В Улан-Удэ (Бурятия) прошла 13-ая Международная конференция по соленым озерам. 120 ученых из 15 стран мира обсудили актуальные проблемы исследования соленых и пресных водоемов и наметили пути для совместных комплексных исследований.
В 1979 году было создано Международное общество по исследованию соленых озер. Основными целями стало установление контактов между учеными из разных сфер науки, распространение знаний об использовании, сохранении и управлении экосистемами соленых озер. Конференции общества проходят каждые три года, и они традиционно немногочисленны, поскольку научная тематика соленых озер менее развита, чем исследования пресных водоемов. Тем не менее в Бурятию приехали более сотни ученых из 15 стран мира. Самые большие делегации прибыли из России, Китая, Австралии, Монголии, Венгрии и Ирана: в целом на съезде были представлены практически все континенты, кроме Африки. Каждый раз в программе мероприятия можно выделить какие-то особенности и ключевые моменты.
Организаторами конференции выступили Международное общество по исследованию соленых озер (МОИСО), Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН (Улан-Удэ), Институт биофизики ФИЦ КНЦ СО РАН (Красноярск), Институт природных ресурсов, экологии и криологии СО РАН (Чита) и Бурятский государственный университет. Проведение конференции было поддержано грантом Российского фонда фундаментальных исследований и средствами Федерального агентства научных организаций.Один из организаторов мероприятия, ведущий научный сотрудник Института биофизики СО РАН, вице-президент МОИСО кандидат биологических наук Егор Задереев рассказал об этом мероприятии.
Экстремальная микробиология
Заявка на проведение конференции готовилась при активном участии известного микробиолога, заслуженного деятеля науки РФ, заведующего лабораторией микробиологии Института общей и экспериментальной биологии СО РАН доктора биологических наук Баира Бадмабазаровича Намсараева. К сожалению, Баир Бадмабазарович не смог провести конференцию: он скоропостижно скончался в 2015 году. Работа по организации мероприятия в основном легла на плечи коллектива его лаборатории, которую сейчас возглавляет Дарима Дондоковна Бархутова. Один из дней работы форума, во время которого прошла секция по микробным сообществам в соленых озерах (тема профессора Намсараева), был посвящен памяти ученого.
Исследования уникальных микроорганизмов, обитающих в соленых озерах, доминируют по числу публикаций в этой области науки. Многие соленые водоемы в силу своего расположения являются экстремальными местами обитания. В число основных неблагоприятных факторов, кроме высокой солености, можно отнести сильную солнечную радиацию и низкую температуру (горные озера), высокие температуры (термальные источники), бескислородные условия (неперемешиваемые озера). Общее название живых существ (в том числе микробов и микроорганизмов), способных жить и размножаться в таких условиях — экстремофилы. Как предмет исследования они интересны, например, с точки зрения поиска внеземных форм жизни. Хотя более актуально изучение их уникальных биогеохимических способностей, умения «вовлекать» в биотический цикл самые разные элементы — серу, железо, азот. Самих бактерий или выделенные из них ферменты можно использовать для различных биотехнологических приложений: в том числе, очистки воды путем удаления избыточных соединений азота. Безусловно, такие организмы используются для поиска генов устойчивости к экстремальным условиям, для понимания того, как функционирует жизнь в необычных условиях.
На сессии, посвященной экстреморфилам, были представлены доклады о микробах в высокогорных озерах Анд в Чили, в содовых озерах Забайкалья, Венгрии и Румынии, пересыхающих озерах Австралии и Северной Америки, глубоководных участках Байкала. В своем пленарном докладе главный научный сотрудник ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, профессор доктор биологических наук Владимир Горленко рассказал о научном наследии своего коллеги. Баир Бадмабазарович долгое время работал в Институте микробиологии РАН, ходил по морям и океанам, исследовал гидротермы островов Тихого океана и другие экстремальные места обитания микроорганизмов, а потом вернулся на родину, в Улан-Удэ, где основал лабораторию микробиологии. Его память участники конференции почтили и научно, и официально.
В поисках общих точек соприкосновения
Слоганом прошедшей конференции стала фраза «Исследования соленых и пресных озер: в поисках общих точек соприкосновения». В связи со сменой климата и различными антропогенными воздействиями разделение на соленые и пресные озера не всегда оправданно. В Северной Америке и Европе из-за зимней обработки автомобильных дорог реагентами в пресные водоемы поступает большое количество соли, и они начинают засаливаться. Если смотреть на водоем в динамике, например, при уменьшении или повышении солености, говорить об одном типе экосистемы не приходится. Нужно рассматривать широкий диапазон возможных условий — от пресной до соленой воды; искать общие закономерности — как экосистемы трансформируются при повышении в водоеме концентрации соли.
Один из пленарных докладов как раз и был сравнительным. Его представлял известный исследователь озер, датский ученый Эрик Йеппенсон. Он рассказал о том, как реагируют на изменение климата соленые и пресные озера, чем они отличаются, что между ними общего.
Прозвучали и доклады по Байкалу: сейчас в нем идет небольшое снижение уровня воды, и скорее всего, это какое-то локальное явление. Для соленых озер масштабные вариации уровня воды — явление типичное, поскольку это бессточные бассейны, терминальные точки в ландшафте. Уровень воды в соленом озере и его соленость зависят от того, сколько воды притекает в водоем и сколько испаряется с его поверхности.
Тематика вариации уровня озер, оценки водного баланса для соленых озер стандартна. Для пресных озер она стала актуальной в связи с изменением климата. В некоторых регионах планеты, например, в зоне так называемого средиземноморского климата, происходит перестройка соотношения количества выпадающей и испаряющейся с территории воды. Климат становится более засушливым, а в результате озера или уже переходят, или будут переходить из проточного режима в накопительный. Как только избыточное испарение начинает концентрировать в водоеме соли, они становятся солеными.
Поддержка молодых
При подготовке и проведении конференции особое внимание уделили поддержке молодых ученых. Предварительно был объявлен международный конкурс на лучшую научную статью по тематике соленых озер: победители получили диплом, денежный приз и возможность выступить с пленарным докладом.
На самой конференции за лучшие устный и постерный доклады выдавались призы, главный из которых — премия имени австралийского ученого, основателя общества Билла Вилльямса. Второй — именная премия от нынешнего президента общества, академика Китайской академии геологических наук Жена Мианпинга. Была и программа трэвел грантов. Усилия оправдали себя: на конференции было много молодёжи. Самое главное, что и пленарные доклады, и лучшие доклады, отмеченные призами, показали весь спектр работ в области изучения соленых озер.
Одной из победительниц конкурса лучших научных статей стала венгерская исследовательница Жофи Хорвач, работающая сейчас в Австрии. Она рассказала о том, как сообщества зоопланктона — рачков, которые являются основным трофическим звеном в водоемах (их едят рыбы, сами они выедают водоросли — очищают воду), — меняются при изменении солености озер. Есть такое общее экологическое правило: считается, что с ростом солености падает видовое разнообразие. Даже в небольшом пресном водоеме может сосуществовать несколько десятков видов рачков, а экосистема в этом случае способна функционировать в широком диапазоне внешних условий. Чем выше соленость — тем обитающих в озере видов рачков становится меньше. В конце концов остаются лишь единичные виды, которые способны жить при высокой солености. Ключевой вопрос: что будет с продуктивностью водоема? Оказывается, падение видового разнообразия на ней не сказывается. Более того — продуктивность экосистемы в случае соленого озера иногда даже растет. С одной стороны — с ростом солености происходит падение видового разнообразия, а с другой — система перестраивается в новый режим и при этом сохраняет свои свойства, в частности, способность продуцировать органическое вещество. Это очень важное свойство как для теории функционирования водных экосистем, так и для практических приложений.
Технологические возможности
Многие соленые озера очень часто используются в лечебных целях: Мёртвое море известно как мировая здравница, сибиряки любят отдыхать на соленых озерах Хакасии и Красноярского края... Один из участников конференции из Китая, Ченгйанг Сун из пекинского Института медицинский биотехнологий, занимается тем, что выделяет из организмов, живущих на береговой линии, либо в самих озерах, новые лекарственные соединения. В первую очередь, речь идет об антибиотиках. Сейчас актуальна проблема роста антибиотикорезистентности — роста устойчивости бактерий к применяемым против них препаратам. Во всем мире остро стоит задача поиска новых соединений, к которым у массовых видов бактерий нет иммунитета. А где можно найти редкие виды-продуценты антибиотика? Конечно в экстремальных местах обитания, которые относительно изолированы от других экосистем.
В соленых озерах существуют микроорганизмы, которые можно использовать не только для получения лекарств, но и для выработки, к примеру, красящих пигментов. Очень часто соленые озера бывают розового или красноватого цвета, потому что там живут бактерии или водоросли с соответствующим пигментом. Биотехнологические фабрики, в которых этих микроорганизмов массово выращивают для получения коммерческого продукта, уже работают в нескольких странах мира.
Некоторые варианты использования соленых озер и вовсе неожиданны. В широком спектре различных ионных составов воды есть так называемые содовые озера, где в больших количествах присутствуют карбонаты, в частности, карбонат натрия. Очень часто содовые озера пересыхают: в этом случае на дне высохшего водоема остается корка минерала — обычной соды. Если ее собрать, а затем смешать с жиром, получится мыло, и скорее всего, первое мыло было сделано именно так.
Соду можно получать и химическим способом, делая моющее средство без помощи соленого озера. Однако сравнение показывает, что мыло, полученное из озерной соды, моет и стирает лучше. Дело в том, что в озерной соде содержатся остатки бактерий, водорослей — органические примеси. Собственно говоря, так и родились стиральные порошки с биодобавками: с природными ферментами, которые позволяют лучше расщеплять и отмывать жиры.
Кроме соды в соленых озерах находится большое количество различных минералов. В самом общем виде воду из соленых озер можно выпаривать и получать, кроме обычной пищевой соли, калийные удобрения, марганец, литий и даже уран — есть озера, богатые именно этим элементом. Лучший молодежный устный доклад на конференции представила китайская аспирантка Лонг Ли из Тяньцзиньского университета науки и технологий, рассказав о технологиях получения лития из соленой воды. Это довольно сложный процесс, так как для промышленности требуется технология выделения конкретного соединения с минимальными затратами. Большая часть лития, который необходим для производства литий-ионных аккумуляторов, сосредоточена в соленых озерах или солончаках. Так что соленые озера — это еще и кладезь стратегического сырья.
Антропогенные катастрофы
Соленые озера — это еще и места так называемых антропогенных катастроф: масштабных изменений окружающей среды и экосистемы, связанных с деятельностью человека. Недавно в журнале Science вышла статья с анализом динамики площади водного покрова на поверхности планеты за последние 50 лет: почти 70 % изменений связаны с усыханием Аральского моря. Причины Аральской катастрофы очень просты: как уже отмечалось выше, уровень воды в соленом озере зависит от количества поступающей и испаряющейся воды. Вода из впадающих в Арал рек Сырдарья и Амударья практически полностью разбирается на нужды сельского хозяйства. Прихода воды нет, а расход — испарение — продолжается. Понадобилось лишь несколько десятков лет, чтобы одно из крупнейших озер на планете перестало существовать в прежнем виде.
Арал не стал уроком для человечества. На конференции в Улан-Удэ было несколько участников из Ирана, рассказавших о судьбе озера Урмия. Этот крупный водоем площадью несколько тысяч квадратных километров повторяет судьбу Арала: идут быстрые процессы усыхания. Президент Ирана инициировал огромную программу стоимостью 5 миллиардов долларов США, направленную на спасение хотя бы части озера. Проблемы хрупкости экосистем соленых озер в условиях изменения климата и воздействия человека сейчас активно обсуждаются. Вырабатываются стратегии, в том числе и на прошедшей конференции, для минимизации ущерба от засоления пресных озер и высыхания соленых.
Сибирская школа исследований соленых озер
На конференции была широко представлена сибирская наука. В свое время в рамках интеграционных проектов СО РАН работы по исследованию соленых озер Сибири велись силами коллективов институтов и университетов Красноярска, Иркутска, Улан-Удэ, Новосибирска, Барнаула и Читы. Во многом проведение международной конференции в Бурятии стало результатов прошлых научных коопераций и роста уровня исследований соленых озер в Сибири.
На сегодня у сибиряков есть несколько своих «фирменных» направлений исследований. Красноярцы специализируются на математическом моделировании, исследовании процессов перемешивания соленых озер и реакции экосистем на изменение режимов перемешивания. Новосибирские геологи являются одними из лидеров в расшифровке климата прошлого на основе озерных донных осадков. В Бурятии сильна микробиологическая школа. В Чите и Томске ведутся сильные геохимические исследования. Регионы Сибири богаты экосистемами озер с различной соленостью и ионным составом.
После конференции большая группа участников в рамках ознакомительных туров посетила соленые озера Забайкалья и Баргузинской долины. Многие из них представляют собой уникальные объекты для исследования различных аспектов функционирования водоемов с повышенным содержанием солей. Есть все основания для появления совместных проектов и дальнейшего развития науки в регионе.
Группа научных коммуникаций ФИЦ КНЦ СО РАН
Фото Егора Задереева и Дмитрия Пермякова
