Отбор пяти культур шелковицы (Morus spp.) для безопасного использования хвостов свинцово-рудных и мышьяково-замусоренных отвалов

Превращение отравленной земли в продуктивные поля

Старые рудники часто оставляют после себя почву, пропитанную токсичными металлами, что вызывает беспокойство по поводу безопасности продовольствия и средств к существованию местных сообществ. В этом исследовании рассматривается, могут ли некоторые деревья шелковицы расти на хвостохранилищах, загрязненных мышьяком, и при этом давать листья, безопасные для кормления шелкопрядов, которые производят шелк — что может одновременно очистить поврежденную землю и поддержать сельские экономики.

Почему шелковица важна

Шелковица — незаменимый элемент во многих сельскохозяйственных регионах. Ее глубокие корни и крепкий рост помогают укреплять рыхлую почву и извлекать загрязнители из грунта, а листья служат единственным источником пищи для шелкопрядов. Поскольку мышьяк крайне токсичен для людей, животных и растений, команда поставила задачу проверить, смогут ли пять распространенных сортов шелковицы выжить на хвостах, богатых мышьяком, и при этом дать безопасные листья и коконы для производства шелка.

Испытания деревьев на токсичной почве

Исследователи высадили пять культур шелковицы как в чистую почву, так и на хвостохранилища, загрязненные мышьяком, в южном Китае и наблюдали за ними в течение шести месяцев. Все деревья росли хуже в загрязненной почве, но один сорт, обозначенный как Y120, оставался относительно высоким, сохранял более длинные корни и лучше держал количество листьев по сравнению с другими. Замеры показали, что мышьяк накапливается преимущественно в корнях, затем в листах и стеблях. Два сорта, J и F, поглощали значительно больше мышьяка в корни и листья, тогда как Y120 и G62 аккумулировали гораздо меньше и удерживали мышьяк в надземных частях на уровне значительно ниже национальных пределов безопасности для кормов животным.

Очищение почвы при одновременном кормлении шелкопрядов

Несмотря на стресс для растений, каждый тип шелковицы способствовал снижению уровня мышьяка в окружающей почве: сорт F снизил содержание мышьяка почти на две пятых в верхнем слое почвы. Те же деревья затем поставляли листья для лабораторно выращиваемых шелкопрядов. Шелкопряды, питавшиеся листьями с повышенным содержанием мышьяка, в целом съедали больше, особенно на заключительной стадии роста, что может указывать на физиологические трудности. Тем не менее выживаемость сильно различалась в зависимости от источника листьев. Шелкопряды, получавшие листья Y120, показали наивысшие показатели выживаемости и коконизации, тогда как те, что ели листья сорта F, несли большие потери и давали много слабых или аномальных куколок и взрослых особей.

Отслеживание скрытых изменений внутри гусеницы

Команда также изучала микробиоту кишечника шелкопрядов, чтобы увидеть, как их резидентные микроорганизмы реагируют на загрязненную еду. В некоторых группах разнообразие кишечных бактерий уменьшалось, в других увеличивалась доля отдельных бактериальных групп — изменения, которые могут быть связаны с повышенным риском заболеваний. При измерении мышьяка в телах шелкопрядов, экскрементах, куколках и коконах выявилась четкая закономерность: большая часть мышьяка выводилась с фекалиями, затем переходила в куколок, далее распределялась по остальному телу, и наименьшая доля оказывалась в коконах. Даже в худшем случае уровни мышьяка в экскрементах, куколках и коконах оставались ниже китайских стандартов безопасности для удобрений, пищевых или кормовых продуктов и экологичных текстилей.

Выбор самого безопасного дерева для шелка и почвы

Чтобы суммировать все факторы — от роста деревьев и очистки почвы до здоровья шелкопрядов и содержания мышьяка в коконах — исследователи применили метод оценки, сравнив 26 различных индикаторов. В этой интегральной оценке пять сортов шелковицы ранжировались от наиболее безопасного к наименее безопасному так: Y120, G62, G12, J и F. Проще говоря, Y120 показал себя и достаточно устойчивым к хвостохранилищам, загрязненным мышьяком, и достаточно «мягким» по отношению к шелкопрядам, чтобы их продукция оставалась в пределах пределов безопасности, что делает его сильным кандидатом для рекультивации загрязненных рудничных земель через устойчивое производство шелка.

Цитирование: Lu, F., Wu, C., Fan, W. et al. Screening of five mulberry (Morus spp.) cultivars for safe utilization of arsenic-contaminated tailings. Sci Rep 16, 15821 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46408-x

Ключевые слова: шелковица, шелкопряд, мышьяк, хвосты рудника, фитореабилитация