Новости

27 сентября, 2021 11:25

И соль, и хлеб. Экстремальные экосистемы помогут в решении глобальных проблем

Источник: Поиск
На Земле есть места, которые для существования, казалось бы, совершенно непригодны. Тем интереснее исследовать жизнь, которая там вопреки всему обнаруживается. Руководитель лаборатории экстремальных экосистем, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Елена АНУФРИЕВА (на снимке) из Института биологии южных морей РАН в Севастополе изучает обитателей гиперсоленых водоемов и немало преуспела в этом увлекательном деле, о чем свидетельствуют награды, многочисленные публикации в престижных журналах и гранты.
Ануфриева Елена Валерьевна. Источник: ФИЦ ИнБЮМ

– Лена, что повлияло на выбор темы вашей научной работы?

– Во время учебы на кафедре экологии Восточноукраинского национального университета им. Владимира Даля я проходила практику в Институте биологии южных морей им. А.О.Ковалевского РАН (ИнБЮМ). Меня тогда заинтересовали не только исследования, но и сам институт. Поэтому, окончив в 2011 году университет, я поступила в аспирантуру ИнБЮМ. Благодаря моему научному руководителю Николаю Васильевичу Шадрину я увлеклась изучением жизни в экстремальной среде, а именно в гиперсоленых водоемах.

Это одно из самых суровых местообитаний на планете. Соленость в них может превышать океаническую почти в 10 раз, достигая 300 граммов на литр и выше! Тем не менее даже в такой негостеприимной среде есть жизнь, нередко весьма обильная. Мне удалось установить, что в гиперсоленых водоемах Крыма, а их более пятидесяти, обитает в несколько раз больше видов организмов, чем считалось ранее. Для этого пришлось изучить под микроскопом сотни проб из разных мест.

Моя кандидатская диссертация, которую я защитила в 2014 году, была посвящена в основном ракообразным. Я описала их разнообразие в гиперсоленых озерах Крыма и лагуне Сиваш, а также особенности экологии, которые помогают им существовать в такой среде.

– Почему необходимо изучать жизнь в экстремальных условиях?

– Это важно для развития многих биологических дисциплин (физиологии, морфологии, биохимии, генетики, экологии). В такой среде проявляются те особенности организмов, их популяций и сообществ, которые не нужны в обычных местообитаниях. Например, это синтез уникальных веществ, нетипичные физиологические и поведенческие реакции, так называемые «покоящиеся яйца», которые могут спать десятки и даже сотни лет в экстремальных условиях и переходить к активному развитию, когда условия становятся более благоприятными. То есть такие исследования расширяют наши представления о феномене жизни в целом. Эти знания могут быть полезными для медицины, а также астробиологии – для понимания тех предельных условий, в которых живые организмы могут существовать вне Земли.

Стоит отметить, что гиперсоленые водоемы играют важную роль в сохранении природного биоразнообразия нашей планеты. Они необходимы для многих птиц как места гнездования, зимовки и отдыха при миграции. Люди используют их в оздоровительных целях. Вспомнить хотя бы Сакское гиперсоленое озеро в Крыму. Его грязи, с 1828 года помогающие людям при многих заболеваниях, – результат функционирования всей экосистемы озера: водорослей, животных, бактерий.

Наши исследования помогут в решении мировых проблем, таких как дефицит пресной воды и продуктов питания. Обеспечить человечество продовольствием невозможно без развития аквакультуры (разведения и выращивания водных организмов). А это сейчас делается в основном в пресных водоемах, из-за чего они не могут эффективно использоваться как источник воды. Снизить нагрузку на них поможет развитие аквакультуры в гиперсоленых водоемах. Однако теоретические и практические аспекты тут пока слабо разработаны. Мы трудимся и в этом направлении.

– В каких акваториях вы работаете?

– Мы проводим не менее пяти экспедиций в год на гиперсоленые озера Крыма и крупнейшую гиперсоленую лагуну мира Сиваш (залив Азовского моря). Всего исследуем более 30 водоемов, все они разные и очень интересные. Каждый, как и человек, имеет свою индивидуальность, которая проявляется в уникальном сочетании факторов среды и обитающих организмов.

– Как выглядит исследовательский процесс?

– В экспедициях мы берем пробы, проводим приборные, а также визуальные наблюдения. Последние необходимы для оценки цвета воды, распределения водных растений, наличия и поведения птиц и многого другого, что приборы еще делать не в состоянии. Оборудование используем как традиционное, так и самое современное, которое смогли приобрести благодаря грантам Российского научного фонда. В целом наша работа включает комплексные полевые исследования, эксперименты в лаборатории и теоретический анализ.

Например, мы оценивали, как меняется развитие и поведение животных при изменении солености и концентрации пищи. Выясняли, какие факторы и как влияют на поиск и потребление корма. Интересные результаты получили при изучении покоящихся стадий живых организмов (или анабиоза). В таком состоянии все процессы почти останавливаются, и организм может переносить экстремальные условия: большие дозы радиации, температуру минус 100 градусов по Цельсию, полное обезвоживание. А когда условия становятся благоприятными, процессы возобновляются.

Все полученные данные проходят математическую обработку. Изучаем, конечно, статьи других ученых, в том числе зарубежных, и сравниваем с тем, что они обнаружили. Таким образом открываем общие природные закономерности.

На этом пути у нас было много интересных находок. Например, оказалось, что некоторые виды, в том числе ракушковый рачок Eucypris mareotica, которые раньше считались пресноводными, могут жить при очень высокой солености – до 300 граммов соли на литр.

Вместе с коллегами мы установили, что количество видов уменьшается с ростом солености, эту зависимость описали математическим уравнением. Выявили также общие закономерности реакции экосистем на увеличение концентрации солей в воде, которое сейчас происходит в различных водоемах, в том числе пресных, в результате изменения климата и деятельности людей. В итоге меняются состав видов и структура пищевых сетей.

Много неожиданного подсмот­рели в поведении животных. Например, оказалось, что у некоторых ракообразных есть длительное прекопулятивное поведение. Самцы созревают раньше самок и захватывают их, несмотря на то, что те еще не созрели. Носят самку, обхватив лапками сверху от нескольких дней до месяца, пока та не созреет. После самец оплодотворяет ее, это и называется прекопулятивным поведением.

– Контактируете с зарубежными коллегами?

– Мы активно сотрудничаем с учеными из других регионов России, а также из Польши, Ирана, Китая, Индии, Австралии. В Китае я проводила исследования восемь месяцев, принимала участие в двух экспедициях. У меня есть публикации с учеными из Польши, Испании, Египта, Китая, Австралии, Чили. Конечно, подходы, традиции, опыт у коллег из разных стран отличаются. Например, в Китае на соленые озера смотрят прежде всего с геохимической точки зрения. Мы же больше изучаем экосистему. В результате с китайцами получилась интересная совместная статья. Тем и ценно сотрудничество. Разнообразие методов, точек зрения помогает двигаться к более ясному пониманию природных экосистем.

– Какие практические рекомендации вы даете, опираясь на результаты работ?

– Проблема в том, что, что в нашей стране нет единой политики по сохранению и комплексному использованию ресурсов соленых и гиперсоленых озер ни на федеральном, ни на региональном уровнях. Речь идет о разумном потреблении, то есть природопользователи должны координировать свои желания, учитывая состояние ресурсов и их взаимосвязи в водоеме, иначе это приведет к катастрофическим изменениям.

Например, многие бывшие гиперсоленые озера из-за вмешательств людей перестали вырабатывать лечебные грязи. Почему бывшие? Потому что соленость в них уменьшилась, и они стали слабосолеными. В других исчезли целые популяции коммерчески ценных жаброногих рачков артемий.

Многие страны осознали социально-экономическую ценность гиперсоленых водоемов, поэтому их использование жестко регламентировано. Работают государственные и региональные программы по развитию в них аквакультуры. Обидно, что в нашей стране этого нет. Для аридных (сухих) районов, как, например, Крым, где острая нехватка пресной воды, развитие аквакультуры в соленых и гиперсоленых озерах и лагунах могло бы серьезно улучшить экономическую и социальную ситуации. Мы много говорим и пропагандируем это, давая интервью разным СМИ, выступая на телевидении, но, похоже, нас не слышат или не хотят слышать. Мы, ученые, должны заниматься исследованиями, а не решать бюрократические проблемы.

– Расскажите о вашей научной команде.

– Команда у меня прекрасная. Вернее, это две команды – по пять и десять человек. Первая трудится по теме госзадания, вторая – по гранту РНФ. Все грамотные, мотивированные, трудолюбивые, доброжелательные люди. Мне приятно с ними работать. Более того, они помогают мне расти как ученому и руководителю. Мы дополняем друг друга в исследованиях, получаем практические данные, анализируем их, ищем взаимо­связи, закономерности, пишем сов­местные статьи.

– Лена, у вас много наград. Расскажите о своих достижениях.

– В 2017 году я стала лауреатом медали и премии РАН для молодых ученых России за лучшие научные исследования в области общей биологии: это цикл работ по биологии и экологии рако­образных гиперсоленых вод. Также в 2017 году в Улан-Удэ я была удостоена премии Уильямса Международного общества по изучению соленых озер за лучший доклад молодого ученого. Получила и премию Международного фонда имени Отто Кинне для молодых перспективных экологов за работы по экологии ракообразных. Это было в 2015 году в Ольдендорфе, Германия.

В 2018 году мне выделен грант РНФ на проект «Разработка биологических и геохимических основ развития аквакультуры в гиперсоленых озерах и лагунах Крыма». В 2021-м выиграла новый грант РНФ на продолжение этого проекта. В составе делегации молодых ученых России я делала доклад на форуме молодых ученых стран БРИКС в Бразилии, участвовала в форуме молодых ученых стран ШОС в Индии.

С 2019 года я – руководитель одной из тем государственного задания института – «Изучение особенностей структуры и динамики экосистем соленых озер и лагун в условиях климатической изменчивости и антропогенной нагрузки для создания научных основ их рационального использования». В мае 2021-го, в Год науки и технологий, создана лаборатория экстремальных экосистем под моим руководством. Кстати, в этом году мы отмечаем также 150-летие ИнБЮМ.

– Какие ваши дальнейшие планы?

– Продолжу заниматься изучением жизни в экстремальной среде – эта тема интересна и неисчерпаема. Собираюсь расширять и углублять исследования, воплощая новые подходы и методы, определяя новые цели. Хотелось бы увлечь нашей темой студентов и аспирантов, передавать им уникальные знания и опыт, мотивировать их. Также намерена расширить географический ареал своих исследований, находить новые возможности для международного сотрудничества. Не так давно, двигаясь в этом направлении, мы подали совместную заявку на проект с очень сильной индийской командой. Моя ближайшая мечта – выиграть грант для реализации этого проекта.

2 сентября, 2021
Новосибирские и британские учёные ищут средство для борьбы с колорадским жуком
Новосибирские и британские учёные объединили свои силы в борьбе против колорадского жука. Наиболее б...
21 июля, 2021
Сибирские ученые борются с насекомыми-вредителями
В наши дни энтомопатогенные грибы часто используются в основе биологических препаратов для защиты ...