Если море «покраснело»…

«Коварство» цветущего планктона заключается в том, что выделяемые им биотоксины могут быть абсолютно безвредными для водных обитателей, таких как рыбы или моллюски, но представлять серьезную угрозу для здоровья людей, употребляющих в пищу морепродукты. Как правило, наибольшие затруднения у медиков вызывает диагностика подобных отравлений. К тому же антидотов к биотоксинам не существует, а сами они настолько стойкие, что остаются в продуктах даже после глубокой заморозки, термической обработки и длительного хранения.

Каждый год в мире регистрируется около 2 тысяч случаев отравления биотоксинами, однако это не означает, что каждый гребешок или мидия непременно ядовиты. Зато многомиллионные убытки несут страны с развитой аквакультурой, ежегодно страдающие от нашествия микроводорослей. Например, экономические потери от красного прилива в Республике Корея в 1995 году составили 95 миллионов долларов США, в 2003 – 19 миллионов. Жертвами токсичных микроорганизмов пали креветочные плантации в Таиланде и Вьетнаме, устричные хозяйства Австралии, аквафермы Китая, Филлипин, ЮАР. Еще более значительные потери несут хозяйства марикультуры и туристический бизнес в странах Европы, США.

России по причине зачаточного состояния аквакультуры подобная участь пока не грозит. Однако с учетом далеко идущих планов по разворачиванию таких производств, в частности на территории нашего края, зарубежный опыт борьбы с «красными приливами» представляется совсем не лишним. Между тем с осени 2007 года в Приморье на базе Института биологии моря ДВО РАН действует Центр мониторинга вредоносных микроводорослей и биотоксичности морских акваторий. В его задачи входит наблюдение и изучение потенциально опасных микроорганизмов, вызывающих цветение морской воды, выявление источников биотоксинов, а также разработка современных методов исследования и прогнозирования «красных приливов».

От тропиков до полярных морей

Упоминания о «красных приливах» встречаются в древнейших памятниках литературы. Одно из первых приводится в Библии: «и вся вода в реке превратилась в кровь, и рыба в реке вымерла», где речь, видимо, идет о цветении в устье Нила. Подобные явления характерны и для тропиков, где с древних пор регистрируют отравление рыбой (заболевание сигуатера). Еще в конце XVIII в. смертельные случаи отравления ядовитыми моллюсками были зарегистрированы на побережье Аляски. «Условно чистыми» от токсичного планктона можно считать разве что арктические воды, которые, впрочем, недостаточно исследованы. Находят же тела моржей, погибших неизвестно от чего, на побережье Берингова моря. Пищевая цепь «моржи – рыба – водоросли» позволяет специалистам предполагать возможную связь гибели морских гигантов с «красными приливами».

Но поистине процветают микроорганизмы в тропических и субтропических водах, теплых круглый год и богатых пищей. Именно в этих регионах и фиксируется наибольшее количество «красных приливов». В умеренных широтах максимальная концентрация микроводорослей как правило тоже наблюдается в периоды максимального прогрева воды, а зимний сезон – свободен.

– Причины возникновения «красных приливов» на самом деле очень серьезная комплексная проблема, – объясняет руководитель Центра кандидат биологических наук Татьяна ОРЛОВА. – Ведь цветение микроводорослей зависит от гидрологических, биологических, климатических и других факторов. Над выяснением механизмов возникновения «красных приливов» бьются крупнейшие мировые центры, в том числе в Японии и США. На экспедиции и эксперименты тратятся огромные деньги – десятки миллионов долларов. Детально исследуют все: и генетику, и жизненный цикл этих организмов. Получено много интереснейших данных, однако точного ответа пока нет и до сих пор предсказать где, когда и какой именно вид «зацветет» нельзя.
По мере сил работают над этой задачей и приморские ученые. По словам Татьяны Орловой, в этом году институт открывает новый Центр культивирования морских микроводорослей – первый в стране. Он даст возможность исследовать на примере образцов того или иного вида планктона, какие факторы способствуют его массовому развитию либо напротив, угнетению. «Это совершенно иной уровень работ, – считает морской биолог. – Современное оборудование, расходные материалы, методики – все новое. Мы будем выделять организм из морской среды (в том числе и в виде спор), выращивать его в специальных инкубаторах и смотреть, при каких условиях ему хорошо, а при каких – плохо. Заодно, имея современную лабораторию по выявлению токсичности, будем определять, ядовитый ли он. Ведь популяции одного и того же вида микроводорослей могут быть токсичны, например, на тихоокеанском побережье берегов США и Канады, и совершенно «чистыми» у нас или в Японии».

Смотря чем мерить

Постоянный мониторинг позволяет приморским ученым отслеживать количественные изменения и состав микроводорослей российских морей Дальнего Востока, в основном, конечно, Японского. И параметры эти постоянно меняются в сторону увеличения. Однако тревожным симптомом Татьяна Орлова их не считает:
«Причины увеличения числа видов можно разделить на объективные и субъективные. К субъективным можно отнести применение современных методов исследования. Каждые 10 дней мы берем пробу воды в нашем заливе, смотрим, какие организмы в ней присутствуют. И мы отмечаем появление новых видов, но это не значит, что они действительно новые. Просто раньше использовались методы, не позволяющие их определить. В последние годы мы стали применять самые современные методы электронной, конфокальной (лазерной) микроскопии, что позволило нам существенно расширить список потенциально опасных микроводорослей, обитающих в наших водах.

Например, у того же ТИНРО-Центра совсем другие цели, более масштабные – определить биопродуктивность района, глобальное распределение фитопланктона. Для этих целей они используют стандартные методики – сети с размером ячеи, скажем 200 микрон, а размер клеток, в том числе токсичных, в массе всего 15–35 микрон. Что мы вытащим на поверхность? Однако не надо умалять заслуг ТИНРО-Центра, который является единственной научной организацией на Дальнем Востоке, обладающей уникальным материалом и данными по дальневосточным морям. Просто задачи и методы исследований у нас разные, а там, где наши пути пересекаются, идет постоянный обмен информацией.

Мы сегодня улавливаем практически все, можем позволить себе заниматься детально отдельным видом, «тратить время» на изучение каждой клетки. Это очень кропотливый процесс. Многие ядовитые виды можно определить только с помощью электронной (сканирующей и трансмиссионной микроскопии), позволяющей увеличить объект в десятки тысяч раз! Порой под маской одного вида скрывается целый комплекс микроорганизмов. Кроме того, с течением времени мы набираемся опыта, повышается наш профессионализм, растет эффективность исследований, расширяется карта изучаемых районов… Это о субъективных причинах.
Безусловно, есть и объективные причины. Одна из важнейших – проблема морских биоинвазий, видов-вселенцев из других регионов мира. Основной механизм их миграции в российские моря – балластные воды судов. Причем процесс этот обоюдный, и «наши» виды точно также заселяют европейские и американские акватории. К тому же бороться с вселенцами практически невозможно. Однажды зараженную каким-либо опасным «гостем» акваторию освободить от него неимоверно сложно.
Нельзя забывать и о глобальном изменении климата. Ведь микроорганизмы с их коротким циклом размножения моментально реагируют на любые изменения среды обитания.

Еще один момент, который не стоит упускать, это загрязнение прибрежных вод. Для водорослей, в том числе и ядовитых, это своего рода «удобрения» – питательные вещества, в том числе и доступная органика, способствующие их активному росту. Поэтому рост населения прибрежных акваторий (только в Китае в зоне Японского моря и Бохайского залива проживает почти полмиллиарда человек), а следовательно возрастающая нагрузка на среду также стимулируют развитие «красных приливов». К счастью, российский берег в этом отношении сильно «уступает» соседям».

Тем не менее, на Дальнем Востоке токсичные водоросли расцветали и до освоения и заселения земель переселенцами из России. Свидетельства тому встречаются в старых японских трактатах XVI века. А бухту Золотой Рог «красный прилив» посетил еще в 1909 г., когда Владивосток только-только развивался. Проблема действительно усугубляется, но паниковать не стоит. Зная факторы, провоцирующие развитие микроорганизмов, мы должны по возможности не допускать их появления.

Бороться или примириться?

Для наших ближайших соседей – Японии, Южной Кореи, Китая проблема токсичных водорослей актуальна до такой степени, что ее решением занимаются на государственном и даже межгосударственном уровне. Одна из многочисленных организаций, занимающихся проблемой цветения вредоносных микроводорослей, создана на базе ЮНЕП (программа ООН по окружающей среде) и ее штаб-квартира, находится в Тояме (Япония). В эту региональную международную организацию входят ученые-эксперты из Японии, Южной Кореи, Китая и России, которые занимаются проблемой вредоносных микроводорослей.

– В качестве эксперта от российской стороны я присутствовали на одном из последних заседаний группы, – рассказывает Татьяна Орлова. – Посвящено оно было как раз методам борьбы с «красными приливами». Наша страна в данном случае выступает только как наблюдатель. Нам бороться пока не с чем, у нас и ущерба официально никакого нет. Поэтому мы делимся с нашими зарубежными коллегами своими фундаментальными исследованиями отдельных ядовитых микроорганизмов. Результатом совместных работ нашей группы стала публикация специального руководства «О мерах борьбы с вредоносными цветениями микроводорослей в зоне Японского и Желтого морей».

Методов борьбы с «красными приливами» разработано много. В Республике Корея широко используют придуманное американцами распыление глины во время красного прилива. Японцы разрабатывают биологические методы, с помощью различных видов-антагонистов или паразитов, которыми заражают ядовитые клетки. Применяется и аэрация кислородом водной толщи, и заглубление садков, и перенос садков с гидробионтами в другие участки, свободные от «красных приливов».

Другое дело, что не всегда такие методы хороши в целом для биоты. Порой даже не понятно, а стоит ли предпринимать эти меры. Потому что ущерб, который будет нанесен природе, может превысить убытки от цветения ядовитых водорослей. По сути своей любой «красный прилив» – это самоочищение, саморегуляция системы. Избыточное скопление любого организма приводит к запуску механизма его уничтожения – природа не терпит излишеств. «Красный прилив» это тоже реакция природы, а потому естественное явление.

В тоже время учеными Центра проводятся эксперименты, которые как раз показывают, насколько серьезную проблему приморцы могут получить, если займутся марикультурой. «Мы определяем условия, которые могут возникать в марикультурных хозяйствах вследствие плотных «посадок», обилия органики, усиленного прогрева воды, слабого водообмена. И видим, что «наш» Приморский вид дает точно такую же вспышку численности, как в водах Японии или в Корее. Выявляем также условия, которые не влияют на массовое развитие вида.

Таким образом, составляется своеобразный «паспорт» на каждый потенциально опасный вид микроводорослей, источник возникновения «красных приливов». Поэтому та работа, которую мы проводим, важна как для понимания, так и для предупреждения таких явлений», – отмечает Татьяна Орлова. – «Прямой угрозы дальневосточным морям пока не существует, значит самое время наблюдать и учиться. Да, у нас все еще самые холодные, самые чистые воды, и хотя все микроорганизмы, от которых страдают соседи по региону, в них присутствуют, залив Петра Великого остается акваторией, свободной от ядовитых «красных приливов».

Специалисты в один голос называют Приморский край идеальным местом для организации марикультурных хозяйств. Природные характеристики позволяют ему стать своеобразным полигоном, на котором могут обкатываться технологии «чистого» производства гидробионтов. Более того, российскими учеными с учетом зарубежного опыта и собственных исследований уже подготовлены рекомендации как выращивать, чтобы сохранить экосистему, чтобы не навредить, не привести к катастрофическим последствиям. Здесь фундаментальная наука показывает очень даже практический результат, который в будущем может дать заметный экономический эффект.

«Мы мало знаем о природе «ядовитых» водорослей и красных приливов и, углубляясь в какой-то предмет, получаем больше вопросов, чем ответов, – улыбается кандидат биологических наук. – Наши представления ограничены и несовершенны. Мы только приступаем к изучению этого явления природы, его законов, взаимодействия разных элементов. Экосистема прибрежья настолько сложна, ранима и хрупка, что о последствиях вмешательства человека во взаимоотношения между ее живыми и неживыми компонентами можно только догадываться.

Конечно, человечеству под силу уже сейчас довести водоем до такого состояния, когда процессы станут необратимыми – наступит полная стагнация и все живое погибнет. Но ведь наша цель не разрушение. Залив Петра Великого – уникальный район с точки зрения биоразнообразия. Он находится на стыке двух зон – бореальной и субтропической, и его многообразие форм подводной и надводной жизни не имеет себе аналогов. Это настоящий морской оазис, питомник, который снабжает «жизнью» остальные акватории. И мы должны очень осторожно и рационально использовать его богатства ради нас и нашего будущего».

Анна ЛИМ