов в селитебной зоне и вблизи дорог достигала 880 КОЕ/г, тогда как в рекреационной зоне в 2.5 раза меньше (370 КОЕ/г) (рис. 1, б). Однако доля УПГ почти одинакова во всех функциональных зонах и составила 45–65% от общего количества выделенных видов, достигая наибольшего значения вблизи дороги.

Численность микромицетов в дорожной пыли г. Москвы изменялась от 267 КОЕ/г вблизи дорог до 863 КОЕ/г – в рекреационной зоне, что соответствует таковой на поверхности листьев в г. Москва (рис. 1, в). В селитебной зоне выделено также высокое содержание микромицетов – 735 КОЕ/г. Вблизи дорог очень высока доля УПГ – 56% от общего количества выделенных видов, в селитебной –53%, в рекреационной – 54%.

Всего в объектах г. Москвы выделено 43 вида микроскопических грибов, относящихся к 3 отделам (Ascomycota, Basidiomycota, Mucoromycota), 7 классам (Agaricomycetes, Dothideomycetes, Eurotiomycetes, Leotiomycetes, Mucoromycetes, Saccharomycetes, Sordariomycetes), 8 порядкам (Dothideales, Eurotiales, Helotiales, Hypocreales, Mucorales, Pleosporales, Polyporales, Saccharomycetales), 10 семействам (Aspergillaceae, Bionectriaceae, Hypocreaceae, Mucoraceae, Nectriaceae, Phanerochaetaceae, Pleosporaceae, Rhizopodaceae, Saccotheciaceae, Sclerotiniaceae) и 16 родам (Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Cephalosporium, Cylindrophora, Fusarium, Hyalocylindrophora, Hyphopichia, Mucor, Paecilomyces, Penicillium, Rhizopus, Sporotrichum, Talaromyces, Trichoderma), а также два вида стерильных мицелиев.

В рекреационной зоне разнообразие микромицетов представлено семью видами в воздухе (один вид – стерильный мицелий), 12-ю – на поверхности листьев, 12-ю – в дорожной пыли (один вид – стерильный мицелий). В селитебной зоне разнообразие микромицетов представлено девятью видами в воздухе (один вид – стерильный мицелий), 19-ю – на поверхности листьев и 14-ю в дорожной пыли (один вид – стерильный мицелий); вблизи дорог – шестью (один вид – стерильный мицелий), 14-ю и 15-ю (один вид – стерильный мицелий) видами соответственно (рис. 2).

Рис. 2.

Представленность грибов на уровне родов в воздухе (А), в пыли с поверхности листьев (Б) и в дорожной пыли (В) в разных функциональных зонах г. Москвы: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

В селитебной зоне в воздухе отмечено увеличение разнообразия грибов рода Aspergillus. Особого внимания заслуживает факт преобладания по обилию видов Aspergillus fumigatus в селитебной зоне (табл. 2). В рекреационной зоне доминировали виды Alternaria tenuissima, Botrytis cinerea, в транспортной зоне – Alternaria tenuissima и Talaromyces flavus.

В пыли с листьев и дорог видовое разнообразие микромицетов богаче, чем в воздухе города (рис. 2). На поверхности листьев во всех зонах доминировал Aureobasidium pullulans, в рекреационной зоне также отмечено высокое обилие Penicillium melinii и Aspergillus flavus (табл. 2). В дорожной пыли в селитебной зоне и вблизи дорог отмечено наибольшее разнообразие грибов рода Aspergillus. В селитебной зоне преобладал по обилию Aspergillus niger, вблизи дорог и в рекреационной зоне – Trichoderma koningii.

Анализ степени токсичности УПГ показал, что в воздухе рекреационной зоны выделены грибы, относящиеся только к группе BSL-1, тогда как в селитебной зоне и вблизи дорог также выделены грибы более патогенной группы BSL-2 – их доля составила 15–20% от общего количества видов (рис. 3, а).

Рис. 3.

Доля грибов разных групп патогенности в воздухе (а), в пыли с поверхности листьев (б) и в дорожной пыли (в) в разных функциональных зонах г. Москвы: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

В отличие от воздушной среды, на листьях и в дорожной пыли во всех зонах г. Москвы отмечались грибы, принадлежащие к группам BSL-1 и BSL-2 (рис. 3, б, в). На поверхности листьев высока доля последних в рекреационной зоне и вблизи дорог, где также отмечается максимальное разнообразие грибов рода Aspergillus. В дорожной пыли наибольшее количество представителей BSL-2 отмечено в жилой зоне (рис. 3, б, в).

Численность и разнообразие микроскопических грибов в Мурманске, в том числе условно-патогенных видов. Численность микромицетов в воздухе Мурманска составила 24–40 КОЕ/м³, на поверхности листьев – 87–316 КОЕ/г с максимумом вблизи дорог и минимумом в селитебной зоне, в дорожной пыли – 211 до 499 КОЕ/г (рис. 4, а). Доля УПГ в воздухе во всех зонах составляла от 53 до 63%, с минимумом в селитебной зоне. Доля УПГ на поверхности листьев почти одинакова во всех функциональных зонах и составила 58–60% от общего количества выделенных видов, достигая наибольшего значения вблизи дороги (рис. 4, б). Однако несмотря на высокую численность микромицетов в пыли вблизи дорог (в 2.5 раза превышающую таковую в жилой зоне) доля УПГ здесь наименьшая (43%), тогда как в селитебной зоне она составила 53% от общего количества выделенных видов (рис. 4, в).

Рис. 4.

Численность микромицетов в воздухе (а), в пыли с поверхности листьев (б) и в дорожной пыли (в) в разных функциональных зонах г. Мурманска: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

Всего в объектах г. Мурманска выделен 41 вид микроскопических грибов, относящихся к 2 отделам (Ascomycota, Mucoromycota), 6 классам (Dothideomycetes, Eurotiomycetes, Leotiomycetes, Mucoromycetes, Saccharomycetes, Sordariomycetes), 9 порядкам (Dothideales, Eurotiales, Helotiales, Hypocreales, Microascales, Mucorales, Pleosporales, Saccharomycetales, Thelebolales), 11 семействам (Aspergillaceae, Hypocreaceae, Microascaceae, Mucoraceae, Myxotrichaceae, Nectriaceae, Pleosporaceae, Pseudeurotiaceae, Saccotheciaceae, Sarocladiaceae, Sclerotiniaceae) и 19 родам (Alternaria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Cephalosporium, Ciliciopodium, Hyphopichia, Monodictys, Mucor, Oidiodendron, Paecilomyces, Parasarocladium, Penicillium, Pseudeurotium, Rhinocladium, Scopulariopsis, Scytalidium, Talaromyces, Trichoderma), а также один вид стерильного мицелия.

Видовое разнообразие микромицетов в воздухе селитебной зоны и вблизи дорог представлено 13-ю (один вид – стерильный мицелий) и 16-ю (один вид – стерильный мицелий) видами соответственно. В отличие от воздушной среды в жилой зоне выделено наименьшее количество микромицетов на поверхности листьев, наибольшее – в рекреационной. На поверхности листьев разнообразие культивируемой микобиоты представлено шестью (один вид – стерильный мицелий) и девятью (один вид – стерильный мицелий) видами соответственно. В дорожной пыли разнообразие культивируемой микобиоты представлено 14-ю (один вид – стерильный мицелий) и 6-ю (один вид – стерильный мицелий) видами (рис. 5).

Рис. 5.

Представленность грибов на уровне родов в воздухе (А), в пыли с поверхности листьев (Б) и в дорожной пыли (В) в разных функциональных зонах г. Мурманска: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

В селитебной зоне отмечено появление грибов родов Trichoderma, Aureobasidium, Ciliciopodium, Parasarocladium. Однако доминировали в обеих зонах грибы Talaromyces ruber.

В Мурманске в воздухе рекреационной зоны выделено 7 видов (один вид – стерильный мицелий), на поверхности листьев – 11 видов (один вид – стерильный мицелий) (рис. 5).

Наиболее патогенные микромицеты, относящиеся к группе BSL-2, появляются в воздухе вблизи дорог (рис. 6, а). В субарктическом городе преобладающие виды отличались в разных зонах (вблизи дорог – Cephalosporium glutineum, в селитебной зоне – Scopulariopsis candida, Scytalidium flavobrunneum, в рекреационной зоне – Trichoderma koningii, Aureobasidium pullulans) (табл. 2).

Рис. 6.

Доля грибов разных групп патогенности в воздухе (а), в пыли с поверхности листьев (б) и в дорожной пыли (в) в разных функциональных зонах г. Мурманска: 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона.

На поверхности листьев в г. Мурманск не выявлено разницы в соотношении групп условно-патогенных микромицетов BSL-1 и BSL-2 для разных функциональных зон (рис. 6, в). В дорожной пыли последние выделены как в селитебной, так и в придорожной зоне. Однако их доля выше вблизи дорог (рис. 6, в).

ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние климата. В целом численность культивируемых микромицетов в воздухе, на поверхности листьев и в дорожной пыли в Мурманске ниже, чем в Москве на 1–2 порядка. Эта закономерность сохраняется и при сравнении с другими крупными городами. Так, численность микромицетов воздуха Санкт-Петербурга изменялась от 300–800 КОЕ/м³ летом, достигая в отдельные периоды 1400 КОЕ/м³ (Bogomolova et al., 2012), Москвы – от 50 до 1500 КОЕ/м³ (Marfenina et al., 2011; 2016), Бадахоса (Испания) – до 2000 КОЕ/г (Fernández-Rodríguez et al., 2014), Дублина (Ирландия) – от 30 до 6700 КОЕ/м³ (O’Gorman, Fuller, 2008). Несмотря на более низкую численность микромицетов во всех изучаемых субстратах в Мурманске, их видовое разнообразие сопоставимо с таковым в Москве – 41 и 43 вида, в том числе 23 и 20 УПГ соответственно (табл. 2). Большее количество видов УПГ, выделенных в Мурманске, по сравнению с Москвой, по-видимому, связано с высоким уровнем загрязнения пылью от Мурманского морского порта, ТЭЦ и других предприятий города, а также большим разнообразием поллютантов (Report.., 2020; Novikov et al., 2020). Наибольшее количество видов в Мурманске выделено из воздуха (22 вида), тогда как в Москве наибольшим видовым разнообразием характеризовался микобиом пыли с листьев и поверхности асфальта. Это, вероятно, также связано с промышленными предприятиями как основными источниками выбросов пыли в воздух (Zelenskaya et al., 2017).

В целом только 31% видов являются общими для двух климатических зон, тогда как в группе условно-патогенных видов 43% микромицетов совпадают. Вероятно, это связано с тенденцией выявления “южных” видов в северных регионах на антропогенно нарушенных территориях, включая городские экосистемы (Evdokimova, 1995; Kireeva et al., 2005; Marfenina, 2005; Khabibullina, 2009; Korneykova et al., 2012). В Мурманске наибольшее количество видов микромицетов принадлежало родам Aspergillus, Penicillium и Talaromyces, тогда как в Москве – Aspergillus, Penicillium, Talaromyces и Trichoderma. Грибы, принадлежащие этим родам, известны способностью вызывать у людей и животных заболевания, такие как легочные и кожные инфекции, системные микозы, перитониты, лимфадениты (de Hoog et al., 2019).

Влияние функциональных зон. В воздухе Мурманска в разных функциональных зонах не выявлено разницы как в общей численности микромицетов, так и для группы УПГ. Доля УПГ составила 53–63% на всех изучаемых участках. В Москве наибольшая доля УПГ отмечена в селитебной зоне и вблизи дорог (до 50–70% от общего количества видов), однако общая численность микромицетов-аэробионтов в селитебной зоне была наименьшей. Грибы группы BSL-2 в обоих городах выявлены вблизи дорог, что может свидетельствовать о токсичности выбросов автомобильного транспорта и большей устойчивости этих видов к антропогенной нагрузке (Marfenina, Fomicheva, 2007). В Мурманске видовое разнообразие микромицетов в воздухе селитебной зоны и вблизи дорог существенно богаче, чем в Москве. Так, наибольшее разнообразие видов микромицетов в Москве и Мурманске отмечено в селитебной зоне, наименьшее – в рекреационной зоне. Однако количество видов в воздухе рекреационной зоны было схожим в обоих городах. Структура доминирования сообществ микромицетов-аэробионтов в городах различалась для разных функциональных зон.

Если в Москве на поверхности листьев выделено в 2.5 раза больше микромицетов как вблизи дорог, так и в селитебной зоне по сравнению с рекреационной зоной, то в Мурманске их большое количество выявлено только у дорог, в селитебной зоне, напротив, отмечена наименьшая численность грибов. Однако в городах обеих климатических зон доля условно-патогенных грибов на поверхности листьев составила 50–60% от общего количества видов в разных функциональных зонах, что также отмечается другими авторами (Marfenina, Fomicheva, 2007; Hui et al., 2017). Грибы группы BSL-2 выделены во всех зонах обоих городов, причем наибольшее их количество выявлено на растениях в рекреационной зоне. Это может быть вызвано перемещением спор грибов из наиболее загрязненных участков города в парковую зону, что ранее отмечалось и другими авторами (Ivanova, Kirtsideli, 2005). На поверхности листьев как в Москве, так и в Мурманске различия в составе видов-доминантов между разными функциональными зонами не выявлены. В Москве доминировал вид Aureobasidium pullulans, в Мурманске – Penicillium corylophilum.

В Москве в пыли с асфальта вблизи дорог отмечена минимальная численность микромицетов, тогда как в Мурманске – максимальная. Такой результат можно объяснить регулярным смывом дорожной пыли в транспортной зоне в Москве (Resolution.., 1999), чего не наблюдается в селитебной и рекреационной зонах. В Мурманске в селитебной зоне численность микромицетов в два раза ниже, чем вблизи дорог. Однако в Москве вблизи дорог отмечена высокая доля УПГ (56%), тогда как в Мурманске она составляет только 43%. Грибы группы BSL-2 выделены во всех зонах обоих городов.

Влияние типа субстрата. В среднем численность микроскопических грибов в воздухе на порядок ниже, чем на поверхности листьев или в дорожной пыли как в Мурманске, так и в Москве. В двух последних субстратах численность оказалась сопоставимой. Большее, чем в воздухе городов видовое разнообразие микромицетов на поверхности листьев и в дорожной пыли может быть связано с присутствием на поверхности листьев микромицетов-эпифитов, оседанием на листьях спор грибов из воздуха (Zelenskaya et al., 2017) и с более высоким уровнем загрязнения вблизи дорог (Baldacchini et al., 2017). Кроме того, в воздухе грибы находятся в основном в виде спор, а на поверхности листьев и дорог – в виде спор и мицелия. По количеству выделенных видов в Москве наиболее беден воздух, а в Мурманске – дорожная пыль. Вероятно, это связано с тем, что в Москве более богатая растительность в городе, а в Мурманске больше уровень загрязнения пылью и большее разнообразие поллютантов, о чем свидетельствуют данные химического состава воздуха в точках отбора (Novikov et al., 2020).

Грибы группы BSL-2 присутствовали во всех субстратах, однако в воздухе – в меньшей степени. В воздухе рекреационной зоны ни в Москве, ни в Мурманске грибов этой группы не было обнаружено. Можно предположить, что зеленая инфраструктура в рекреационной зоне оказывает фитонцидный эффект на микобиоту, относящуюся к этой патогенной группе, что подтверждается лабораторными опытами (Nagaki et al., 2011; Kurkina, et al., 2020). Большая устойчивость этих грибов к увеличению количества поллютантов также возможна (Marfenina, Fomicheva, 2007; Korneykova, Evdokimova, 2018; Korneykova, Lebedeva, 2018).

Кластерный и дисперсионный анализ. Кластерный анализ видового состава комплексов микромицетов в воздухе, на поверхности листьев и в дорожной пыли выявил как общие тенденции, так и различия для разных функциональных зон в городах с различным климатом (рис. 7). Видовой состав микромицетов разделился на три крупных кластера, в котором микобиом воздуха в г. Мурманск и поверхности листьев в г. Москва образовали отдельные кластеры. Третий кластер объединил в себя остальные субстраты и функциональные зоны, однако видно, что, как правило, микобиомы разных функциональных зон, но при этом одного субстрата в пределах одного региона, близки друг к другу. Это свидетельствует о значимости типа субстрата и климатического фактора на видовой состав микобиома.

Рис. 7.

Дендрограмма сходства видового состава микромицетов в разных функциональных зонах Москвы и Мурманска. По оси абсцисс: варианты: МСК – Москва; МУР – Мурманск; A – воздух; Б – пыль с поверхности листьев; В – дорожная пыль; 1 – транспортная зона, 2 – селитебная зона, 3 – рекреационная зона. По оси ординат: расстояние между вариантами на основе коэффициента Сёренсена–Чекановского.

По результатам многофакторного дисперсионного анализа выявлено статистически значимое влияние типа субстрата на численность микроскопических грибов при p = 2.39 × 10^-6. Влияние климатического фактора также значимо при p = = 0.0325. Четкой связи между количеством микромицетов и типом функциональной зоны не выявлено.

Каждый субстрат (воздух, поверхность листьев, дорожное покрытие) характеризуется различными условиями обитания (в том числе источниками питания) для микроскопических грибов. Для воздуха характерна засушливость, повышенное УФ- облучение, недостаток питательных элементов и здесь обитают ксерофильные, устойчивые грибы. Пыль на листьях более благоприятна для развития микромицетов за счет наличия дополнительного источника питания – выделений растений, оседающей пыли (Zelenskaya et al., 2017), а также влаги. Дорожная пыль характеризуется обилием связанной с пылью органики, которая является питательным субстратом для грибов. Близость к почве также вносит вклад в численность и разнообразие микромицетов в дорожной пыли (Carlile et al., 2001). Благодаря этим особенностям микроскопические грибы занимают разные экологические ниши на разных типах субстратов, где формируют уникальные комплексы, характеризующиеся разной численностью и разным видовым составом.

Значимое влияние климатического фактора на численность микромицетов может быть связано с общей тенденцией увеличения численности и разнообразия грибов, в том числе и условно-патогенных, с севера на юг, отмеченной также в работах других авторов (Marfenina, Fomicheva, 2007).

На долю УПГ достоверное влияние имеет тип функциональной зоны (p = 0.0481), тогда как тип субстрата и климат не имели значимого влияния. Сила влияния типа функциональной зоны на долю УПГ составляет 21%. Возможно, здесь играет роль повышение доли УПГ в селитебной зоне (на 13–20% для воздуха Москвы) и в транспортной зоне (на 14–17% для листьев в Москве), что может быть связано с большей устойчивостью УПГ к антропогенным загрязнениям (Marfenina, Fomicheva, 2007; Korneykova, Evdokimova, 2018; Korneykova, Lebedeva, 2018).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В исследовании проанализированы количественные и качественные параметры микобиома городской пыли в воздухе, на поверхности листьев и запечатанных поверхностях разных функциональных зон в городах умеренного и субарктического поясов. Выявлена более низкая численность микромицетов во всех изучаемых субстратах в Мурманске по сравнению с Москвой, однако видовое богатство cообществ микромицетов сопоставимо для городов разных климатических зон. Примерно половина видов в обследуемых городах относились к условно-патогенным. Наиболее опасные виды, относящиеся к группе BSL 2, выявлены в транспортной и в селитебной зоне обоих городов – особенно четко это проявляется в Москве. Тип субстрата и климатический фактор оказывали более значимое влияние на численность, видовое разнообразие микромицетов и количество условно-патогенныx видов по сравнению с функциональным зонированием. В целом воздух в рекреационной зоне изучаемых городов можно считать наиболее безопасным для человека из-за отсутствия грибов группы BSL-2. Однако на поверхности листьев и на запечатанном дорожном покрытии обнаружено существенное количество потенциально патогенных видов. В качестве рекомендации жителям городов можно предложить минимизировать прямой контакт с поверхностью листьев растений и дорожным покрытием, что особенно актуально для детей дошкольного возраста, с целью снижения вероятности взаимодействия с условно патогенной микобиотой как потенциально опасной для здоровья человека.

Исследование выполнено при поддержке проекта РФФИ № 19-05-50112, полевые работы – в рамках темы НИР по госзаданию АААА-А18-118021490070-5.