Надежда на прожорливых

Как считает сам автор открытия, ведущий научный сотрудник биофака МГУ доктор биологических наук Сергей Остроумов, к этой...

Как считает сам автор открытия, ведущий научный сотрудник биофака МГУ доктор биологических наук Сергей Остроумов, к этой работе подтолкнул его Владимир Иванович Вернадский. Мысли академика легко вписываются в созданную С.Остроумовым систему, связывающую воедино экологические и гидробиохимические процессы.

А началось все с того, что в 80-е годы прошлого уже века кандидат наук Сергей Остроумов искал новую тему для исследований. Его кандидатская диссертация лежала на стыке биохимии и биофизики, теоретическую работу “Введение в биохимическую экологию” он уже написал (сегодня на ее основе читают учебные курсы в университетах нескольких стран). Теперь же молодого ученого интересовали вопросы экологии, практическая работа, эксперименты.

В поисках направления, еще не охваченного пытливой мыслью коллег, он обратил внимание, что едва ли не весь свой гнев они сосредоточили на тяжелых металлах, пестицидах, нефтепродуктах... И делали это совершенно правильно. Но, призывая к анафеме вредных этих веществ, напрочь забыли об очень распространенном классе загрязняющих химических соединений - поверхностно-активных веществах (ПАВ). Со сточными водами их несут практически все отрасли промышленности и сельское хозяйство. Это основной компонент всех моющих средств, шампуней, различных пен для ванн, а также автомобильной косметики. Подсчитано, что, желая быть чистыми и хорошо пахнущими, жители развитых стран в сутки “выдают” в водную среду как минимум 10 грамм отходов. Известно, что СССР производил примерно миллион тонн ПАВ в год. США - еще больше. Япония - около 800 тысяч тонн. Такая вот проблема: целые реки загрязняющих веществ попадают в природные экосистемы, нанося им серьезный вред, а точной информации, насколько они опасны, к удивлению С.Остроумова, не было. Никто не обращал на них внимания (уж не потому ли они были вне подозрения, что служили для чистоты?). Он начал изучать, как эти вещества действуют на организмы - водоросли и всякую живность, обитающую в водоемах и морях. И обнаружил, что не было такого биологического объекта, который бы не страдал от них. Например, водоросли и беспозвоночные, такие как пиявки, используемые для тестирования степени загрязнений, другие организмы, даже ростки растений. Везде картина одинаковая, везде обнаруживались негативные эффекты.

- Происходило это в 90-е годы, - рассказывает Сергей Андреевич. - Тогда у ученых была одна цель - найти финансирование для своих исследований. Я рассылал письма по городам и весям с призывом к научному сотрудничеству. На одно из них откликнулись англичане из морской биологической лаборатории в Плимуте. Вместе мы написали заявку на грант Европейской организации по охране окружающей среды. Главными действующими лицами заявки были мидии - двустворчатые моллюски, которых давно изучали в этой лаборатории. Я предложил коллегам проверить, как на них действуют синтетические ПАВ. Наша заявка прошла экспертную оценку, мы получили грант, и я поехал в Плимут. И при первых же экспериментах с изумлением обнаружил: ПАВ заметно снижали фильтрационную активность мидий. Почему это важно было установить? Фильтруя, пропуская через себя морскую воду, мидии получают кислород для дыхания и пищу - частицы планктона (одноклеточные водоросли). Их количество сокращается, но очень медленно и плавно. Замечу, что некоторые двустворчатые моллюски в пресноводных экосистемах живут долго, иногда до 100 лет. И если срок их жизни постепенно сокращается, для нас, людей, это происходит незаметно. Главный вывод, который мы сделали: экосистемы не могут приспособиться к загрязнениям.

Наши результаты и выводы, из них вытекающие, были на грани сенсации. Однако реакция некоторых коллег оказалась на удивление индифферентной. Традиционно экологическая токсикология держится на оценке учета смертельного для живности исхода, когда, скажем, безвинно гибнет половина страдальцев - подопытных животных, на которых подействовали загрязнения. Тогда, одобрительно кивают головой ученые, есть статистика, есть доказательство вредоносности вещества. Когда же я стал выступать с докладами, рассказывая об исследованиях, то ожидал любые вопросы, кроме тех, что услышал. Некоторых коллег, к моему удивлению, больше всего интересовало: погибает ли живность в результате опытов? И когда слышали в ответ, что погибших нет, разочаровывались и теряли к нашей работе всякий интерес. Мол, нет у вас экотоксикологически существенных результатов, нет фактов для утверждений об опасности данного вещества.

Десять лет ушло на продолжение опытов в разных частях мира, на выявление дополнительных аргументов. Помогло то, что в начале 2005 года я получил официальный диплом на научное открытие под номером 274. Международные эксперты признали факт - выявленную нами способность синтетических ПАВ снижать фильтрационную активность двустворчатых моллюсков. В экологии подобных четких результатов, признанных в качестве научных открытий, в последние годы практически не было. Теперь уже никто не задает мне, мягко говоря, некомпетентные вопросы, не оспаривает мои доводы. Считаю, мне удалось убедить сомневавшихся в значимости выявленных нами фактов.

- В чем значение вашего открытия?

- Фактически создан новый метод изучения взаимодействия между видами в экосистемах (метод ингибиторного анализа). В результате опытов я регистрирую не просто плохое самочувствие моллюсков, но и состояние популяций планктонных водорослей, с которыми они взаимодействуют. И когда мидии под воздействием химического загрязняющего вещества хуже фильтруют воду, то численность водорослей оказывается более высокой, чем в контрольных системах без загрязняющего вещества. Сложилось совершенно новое, более адекватное видение механизма работы водной экосистемы, причем той ее части, что отвечает за очищение воды. Более полно представлена огромная роль беспозвоночных животных-фильтраторов (к ним относятся и моллюски). Отчетливо видна опасность колоссальных негативных последствий в случае попадания в воду веществ, тормозящих деятельность фильтраторов.

И раньше было известно: в водной экосистеме идут процессы самоочищения, она активно противодействует загрязнениям. Считалось, что это заслуга бактерий, разрушающих отходы. Теперь же удалось выяснить важные детали того, как с загрязнением борется вся экосистема в целом (весь комплекс живых организмов, не только бактерий), к каким средствам ей приходится прибегать. Оказалось, экосистема работает как фантастически интересная и сложная машина. Я назвал ее биомеханизмом самоочищения, причем этот биомеханизм по сути - биосферный хай-тех. Как показали эксперименты, всему комплексу организмов (включая моллюсков) отведена в нем одна из главных ролей. Моллюски, питаясь и фильтруя воду, убирают из нее взвешенные в воде вещества - органические и минеральные. Значительную их часть они “упаковывают” в особые комочки (так называемые пеллеты) и выделяют в воду, где они быстро оседают на дно. В результате ускоряется поток веществ через водную экосистему, формируется запас органического вещества на дне.

Одновременно четко выстроилась система других биологических, химических и физических процессов, которые ведут к очищению воды. В итоге удалось построить обобщающую теорию, разложить по полочкам, систематизировать основные биологические процессы, позволяющие поддерживать чистоту воды, понять механизм того, о чем Н.Заболоцкий сказал: “природы очистительная сила”. Конечно, отдельные важные элементы этого механизма были известны и раньше. Но теперь все элементы соединились, представ в виде цельной картины.

Она оказалась и более полной, и более сложной. Да, экосистема активно сопротивляется загрязнениям, но ей приходится “воевать” и с собственной продуктивностью. С теми органическими веществами, что образуются в экосистеме в результате фотосинтеза и со временем начинают ей угрожать. Подобные явления можно наблюдать в домашнем аквариуме. Вода в нем (если ослабить контроль) постепенно мутнеет, в ней образуются некие пленки, появляются слизь, дурной запах. То же и в природе: экосистема противостоит и загрязнениям, и собственной жизненной продуктивности. Все эти наблюдения и выводы я изложил в нескольких статьях.

- И какова на этот раз была реакция коллег?

- Я предвидел, что она не будет однозначной. Свою роль обязательно сыграет человеческий фактор. И провел своего рода эксперимент: описал работу открытого мной механизма в двух близких по сути публикациях и послал в разные журналы. В первом статья сильно не понравилась рецензенту. Он не сказал, что автор грешит против истины, не оспаривал мои выводы - просто отверг ее, зарубил на корню. Во втором журнале рецензенты согласились со всеми моими выводами, и статья была напечатана без изменений. Сегодня, говорю это уверенно, теория принята, она активно цитируется, на нее ссылаются.

Но точку ставить рано. Описанный мной в книге “Гидробионты в самоочищении воды и биогенной миграции элементов” (2008 г.) механизм, огромная роль в котором принадлежит моллюскам, служит связующим звеном между экологией и биогеохимией. Одним из отцов этого направления науки, как известно, является Владимир Иванович Вернадский. Он многократно подчеркивал: организмы (он писал “живое вещество, взятое в целом”) имеют колоссальное значение в формировании лика Земли, химизма ее поверхности. И механизм, о котором идет речь, по-новому детализирует теорию академика Вернадского. Благодаря ему углерод из атмосферы достигает даже донных осадков. Таким образом, экосистемы насыщают кислородом воду и одновременно поглощают углекислый газ из атмосферы, перенося часть углерода на дно. Однако система уязвима по отношению к конкретным загрязняющим веществам. Мои эксперименты, суммированные в публикации “Химико-биотические взаимодействия и новое в учении о биосфере В.Вернадского”, доказали: химические загрязнения не просто отравляют жизнь моллюскам, но и нарушают работу этого сверхполезного процесса - переноса углерода из атмосферы в водоемы. Этот процесс, один из немногих, спасает нас от быстрого наступления глобального потепления. Вот в чем его огромное значение!

- Насколько все это опасно? Ведь загрязнений становится все больше, а силы экосистем не безграничны. Так надолго ли их хватит?

- Да, до бесконечности так продолжаться не может. Природные механизмы компенсации выбросов углекислого газа в атмосферу имеют свои пределы. Глобальное потепление, на мой взгляд, могло наступить еще раньше - в начале или в ходе промышленной революции. Это могло произойти и в середине ХХ века. И именно экосистемы смягчали, тормозили эти процессы. К сожалению, мало кто об этом задумывается, полагаясь на огромные возможности природы, ее способность к самовосстановлению. Но силы ее не безграничны - и сегодня мы наблюдаем видимые нарушения. Глобальное потепление, уверен, тому подтверждение.

Есть и другие факты, указывающие на опасность значительного снижения активности важных природных механизмов. Например, исследователи Черного моря констатируют уменьшение вдвое популяций мидий. На восточном побережье США, в Чезапикском заливе, количество двустворчатых моллюсков (устриц) уменьшилось на порядки. Да и везде, где ведутся наблюдения, число моллюсков заметно уменьшается.

- Можно ли бороться с этой напастью?

- Безусловно. И практические успехи уже есть. Наш коллектив, в который входят аспирант Елена Соломонова и молодой ученый Влад Поклонов, успешно разрабатывает элементы экологической технологии борьбы с ПАВ с помощью макрофитов - водных растений, таких как кувшинка, ряска, тростник и др. Если умело их выращивать и инкубировать, то они помогут значительно снизить концентрации вредных веществ и при правильном применении противостоять загрязнению. С их помощью можно фактически создавать новые искусственные экосистемы, снижающие концентрацию нежелательных примесей. Что очень важно, они не выделяют углекислый газ в воду и атмосферу. Однако предстоит решить еще одну сложную задачу: добиться, чтобы растения не погибали при этом. Опыты, а они идут уже несколько лет, показали: эти растения творят подлинные чудеса, а сама технология очень перспективна. Мы создали новые количественные методы установления технологических режимов. Наше ноу-хау, скажу без ложной скромности, опережает разработки других лабораторий и практически не имеет аналогов в мире.

28 августа 2010, 20:31 | Просмотры: 506

Добавить новый комментарий

Для добавления комментария, пожалуйста войдите

0 комментариев