НОВОСТИ > НОВОСТИ МЕДИА > ТЕХНОЛОГИИ > Сотрудничество ради будущего Земли

Сотрудничество ради будущего Земли

Отнюдь не случайно в последнее время  внимание многих ученых обращено к диатомовым водорослям как биоиндикаторам температурных изменений в прошедшие эпохи. Ученые считают, что каждый второй глоток кислорода, который мы вдыхаем, создан этими невидимыми тружениками. Диатомеи поедаются зоопланктоном, стоят у истоков пищевых цепей водных экосистем и являясь участниками глобальных круговоротов биогенных элементов. Диатомовые водоросли играют огромную роль в природе, составляя примерно около четверти органики всей нашей планеты. Они являются наиболее важными составляющими органического ве¬щества в Мировом океане. Особое значение имеют они в экологических исследованиях как индикаторы загрязнения водной среды. Ископаемые комплексы диатомей позволяют восстановить палеогеографическую картину прошлого, в том случае, когда в них присутствуют виды, дожившие до наших дней. Диатомеи относятся к группе одноклеточных организмов. Их единственная клетка заключена в панцирь — наружную твердую кремнеземную оболочку. Диатомовые водоросли живут одиночно или образуют разнообразные колонии в виде нитей и цепочек, трубочек и звездочек, вееров и кустиков, лент и пленок. Их формы причудливы, а структура филигранна, изящна и красива, как творение искусного мастера.
Состав диатомовых сообществ определяется экологическими факторами окружающей среды и меняется по сезонам года. Они чутко отзываются на изменения химического состава, освещенности, температуры и даже размеров озонового слоя атмосферы, защищающего живые организмы от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.
В программе международного научного проекта «Байкал-бурение»  принимают участие специалисты и учёные из России, Америки, Японии.  Его руководитель, директор института геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН, академик М.И. Кузьмин  пригласил в этот проект и белорусскую исследовательницу диатомовых водорослей Галину Кузьминичну Хурсевич — профессора, доктора биологических наук и кандидата географических наук.  Корреспондент «Союза» взял у неё интервью.
— Галина Кузьминична, почему геологи и географы интересуются диатомовыми водорослями?
— Диатомовые водоросли — отличный индикатор климатических изменений. А изучение климата — одна из важнейших задач современной науки. Чтобы понять настоящее и заглянуть в будущее, надо знать, как менялись природные условия в прежние века, понять причины таких явлений. И тогда можно создать глобальные модели, позволяющие более надежно прогнозировать климат будущего.
— В чём же особенность этих, можно сказать, геологических термометров, и как они работают?
— Кремнеземные панцири диатомей в благоприятных условиях сохраняются миллионы лет. В результате климатических перемен меняются условия накопления осадков, температура водоёмов. Например, при похолодании, существенно снижается количество диатомей, вместо одних видов появляются другие.
Створки диатомей состоят из биогенного кремнезёма, который чувствителен к температурным колебаниям. Это отражается на количестве створок этих микроскопических водорослей. Изучают их методом СЭМ, то есть, сканирующей электронной микроскопии. Надо детально выяснить ультраструктуру панцирей диатомей, сделать их точную идентификацию, чтобы установить генетическую связь между родами. А размеры диатомей исчисляются в микромикронах. Метод СЭМ увеличивает их до 25 тысяч раз.
Сначала мы освобождаем панцирь от породы, и разрываем его на две части. Затем обрабатываем специальными препаратами, после чего его структура становится особенно четкой. Метод СЭМ позволил мне выделить много новых таксонов диатомей. Кстати, только в одной Байкальской скважине были открыты около ста новых видов диатомовых водорослей, они являлись доминирующими в исследованиях.
— От Белоруссии до Байкала, как говорил персонаж комедии Грибоедова, «дистанция огромного размера». Понятно, что вас пригласили в эту экспедицию как специалиста высокого класса. Как проходили исследования, с какими целями, что удалось выяснить?
— Байкал, как известно, самое глубокое (до 1600 метров) и древнее озеро на планете. Уже потому оно представляет повышенный интерес для научных исследований. Байкальская впадина находится в зоне активных движений земной коры, протяженностью более 1500 км. Озеро разбито на три котловины, разделёнными подводными хребтами. Кроме того, водоем расположен в широтах, где особенно четко проявляются колебания климата и солнечной радиации. А эти колебания фиксируют диатомеи. Речь идёт о непрерывных, охватывающих миллионы лет, климатических записях, имеющих огромный научный интерес.
Особая уникальность Байкальской впадины в её микроклимате. Здесь мощная воздушная циркуляция. Сюда доходили Североатлантические морские потоки, конденсировались, осаждали принесенные частицы. Впервые стало возможным сопоставить континентальные записи с океаническими, что позволило более четко реконструировать картину древнего климата. В международном проекте «Байкал-бурение» было впервые осуществлено это исследование, в котором диатомовые играли решающую роль.
— Как проходили работы?
— Бурение проводили зимой, в очень суровых условиях. Чтобы зафиксировать исследовательское судно с мощной буровой установкой, его «вмораживали» в лед. Место для бурения, отвечающее всем требованиям, определили на вершине самого высокого подводного Академического хребта. Была вскрыта шестисотметровая осадочная толща. Получены уникальные данные: единственная на всем континенте непрерывная осадочная «запись» диатомей и палеоклимата за последние 8 миллионов лет.
Проект хотели продолжить — пробурить еще более глубокую скважину, «докопаться» до осадочных «записей» возраста около 35 миллионов лет, когда Байкальская котловина только формировалась. Но, к сожалению, на эти работы не хватило средств. С российскими коллегами из института геохимии им А.П.Виноградова я продолжаю сотрудничать до сих пор.
— Когда Вы начали изучать диатомовые водоросли — эти уникальные ископаемые организмы?
— Методом диатомового анализа я стала заниматься в Институте геохимии и геофизики АН Беларуси, под руководством академика Гаврилы Ивановича Гарецкого. Я пришла в его отдел в 1969 году, после окончания университета. Мы, аспиранты, просматривали большое количество осадочного материала из буровых скважин белорусских озер. Был проведен комплекс палеоботанических исследований, что позволило детальнее выяснить условия формирования осадков, установить их возраст. Полученные данные отражали изменения режимов водоемов и окружающей среды, растительности, животных.
— В каких еще научных проектах вы принимали участие?
— В проекте «Хубсугул-бурение», как продолжение проекта Байкал. Возглавил его академик М.И. Кузьмин, в нем принимали участие Академия наук Монголии, а также японские ученые.
Озеро Хубсугул расположено в северной части Монголии, в той же рифтовой зоне, что и Байкал. Это водоем байкальского типа, его часто называют младшим братом Байкала. Мы изучили его осадочный материал за полтора миллиона лет, что позволило дополнить исследования по Байкалу.
— Каково экологическое значение исследований Байкала?
— Как известно, Байкал — это самый грандиозный резервуар пресной воды; она очень чистая и прозрачная, даже летом ее температура на поверхности не превышает двенадцати градусов. В будущем, если возникнет острая проблема нехватки пресной воды, а это весьма вероятно, Байкал может стать источником питьевой воды для огромного количества населения. Поэтому охрана природы Байкальского региона чрезвычайно важна. Кстати, байкальскую воду бутилируют и вовсю используют японцы.
Другой важный аспект — сохранение биологического разнообразия, экологических систем, растительного и животного мира. Донные осадки Байкальской впадины — кладовая эндемиков, то есть, тех организмов, которые характерны только для данной территории.
Важно установить сходства и различия прошлых эпох с современностью, проследить закономерности (если она есть) изменений климата в геологической прошлом на Евразийском континенте. Это — глобальная проблема, и диатомовые водоросли Байкала здесь играют важную роль.
— А в каких исследованиях на территории Беларуси вы принимаете участие?
— В Беларуси гидрологи, лимнологи, экологи проводят мониторинг Нарочанских, Браславских озер. Накоплена огромная база данных — начиная с 60-70 годов. Также мы изучаем современную диатомовую флору по Вилейско-Свислочской водной системе (над этим работает моя аспирантка).
Данные исследований позволяют определить состояние наших водоемов на сегодняшний день. Ведь эта водная система используется в водоснабжении Минска и его окрестностей, и потому надо постоянно следить за качеством воды. В этом нам помогают в меру своих возможностей диатомовые водоросли. Ведь они превосходные экологические индикаторы загрязнения вод. Постоянное отслеживание биологических процессов позволяет заметить малейшие колебания в худшую сторону.
— Итак, изучение диатомовых водорослей, как мы выяснили, имеет большое значение в палеоклиматических и экологических целях. И это — всё?
— Нет, далеко не всё. Горная порода, состоящая в основном из этих водорослей — диатомит — сырье многоцелевого назначения. Он служит источником около 100 разнообразных продуктов, которые применяются как материал для получения оптического стекловолокна, жидкого стекла, как фильтрующее вещество в различных отраслях промышленности, как полировочный и шлифовальный материал. Его используют в качестве строительного материала, а также для изготовления динамита.
Диатомовые породы хорошо удерживают звук и тепло. Например, в Японии их используют для звукоизоляции: кладут между стенами. В медицине они тоже находят разнообразное применение. В частности, токсин – домоевую кислоту, — обнаруженную у ряда диатомей, применяют как средство против гельминтов.
Благодаря строгой «привязанности» к определенной среде обитания, диатомеи представляют интерес для криминалистов. Обнаруженные на жертве крохотные водоросли могут указать на место преступления.
В сельском хозяйстве диатомовую муку используют для подкормки скота. Это превосходная минеральная добавка, и, кроме того, диатомовые породы нейтрализуют кислотность почвы.
Изучение механизмов химического синтеза диатомей открыли новые возможности в сфере нанотехнологий. Диатомеи искусно «манипулируют» с кремнием, соединяют и сдвигают относительно друг друга твердые компоненты клеток, сопротивляясь силам растяжения, сжатия, вращения. Это уникальное свойство диатомей представляет особую ценность в эпоху высоких технологий (кремниевые технологии, производство наноэлектромеханических систем).
— У вас, по-видимому, собрана уникальная коллекция ископаемых диатомей.
— Наиболее богатая коллекция по белорусским разрезам, а также из осадочной толщи озера Байкал. Кроме того, собраны диатомовые из плиоценовых отложений Черного моря, из ряда регионов России (Центрального района, Прикамья, Западной Сибири, Прибайкалья, Забайкалья, Восточной Сибири, Якутии, Камчатки, Приморья), Армении, Латвии, Литвы, Украины, Польши, Германии, Чехии, Румынии, Болгарии, западных штатов США, из Центральной Мексики, Китая, Монголии и Центральной Японии.
Пробы из этих разновозрастных пресноводных отложений различных районов северного полушария были любезно предоставлены мне многими российскими и зарубежными коллегами для уточнения в них морфологических особенностей и таксономической принадлежности ископаемых представителей диатомовых водорослей с помощью сканирующей электронной микроскопии.
— Ваше научное сотрудничество с российскими коллегами продолжается?
— Конечно. Я сотрудничаю с Санкт-Петербургским государственным университетом (факультет биология). По байкальской теме у нас постоянная заинтересованность. Ведь данные этой уникальной летописи нашей планеты продолжают исследовать, в нее постоянно вписываются новые страницы.
Есть грант института водных проблем им. Потанина, я активно сотрудничаю со Щецинским госуниверситетом. Кроме того, имею грант с Польской Академией Наук. В августе этого года, буду принимать участие в международном симпозиуме в Бельгии. Эту поездку оплачивает Щецинский госуниверситет.
В 2007 и 2009 годы в Минске проходили международные диатомовые конференции, я была одним из руководителей. В этих конференциях принимали участие Беларусь, Россия, Украина, Прибалтика, а также наши коллеги из Америки, Польши.
— Какие еще у Вас интересы в жизни, помимо науки?
— Я преподаю на кафедре ботаники белорусского педагогического университета имени Максима Танка: веду лекции, курирую курсовые работы, провожу активную дополнительную работу со студентами — и в научной, и в культурной области.
Есть компания моих школьных друзей, семь человек, собираемся два-три раза в год. Среди нас есть ведущие специалисты в различных областях – архитекторы, химики, географы, юристы. Вместе устраиваем «культпоходы» в театры, музеи, на выставки. Я интересуюсь и кино, и литературой, и спортом. Кроме всего прочего, я занимаюсь своим правнуком, ему сейчас два года.
— Как Вы считаете, насколько перспективно российско-белорусское (и не только) сотрудничество в научной сфере?
— Наши работы позволяют охватывать большие территории, что, бесспорно, способствует расширению научных знаний. Ведь результаты исследований, скажем, на территории Беларуси, надо обязательно сопоставлять и дополнять с учётом соответствующих материалов из других регионов. Без этого невозможно сделать верные выводы.
Ученые, изучающие земную природу, не могут, не должны ограничиваться рамками-границами своих государств. Глобальность исследований — необходимое условие для научного прогресса.