Цветут и зеленеют — почему это происходит с озёрами?
Какую воду можно назвать чистой, почему хлорелла бесполезна против цианобактерий и что ждёт Плещеево озеро в будущем, если мы ничего не будем делать — рассказывает доктор биологических наук Андрей Шаров, заместитель директора по науке Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН.
— Андрей, вы долгие годы работали в Карельском научном центре, изучали северные озёра, а сейчас работаете на Рыбинском водохранилище. Чем вас как учёного привлекла гидробиология?
— Как-то сложилось, что каждые семь лет я меняю место работы, но вы правы: каждый раз тянет на Север. Здесь мой интерес как учёного. Моё основное направление – фитопланктон, но не просто его видовой состав, а вопрос, как его использовать в оценке качества воды. Что такое чистая вода? Самая чистая вода – дистиллированная, но это яд для всего живого. Вода высокоминерализованная тоже не безопасна для человека. Значит, надо найти баланс. Химическими методами можно определить примеси, которые присутствуют в воде, но мы ищет биологические методы. И понятие «чистая вода» для нас – это когда в водоёме живут и размножаются определённые организмы и там высокое видовое разнообразие.
— Здесь может помочь фитопланктон?
— Да, его вроде бы не видно, но когда вода начинает «цвести» из-за массового развития водорослей, это становится заметно невооружённым глазом. В последнее время особое внимание уделяется массовому развитию цианобактерий. Такие случаи участились. Связано это с загрязнением воды биогенными веществами, в первую очередь – фосфором, потому что азот некоторые цианобактерии могут усваивать из воздуха. Естественно, встаёт вопрос: как мы можем бороться с массовым развитием водорослей, с цветением воды? Проблема не нова, на Западе давно разработана масса всяких способов. У нас в 2023 году вышла монография «Цветение» воды цианобактериями и методы борьбы с их массовым развитием, в ней описаны все возможные методы борьбы. Но, проанализировав все варианты, мы пришли к выводу, что, к примеру, для Рыбинского водохранилища неприемлемы никакие методы.
— Почему?
— Есть химические методы, когда добавляют медь в большом количестве. Есть методы замены донных отложений, потому что цисты остаются в донных осадках, и потом цианобактерии всплывают. Есть ещё механические методы, когда вся вода фильтруется. Методов много, но они применимы к маленьким прудам. Они популярны на Западе. В России тоже ведутся работы. Несколько лет назад в Казани был завершён гидротехнический проект восстановления системы Лебяжьих озер. Это четыре водоёма, соединенные протоками. Они заросли, в них накопилось много ила и они обмелели. Так вот, выкопали ложе, вычерпали весь ил, выложили дно специальной тканью, залили чистую воду, посадили растения и благоустроили берега. Всё прекрасно функционирует.
Андрей Шаров, доктор биологических наук. заместитель директора по науке Института биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН.Фото Андрея Афанасьева.
— А с озером Неро под Ростовом Великим так нельзя сделать?
— Там та же проблема – оно очень большое. И главное – сколько это будет стоить? Конечно, теоретически можно сделать, но стоить будет очень много. Озера в Казани использовались только для рекреации, там люди отдыхали, туда ничего не сливали. А в озеро Неро поступают стоки. Можно потратить очень много денег, а через десять лет это опять вернётся. Цианобактерии – древнейшие организмы на планете. Мы им обязаны кислородом. Именно они стали первыми выделять кислород в воду и в атмосферу два с лишним миллиарда лет назад. Уже после этого появилась другие организмы, которые стали жить благодаря кислороду.
— Так стоит ли с ними бороться?
— В природе всё не бесполезно. Как правило, цветение воды кратковременное. Конечно, специфический запах для человека – это плохо, мутность воды – неприятно, бывают проблемы с засорением на водозаборах. Для животных плохо, когда бактерий очень много. У рыб забиваются жабры, они погибают. Когда эти водоросли разлагаются, происходит потребление кислорода, и в воде его практически не остаётся, а он нужен другим организмам. Это основной негативный эффект. А разные цианотоксины, которые сейчас известны благодаря развитию химических технологий, существовали до появления всех прочих животных, и те из них (животные), которые живут в воде, как правило, имеют адаптацию к этим токсинам. Но если, например, кошка съест рыбу, в которой накопились цианотоксины, ничем хорошим для неё это не закончится.
— Так и люди могут съесть!
— Да. Коровы пьют эту воду. И у них нет такой адаптации. Мы можем бороться с цветением воды, только снизив биогенную нагрузку. Но проблема ещё в том, что когда в водоём в течение более 50 лет сливаются различные отходы, они все накапливаются в донных отложениях. Это внутренняя биогенная нагрузка. И появляется такой эффект: когда снижается концентрация кислорода в воде в придонном слое, то из грунта начинает выделяться фосфор и другие вещества, и получается замкнутый круг. Бороться с ним крайне сложно. Но мы можем снизить негативный эффект, например, в небольших прудах.
— А на Плещеевом озере?
— Там можно аэрировать воду, чтобы не было условий гипоксии в локальных местах, как это делали в реке Вёксе в 2023 году. Например, можно перемешивать воду, потому что цианобактерии в периоды тихой погоды, начинают всплывать, концентрироваться в верхних слоях. Был проект в Тольятти, где сделали судно для переработки цианобактерий, которое собирает биомассу, потом она погружается в реактор, после чего получают природный газ и удобрения. Но всё встало, из-за того, что по нашему законодательству новая технология должна получить одобрение во ВНИРО, где сказали: «Нужно рассчитать ущерб водным биологическим ресурсам». Ведь вместе с цианобактериями будут попадать водоросли и организмы зоопланктона, которые являются кормовым объектом рыб. То есть, они понимают биомассу планктона как ресурс. Раз идёт изъятие, надо платить. При таком подходе, если рассчитывать по существующей методике, получится огромная сумма, поэтому проект получится нерентабельным.
Пресноводные цианобактерии Microcystis aeruginosa. Фото: Ulrich Drabiniok / observation.org
Но я думаю, что когда-нибудь это всё будет. Китайцы уже давно собирают биомассу. Сами подумайте – огромная биомасса вдруг появилась. Она же потом будет использоваться, потому что в природе не бывает бесполезных звеньев. Цианобактерии тоже фитопланктон, их кто-то ест, кому-то от этого хорошо. На экспериментальном полигоне «Сунога» (Ярославская область) мы проводили эксперименты в больших мезокосмах, литров на 500 – в них сажали разных животных, растения, моделировали условия водоёмов различного типа. Добавляли цианобактерии, создавали условия для цветения, смотрели, кто и как справляется.
— И кто-то справлялся?
— Эффект есть. Самое интересное, что животные тоже на цианобактерий влияют. Они выделяют биогены в таком виде, который удобен для растений. Поскольку цианобактерии фотосинтезируют, раньше их причисляли к растениям. Сейчас с помощью генетики решили, что это всё-таки не водоросли, а бактерии.
— Где-то, кроме Казани, есть места в нашей стране, где были применены подобные проекты?
— Крупномасштабно только там, насколько я знаю, и только потому, что спонсоры были хорошие. В других же местах у нас используются технологии борьбы с цианобактериями, к сожалению, не научные. Это так называемая альголизация.
— Что это такое?
— Добавляется культура хлореллы в водоём, которая якобы вытесняет цианобактерии. Но научного подтверждения этого эффекта нет, есть только антинаучные манипуляции. Например, в Ярославле обратились к нам: им предлагают альголизацию пруда сделать бесплатно, чтобы был виден эффект. Я сказал: «Ни в коем случае, они туда льют не пойми что!» А они уже налили. Я смотрю: налили летом, а пробы взяли осенью, когда вода уже холодная, все водоросли сами по себе отмерли. И говорят: вот видите, мы налили, и сразу их меньше стало. Теперь покупайте для других водоёмов. И на это ведутся.
— А кто ведётся?
— Это убеждает многих чиновников, которые не читают ни рекомендации, ни научную литературу. На Цимлянском водохранилище были подобные эксперименты. Там огромное водохранилище, всё цветет, выливают туда несколько цистерн хлорелло-культуры. А она несёт свои биогены. Такое сплошь и рядом. На Пензенском, Волгоградском, Белоярском, Ижевском и друг их водохранилищах такое применяли. К чиновникам приходят и говорят: наша технология стоит два миллиона, берите! На самом деле хлорелла продаётся даже в Интернете – пятилитровая канистра стоит 1000 руб. Я ради эксперимента купил для кормления двустворчатых моллюсков. Посмотрел – там указано 20 миллиардов клеток в миллилитре. Посмотрел в микроскопе – там и двух тысяч нет. Это надувательство. Но очень много фирм, которые разводят хлореллу, которую предлагают в пруды. Эти дельцы пользуются тем, что вспышки цветения обычно кратковременны. Выливают – если сразу не помогло, говорят, что надо ещё вылить. Ещё льют. А потом цветение само собой уходит. «Альголизация» в современной гидробиологии признана лженаукой.
Одноклеточная зелёная водоросль хлорелла Chlorella vulgaris. Фото: Andrei Savitsky/Wikimedia Commons, CC BY 4.0
— А так ли надо бороться, если оно само уходит?
— Надо ограничивать поступление биогенных веществ. На самом деле всё зависит от нас. Если ничего не делать, то цветения воды будут чаще и сильнее. Зачастую мы даже не знаем, сколько стоков поступает в водоёмы. А ведь это могут быть и канализационные стоки, и загрязненные грунтовые воды. Строительство в водоохранной зоне ограничивает естественный сток воды.
— Кто-то вашими советами воспользовался, прислушался?
— Есть общее мнение в науке и в профильных министерствах. Они эту проблему знают. Отклонены несколько проектов строительства гостиниц на берегу Плещеева озера, ЦБК на Рыбинском водохранилище. Были заказные работы, чтобы проверить реальную ситуацию с альголизацией. Несколько институтов работало. Постановили, что нет никакой научной основы этого метода. Но всё равно, периодически появляется информация об «очистке» разных водоёмов эти методом.
— Вы сказали, что на Плещеевом озере нужно применить метод аэрации. Знаю, что там сейчас экологически неблагополучная обстановка, канализационные стоки идут прямо в озеро, и из этого же озера пьёт весь город. При том, что это – национальный парк и памятник природы. Что же мешает применить аэрацию?
— В прошлом году мы совместно с ведомственными институтами разработали программу по спасению Плещеева озера. Проект дорожной карты по реабилитации экосистемы озера был направлен в Правительство. Буквально в конце декабря Минприроды России провело совещание по согласованию. На следующий год мы уже надеемся увидеть результат. Но нужно финансирование, чтобы отремонтировать водозабор и канализацию. Плюс в последние годы огромный наплыв туристов. Строятся гостиницы, оттуда опять всё сливается. Если ничего не делать, через несколько лет озеро вообще может погибнуть. Мы регулярно ездим с коллегами нашего института на Плещеево, проводим исследования состояния озера, общаемся с сотрудниками национального парка и администрацией города. У нас позиция: мы категорически против нового строительства турбаз и гостиниц на берегу озера.
— Эта позиция как-то влияет на принятие решения?
— Да. Пока не строят. Хотели построить огромную гостиницу на несколько тысяч мест прямо на берегу. Наш директор сказал: «Да вы что, с ума сошли! Там и так все друг у друга на головах сидят!» Пока не стали строить. Проблема ещё в том, что часть стока в озеро в свое время перекинули на другую речку. Водообмен замедлился. А так бы всё промывалось и было в порядке. В 2011 году в озере развилась глеотрихия (вид цианобактерий). Она не совсем ядовитая: мы брали пробы, она не производит токсинов. Но вместе с ней развиваются другие виды, которые способны производить цианотоксины. Основная проблема в том, что она в массе развивается, потом отмирает, идёт гипоксия, и ряпушке плохо. А ведь переславская ряпушка – основной охраняемый объект, и она в итоге глубже не может опуститься, потому что там кислорода нет, а эта рыба любит жить в прохладной воде. И ближе к поверхности не может подняться, потому что не может жить при температуре выше 20 градусов. И вот она держится ближе к дну, а там корма в виде зоопланктона нет, там одна глеотрихия. И бедная ряпушка выскакивает покушать – и скорей обратно на глубину.
— Сплошной экстрим!
— На Плещеевом у нас была рекомендация, что надо переходить на подземные источники, чтобы снизить забор воды из озера и исключить риски забора воды с цианобактериями. А ещё вода в Плещеево озеро поступает из Берендеева болота, где в свое время была сделана мелиорация. Но из-за инженерного просчёта 1950-х годов река Трубеж обмелела, а озеро стало мелеть и зарастать. Плещеево питает много родников. Всё это надо изучить – рассчитать водный баланс, вернуть поток из реки Малый Киржач в Трубеж. Необходимо регулировать сток из озера через плотину, которая сейчас оказалась бесхозной. В общем, в своё время были сделаны необдуманные шаги, которые привели к тому, что за 50 лет накопились серьёзные проблемы, и для их решения нужен комплексный подход.
Плещеево озеро. Фото Андрея Афанасьева.
22 января 2025
Статьи по теме:
