Удивительная Антарктида
Автор Мир ГЕО   
Украинская антарктическая станция «Академик Вернадский»
Украинская антарктическая станция «Академик Вернадский»

Удивительная Антарктида

В
1875 году, спустя более чем 50 лет со дня открытия Антарктиды, на съезде немецких естествоиспытателей прозвучало такое утверждение: «Научные результаты арктических экспедиций практически не оправдывают тех огромных средств, которые на них затрачиваются.

Исследования проводятся в разное время, от случая к случаю, поэтому результаты наблюдений несравнимы и их невозможно использовать для серьёзных научных обобщений. Необходимо окружить северную полярную область кольцом станций, на которых бы производились одновременно при помощи одинаковых приборов и одинаковыми методами различные наблюдения…

Устройство хотя бы нескольких станций также и в Антарктике значительно повысило бы ценность результатов этой работы». Слова эти принадлежали главному инициатору Первого Международного Полярного Года (МПГ) (1.09.1882 – 1.09.1883) Карлу Вайпрехту.

В период между первым и вторым (1932–1933) Международными Полярными Годами на побережье и островах Ледового континента действовали 13 зимовочных станций.

Почти все они работали не больше года, и лишь на двух станциях (Оркадас и Брютвикен) наблюдения не прекращались со дня их открытия. Только после окончания Второй мировой войны стали создаваться долговременные антарктические научные станции.

В 2020 году исполняется 200 лет со дня открытия шестого континента Земли, почти сплошь покрытого льдом. Не дожидаясь этой круглой даты, мы начинаем готовить нашего читателя к достойной встрече знаменательного юбилея, и для начала предлагаем познакомиться с наиболее важными научными достижениями, касающимися Ледового континента. Серию антарктических публикаций открывает интервью с украинским микробиологом Александром ТАШИРЕВЫМ1.

Прежде чем начать разговор об открытии, которое герой нашего рассказа из скромности называет научным предположением, поразмышляем на тему: природа и человек. Мы не зря начали наш материал с недовольной реплики Карла Вайпрехта2. Она как раз имеет связь с вопросом: «Что же человеку нужно от природы?».

Итак, ни для кого не секрет, что практическое отношение человека к природе эгоистично и что он стремится употребить ее для своих нужд, стереть ее грани, истощить, а короче говоря – уничтожить. Это мы хорошо видим на примере мегаполисов.

Нужда и остроумие людей изобрели бесконечно разнообразные способы использования и покорения природы. Какие бы силы ни развивала и ни пускала в ход природа против человека – холод, хищных зверей, огонь, воду, – он всегда находит средства против них, и при этом он черпает эти средства из самой же природы, пользуется ею против нее же самой, хитрость его разума дает ему возможность направлять против одних естественных сил другие, заставлять их уничтожать последние и, стоя за этими силами, сохранять себя.

Результатом такого потребительского отношения к природе является наше чувство удовлетворения, гордости, которое нарушается, когда мы ощущаем недостаток, отсутствие чего-либо.

Истинное понимание пользы – а оно является наивысшим достижением духовности – состоит в том, что природа должна рассматриваться как свободная составляющая её жизнедеятельности. Наиболее точно описал практический алгоритм научного прагматизма Гете:
 
            Анализом природы, как на смех,
 
            Гордится химик. Полон ли успех?
 
            Разбит у ней на части весь предмет,
 
            К несчастью, в нем духовной связи нет.
Теперь становится понятным раздражённый тон Вайпрехта из-за напрасно потраченных на исследования Арктики средств.



Кто сказал, что микробиология - профессия для хилых очкариков. Ученый Александр Таширев во время научного восхождения
Кто сказал, что микробиология - профессия для хилых очкариков. Ученый Александр Таширев во время научного восхождения
Изменилось ли что-нибудь за те двести с лишним лет, когда были написаны вышеприведенные поэтические строки немецкого поэта и просветителя?

Однажды один ученый, между прочим, ученик нашего выдающегося кибернетика Глушкова, произнёс: «Наука остановила ход своих открытий на рубеже 1930-х годов».

Погоня за быстрым практическим применением отвоёванных у природы позиций и стала сама для себя тормозом в понимании сути этой природы.

Её, природы, сложнейшая внутренняя жизнь требует от человека такого же многостороннего, научного отношения.

Иными словами, только при системном подходе возможно дальнейшее продвижение по пути настоящих открытий. Казалось бы, старо как мир. Но нет же, для современных ученых, глухих к этой простой истине, пока закрыты блестящие открытия.

Блестящие в том смысле, что нестандартный угол зрения уже сам по себе является вершиной научной эстетики, далекой от ожидания быстрой наживы. По отношению к Антарктике мы могли думать так, по крайней мере, до недавнего времени. Однако должен же когда-нибудь сквозь тучи проглянуть хотя бы один луч света.

И он проглянул и обнадежил не только учёных, но и тех, кто давно поставил на человеке клеймо неисправимого прагматика и эгоиста. Тем более, что не дорогостоящее оборудование, не утекшие за кордон мозги вызвали к жизни этот, казалось бы, простой, но именно поэтому гениальный системный подход к изучению микробиологии Антарктики.

Уподобься наши микробиологи своим западным коллегам, не видать сегодня отечественной науке прорыва в этой области.

В отличие от узконаправленного и монопрофильного подхода, характерного для западных ученых, их украинские коллеги не стремились к быстрому получению практического результата, но уважительно заговорили с природой на её сложном языке.

А теперь самое время послушать рассказ микробиолога Александра Таширева, которому вместе с коллегами удалось приблизиться к разгадке сложнейшего ключа удивительного и многообразного мира природы Антарктики

Александр Таширев. Над планетой нависла реальная угроза, но она не осознается ни специалистами, ни широкими слоями общественности. Многие с опаской ожидают необычного «улова» из захороненного антарктического озера, которое нашли российские исследователи.

Скорее всего это могут быть гетеротрофные и автотрофные микроорганизмы, которые существуют и на Большой земле. Так или иначе, ни в коем случае нельзя внести в этот уникальный микробный цианоз чуждую микрофлору. В противном случае погибнет тот захороненный реликтовый биоценоз3.

Представляют ли эти микроорганизмы опасность для исследователей Ледового континента и всей планеты в целом? Думаю, что нет. Антарктида была открыта экспедицией во главе с Беллинсгаузеном и Лазаревым, после чего континент посещали в основном китобойные флотилии. Конец XIX – начало ХХ века. Разве была тогда санитария, гигиена, ведь люди месяцами не мылись!

Если бы в Антарктиде существовали хоть мало-мальски опасные микроорганизмы, то на кораблях разразились бы неизвестные эпидемии. Однако история таких примеров не знает. Наоборот, у страдающих хроническими и легочными заболеваниями, если они долго находились на самом Ледовом континенте или в зоне Антарктики, наступало значительное улучшение самочувствия и облегчалось течение болезни.


 

Указатель расстояний на Украинской антарктической станции «Академик Вернадский»
Указатель расстояний на Украинской антарктической станции «Академик Вернадский»
Связано это с особым ионным составом тамошнего очень свежего воздуха, с повышенной концентрацией озона в нем.

Одним словом, это самая экологически чистая зона на Земном шаре, до сих пор не тронутая техногенным вмешательством человека.

Наш корр. Есть ли в Антарктиде примеры, когда уже налаживается поточный выпуск микробов или микроорганизмов (по примеру космоса), чтобы затем отправлять их на Большую землю?

А.Т. Ни в коем случае. Известен пример, который вошел в историю в виде пословицы «Кролики съели Австралию».

Любые попытки изменения биоценоза (сообщества живых организмов, начиная с низших и заканчивая высшими – растениями и животными) в большинстве случаев приводит к катастрофическим изменениям.

Кролики настолько нарушили естественные пищевые связи в австралийском цензе, что до сих пор с ними в Австралии борются. Исходя из этого горького опыта и был принят в 1959 году так называемый Мадридский протокол.

Это международное соглашение было подписано в столице Испании индустриально развитыми странами, и в нем говорилось о недопустимости какого-либо вмешательства в природу Антарктики4 и Антарктиды; о запрете ввоза животных, микроорганизмов, растений, которые могут привести к нарушению биоценоза. Поэтому и речи быть не может, чтобы в Антарктиде выращивать какие-либо микроорганизмы.

В науке всегда следует ожидать чего-то нового. Никто и никогда не может претендовать на полное знание природы, окружающей среды, и новые открытия, если говорить о микробиологии, могут быть сделаны буквально под яблоней на собственном дачном участке или в вазоне с цветами.

Вспомните об истории открытия анейробных5 микроорганизмов. До Луи Пастера десятки поколений биологов и микробиологов ходили по земле с находящимися в ней облигатными анейробами6. Эти ученые вяло ковыряли почву и рассуждали на тему: «Жизнь без кислорода невозможна».

То есть для того, чтобы сделать какое-то научное открытие, нужно посмотреть на имеющиеся закономерности, на природные явления, процессы под нестандартным углом зрения. Нам поначалу и в голову не могло прийти, что в самой экологически чистой зоне земного шара – Антарктике-Антарктиде, вдруг обнаружатся металлорезистентные микроорганизмы!

Резистентные – значит устойчивые. Устойчивые к четырем самым токсичным металлам, известным на Земле: ртути, кадмию, меди и хрому. И оказалось, что они устойчивы при таких концентрациях, при которых гибнут все микроорганизмы. Среда обитания этих микроорганизмов – скалы и почва.

Это открытие лежало буквально под ногами. Точно так же, как те облигатные анейробы лежали под ногами микробиологов. Просто до нас никто не додумался посмотреть под новым углом зрения. Мы натолкнулись на это случайно, благодаря закономерности случая.



Дело в том, что когда начинались микробиологические исследования в Антарктике, нам и в голову не приходил поиск металлрезистентных микроорганизмов. Первоначально постановка задачи была такая: характеристика структуры и функций антарктических микробных ценозов.

То есть панорамная характеристика: из каких видов и групп микроорганизмов состоит антарктическое сообщество. И одним из этапов проверки был гомеостаз (устойчивость к средствам воздействия) системы. А какие факторы известны?

Токсичные металлы, высокая температура. Взятые в Антарктике пробы были привезены в Киев, в Институт микробиологии. Так как только на месте можно обеспечить все условия исследования. Например, никакие микроорганизмы никогда не выносятся за пределы учреждения, в частности, Института микробиологии.

Никогда они не выносятся за пределы помещения и самой лаборатории, всегда с ними производятся стерильные работы. Другими словами, тигр должен переходить из одной клетки в другую по переходу – и никакого вольного обращения. Вот почему так опасно, когда неспециалисты, не микробиологи хватаются за изучение микроорганизмов.

Наша справка: в Институте микробиологии и вирусологии НАН Украины работает около 360 специалистов.

Мы взяли пробу в пробирку и в герметичной таре привезли почву, мхи, лишайники. Там микроорганизмов как таковых, в понимании микробиологической культуры, еще нет. Микробиологическая культура – это микроорганизм, выращенный на специальной среде высокой концентрации.

Существует такое понятие: накопительная культура. Если эту почву (полграмма-грамм) внести в питательную среду (жидкую) и выращивать несколько суток, то начнут размножаться и накапливаться микроорганизмы, которые живут и существуют в этой почве.

И поэтому когда говорят, что, мол, у нас в Киеве микроорганизмы из Антарктиды и что будет эпидемия, становится смешно. Институт микробиологии работает с тысячами штаммов, которые сидят в пробирках, точно так же, как 220 и 380 вольт в электроприборах не бьют прохожих и не вызывают короткого замыкания во всем доме.

Это элементарные вещи, о которых неспециалисты не знают, а недобросовестные журналисты разводят на страницах газет стаи палёных уток.

Наш корр. Англичане, американцы и другие ваши коллеги могли уже не один раз сделать такое открытие, но сделали вы. Они ведь тоже ходят по этой почве и думают, чего бы такого им открыть. Может быть, помогла удача?

А.Т. Чтобы поймать удачу, нужно быть готовым к ней. Когда я увидел антарктические пейзажи (а я много где побывал на Земле), то я удивился их необычности. Поверхность скалы не была видна под черными лишайниками. Подумалось: это ведь не случайно. Лишайники были именно черные. Даже на Огненной Земле я не наблюдал таких лишайников. С первого взгляда, брошенного на этот полигон, замечаешь: здесь что-то не то, что-то необычное.

И только потом уже начинаешь думать и сопоставлять, что же там необычного. Глядя на те скалы и почвы, я понимал, что среди микроорганизмов на антарктических скалах и почвах должна быть жесточайшая конкуренция за субстрат (источник питания).

Объясняю: любой кусок органики, попавший на скалу, сразу становится предметом атаки и грабежа со стороны микроорганизмов. В качестве органики может быть отмёрший мох, это может быть птичий помет. Когда на безжизненную скалу, не содержащую никакого углерода, никакого источника питания, вдруг как манна небесная падает помет…

Например, поморников – хищников, у которых есть свои закономерности и зависимости по расположению. В силу своей природы, поведенческих стереотипов они занимают только доминирующие высоты. То есть они всегда сидят на скальных буграх, которые возвышаются над остальной местностью.

Значит, там и следует искать основные участки органики, то есть помёта. Из этого следует, что на помёте размножаются микроорганизмы – бактерии, сухопутные водоросли, накипные лишайники и т.д.

То есть к местам гнездовья птицы привязана, во-первых, микробиологическая активность, а потом в максимальной степени проявляется биоразнообразие лишайников, мхов, и даже трава начинает расти. Не только помёт является первопричиной возникновения органики. Там существуют совершенно независимые механизмы образования первичной органики.



Мхи и лишайники Антарктиды - бесценная кладовая для научных исследований
Мхи и лишайники Антарктиды - бесценная кладовая для научных исследований
Я был просто шокирован, когда увидел, что на поверхности девственно белого снега вдруг откуда ни возьмись появляется почва черного цвета. На снежно-белой целине в углублении вдруг обнаруживается классическая компост-почва.

Это могут быть пятна по полметра, по метру в диаметре. Толщина может быть до десяти сантиметров. Оказалось, что эта почва образуется из микроводорослей.

Дело в том, что на снегу (и это хорошо известно всем биологам) растут микроскопические фотосинтезирующие водоросли.

Они устойчивы к низким температурам. Водоросли имеют собственную окраску за счет хлорофилла, а также пигмента зеленого цвета, который улавливает солнечную энергию и использует её в обмене веществ, и то ли красного, то ли коричневого цвета.

Водоросли всегда окрашены. Цвет зависит от пигмента – красителя, который улавливает солнечную энергию. Они заносятся на снег ветром.

Как же образуется почва? Эти водоросли всегда окрашены, и в яркий солнечный день они всегда нагреваются больше, чем белый снег.

Значит, происходит медленное, но верное его протаивание, образуются углубления, так называемые гравитационные ловушки, в которых скапливается эта биомасса. Чем больше биомассы, тем интенсивнее окраска вследствие концентрации клеток.

Цвет становится еще гуще, нагревание еще больше, вот и получается углубление, в котором развиваются эти водоросли. Отмирающие водоросли смываются водой в те же углубления. Они начинают разрушаться анейробными микроорганизмами, попросту говоря, перегнивать, и образуется эта первичная почва.

В конечном итоге получается, что на девственно белой поверхности снега совершенно непонятным на первый взгляд образом образуется первичный почвосубстрат. Это одна из экзотических особенностей Антарктики.

Наш корр. Выходит, что на этой почве могут начать расти травинки?

А.Т. Травинки – нет. Но то, что находится наверху, так или иначе под действием гравитации начинает стекать-двигаться вниз, неделями-месяцами.

Но в общем глобальном потоке углерода до сих пор совершенно не учитывалась роль фотосинтезирующих микроскопических водорослей на снегу. Таким образом, внешне девственные ледники являются продуцентами (источниками) органических соединений.

Наш корр. А когда это обнаружилось и открылось? Это вы или до вас кто-то заметил?

А.Т.Я впервые столкнулся с этим в 2002 году. С кем бы из полярников я ни разговаривал, ответ был один: этот эффект не описан и не изучен. Речь ведь идет о специфической проекции.




Наш корр. На какой высоте это происходит?

А.Т. На высоте 50–60 метров, это уровень средней поверхности ледника на острове Галиндез, где находится Антарктическая станция «Академик Вернадский». Почва обычно образуется в зоне биоразнообразия, там, где растут трава, мхи, лишайники.

А в Антарктиде первичная почва образуется на снегу. Почва, по определению, – органический гумус, в котором присутствуют лигнин и целлюлоза. Естественно, в тех почвах лигнина и целлюлозы нет, но высокая концентрация органики, пластичной, вязкой, со всеми атрибутами почвы, кроме двух перечисленных составляющих, – присутствует.

Наш корр. А если бросить в эту почву зерно, что будет?

А.Т. Если зерно холодоустойчивое, то оно вырастет. Но мне такие не попадались.

Наш корр. Вы привозили эту почву в Киев?

А.Т. С поверхности ледников – нет, но подобного рода почву со скальных карманов из зон роста мхов и лишайников, конечно, привозили.

С одной стороны, открытие металлорезистентных организмов в Антарктике было случайным, а с другой стороны – предопределено. Дело в том, что это один из стандартных тестов, проверка на устойчивость к токсическому воздействию каких-либо факторов, в частности металлов.

Известно, что кадмий, ртуть, медь, хроматы – токсичные металлы. Мы ожидали, что при внесении в среду, на которой растут эти антарктические бактерии, следовых концентраций тяжелых металлов (меди, ртути), то есть одного-двух миллиграммов на литр, подавление роста уже будет замечено.

Не было подавления роста! Потом решили: если один-два миллиграмма не действуют, попробуем десять миллиграммов. Не подействовало. Сто миллиграммов – не подействовало. Так мы постепенно и двигались, с одной стороны случайно, а с другой стороны закономерно. Потому что у нас были системные структурно-функциональные характеристики антарктических микробных ценозов.

С температурными режимами получилась тоже интересная история. Эти почвы большую часть года находятся в замороженном состоянии, при отрицательных температурах. А в короткое полярное лето там максимальная температура плюс пять градусов.

При этом из почв Антарктики выделены и термофильные микроорганизмы, которые растут при температуре плюс 45 градусов (как ни странно, хотя, казалось бы, их не должно быть), и мезофильные (среднетемпературные), которые растут при температуре плюс 30 градусов, есть и психофильные (низкотемпературные) микроорганизмы, которые очень хорошо растут при температуре холодильника – плюс пять градусов.

Даже по отношению к температуре роста антарктические микроорганизмы характеризуются широким биоразнообразием. Вот и оказывается, что, несмотря на узкие, жесткие условия существования, хотя бы по диапазону температур, начиная от плюсовых (это ноль–плюс пять) и кончая минус двадцатью, когда жизнь замирает, тем не менее видим такое уникальное биоразнообразие.

Оказалось, что концентрация металлов в самих почвах достигает нескольких десятков миллиграммов на килограмм, то есть в природной среде нет таких высоких концентраций металлов, которые предопределили бы существование металлорезистентных микроорганизмов.

В переносном смысле можно сказать, что не было у антарктических микроорганизмов никакой необходимости создавать иммунитет, накапливать устойчивость к таким концентрациям, которых не существует в природной среде. В качестве рабочей версии сейчас есть понимание того, что мы натолкнулись на какие-то реликтовые, древние формы микроорганизмов, которые жили миллионы лет назад в условиях повышенной концентрации тяжелых металлов.

На снежно-ледовом покрове Антарктики образуется почва
На снежно-ледовом покрове Антарктики образуется почва
Тогда горные породы были оголены, шла деструкция (растворение). Вот микроорганизмы и приобрели такую наследственность. Сейчас они живут в более комфортных условиях при низких концентрациях металлов, но устойчивость уже есть. Однако это рабочая версия, пока еще окончательно не изученная.

Почвенный мир сам по себе очень богат и разнообразен. В нем – невидимый обычным глазом мир животных. Есть даже такая область науки – биология беспозвоночных.

В этих мхах, лишайниках, как в джунглях, живут десятки видов беспозвоночных, которые по способу питания являются травоядными (мхи, лишайники), но есть среди них и хищники, которые питаются травоядными.

Мы только подбираемся в нашем Центре к тому, чтобы начать исследования антарктических безпозвоночных. Они размером в несколько миллиметров. На других же станциях других стран беспозвоночные как раз хорошо изучены.

Если спросите, чем отличаются наши исследования, то можно сказать, что в развитых странах микробиологические исследования носят узкотематический, направленный характер. Допустим, изучаются микроорганизмы, устойчивые к низким температурам.

Чтобы дать микробиологическую характеристику какому-то образцу, какой-то зоне, каким-то природным условиям, нужно провести длительные, многолетние исследования.

И хотя понятие почвы как природной среды обитания было сформулировано Василием Докучаевым (1846–1903) более ста лет назад, те не менее ни один микробиолог не может утверждать, что он пусть и в первом приближении, но знает микробиологию почв, хотя изучением микроорганизмов почв (как основы плодородия, рекультивируемости и т.д.) занимаются сотни институтов на всем Земном шаре.

Системное изучение любой почвы – это длительный, дорогостоящий и кропотливый научно-исследовательский процесс.

И может быть к сожалению, а может быть – к счастью, но вот такие системные широкомасштабные микробиологические исследования по отношению к антарктическим почвам и среде обитания не проводились.

Для особо любознательных – самая первая, предварительная характеристика почв. Их определяют так называемые физиологические группы микроорганизмов. Каждая осуществляет какую-то функцию и выполняет какую-то роль.

Например, микроорганизмы цикла углерода – это метанобразующие, которые разрушают органические соединения до метана и связанных с ним метанокисляющих микроорганизмов. Как сказал Луи Пастер в 1861 году, «нет теоретических и прикладных наук.

Есть приложение науки к практике». Для фундаментального и прикладного направлений огромное значение имеет хотя бы знание того, как микроорганизмы распределяются по физиологическим группам.

Метанобразующие они или метанокисляющие. Синтезирующие водород, или окисляющие водород, или разрушающие целлюлозу и т.д.

Нашим институтом при поддержке Антарктического центра впервые в мире начато системное изучение структуры и функции антарктических микробных ценозов. Во всех странах разрабатываются направления, имеющие узкую тематическую направленность, и в основном прикладного характера.

Но ведь сфера микробиологии охватывает до сотни направлений, и я считаю, что высший пилотаж во всех микробиологических исследованиях, неважно, к чему они приложены, – к Антарктике, к силосной яме или к чему-то еще, – это структурно-функциональная характеристика.

То есть из чего состоят микробные ценозы (сообщества) и как они функционируют (связаны между собой). И тогда сенсации и открытия будут неизбежным продуктом системного подхода.

В качестве примера. Открытие началось с интереса: почему там существуют в основном темноокрашенные формы, ведь даже тонкие микробные пленки на скалах – это было видно невооруженным глазом – окрашены в темные тона.

Когда начали работать микробиологи из Киевского университета имени Шевченко, оказалось, что в них присутствует меланин, содержащий грибы. Меланин – это черный пигмент защитного свойства.

Он людей с черной кожей защищает от солнца... Оказалось, что микроорганизмы из Антарктики, синтезирующие меланины, имеют сильнейшие лечебные свойства – противораковые и противоязвенные.

Меланин меланину рознь. Он ведь и в шкурке черного винограда имеется, но не обладает никакими противораковыми и противоязвенными свойствами.




К изучению Антарктики подключились десятки микробиологов. Сейчас в Институте микробиологии работают четыре отдела.

Биоразнообразие структуры настолько богато и функции микробных ценозов настолько широки, что для сильной команды, состоящей из десятков микробиологов высшей научной квалификации, работы хватит на десятки лет.

Вернемся к нашему открытию. Мы шли от общего к частному. Когда мы работали с одной пробой почвы, то выделили оттуда устойчивый к меди микроорганизм (десяток штаммов, а штамм – это рабочее название микробной культуры).

Надо было проверить, какая концентрация меди является ингибирующей (то есть при какой концентрации наблюдается подавление роста), и выяснилось, что у нас есть десяток культур, которые хорошо растут при 1500 миллиграммах меди в литре.

Потом встал вопрос: а в других образцах почв есть такие микроорганизмы или их нет? Ведь невозможно работать сразу со всеми образцами. На острове Галиндез есть полигон. Мы взяли из одной точки пробу и начали с ней работать, изучать ее на наличие медьрезистентных организмов.

Затем встал вопрос: а как в других образцах, через два метра, пять метров? Какая связь с типом осадков?

Потому что это может быть грунтовая высыпка или почва, прилегающая к корневой системе лишайника. Или озерный ил. На это тоже ушло несколько лет работы, и оказалось, что устойчивость к меди антарктических микроорганизмов – распространенное биологическое явление.

Дальше пошли хром, ртуть, кадмий. Мы работали с десятками проб. С медью работали с 2002-го и продолжаем и поныне, а остальные металлы подключили в прошлом году. Увидели ту же картину, что и относительно меди.

Вопрос: это характерно только для того полигона – участка полтора километра на километр, или это явление, распространенное на всем Аргентинском архипелаге? (Аргентинский архипелаг – это восемь островов, в том числе Галиндез.)

Так вот, когда мы отобрали образцы и посеяли микроорганизмы, оказалось, что это явление характерно для всех других островов. А это уже принципиально новое! На самом континенте тоже зацепили два места, где оказалось, что микроорганизмы из его почв имеют такие же свойства, как и те, о которых мы говорили.

Наш корр. Думали ли вы, что и на Американском континенте со стороны Аргентины может наблюдаться то же явление?

А.Т. Думали. Ведь с геологической точки зрения Чилийский медно-серебряный пояс, горы Кордельеры и Анды, сама Аргентина, переходящая в пролив Дрейка, и Антарктические острова, которые примыкают к Антарктическому полуострову, – все это имеет одинаковый генезис, одинаковое происхождение.

Это одно геологическое образование. И было бы интересно проверить это на Огненной Земле. Я предполагаю, что на островах Огненной Земли будет нечто подобное тому, что мы встретили на Антарктических островах. Но никто ещё не занимался изучением этого вопроса.

Теперь насчет того, о чем мы говорили вначале, – об опасности. Микробные биоценозы относительно стабильны, и это можно сравнить с ванькой-встанькой.




Существует понятие гомеостаза – это способность системы сохранять свою стабильность. Если в Антарктику будут привнесены чужеродные организмы, они могут не выжить. Местные их не пустят. Но гораздо большую и реальную опасность представляют чужеродные органические соединения.

Например, пищевые отходы, которые так или иначе связаны с присутствием человека. Если их не обрабатывать и не утилизировать, то они попадут в окружающую среду. Возникнет хаос. Ведь в природных ценозах нет крахмалоусваивающих микроорганизмов (а крахмал – это овощи, картофель, морковь, макароны), и начинают развиваться те микроорганизмы, которые находятся на клубнях той же сырой картошки, морковки.

Они начинают развиваться на родном для них субстрате, и тогда в микробных ценозах могут возникнуть нежелательные экологические сдвиги. На чужеродном субстрате начнут развиваться чужеродные микроорганизмы. Тогда может произойти сдвиг. Вот почему нельзя загрязнять окружающую среду Антарктики органическими соединениями.

Антарктические микроорганизмы могут быть эффективно использованы на нашей территории для создания природоохранных технологий. Если во время экспериментов в лабораториях окажется (а есть уже такая уверенность), что они не токсичны, не опасны и не заразны для человека, то их можно использовать для очистки металлсодержащих промышленных сточных вод.

Каким образом? Уже известно, что эти микроорганизмы устойчивы к сверхвысоким концентрациям тяжелых металлов и могут их связывать (накапливать), извлекать из воды и тем самым её очищать.

Наш корр. А есть уже нечто подобное в природе и в практике?

А.Т.Есть и в природе, и есть целый комплекс достаточно эффективных технологий, разработанных десятками и сотнями исследователей. Но дело в том, что для эффективной работы микроорганизмов в очистных сооружениях, в частности при очистке металлсодержащих сточных вод, нужно обеспечить необходимые температурные условия, чтобы температура водного раствора была плюс 20–30 градусов.

Однако суммарный объём промышленных сточных вод на территории Украины – несколько миллиардов кубометров, а среднегодовая температура у нас – от нуля до плюс четырех градусов Цельсия.

Становится совершенно очевидно, что широкомасштабное применение очистных микробных технологий невозможно: ведь нельзя нагреть миллиарды кубов сточных вод до температуры хотя бы плюс 20 градусов. Антарктические же микроорганизмы являются холодоустойчивыми.

И если использовать эти психотолерантные (устойчивые к холоду) микроорганизмы, которые извлекают металлы, то тогда не придется миллиарды кубов сточных вод вообще нагревать.

Наш корр. Они извлекают металлы в пропорции, которая уже существует, или тянут на себя побольше?

А.Т. Дело в том, что известны лишь общие тактико-технические данные микроорганизмов, то есть, что они могут дать вообще. Здесь принципиальным является не то, сколько процентов металла извлекается, для технологии это не имеет особо значения, – а насколько она рентабельна.

Один из элементов изучения микроорганизмов – поддержание культуры, а это означает её пересев, чтобы культура оставалась живой. Есть стандартные технологические процедуры, которые без особых проблем позволяют нарастить большие объёмы любых микроорганизмов.




На Антарктической станции «Вернадский», например, сейчас работает промышленная микробная технология по сбраживанию пищевых отходов с уменьшением их объёма и веса в десятки раз, и она интересна тем, что для сбраживания органических отходов приспособлены местные антарктические микроорганизмы.

Вы же помните, что по Мадридскому протоколу никакие чуждые микроорганизмы в Антарктиду нельзя ввозить. Но есть выход.

Во-первых, мы взяли антарктическую почву. Во-вторых, на станцию завозятся сырые овощи. Изначально на поверхности сырых овощей находятся микроорганизмы, которые потребляют эту картошку и эти овощи. Что происходит с овощами, если их долго хранить в овощехранилище? Они начинают портиться микроорганизмами.

Мы оптимизировали условия существования этих микроорганизмов. Сегодня мы исключили из практики спонтанное, нежелательное, нерегулируемое гниение в природной среде, вывоз тонн пищевых отходов, чрезвычайно вонючих и опасных для человека и окружающей среды.

Вместо этого накапливаем их на самой станции и перерабатываем экологически безопасным способом. То есть технологически за пять дней можно сбродить и довести отходы на станции до минимума.

Наш корр. Глядя на айсберг, хочется спросить: а на айсберге возможно существование почвы? Ведь большой айсберг может плавать годы и годы.

А.Т. Вероятно, да, и это тоже тема для будущих исследований.


Справка: для обычных микроорганизмов «смертельная» концентрация токсичных тяжелых металлов составляет 0,1–1 мг/л, в то время как для микроорганизмов, выделенных из антарктических проб почвы, воды, ила и растительности, даже такие высокие концентрации металлов, как 1000–2000 мг/л, не являются токсичными.

1) Александр Таширев (1940 г.р.) – украинский микробиолог, заместитель директора Национального антарктического научного центра (МОН Украины), доктор технических наук

2) Карл Вайпрехт (1838–1881), австрийский полярный исследователь. В 1872–74 вместе с соотечественником Юлиусом Пайером возглавлял экспедицию на судне «Адмирал Тегетхоф», которая должна была пройти из Баренцева моря к Берингову проливу. У Новой Земли корабль был затёрт льдами. Во время дрейфа (1873 г.), длившегося более года, была открыта земля, названная в честь австрийского императора Землёй Франца-Иосифа.

3) Биоценоз — совокупность растений, животных, микроорганизмов, населяющих участок суши или водоёма и характеризующихся определёнными отношениями как между собой, так и с абиотическими факторами среды. Этот термин был предложен немецким биологом К. Мёбиусом в 1877 г.

4) Антарктика – южная полярная область Земного шара, включающая Антарктиду и прилегающие к ней участки Атлантического, Индийского и Тихого океанов. Граница Антарктики проходит в пределах 48–60° ю.ш.

5) Анаэробные организмы (анаэробы) – организмы, способные жить и развиваться при отсутствии в среде свободного кислорода. Термин ввёл Луи Пастер, открывший в 1861 г. микробы маслянокислого брожения.

6) Облигатные (обязательные, строгие) анаэробы хорошо развиваются при полном отсутствии кислорода.


Редакция благодарит директора Национального антарктического научного центра (Министерство образования и науки Украины) Валерия Литвинова за содействие при подготовке публикации

В избранное (13) | Просмотры: 21275

Комментировать
RSS комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии.
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.