Microbial community of the Coastal Zone of Kola Bay under anthropogenic impact

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study presents the results of a comprehensive research of the composition and structure of microbial communities in the coastal soils of Kola Bay, Barents Sea, under conditions of anthropogenic pollution. A general decline in the taxonomic and functional diversity of microbial communities was observed. The most diverse and stable microbial community was found in the supralittoral zone soil, which is less affected by chemical pollution and subjected only to recreational pressure. The taxonomic structure of the microbiome in the oil-polluted zone showed an increased ratio of Proteobacteria among bacteria and Sordariomycetes among fungi, along with a decrease in community diversity and evenness. High levels of oil and heavy metal contamination led to an increased ratio of bacterial groups adapted to anaerobic conditions and parasitic groups of microscopic fungi. Significant positive correlations were found between oil product content and bacterial groups involved in sulfur oxidation, and negative correlations with nitrogen-cycle microorganisms and mycorrhizal fungi. A positive relationship was identified between mycorrhizal fungi and mineral nutrient elements, and a negative relationship between nitrogen-cycle functional groups and heavy metal content (Cr, Fe, Ni, As, Se, Mo). A decline in the abundance of hydrocarbon-oxidizing bacteria was noted in the oil-contaminated area, possibly indicating high toxicity of the pollution and insufficient efficiency of anaerobic degradation.

About the authors

Ekaterina V. Kozlova

RUDN University

Author for correspondence.
Email: kozlova-ev@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-4325-6930
SPIN-code: 8210-3343

Candidate of Biological Sciences, Junior Researcher of the Center for Smart Technologies for Sustainable Development of the Urban Environment under the Global Change, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Vladimir A. Myazin

RUDN University

Email: myazin_va@pfur.ru
ORCID iD: 0000-0002-4155-3416
SPIN-code: 9009-0012

Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Center for Smart Technologies for Sustainable Urban Development under Global Changes, Associate Professor at the Department of Technosphere Safety, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

Milana Sh. Murzaeva

RUDN University

Email: murzaeva_msh@pfur.ru
ORCID iD: 0009-0004-6643-0094
SPIN-code: 4766-9700

Research Assistant at the Center for Smart Technologies for Sustainable Urban Development under Global Changes, Assistant at the Department of Technosphere Safety, Agrarian and Technological Institute

6 Miklukho-Maklaya st., Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Yang S, Wen X, Shi Y, Liebner S, Jin H, Perfumo A. Hydrocarbon degraders establish at the costs of microbial richness, abundance and keystone taxa after crude oil contamination in permafrost environments. Scientific Reports. 2016;6:37473. doi: 10.1038/srep37473 EDN: YWTEJL
  2. Freyria NJ, Gongora E, Greer CW, Whyte LG. High Arctic seawater and coastal soil microbiome cooccurrence and composition structure and their potential hydrocarbon biodegradation. ISME Commun ications. 2024;4(1):ycae100. doi: 10.1093/ismeco/ycae100 EDN: SVKSIA
  3. Begmatov S, Savvichev AS, Kadnikov VV, Beletsky AV, Rusanov II, Klyuvitkin AA, Novichkova EA, Mardanov AV, Pimenov NV, Ravin NV. Microbial communities involved in methane, sulfur, and nitrogen cycling in the sediments of the Barents sea. Microorganisms. 2021;9(11):2362. doi: 10.3390/microorganisms9112362 EDN: ERPVZV
  4. Brioukhanov AL, Kadnikov VV, Rusanov II. Phylogenetic diversity in sulphate-reducing bacterial communities from oxidised and reduced bottom sediments of the Barents sea. Antonie van Leeuwenhoek. 2022;115:801-820. doi: 10.1007/s10482-022-01733-9 EDN: COVZSR
  5. Stroeva AR, Klyukina AA, Vidishcheva ON, Poludetkina EN, Solovyeva MA, Pyrkin VO, Gavirova LA, Birkeland N-K, Akhmanov GG, Bonch-Osmolovskaya EA, Merkel AY. Structure of benthic microbial communities in the northeastern part of the Barents sea. Microorganisms. 2024;12(2):387. doi: 10.3390/microorganisms12020387 EDN: OWGRPQ
  6. Korneykova M, Nikitin D, Myazin V. Qualitative and quantitative characteristics of soil microbiome of Barents sea coast, Kola Peninsula. Microorganisms. 2021;9(10):2126. doi: 10.3390/microorganisms9102126
  7. Isakova EA, Korneykova MV, Мyazin VА. The number and species diversity of cultured microfungi on the Barents sea coast. Mycology and Phytopathology. 2023;57(4):231-246. (In Russ.). doi: 10.31857/S0026364823040037 EDN: VURGUI
  8. Elizaryeva EN, Yanbaev YA, Redkina NN, Kudashkina NV, Baykov FG. Assessment of soil pollution in the impact zone of metallurgical industry enterprises. Bulletin of Orenburg State University. 2017;(9):8-13. (In Russ.). doi: 10.25198/1814-6457-209-8 EDN: YLQHPS
  9. Goncharov G, Soktoev B, Farkhutdinov I, Matveenko I. Heavy metals in urban soil: contamination levels, spatial distribution and human health risk assessment (the case of Ufa City, Russia). Environmental Research. 2024;257:119216. doi: 10.1016/j.envres.2024.119216 EDN: HDSFVS
  10. Bell TH, Hassan SED, Lauron-Moreau A, Al-Otaibi F, Hijri M, Yergeau E. Linkage between bacterial and fungal rhizosphere communities in hydrocarbon-contaminated soils is related to plant phylogeny. ISME Journal. 2014;8(2):331-343. doi: 10.1038/ismej.2013.149
  11. Semenova EM, Babich TL, Sokolova DS, Ershov AP, Raievska YI, Bidzhieva SK, Stepanov AL, Korneykova MV, Myazin VA, Nazina TN. Microbial communities of seawater and coastal soil of Russian Arctic region and their potential for bioremediation from hydrocarbon pollutants. Microorganisms. 2022:10(8);1490. doi: 10.3390/ microorganisms10081490 EDN: PADTXG
  12. Marchand C, St-Arnaud M, Hogland W, Bell TH, Hijri M. Petroleum biodegradation capacity of bacteria and fungi isolated from petroleum-contaminated soil. International Biodeterioration & Biodegradation. 2017;116:48-57.
  13. Chen S-C, Musat F, Richnow H-H, Krüger M. Microbial diversity and oil biodegradation potential of northern Barents Sea sediments. Journal of Environmental Sciences (China). 2024;146:283-297. doi: 10.1016/j.jes.2023.12.010 EDN: JJOPVO
  14. Wartell B, Boufadel M, Rodriguez-Freire L. An effort to understand and improve the anaerobic biodegradation of petroleum hydrocarbons: a literature review. International Biodeterioration & Biodegradation. 2021;157:105156. doi: 10.1016/j.ibiod.2020.105156 EDN: BIERMU
  15. Hu X, Liu X, Zhang S, Yu C. Nitrogen-cycling processes under long-term compound heavy metal (loids) pressure around a gold mine: Stimulation of nitrite reduction. Journal of Environmental Sciences (China). 2025;147:571-581. doi: 10.1016/j.jes.2023.12.027 EDN: GFVXVY

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».