Соленые озера — совсем не редкость на нашей планете: они занимают 23 % площади и 45 % объема всех озер мира. Это огромная доля! И большинство этих уникальных экосистем находятся под угрозой.
Еще не так давно считалось, что соленые озера обладают малой ценностью по сравнению с пресноводными — источниками питьевой воды и рыбных запасов. В своей статье мы оспариваем эту точку зрения: приводим оценку экосистемных услуг соленых озер, показываем их экологическую уязвимость, даем рекомендации по сохранению таких водоемов.
Об основных угрозах
Первая угроза — изменение климата: повышение температуры воздуха приводит к усилению испарения и высыханию озер. В результате высыхания соли накапливаются на дне и быстро распространяются ветром, вызывая засоление земель, в том числе сельскохозяйственных. Неизбежно возникают пыльные бури: ветер поднимает с иссушенного дна тонны пыли, смешанной с солями, пестицидами и тяжелыми металлами, которые затем разлетаются на сотни километров. Это может привести к серьезным экологическим последствиям.
Вторая проблема — изменение режимов землепользования и слишком активный забор воды из рек, которые питают соленые озера. Самый известный пример — трагедия Аральского моря, которое пострадало из-за изъятия воды для орошения хлопковых полей. Сегодня же подобная участь у Большого Соленого озера в США: его площадь за последние годы сократилась более чем на 70% в первую очередь из-за хозяйственной деятельности человека. Есть риск, что озеро может полностью высохнуть к концу этого десятилетия.
Еще одна проблема — чрезмерная эксплуатация соленых водоемов: добыча соли и биомассы артемии (рачков, которые используются в сельском хозяйстве, медицине и ряде других сфер).
Большая угроза — загрязнение соленых озер сточными водами. Это особенно актуально для Индии и Африки, где жаркий климат способствует активному развитию микроорганизмов и водорослей в грязной воде. Водоросли выделяют токсины, опасные для человека и животных. А разложение избыточной биомассы водорослей снижает концентрацию в воде кислорода, что приводит к гибели рыбы.
О главных трендах в изучении соленых озер
Один из главных трендов в исследовании соленых озер — их изучение как маркеров климатических изменений. Они очень чувствительны к климатическим изменениям и в условиях ускоренного испарения воды быстро сокращаются в размерах. Эффективное управление их водным балансом становится критически важной задачей.
Второй тренд — изучение водоемов в тесной связи с окружающими наземными экосистемами. Здесь тоже в фокусе — негативные изменения. Сокращение площади соленых озер приводит к утрате экосистемами важных свойств: например, мест отдыха и кормления для перелетных птиц и местных животных.
Следующая тенденция — активное использование генетических методов в исследовании соленых озер. Геномные технологии позволяют выявлять новые виды микроорганизмов, а также идентифицировать гены с потенциальным биотехнологическим значением.
Четвертый тренд — активное развитие гидрометаллургии, то есть добычи различных минералов из соленых озер. Один из примеров — извлечение лития, который широко используется в производстве легких и долговечных батарей для множества различных устройств. Сейчас примерно половина лития в мире добывается из соленых озер. Однако развитие этой индустрии создает серьезные экологические вызовы, и важно находить баланс между экономикой, сохранением экосистем, а также учетом интересов местных жителей.
Как исследуют соленые озера в Курчатовском институте
Прежде всего, это изучение их уникального биоразнообразия. В частности, микроорганизмов, способных выживать в условиях экстремально высокой солености, когда концентрация соли в воде достигает 400 граммов на литр. Эти микроорганизмы, известные как экстремофилы, обладают удивительными адаптационными биохимическими механизмами, позволяющими им существовать в таких условиях. Они очень интересны для биотехнологии.
Вообще, с точки зрения формирования биоэкономики, основанной на использовании биологических ресурсов, соленые озера представляют особую ценность. Биоресурсы соленых озер содержат генетическую информацию, которую можно использовать для разработки новых биотехнологических процессов. В Курчатовском геномном центре мы анализируем геномы бактерий, которые обитают в этих водоемах, чтобы найти новые виды ферментов с уникальными свойствами.
Еще одно важное направление исследований связано с высокой активностью фотосинтеза в содовых (это разновидность соленых) озерах. В них обитают высокоактивные микроорганизмы, обладающие способностью эффективно использовать углерод для фотосинтеза. Они представляют интерес для создания замкнутых систем жизнеобеспечения, которые могут быть использованы в длительных космических миссиях.
Наконец, еще одна очень важная тема — биогеохимия содовых озер. В них содержится большое количество химических элементов в растворенном виде, и мы исследуем, как микроорганизмы живут в этом «рассоле», как взаимодействуют с ним и какие из этих элементов могут накапливать в себе. Полученные из озер микроорганизмы могут использоваться для очистки промышленных стоков, содержащих повышенные концентрации различных токсинов.