С чем лично у вас ассоциируются озёра Хакасии? Наверное, как и у большинства горожан, с летним отдыхом и туризмом. Между тем, эти водоёмы позволяют заглянуть в далёкое прошлое и узнать, как менялся климат на нашей планете и что ожидает нас в будущем. Как прочесть зашифрованные в озёрах послания, рассказал кандидат физико-математических наук, старший сотрудник Института биофизики СО РАН Денис РОГОЗИН.
— Денис, лето в этом году выдалось дождливым. Ваши исследования помогут спрогнозировать, чего нам ждать от погоды в следующем году?
— Разве что в далёкой перспективе. В палеолимнологии счёт идёт не на годы, скорее, на века.
— Вы давно занимаетесь изучением озёр?
— Езжу в экспедиции с 2001 года, до этого больше интересовался теоретическими аспектами биофизики, исследовал математические закономерности существования микроорганизмов. Но всегда мечтал заниматься полевыми работами. С детства собирал разные камни, минералы… Бабочек изучал. Думал, буду работать в природном заповеднике. Хотел поступить в Ленинградский гидрометеорологический институт на факультет океанологии — не срослось, приёмная комиссия отсеивала иногородних ребят. Зато у нас в КГУ был замечательный физический факультет, его я и окончил по специальности «биофизика». Сейчас смешно вспоминать, а тогда мне казалось, что, знакомясь с девушкой, несерьёзно представляться биологом, вот биофизик — это звучит круто.
— Ваши исследования финансируются Министерством образования и науки или негосударственными фондами?
— Экспедиции финансируются Российской академией наук благодаря участию нашего научного коллектива в интеграционных исследовательских проектах. Финансирование осуществляется Российским фондом фундаментальных исследований и в меньшей степени Красноярским краевым фондом науки. Сейчас я руковожу четвёртым по счёту грантом РФФИ. Он напрямую связан с
изучением «озёрных архивов», однако раньше мы находили точки соприкосновения крупных фундаментальных тем типа «Особенности цикла серы и углерода в озёрах» или «Микробные сообщества» с прикладными полевыми исследованиями.
— Результаты ваших экспедиционных открытий представляют интерес для авторитетных научных журналов? Как обстоят дела с публикациями?
— Вполне успешно. Сужу по уровню достижений своих коллег из институтов СО РАН, городских вузов, в том числе СФУ. Экология водоёмов, гидробиология — не самая «импактовая» область науки в настоящее время, дело даже не в качестве публикуемых результатов, а в умеренном интересе учёной публики к тому, чем мы занимаемся. Это же не медицинские исследования, связанные с терапией социально значимых заболеваний.
Я принимаю это как данность. Значимость исследования и его актуальность — разные вещи. Палеолимнологические исследования, конечно, не предскажут, нужно ли вам захватить с собой зонт в понедельник и насколько холодной будет следующая весна, но выводы, которые становятся полноценным вкладом в мировую науку, мы уже делаем.
— Всё же я побуду обывателем и спрошу о практической пользе ваших открытий.
— Палеоклимат — это климат прошлых геологических эпох. Информация о чередовании различных климатических периодов на материале озёрной флоры, фауны и состава донных отложений помогает предсказать, какие крупные перемены ожидают нас в отдалённом будущем — грозит ли Земле очередное серьёзное похолодание, например. Если говорить о практичных вещах… Известно, что пурпурные серные бактерии, массово обитающие в озере Шунет, могут быть источником природного гипоаллергенного красителя-каротиноида, который можно использовать в лёгкой промышленности, производстве косметики и т.д. Правда, «овчинка выделки не стоит» — слишком трудоёмкий получится процесс. И небезопасный для озера. Ещё бактерии могут вырабатывать полигидроксиалканоаты — об их использовании в терапии заболеваний вы уже наслышаны. Но из-за низкой концентрации этих организмов в большинстве водоёмов (за исключением Шунета) добыча биопластиков тоже невыигрышный вариант.
— Каким составом вы ездите в экспедиции? Много молодёжи?
— Да. Мне всегда помогают те, кого я сам себе воспитал. Это аспиранты, студенты, сотрудники, которые защитились под моим руководством. Без них было бы невозможно осуществлять трудоёмкие полевые работы. Например, ездит с нами Владимир ЗЫКОВ — сотрудник Института биофизики. Или вот…(к нам подходит поздороваться молодой человек, которого Денис представляет как своего будущего дипломника). Это Данил. Данил, ты зачем в аспирантуру собираешься? У тебя вопрос с армией решён, ты отслужил уже.
Данил: Это единственный шанс заниматься тем, что мне интересно. Я имею в виду у нас, в России.
— Но это не приносит выгоды.
Данил: А я другими принципами руководствуюсь. Это для развития, для души (прощается, уходит).
— Денис, а вам вопрос материальной выгоды тоже кажется неудобным?
— Да нет. Просто художником всегда невыгодно быть. Актёром, певцом. Но вы ведь не скажете, что они бесполезные люди. Мне важна самореализация. Можно всю жизнь «сидеть» на хорошей зарплате, а потом понять лет в сорок, что это летаргический сон, что не сделал того, о чём мечтал. Поэтому у людей есть хобби… У меня тоже есть. Главное увлечение — туризм и парусный спорт, и они совпадают с моими рабочими экспедициями. Спелеологию люблю, детей своих сейчас вожу в пещеры, на Столбы, ходим на маленькой парусной яхте по Красноярскому морю и озеру Шира.
— Знаю, что вы занимались альпинизмом. А какой научной «вершиной» гордитесь?
— Долгое время всерьёз я занимался спелеологией, а альпинизмом — только некоторое время. Большой альпинизм — штука серьёзная, я в него не пошёл именно из-за того, что манили научные вершины. А сейчас с удовольствием хожу в походы — лыжные, горные. Мои друзья, понимаете, все из туристической среды. Нет среди нас домоседов. Я вообще люблю походную романтику — гитара, костёр.
Что касается научной стороны — конечно, есть занятные экспедиционные находки… Но мне бы хотелось вам объяснить, как мыслит учёный. Вот приехал я на озеро Шунет зимой. Холод, толстая корка льда. Летом на нём «птичий пляж» из отдыхающих — плотность палаточной «застройки» невероятная. Люди купаются и не подозревают, что в глубине озера скапливается огромное количество пахнущего тухлыми яйцами сероводорода. А мы учёные. И у нас гипотеза, что если в зимний период затруднён доступ кислорода в озеро из-за льда (а кислород уничтожает сероводород), то, возможно, объём «невкусного» газа возрастает, и он подходит к поверхности. И вот мы первые, первые (!) начинаем бурить лёд, думая, что, может, задохнёмся сейчас в этом «благовонии». Но нет — оказывается, что сероводорода столько же, сколько было летом. Вода подо льдом чистая. Мои предположения как физика и химика не оправдались. И это интересно.
Открытия не делаются из воздуха. Каждая наша экспедиция — это нота в музыкальном произведении. Записав их в логической последовательности, получаешь красивый осмысленный рисунок.
На хакасских озёрах у нас есть своя база, много оборудования, полевая лаборатория. Базу строили на средства, выделенные из бюджета СО РАН. Также под руководством моего коллеги, учёного секретаря Института биофизики Егора ЗАДЕРЕЕВА реализовали совместный с европейцами грант на развитие научной инфраструктуры — это тоже существенно поддержало нашу исследовательскую базу.
— Сейчас у вас есть зарубежные партнёры по исследованиям?
— Работаю с тайваньскими учёными. В нынешней ситуации выигрывает тот российский исследователь, чьи разработки интересны иностранным коллегами: пишутся совместные гранты, статьи, идёт паритетное софинансирование — в нашем случае Тайваньской академии наук и СО РАН. Тайваньские партнёры проводят эффективные молекулярно-генетические исследования, мы используем их результаты для прослеживания и объяснений особенностей эволюции древних озёр. А вот наши поездки за рубеж тайваньцами больше не финансируются. Азиатские коллеги, равно как и европейские, видят уровень жизни в России, особенно — уровень жизни граждан, которые могут позволить себе покупку футбольного клуба. Понятно, что у них возникает непонимание отечественной политики в области науки и нежелание оказывать спонсорскую поддержку.
— Кто у кого учится? Вы у тайваньских коллег? Они у вас?
— В азиатских странах бурно развивается наука. Сначала они действительно учились у нас, сейчас им уже есть чему нас поучить. Есть национальная специфика исследований: они копают «уже, но глубже», даже в предельно фундаментальных вопросах тщательно разрабатывают один аспект; склонны искать практический выход для любого открытия. Мы же хотим «широких» обобщений, универсальных закономерностей, законов. Я вот физик, меня привлекает объяснительный уровень. Почему это так, а не иначе? Откуда это взялось и к чему ведёт? А микробиологи любят работать на описательном уровне — они вам досконально, до запятой, опишут какое-то явление, а выводов не дождётесь. Примерно так действуют мои знакомые тайваньцы. Каждый раз приезжая на новое озеро, прилежно создают описательную научную статью. На мой личный вкус — это «одноразовые» исследования. Очень полезные как база для других учёных, но всё же.
— Ваши работы, стало быть, «многоразовые»?
— Можно и так сказать. Я отношу себя к красноярской школе экологической биофизики. Знаковая фигура для меня — академик Андрей Георгиевич ДЕГЕРМЕНДЖИ, директор Института биофизики СО РАН, зав. лабораторией биофизики экосистем. У нас почти все работы в соавторстве, чем я горжусь. Но наши теоретические работы в области популяционной микробиологии, к сожалению, практически неизвестны за рубежом, т.к. интерес к такого рода «чистой» теории в биологии сейчас закономерно слабый.
А вот цикл работ, посвящённых закономерностям распределения планктонных микроорганизмов в водной толще наших озёр, с применением математических моделей — сейчас цитируется зарубежными коллегами.
— Первая ваша экспедиция была в студенчестве?
— Нет. Тогда была перестройка в стране… Мы учились и не верили, что будем работать по специальности, что это будет кому-то нужно. В качестве дипломной работы я программировал установку, которая управляла лабораторным культиватором микроорганизмов. Темы диссертаций тоже брали чаще сугубо теоретические. Я стал кандидатом физико-математических наук и… резко изменил направление научного интереса. Занялся изучением озера Шира. Бросил все свои наработки и не жалею. Я самостоятельно изучил микробиологию по учебникам, сделал совместную работу с сотрудниками московского Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН.
Вот тут и начались открытия, которые подтвердили, что я иду в правильном направлении, что мне — интересно, а науке от этого — польза. Мы открыли слой пурпурных бактерий в озере Шунет.
— Что это за создания такие?
— Они были известны, ранее описаны в озере Шира и в мировых озёрах. Но никто не знал, что подобные бактерии есть и в озере Шунет, да ещё в огромном количестве. Мы приехали, взяли стандартные пробы батометром на разной глубине, и сначала ничего особенного не увидели. Эти бактерии — они, оказывается, живут строго на определённой глубине, тонким слоём, как бы на одном «этаже», промахнуться мимо которого очень легко. Но я знал: в озере есть сероводород, значит, по косвенным признакам, могут обнаружиться искомые «обитатели этажа» — пурпурные бактерии.
Мы сконструировали особый прибор, похожий на частую расчёску из тонких шприцев, производящих забор воды. Благодаря маленькому расстоянию между шприцами мы не пропустили искомый слой. Визуально эта проба выглядела как флуоресцентно-ярко-красная вода. Вот эта похожая на всем известный ягодный кисель проба определила ход дальнейших исследований на озере Шунет.
Пробы брали с моим другом-москвичом, Николаем ПИМЕНОВЫМ, ныне зам. директора Института микробиологии им. С.Н. Виноградского РАН. Кстати, конструировал я прибор по западным образцам, но придумал свою «фишку», которой у буржуев не было. Гидравлический привод. Есть и патент на изобретение. Сейчас этим прибором пользуются мои коллеги, уже и усовершенствовали его.
Оказалось, наше озеро Шунет почти уникальное, известно только одно похожее — в Канаде. Когда-то Шунет пересыхал, образовалась соляная корка, сейчас уровень воды поднимается, но «пересоленный» слой не смешивается с другими. И вот как раз на границе этой тяжёлой плотной воды и живут пурпурные серные бактерии.
— Давно не слышала слова «буржуйский» в обиходе.
— Никакой идеологии. У меня это слово из лексикона туристов 90-х годов. Тогда было две категории снаряжения: отечественное и буржуйское. Буржуйское, что характерно, было лучше по качеству. Поэтому альпинисты, например, спрашивали друг друга: «Ты где буржуйскую верёвку взял»? Она прочная была, мягкая.
— А были ещё открытия, кроме бактерий?
— Конечно. Вот разгадайте научную загадку: в какой сезон бактериям в озере жить хорошо?
— Наверное, когда тепло и много света.
— Мы делали пробы малоснежной зимой, когда лёд на озере был прозрачный. Оказывается, в таких условиях света на дно озера попадает больше, чем летом, когда вода мутная, а температура на «этаже», где живут бактерии, вообще практически не меняется в течение года. Поэтому бактерии чувствуют себя лучше зимой, чем летом. Такие вот чудеса науки. Это было небольшим, но открытием.
Но самым важным недавним открытием стало обнаружение тонких годичных слоёв в донных отложениях оз. Шира — это как годичные кольца на древесине. По их структуре можно «расшифровать» историю озера.
Тут наши пурпурные бактерии как раз и помогают — каждый год отмирают и оседают на дно, а их пурпурная «краска» (каротиноид) сохраняется в годичных слоях на тысячелетия. По её концентрации можно судить, в какой период этих бактерий было больше, а в какой — меньше. Это зависит и от температуры, и от уровня озера. А это уже прямой выход на выяснение климатических колебаний — влажности и температуры в предыдущие века.
Было и ещё одно небольшое открытие, совсем из другой области. Раньше считалось, что в солёном озере Шира рыбы нет вообще. Но местные жители нам рассказывали, что в устье речки Сон, впадающей в озеро, встречается карась. Одно дело — рассказы, а другое — точный документальный факт. Хоть я совсем не ихтиолог, но решил проверить рассказы. Ведь рыба — это существенный компонент экосистемы, и интересно было выяснить: есть ли она, сколько её и чем она питается? Сначала просто из любопытства закинули сети — и действительно, обнаружили карасей в солёной воде.
Написали грант, получили финансирование от РФФИ и ККФН и провели небольшое, но комплексное исследование, опубликовав в 2011 г. статью в Журнале СФУ.
Но рыба — это не моя научная тема, для меня это как бы «факультатив», своего рода «прикол», «научная рыбалка», как хобби. Жаль, что у наших профессиональных ихтиологов, которые проводили с нами эту работу, нет сейчас сил и времени продолжить работы на Шира, хотя они признают, что тема интересная.
— У вас были приключения в экспедициях?
— Запомнилось, когда мы с иногородней командой терпели кораблекрушение на середине Шира — лодка ушла под воду. Хотели «доработать», доделать запланированное, а тут шторм начался. Нужно было уйти раньше, не дожидаться, пока лодку начнут захлёстывать волны… к счастью, всё обошлось.
Мы часто собираем на своих озёрах учёных-«гастролёров». Работаем совместно с коллегами из Москвы, Новосибирска, Иркутска. Они приезжают в Хакасию опробовать свои методики, а у нас в результате есть полная «биография» озера Шунет, на основании которой мы делаем свои научные выводы.
Ещё запомнилась моя первая зимняя экспедиция. Пилили прорубь бензопилами, устанавливали над ней огромную палатку, которую я брал у друзей-спелеологов. Жили мы в вагончике на берегу, а в палатке изучали, с какой скоростью микроорганизмы производят сероводород. Всё это делается голыми руками с участием слаборадиоактивных веществ — можно получить обморожение, если работать без укрытия.
Вообще, каждая зимняя экспедиция — чистый экстрим. Дорогу приходится расчищать при помощи нанятых грузовиков (брали их у связистов). Хорошо, что в администрации Ширинского района нам помогает один из руководителей — Николай Романович АБДИН, иногда даже выручает на собственном «уазике». Сочувствующий человек, настоящий «болельщик» науки, хочет, чтобы на озёрах Хакасии делались открытия мирового значения.
Мы бываем на озёрах Шира и Шунет не меньше четырёх раз в год, иногда чаще. Наблюдаем весь жизненный цикл пурпурных бактерий. Есть годы «урожайные», есть скудные. Прямо как с грибами и ягодами. Важное условие экспедиций — нужно выезжать на озёра примерно в одни и те же календарные числа каждый год. Тогда эксперимент будет правильный. Ещё нужна тихая, безветренная погода. Про последствия урагана на озере я вам уже говорил. Если дождь и ветер, мы ждём. День, два, три ждём «у моря погоды».
— Рыбачите?
— Бывает. Вообще, в экспедиции дел хватает — и бытовых, и с оборудованием: его нужно регулярно проверять, налаживать. Моторы лодочные мы обязательно в порядке содержим. Конечно, еду чаще готовят наши сотрудницы. Не потому что мужчины шовинисты. У нас в команде никто никого не заставляет. Закона «место женщины — на кухне» нет. Но у мужиков всегда хватает работы с техникой, с оборудованием, с отборами проб. Я тоже борщ сварю при необходимости… но лучше каждому заниматься тем, к чему действительно есть талант.
Вот, кстати, был такой случай: пришли к нам студенты СФУ, биофизики, на экскурсию. Заходит ко мне группа. Рассказываю им про свою лабораторию, про экспедиции, говорю прямо взахлёб — так мне самому всё это нравится. Вдруг раздаётся робкий девичий голос с «галёрки»: «А можно в экспедиции не ездить?». Не знаю, что на меня в тот момент нашло, но я как-то резко ответил этой барышне: «Нет, нельзя!». Не прав был, конечно. Есть люди, которые для полевых работ не рождены — и это нормально. Они просто работают преимущественно в лаборатории.
— Сыновей своих берёте в экспедиции?
— Летом беру, мы совмещаем приятное с полезным: я их на лодке катал, они купались, загорали. Старший сын, тогда ещё второклассник, студенткам помогал лабораторные работы делать: девушки измеряли специально собранные растения, а он получившиеся значения записывал в тетрадь.
— Есть у вас озеро мечты?
— В Канаде. Их озёра — ровесники наших, и там тоже есть пурпурные бактерии. Хотелось бы сравнить канадские и отечественные водоёмы, взять там пробы.
— В каком направлении вы намерены работать дальше?
— Думаю, будем брать прибрежные периферийные пробы в озере Шира (сейчас мы работаем в центре озера). Для реконструкции климата мало одного озера — перспективными объектами являются также озёра Белё и Утичье-3, на них мы только начали первые исследования. Усовершенствуем пробоотборники. В прошлом году мы начали совместную работу с Институтом леса им. В.Н. Сукачёва СО РАН — пробуем синхронизировать исследования в сфере дендрохронологии (восстановление климатических вариаций по годичным кольцам на древесине) с исследованиями хакасских озёр. Речь идёт, по сути, об одном и том же — как лес и водоёмы «архивируют» информацию о прошлом нашей планеты. Жаль, пока у наших дендрохронологов не хватает времени для работы в районе наших озёр, у них много других проектов…
Моя же первостепенная задача — сделать комплексную работу, разобраться, что происходит с пурпурными бактериями, когда озеро меняется при климатических колебаниях: уменьшается, высыхая, и вновь увеличивается. Нужно изучить донные отложения, рассчитать процесс перемешивания воды.
— Вы занимаетесь популяризацией науки?
— А чему мы с вами посвятили последние полтора часа? Кстати, есть моя научно-популярная лекция на сайте университета, каждый может посмотреть.
Татьяна МОРДВИНОВА