Научные горизонты

НОМИНАЦИЯ: ЛУЧШИЙ МАТЕРИАЛ О РАЗВИТИИ «ВОДНОЙ
НАУКИ»
АВТОР: АЛЕКСЕЕВИЧ ТАТЬЯНА
СМИ: ЖУРНАЛ «УСПЕШНЫЙ КРАЙ», декабрь 2014 г.
Гидробиология: недалеко от стола и карася
Так уж «интересно» у нас получается, что разговоры о составе,
качестве и достаточности рыбного стола россиян «пробудились» в
прессе после запрета на ввоз рыбопродукции из ряда европейских
стран. Многим они обескуражили, и стало даже как-то неясно – будем
ли вообще расстегаи печь и наварит ли кума судака, чтобы юшка была?
При очевидной «праздности» вопроса для России, державы сколь
богатой водами, столь и рыбой, ответы оказались непростыми.
На прошедшем в конце сентября в Сибирском федеральном
университете Х1 съезде Гидробиологического общества при Российской
академии наук о санкциях не говорили, да и о цифрах, проблемах и
перспективах рыбопромысла тоже. Но и далекими от стола и карася
сугубо научные вопросы, которые обсуждались на секциях, не назовешь,
поскольку, как заявляет в своих работах известный красноярский
учёный, заместитель директора Института биофизики СО РАН,
профессор Михаил Гладышев, природные водоёмы остаются
основным поставщиком рыбной продукции.
В этом плане трудно переоценить представленные на съезде
результаты новейших исследований в области морской и пресноводной
гидробиологии, функционирования водных экосистем, водной
токсикологии, разработки критериев и методов оценки антропогенной
нагрузки, изменения климата, что «безапелляционно» отражают жизнь
акваторий, больших и малых (вплоть до бочажин!). На большой
биохимический и биофизический аудит во имя экологической
безопасности морей, озёр и рек России, а, следовательно, и
качественный рыбопромысел, сегодня работает множество научноисследовательских институтов и крупных лабораторий. Достойно
представлены в этом ряду научные коллективы Института биофизики
СО РАН, Сибирского федерального университета, Красноярского НИИ
экологии рыбохозяйственных водоёмов.
ЧЕМ, ВОДА, СВЕТИШЬСЯ?
За красноярскими учёными признан приоритет в изучении
биолюминисцентного поля океана. Об этом на прошедшем съезде
говорил в своей стендовой лекции научный руководитель Института
фундаментальной биологии и биотехнологий СФУ, академик Иосиф
Гительзон:
-- Многие виды морских животных от простейших до рыб обладают
специфической функцией – биолюминесценцией – способностью
излучать видимый свет. Выработанная эволюцией эта способность
нашла разносторонние экологические применения: привлечение,
отпугивание, маскирование, видовой и половой сигнал. Поскольку
излучение оптического диапазона с высокой чувствительностью
регистрируется физическими приборами, измерение биолюминесценции
представляет собой весьма эффективный метод получения информации
о жизни в море, например, даёт возможность прицельного отбора проб
планктона орудиями лова по биолюминесцентному сигналу.
В своё время пионерной разработкой Институтов физики
и биофизики СО РАН в Красноярске стало семейство батифотометров –
фотосенсоров. Вооружённые таким оборудованием красноярские
гидробиологи и биофизики участвовали в экспедиционных
исследованиях в Тихом, Атлантическом и Индийском океанах и ряде
окраинных морей. Сегодня использование батифотомеров-фотосенсоров
-- в «будничной» исследовательской практике, поскольку признана их
относительная простота, доступность, безынерционность,
чувствительность и точность регистрации излучения в оптическом
диапазоне. Как не раз подчёркивалось при обсуждении доклада, это
делает измерение биолюминесценции весьма перспективным методом
для мониторинга состояния морских экосистем и контроля
антропогенного влияния на них.
ПОЛТОРА ЧАСА НА ТОЧНЫЙ «ОТВЕТ»
Что и «чистая» вода может быть «больной», полной болезнетворной
дряни, человечество познало на собственном горьком опыте. В эпоху
активного техногенного вторжения в природу не всякой водицы можно
напиться и из «хрустальных» вроде бы рек, не всякой рыбкой
организм подкрепить. Актуальны в этом направлении новые методики
и оборудование для оценки токсичности различных вод и отходов,
разработанные учёными СФУ Юрием Григорьевым, Татьяной Шашковой,
Екатериной Стравинскене. Стоит сказать, что разработанные ими
биотесты в настоящее время аттестованы для целей государственного
экологического контроля и уже используются во многих экологических
лабораториях и службах Российской Федерации.
В представленном на съезде докладе авторы исследования поделились
опытом применения высокопродуктивного штамма водоросли хлорелла,
оказавшейся «хорошо» чувствительной к токсикантам, что позволяет
существенно сократить длительность анализа до 1,5 часа.
Наращивание тест-культуры водоросли в контролируемых условиях
производится в компактном культиваторе. Само биотестирование
выполняется в многокюветном культиваторе, обеспечивающем равные
температурные и световые условия, а также газообмен для всех (до 24-х)
анализируемых проб воды.
Новые сведения о гидробиологии трёх норильских
озёр западной части плато Путорана представили специалисты
Научно-исследовательского института экологии
рыбохозяйственных водоёмов Владимир Заделёнов, Лилия Бажина,
Ирина Исаева, Валентина Клеуш, Евгений Шадрин. В августе – сентябре
2013 года ими были обследованы восточные части озера Лама, озера
Собачье бассейна реки Пясина и озера Кутарамакан бассейна реки
Хантайка. Все озёра проточные, со слабой минерализацией (меньше, чем
в озере Байкал), благоприятным кислородным режимом, однако с
низким уровнем биогенов. По мнению исследователей, биологическую
продуктивность озёр Лама и Кутарамакан следует отнести к "очень
низкому" классу, озера Собачье – к "умеренному" классу водоёмов.
А НА ДНЕ…
В свете злободневной для Красноярья темы радиационной
безопасности интересны результаты биотестирования донных
отложений реки Енисей с использованием в качестве индикаторов
водных растений – элодеи канадской и урути, проведённые
сотрудниками Института биофизики СО РАН Татьяной Зотиной,
Еленой Трофимовой, Мариной Медведевой.
-- Для экотоксикологических экспериментов использовались пробы
верхнего (до 20 см) слоя донных отложений реки Енисей, отличающихся
по содержанию техногенных радионуклидов (60Co,137Сs, 152,154Eu),
тяжёлых металлов и биогенных элементов (N и P). В качестве
индикаторов токсического воздействия оценивали такие параметры
растений, как длина и масса побегов, длина и число
корней растений. В качестве индикаторов генотоксичности донных
отложений оценивались частота клеток с аномалиями хромосом и
митотический индекс в клетках апикальной корневой меристемы
растений. Эксперименты показали, что параметры корней более
чувствительны к изменению качества донных отложений в целом, чем
показатели побегов.
Поскольку показатели роста побегов и корней элодеи оказались более
чувствительными к изменению качества донных отложений, чем у
урути, то, по мнению авторов исследования, элодею можно
рассматривать как более перспективный вид для биотестирования
донных отложений. Использование элодеи в качестве индикаторного
вида позволяет совмещать в одном эксперименте оценку токсичности и
генотоксичности, что ни в одном из существующих контактных тестов в
настоящее время не осуществляется.
Марина Медведева, Александр Болсуновский (Институт биофизики СО
РАН) проводили цитогенетические исследования элодеи как
биоиндикатора радиоактивного загрязнения реки Енисей. По
данным исследователей, пробы корней элодеи и верхнего
корнеобитаемого слоя донных отложений отбирали в реке Енисей на
участке от Красноярска до устья реки Ангары. Исследовано 6 районов
ниже по течению от ГХК и 3 контрольных района выше по течению от
ГХК. В сухой биомассе элодеи и в донных отложениях определяли
содержание γ-излучающих радионуклидов на гамма-спектрометре
"Cambera".
Гамма-спектрометрический анализ показал, что в районе Красноярска донные отложения реки Енисей содержали только один техногенный
радионуклид 137Cs с активностью на уровне глобальных выпадений (до
5 Бк/кг). Спектр хромосомных изменений составил 5–7 % (в центре
Красноярска – до 11 %). На участке реки Енисей, расположенном ниже
по течению от ГХК, донные отложения содержали до 7 техногенных
радионуклидов с активностью 137Cs от 90 до 2500 Бк/кг сухой массы.
Цитогенетический анализ корней элодеи из зоны влияния ГХК показал
увеличение частоты и расширение спектра хромосомных аберраций по
сравнению с образцами из контрольных районов.
Максимальная частота аберраций (39 %) зарегистрирована в клетках
элодеи из района реки Енисей, расположенного на расстоянии 250 км от
ГХК, где были выявлены участки с аномально высоким
содержанием 137Cs в донных отложениях.
РЫБНЫЙ ОТВЕТ РОСАТОМУ
Так можно назвать доклад сотрудников Института биофизики СО РАН
Елены Трофимовой, Татьяны Зотиной, Дмитрия Дементьева,
Александра Болсуновского «Накопление техногенных
радионуклидов хищными и мирными видами рыб реки Енисей».
-- Экосистема реки Енисей загрязнена техногенными радионуклидами
в результате более чем полувековой работы Горно-химического
комбината Госкорпорации "Росатом" (ГХК), расположенного на 60 км
ниже Красноярска по течению реки. Ихтиофауна – ключевое звено
водной экосистемы, связывающее водные трофические (пищевые) сети
с наземными, в том числе с человеком. Рыбы в зависимости от типа
питания по-разному накапливают радионуклиды.
Для исследования использовали промысловые виды рыб, обитающие
на среднем участке р. Енисей: сибирского ельца (Leuciscus leuciscus
baicalensis Dyb.), сибирского хариуса (Thymallus arcticus P.), налима (Lota
lota L.) и щуку (Esox lucius L.). Рыб отлавливали на участке Енисея,
расположенном на расстоянии до 20 километров вниз по течению реки
от ГХК в мае –июне 2010 и 2011 гг. Выборки были представлены
преимущественно половозрелыми особями возрастом 2+ – 4+.
Содержание радионуклидов в пробах органов и тканей рыб измеряли на
гамма-спектрометре (Canberra, США). В телах и мышцах
исследованных видов рыб из техногенных радионуклидов в основном
регистрировались 60Co, 65Zn и 137Cs, а из природных – 40К. Выявлены
отличия в накоплении 137Cs в мышцах рыб в зависимости от
типа их питания: максимальная удельная активность 137Cs
зарегистрирована в мышцах щуки – облигатного хищника (2,2–5,9
Бк/кг). Наибольшая доля основного дозообразующего радионуклида
137Cs была сосредоточена в мышцах исследованных видов рыб (24–100 %
от 137Cs активности в телах).
Однако содержание 137Cs в мышцах рыб (0,3–5,9 Бк/кг) не превышало
норматива (СанПин 2.3.2.1078–01), установленного в РФ для этого
радионуклида в рыбной продукции (130 Бк/кг). Значительная доля 65Zn
была зарегистрирована в органах рыб непосредственно
контактирующих с водой, что может свидетельствовать о значительном
вкладе водного пути поступления этого радионуклида в организм рыб.
Оценка коэффициентов накопления (КН) показала, что эффективный
трофический перенос 137Cs возможен из тел ельцов и хариусов в мышцы
щуки (КН = 4,5–4,7), а 60Co – в мышцы налима (КН = 1,7–3,3).
Трофическое накопление техногенных радионуклидов
в телах рыб-бентофагов из бокоплавов (один из основных кормовых
объектов ельца и хариуса в реке Енисей) неэффективно. Таким образом,
техногенные радионуклиды накапливаются в съедобных тканях
промысловых видов рыб реки Енисей, могут мигрировать в пищевых
сетях реки Енисей, а также выноситься в наземные экосистемы, в том
числе к человеку.
МЁРТВЫЕ И ЖИВЫЕ
Вот бы услышать бравым гидростроителям доклад специалистов
Байкальского филиала ФГУП «Госрыбцентр» -- «Смертность
организмов зоопланктона в гидротурбинах Братской ГЭС»! Да захотят
ли…
-- При перемещении водных организмов из водохранилища в нижний
бьеф реки через турбины ГЭС происходит процесс травмирования и
гибели гидробионтов (организмы, приспособленные к обитанию в
водной среде), что обусловлено перепадом давления и кавитацией. Гибель зоопланктона нарушает целостность экосистемы, приводит к сниже
нию биологических процессов самоочищения водных масс, т. к. большин
ство зоопланктонных организмов являются фильтраторами, ухудшается
качество воды, снижается рыбопродуктивность водоёмов.
Исследования, проведённые в 2013 году, ставили перед собой цель произвести оценку жизнеспособности организмов зоопланктона, прошедших
через гидротурбины Братской ГЭС в обычных режимах эксплуатации.
Отбор проб проводился с использованием сети Джеди в нижнем бьефе
в непосредственной близости от плотины.
При анализе материала организмы зоопланктона разделяли на
травмированных и нетравмированных. Первых относили к погибшим,
так как после полученных механических повреждений они вряд ли будут
жизнеспособными, вторых, без видимых повреждений, условно считали
живыми.
Результат исследования ошеломляет: по оценкам авторов
исследования, суммарная биомасса зоопланктона, скатившегося из
верхнего бьефа водохранилища в нижний в мае–сентябре 2013 года,
составляет 1985 тонн, ущерб рыбным запасам – 133,9 тонн.
Вот такая ошеломляющая арифметика и, думается, веский повод для
размышлений и действий властей и вершителей гидроэнергетики. А
гидробиологии -- двигаться дальше и глубже!