В связи с новыми угрозами Байкалу исследований станет больше.
– Мы уже начали первые экспедиции, – говорит Андрей Федотов. – Буквально 16 марта одна из экспедиций выехала в Большие Коты, чтобы посмотреть, что происходит с Байкалом в период так называемой закрытой воды. Это очень интересно – начинается пробуждение жизни. Сейчас происходит первое цветение Байкала, и на это стоит посмотреть. А 15 марта я вернулся из экспедиции, которая была посвящена проблемам заболеваемости байкальских губок. Нырял, смотрел – все дно устлано губками, зеленое. Очень красиво.
Конечно, ученые хотели бы проводить экспедиции на Байкале круглый год, но это, к сожалению, пока невозможно: нет техники, которая позволила бы передвигаться по озеру в периоды неустойчивости льда. А эти периоды занимают довольно продолжительное время, и оно выпадает из наблюдений.
«Глубоководные» и «мелководные»
Все байкальские экспедиции, которые проводят ученые Лимнологического института, условно делятся на несколько типов. Первые – это постоянные: происходят в одно и то же время весной и осенью, по одним и тем же точкам. Они позволяют понять, что происходит с Байкалом. Две экспедиции проводятся на мелководье, две – на глубоководных точках. «Мелководные» изучают прибрежную зону Байкала как самую антропогенно нагруженную, на глубинах до 50 метров. «Глубоководные», соответственно, изучают глубинный Байкал, составляя карту многолетних наблюдений. Эти экспедиции начнутся с 25 мая. Они проводятся вне зависимости от обстоятельств, и в 2020 году даже пандемия коронавируса не смогла прервать эти исследования.
Между постоянными экспедициями будет проводиться ряд исследований, направленных на изучение происходящих в Байкале процессов. Так, в ближайшее время начнется изучение популяции омуля в районе Селенгинского мелководья.
– Был большой научный спор: как именно считать популяцию омуля, – говорит Андрей Федотов. – Наконец сошлись на том, что будем считать гидроакустическим методом.
Еще ученые в 2021 году планируют начать изучать кладки икры бычка-желтокрылки, которым питается омуль до ухода с мелководья, и влияние на эти кладки спирогиры.
Второй тип экспедиций – это поисковые, направленные не только на изучение Байкала, но и на цифровизацию процессов.
– Дело в том, что у нас в последнее время все меньше и меньше тех, кто желает смотреть в микроскоп и изучать полученные образцы методами классической биологии, – говорит Андрей Федотов. – К тому же общество стремительно цифровизируется, и мы должны, чтобы не отставать от коллег, получать и обрабатывать большие объемы информации в режиме реального времени, проводить больше исследований. В этом нам помогают машины.
Машины делают открытия
– И тут мы увидели, что в Байкале происходит то, о чем мы не знаем, – говорит Андрей Федотов.
Так, ученые обнаружили уже несколько видов инфузорий, нехарактерных для Байкала. Отмечается рост спирогиры – раньше она также существовала, но не в таких количествах. Исследователи нашли в Байкале улиток, которые раньше водились только на суше, как они туда попали – пока неизвестно. Также в Байкале завелись мшанки, которых раньше не было. И уже в течение 10 лет в озере болеют губки – именно те губки, которым вода Байкала обязана своей чистотой.
Еще один вид исследований, которые будут проводить в летних экспедициях на Байкале – молекулярно-генетическое исследование всего, что попадет на основу. Оно позволяет максимально быстро получить информацию о классах и родах организмов, попадающих в пробы. Классические исследования биологическими методами занимают более полугода – это теперь непозволительная трата времени.
Третье направление экспедиций, которое развивают ученые Лимнологического института – это идентификация и распознавание образцов, которое проводят машины, своего рода машинное обучение. Человек просто вводит образец под микроскоп, а машина его передвигает, фотографирует, классифицирует и распознает. Это позволяет получать максимум информации с минимумом затрат.
Пожары и спирогира связаны
Еще одна часть исследований, которая продолжится летом 2021 года – автоматическое считывание информации о происходящем в Байкале с помощью автоматических зондов.
– Один зонд был установлен в районе Больших Котов, – говорит Андрей Федотов. – Он очень хорошо отработал, передавая информацию с частотой в минуту, и мы могли наблюдать, что происходит: суточные колебания температуры, изменения планктона, водорослей и так далее.
Получая информацию с данного зонда, ученые подтвердили, что байкальские организмы находятся в режиме постоянного стресса. Температура воды в течение суток колеблется от 14-17 градусов при прогревании до 4-5 градусов при приходе глубинной воды.
– Только вода в прибрежной зоне прогреется, как тут же ветер пригоняет глубинную воду, и температура у берега падает, – говорит Андрей Федотов. – Эти наблюдения показали нам, что гипотеза о глобальном потеплении воды в Байкале, из-за которого якобы и разрастается спирогира, не имеет под собой оснований.
В 2021 году ученые планируют установить второй такой же зонд в Листвянке.
– Большие Коты – это антропогенно чистая зона, а Листвянка – условно «грязная»: там большая антропогенная нагрузка, – говорит Андрей Федотов. – Однако в самой Листвянке сравнительно чисто. Береговое течение, которое все собирает, «разгружается» в районе истока Ангары – мы уже заметили, что с января в этом месте спирогира цветет в полную силу.
На рост и массовое размножение спирогиры, по мнению ученых, могут повлиять лесные пожары. Изучению связи этих двух явлений будет посвящена отдельная экспедиция.
– Все дело в том, что пепел и зола являются питательной средой для многих микроорганизмов, – говорит Андрей Федотов. – После пожаров в лесах в дельтах рек и ручьев, впадающих в Байкал, пепел и зола попадают в воду рек и уносятся в Байкал. Связь пожаров с ростом спирогиры показали ученые, изучающие Ушканьи острова. Там были массовые лесные пожары в 2016 году, а сейчас отмечается большой рост спирогиры.
Антибиотики и Байкал
В этом году ученые Лимнологического института хотят вплотную начать исследование так называемых новых угроз.
– Раньше мы не имели возможности наблюдать это явление, не ощущали влияния, да и не имели инструментов для его изучения. Я сейчас говорю про фармацевтическую продукцию, а именно – антибактериальные средства и антибиотики, – говорит Андрей Федотов. – Все эти средства у нас продаются без рецепта. А потом они попадают в канализацию, проходят через очистные сооружения, но никак не задерживаются и не утилизируются отдельно, поскольку ни одни очистные не рассчитаны на утилизацию данных компонентов.
Антибиотики попадают в воду, впитываются водорослями, которые потом поедают рыбы. Возникает дисбаланс, который становится причиной дисбактериоза. Кстати, по мнению иркутских ученых, именно дисбактериоз может быть причиной заболеваемости байкальских губок.
– Мы уже нашли в Байкале несколько микробиальных сообществ, которые резистентны, то есть устойчивы, к определенным антибиотикам, – говорит Андрей Федотов. – Сейчас мы собираемся исследовать это явление более подробно. Были ли эти системы изначально устойчивы к антибиотикам? Или они уже мутировали? Нам предстоит найти ответы на эти вопросы.
Что будет, если погибнут губки
В последнее время ученые не находят в Байкале здоровых губок. А ведь именно губки являются тем природным фильтром, который позволяет воде Байкала быть такой чистой. К тому же, по словам Андрея Федотова, губки выполняют защитную функцию: это своего рода зона отчуждения, которая не должна позволять посторонним видам, не свойственным Байкалу, проникать в него.
Во время последних экспедиций установлено, что все взятые образцы байкальских губок заражены не свойственными им микроорганизмами и вирусами. Даже те, которые кажутся здоровыми. Ученые уже сравнили эту болезнь с дисбактериозом, и сейчас нужно решать, что делать дальше. Пока исследователи не могут сказать, что станет с Байкалом, если погибнут губки.
– Мы не знаем, болели ли губки раньше, не было таких молекулярных методов исследований, которые мы применяем сегодня, – сказал Андрей Федотов. – Впервые болезни губок были обнаружены 10 лет назад. Мы не исключаем, что со временем губки могут восстановиться сами по себе. Ежегодно мы отслеживаем их состояние, некоторые губки метим, чтобы отследить динамику.
Во время экспедиций ученые Лимнологического института не только изучают Байкал, но и проводят образовательные программы для коллег из других стран и для подрастающего поколения. Пандемия, конечно, внесла свои коррективы в это направление, но Андрей Федотов выразил надежду, что ряд ограничений будет снят и работа в этом направлении продолжится.