Когда мы заходим в воду, то чаще всего даже не задумываемся, что нас окружает целый мир — мир водорослей. Иногда мы их видим, и тогда они могут нас даже раздражать. Но чаще всего мы их даже не замечаем из-за их микроскопических размеров. Между тем, жизнь водорослей богата и чрезвычайно разнообразна. Что они собой представляют, зачем нужны и почему важно их изучать, рассказывает rандидат биологических наук Василий Вишняков, старший научный сотрудник лаборатории альгологии Института биологии внутренних вод.

— Как получилось, что вы стали заниматься водорослями?

Хара Брауна (Chara braunii) с восточного берега Байкала. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Это началось ещё со студенчества. Я окончил Иркутский университет, а у нас под боком Байкал. Я начал проходить практики в студенчестве в Лимнологическом институте Сибирского отделения РАН. А там особый интерес – водоросли-макрофиты Байкала. Они очень необычные, потому что очень много эндемичных и трудно различимых видов. Тогда и оформился мой интерес к водорослям. А потом я уехал сюда, в Борок.

— А почему уехали? Вроде Байкал – мечта любого альголога.

— Я поехал сюда в аспирантуру, да так и остался, влюбился в эти края. Байкал остаётся в сфере интересов – продолжаю сотрудничество с академическими институтами Иркутска.

— Какими именно водорослями вы занимаетесь?

— Макрофитами. Водоросли бывают и микроскопическими, и очень крупными, при этом все они имеют разную структуру. Есть нитчатые формы, разнонитчатые, могут быть ветвящиеся, с клеточными перегородками и без них. Водоросли устроены очень сложно. По сути, это целый мир.

— Сколько видов водорослей существует?

— Я думаю, что если все считать, то более сотни тысяч.

— И не все ещё известны, судя по тому, что всё время удаётся открывать новые. Вот и вы недавно открыли и описали новый вид водорослей.

— Некоторые виды различаются только по определённой стадии жизненного цикла. В частности, это генеративная стадия. Водоросли, с которыми я сейчас работаю, по сути, имеют половые органы– гаметангии, различающиеся морфологически и размерами. У них оогамный половой процесс, и за некоторыми стадиями приходится буквально охотиться, искать их в этом генеративном состоянии. Некоторые успешно размножаются бесполо – однако все стадии трудно проследить в природе и тоже нужен культуральный метод.

Кандидат биологических наук Василий Вишняков, старший научный сотрудник лаборатории альгологии Института биологии внутренних вод. Фото Андрея Афанасьева.

— Как это у них происходит?

— Например, водоросли вошерии (Vaucheria DC.), названные в честь Жака Воше, известного швейцарского ботаника другим известным ботаником Огюстеном Декандолем. Эти водоросли интересны именно тем, что морфологически, в вегетативном состоянии, все «на одно лицо». Но различать виды можно только на определённых стадиях, которые надо поймать. Надо просматривать много материала, иногда даже в культуру вводить, создавать специальные условия, благоприятные для размножения. Соответственно, потом все эти стадии описывать, документировать, и на этом материале делать заключения о видовом составе того или другого региона. Если обрисовать основные группы макрофитных водорослей, с которыми работаю, то это хетофоровые, кладофоровые, вошеривые водоросли с сифональным талломом и харовые. По вошериевым я писал диссертацию. У них нет клеточных стенок внутри – это многоядерные организмы, видимые невооруженным глазом. Хоть они и относятся к одноклеточным водорослям, их таллом, по сути, это одна гигантская клетка.

— Одноклеточная водоросль? Даже такое бывает?

— Да. При этом они огромные. По меркам мира водорослей это настоящие гиганты.

— Как вам удаётся открывать новые виды водорослей?

— Я описал уже десятка полтора. Для практикующего систематика, который постоянно работает в этом направлении, это нормально. Их такое разнообразие, что можно хоть каждый год открывать по новому виду. Последнее по времени открытие – это описание Rhizoclonium volgense, или волжского ризоклониума, по которому и была приведенная выше публикация. Это результат многолетних поисков. Всё началось с довольно спонтанной находки. В 2018 году коллега принёс нитчатки с Рыбинского водохранилища. У меня тогда не было сил и времени, чтобы отвлекаться на определение. Но, раз уж человек собрал материал, я согласился посмотреть. И оказалось, что эта водоросль морфологически совершенно не похожа на всё, что было до этого известно.

Волжский ризоклониум в Балахне. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Чем она отличалась?

— Она имела совершенно не ветвящиеся талломы – многоклеточные и многоядерные, при этом совершенно невозможно было найти никаких ризоидальных структур. Ризоиды – это органы прикрепления водоросли к субстрату. Подобные виды, не имеющие ризоидов, были описаны в морском роде хетоморфа (Chaetomorpha). И у меня было предположение, что это первая находка хетоморфы в континентальном водоёме. Я связался со своими коллегами, с которым работал ещё по Байкалу, и предложил изучить этот материал более детально. После проведения молекулярно-генетических исследований оказалось, что эти волжские водоросли совершенно не родственники хетоморфам, и довольно уверенно были «заякорены» в роде ризоклониум (Rhizoclonium). А это такой сложный род, который был описан ещё в начале XIX века, в нём было несколько сотен новых таксонов из разных частей света. Однако в отсутствии разнообразия морфологически признаков все они очень трудно отличимы друг от друга. Сейчас, когда уже широко используются методы молекулярной филогенетики, мы можем раскопать эту историю и уверенно определять виды кладофоровых. В общем, оказалось, что в литературе такие водоросли не были описаны, и мы решили описать новый вид.

— При том, что это, вроде бы, очень распространённая водоросль? Её ещё в простонародье называют «тиной»?

— Да. Эта водоросль пока известна из верхне- и средневолжских водохранилищ – Рыбинского, Чебоксарского, Горьковского. Пока что её распространение ограничено только Волгой.

— Значит, это эндемик?

— Так сказать всё-таки нельзя. В Волге, по моему мнению, нет условий для эндемичного видообразования. Наши молекулярно-филогенетические анализы показали, что она отдалённо родственна ризоклониумам, которые описаны из морских и солоноватоводных экосистем. В роде ризоклониум есть экологически широко валентные виды, которые могут обитать в разных условиях – и в морских, и в солонотоватых водах, и заходить в пресные воды.

— Так она зашла из солонотоватых вод?

— Есть предположение, что это какой-то вселенец. В статье я был с этим вопросом очень осторожен. У нас нет старых гербарных коллекций по Волге, где этот вид можно было бы найти. Этот вид не встречается в других типах водоёмов Волжского бассейна – его нет в речках, нет в прудах. Эти места обитания заселены тоже кладофоровыми водорослями, но такой ризоклониум не встречается. Кроме того, я очень осторожно написал, что пока этот вид мы находили только в тех участках водохранилищ, которые подвержены влиянию гидроэлектростанций.

— У вас в кабинете висит карта влияния гидроэлектростанций на альгофлору реки. Выходит, такое влияние прослеживается?

— С последнего рейса по Волге коллеги по моей просьбе набрали материала из тралов, когда рыбу забирают. Как выяснилось, этот волжский ризоклониум распространён шире и уходит в Республику Марий-Эл, и там он встречается на разных глубинах, в том числе в частях водохранилищ, которые аккумулируют основную водную массу. Поэтому вряд ли его распространение напрямую связано с работой ГЭС. Скорее всего, это какой-то вселенец из более далёкого региона. Водорослей-вселенцев в Волге было очень много, описаны две основные волны вселения видов.

Первая волна – это период реконструкции Волго-Балтийского водного пути и создание верхневолжских водохранилищ, что кардинально изменило гидрологический режим реки. Тогда было зафиксировано вселение целого ряда гидробионтов с севера на юг – в первую очередь из акватории Балтийского моря. Вторая волна – это зарегулирование Средней и Нижней Волги и подъём уровня Каспийского моря, что благоприятствовало проникновению ряда южных видов на север. Всю эту историю можно воссоздать на биологическом материале. Но наша водоросль пока ещё остается во многом загадочной: мы её нашли, описали, но откуда она появилась пока не понимаем. Скорее всего, даже если ее где-то и находили, то могли неправильно идентифицировать. Что касается влияния гидроэлектростанций на альгофлору реки, то тут уместен пример другой водоросли, которая рассмотрена у меня в диссертации – это вошерия.

— Это тоже описанная вами водоросль?

— Нет, она была описана довольно давно, в 70-х годах прошлого века. Это пресноводная разновидность вида вошерия компактная (Vaucheria compacta). Я просто впервые в России, в Волге её нашел, работая над диссертацией. Это представитель морской секции рода. Ранее эта водоросль была описана из эстуарных зон рек Северной Европы, там, где смешивается морская и пресная вода. Часто ещё эти эстуарии подвержены приливно-отливной ритмике, вода там ходит туда-сюда: и солёная, и пресная. Это типичный вид эстуариев Северной Европы из морской секции, с очень широкой экологической амплитудой. При этом, такая разновидность может обитать как в пресной, так и в солёной воде. Мною эта водоросль была случайно найдена на берегу Волги ниже плотины ГЭС, прямо на набережной. Я её посмотрел и добился в культуре появления гаметангиев (от слова «гаметы», место, где образуются половые клетки).

Дернина Vaucheria compacta на берегу Волги. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Как вы отличаете, что это гаметангии водоросли?

— Здесь надо смотреть. Без микроскопа этого не увидишь. Максимум, можно понять, это что ты собираешь: вошерии или что-то другое. Но без тщательных микроскопических исследований вид не определить вообще никак. И тут удалось получить гаметангии в культуре, идентифицировать таксон. Поразила удалённость местонахождения в Волге от основного ареала в Северной Европе, необычность обнаружения в реке, которая всегда изначально была бассейном внутреннего стока, а не бассейном Северной Атлантики. Такая необычная бассейновая принадлежность находок стимулировала дальнейшие поиски этого вида, и он, как оказалось впоследствии, был обнаружен на речных участках практически всех верхневолжских водохранилищ. А ещё мы обнаружили его ниже Волгоградской ГЭС. Все эти места обитания находились ниже плотин, которые подвергаются сильному влиянию суточной работы ГЭС – из-за неравномерного расхода воды в дневные и ночные часы, праздники, возникают сильные колебания уровня воды ниже гидроузлов. А поскольку этот вид приурочен именно к приливным эстуариям Северной Европы, то появилось предположение, что это как-то связано.

— Как это связано?

— На речном плесе Горьковском водохранилища от Рыбинска до Ярославля и Костромы можно было специально обследовать разные типы местонахождения вошерии. Нам удалось выяснить, что эта водоросль приурочена к тем местам, которые испытывают очень сильные колебания уровня воды, достигающие в обычном режиме полутора метров. В тех местах, где колебания уровня затухают – в силу распластывания волн и морфологии берегов, этот вид уже не встречается. Так что я думаю, это интересный случай, который позволил впервые говорить о новом факторе натурализации волжских вселенцев. Раньше это связывали только с ростом эвтрофирования водоёмов, с повышением минерализации для галатолерантных видов, которые могут осваивать солонотоводные места обитания, но в силу своей широкой экологической амплитуды способны и в пресные воды попадать и там развиваться. А сейчас можно говорить, что сходство искусственного гидрологического режима на Волге и естественного – в эстуариях рек Северной Атлантики – способствовало натурализации этого вида.

— Когда же этот вид попал в Волгу?

— Я предполагаю, что этот вид в Волге встречается очень давно, скорее всего, с 1960-х годов, когда произошла реконструкция Волго-Балтийского водного пути, интенсификация судоходства, и мои коллеги, которые занимаются фитопланктоном, отмечали целый ряд видов, которые в то время вселились из Балтийского моря в Волгу. Поэтому, скорее всего, этот вид давно существует на Волжских берегах, но оставался нераспознанным. Во многом эти находки связаны с тем, что не было специалистов, которые этим интересуются.

— И не было генетических исследований, они ведь не так давно начались.

— Да, но они не всегда нужны. Работа по расселению вошерии сделана чисто на морфологических данных. Там какой-то молекулярной идентификации вида не требуется, потому что у нас есть морфологические данные, вполне понятная и изученная изменчивость генеративных структур, поэтому здесь можно работать даже без молекулярных данных. Вот кладофоровые, по которым вышла статья, конечно, сложнее: там столько сюрпризов и столько видов-двойников! Поэтому без молекулярных методов ничего определить невозможно.

Vaucheria compacta мужские нити. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Можем ли мы сказать, что водорослей в изучаемых вами водоёмах становится больше?

— Здесь две тенденции. С одной стороны, это вселение некоторых видов, их натурализация – это научный термин, когда вид приходит на новое место, занимает новый ареал и приживается там.

— Ассимилируется, как говорят про людей.

— По сути, да. Он уже становится «своим». Знаменита история не водоросли, а водного растения – канадской «водяной чумы» элодеи (Elodea canadensis). Эти растения, попав на европейский континент из Северной Америки, прошли весь континент до Тихого океана и сформировали циркумголарктический ареал. С одной стороны, происходит обогащение альгофлоры за счёт аборигенных видов, так или иначе связанных с человеческой деятельностью или в результате саморасселения видов. Но, как правило, человек этому очень сильно способствует. Это и каналы, и зарегулирование, и создание новых мест обитания – всевозможные пруды, водохранилища. Но, с другой стороны, мы отмечаем такую тенденцию, как исчезновение видов водорослей. Это может проходить как на фоне деятельности человека, так и замещения одних видов, аборигенных, чужеродными видами.

— А происходит ли видообразование у водорослей?

— Конечно. Но на таком коротком промежутке времени как наша жизнь, это невозможно отследить. Есть кое-какие данные по скорости мутаций. Бывает, что в одних культурах отмечаются спонтанные мутации, но это не приводит к скачкообразному образованию нового вида.

Ещё по поводу исчезновения видов. Например, харовые водоросли – это крупные водоросли, которые очень напоминают водные растения. Их часто рассматривают вместе с последними как единую группу макрофитов. На их примере можно видеть сокращение мест обитания и исчезновение видов в целых странах и регионах. Бывает так, что вид известен в регионе только по гербариям XIX века. Поэтому водоросли вносят в Красные книги. Хорошо, что в России уже с начала этого века стали задумываться о сохранении водорослей путём их государственной охраны.

— Если исчезают водоросли, это наверняка означает, что меняется и жизнь тех, кто их ест? Или они приспосабливаются и едят то, что есть?

— Здесь тоже нужны специальные исследования. Например, можно наловить рыб и в желудках посмотреть содержимое, изучить их кормовую базу. Как правило, водоросли-макрофиты неплохо поедаются растительноядными рыбами. В частности, харовые водоросли – это основа питания эндемичных монгольских османов, их основной корм. Конечно, рыбы не могут быть настолько избирательными, чтобы отказываться от питания, если оно изменилось. Вселение новых видов или выпадение местных – это изменение биогеоценоза. Например, исчезновение харовых водорослей, их многолетних видов, это не только сокращение кормовой базы, но ещё исчезновение мест обитания, где можно метать икру.

— Это для рыб трагедия?

— Думаю, что да. Конкретно этой проблемой я не занимался, но такие исследования есть. Виды, чувствительные к прозрачности воды, минеральному составу, трофическому статусу, привычные к конкретным местам обитания, могут просто исчезнуть при изменении этих составляющих. И неплохо изученные, монографированные в пределах крупных регионов группы водорослей дают нам массу примеров исчезновения видов.

— Почему вам интересно заниматься такой проблематикой?

— Водоросли красивые. Я и биологом-то решил стать, когда увидел в микроскоп диатомовую микроводоросль. Это было в Институте биологии при Иркутском университете, где меня ещё школьником привлекли к такой интересной теме, как изучение водорослей водоёмов в связи с обнаружением в них нетоксигенных штаммов холерных вибрионов. Поскольку сама парадигма эпидемиологии холеры очень сильно изменилась, исследователи и медицинские работники стали больше внимания уделять водоёмам и компонентам биоты, которые могут взаимодействовать с возбудителем холеры и как-то на него влиять. Задача стояла – изучить фитопланктон для характеристики тех водоёмов, где был обнаружен вибрион. И водоросли, увиденные в микроскоп, меня заворожили. Первое впечатление до сих пор у меня сохраняется. Когда смотришь пробы, всегда находишься в предвкушении новой флористической находки или какого-то редкого вида.

Vaucheria compacta женская нить. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Что вы чувствуете, когда удаётся обнаружить что-то новое?

— Сейчас уже думаешь больше прагматически – как и где это публиковать. Какие-то данные копятся годами, ведь любую находку публиковать не будешь, иногда нужно, чтобы это были данные из разных регионов или многолетние данные по региону. Сейчас находку какого-то вида растения или животного, водоросли может опубликовать любой натуралист, загрузив фотографии в Интернет с определённых платформ. Поэтому нужна научная идея. Думаешь – как представить эту находку, что она даёт для нашего понимания регионального разнообразия. Но место для восторга всё равно остается.

— Вы сказали о важности объяснения, какой вклад это знание вносит в науку. Как вы себе объясняете, какую научную ценность имеет ваша работа?

— Важность исследования природного разнообразия считается аксиомой – мы должны знать мир, в котором живём. Также важно использовать водоросли для оценки экологического состояния водоёмов, ведь среди них есть немало индикаторных видов. По составу водорослей мы можем оценить экологическое состояние водного объекта и на этом материале делать какие-то прогнозы и давать рекомендации. Обнаружение редких видов, занесённых в Красную книгу, требует изменения режима хозяйственной деятельности на этой территории. Но не всегда удается добиться здесь нужных результатов. Недавняя история с изданием Красной книги РФ это подтверждает: раньше в неё были включены несколько видов харовых водорослей, но из-за того, что многие места нахождения этих водорослей оказываются в районах добычи нефти, газа, алмазов и всего прочего, видимо, было какое-то политическое решение убрать их из Красной книги.

— Политика одержала верх над экологией?

— К сожалению, бывает и так, но бывает и по-другому. Вот мне удалось побывать соавтором Красных книг Республики Бурятия и Тверской области, в результате чего в них были добавлены некоторые виды водорослей. Я считаю, что эта работа очень важна. Предлагая к охране какой-то вид, нужна научная база, а не просто впечатления о находке. Нужно знание экологии, биологии, морфологических особенностей этого вида, знание об общем распространении, тенденциях сокращения или увеличения численности, чтобы дать обоснованную рекомендацию к охране, потому что всё это может повлечь юридические последствия и изменение режима хозяйствования на этих территориях. Помимо биоиндикации и подготовки Красных книг, есть чисто научные интересы – систематика и география водорослей. Это полезно, потому что мы можем на некоторых примерах изучить историю расселения этого вида с конца плейстоцена, например, построить какие-то обоснованные гипотезы. Иначе говоря, проблем, связанных с изучением водорослей, очень много. А вот исследователей, которые этим занимаются, у нас очень мало, это дефицитная специальность.

Хара (Chara globata) в лиманах Приазовья. Фото из личного архива В. Вишнякова.

— Есть ли в мире водорослей для вас какие-то загадки?

— Загадки остаются. Например, как виды расселяются? Какие факторы этому способствуют? Человек или саморасселение? Иногда для вида есть подходящие условия, но он не встречается на этой территории. Я думаю, что все эти вопросы будут всегда. Зачем, например, такая сложность некоторым водорослям? Почему одни группы пошли по пути упрощения, как наш волжский ризоклониум – простая морфология, простое размножение зооспорами, а те же вошериевые водоросли стали формировать очень сложно устроенные генеративные структуры, пошли по типу оогамного полового процесса? Они различаются гаметангиями, в которых образуются половые клетки. Сложность ещё в том, что какие-то являются гермафродитами, а у некоторых произошло разделение полов. Но я стараюсь не спрашивать себя, почему так произошло.

Это риторические вопросы, вопросы к эволюции: зачем ты так сделала? Тем не менее, водоросли, которые выбирают такие разные стратегии, могут жить в одном водоёме, в одних условиях. Понятно, что это всё сложилось очень давно, предки этих групп разошлись миллиард лет назад. Те же вошеривые известные ещё с протерозоя в ископаемом состоянии. Все эти тенденции наметились очень давно, какие-то группы стали заложниками такой сложности и пошли дальше по пути усложнения, а какие-то – наоборот, упростились. Это интригующие вопросы, но я не знаю – зачем. Зато мы можем отвечать на вопросы «как?», чтобы лучше знать мир, в котором мы живём.