Лаборатория геоэкологии и природных процессов Субтропического научного центра РАН продолжает комплексные исследования прибрежной зоны Чёрного моря. В поле зрения учёных – морские водоросли, которые служат природными индикаторами состояния воды. Один из таких видов – красная однолетняя водоросль церамиум красный (Ceramium rubrum Roth, 1797).
На фото мы видим красный кустик размером с ноготь, выросший на осколке перламутра раковины мидии и оказавшийся вместе с ним на предметном столике в лаборатории геоэкологии и природных процессов.
В прибрежных морских биоценозах церамиум селится только на чём-то твёрдом: камне, свае, раковине или на другой, более крупной водоросли. На песчаном или илистом дне даже крошечный осколок створки моллюска становится домом для водоросли и других морских обитателей. Такие организмы, обитающие на твердых поверхностях, называются склеробионтами. У церамиума, как и у всех водорослей, корней нет, на своем месте он крепко удерживается от волн и течений с помощью тонких нитей-зацепок — ризоидов.
В море церамиум выглядит как нежные, тонкие красноватые кустики красного, малинового или бурого цвета на камнях у берега. Но при увеличении в 10 – 20 раз можно рассмотреть детали, которые позволяют исследователю определить, что перед ним именно церамиум красный. Нить водоросли собрана из отдельных «звеньев»: прозрачные промежутки чередуются с тёмными кольцами, а кончики веточек загнуты внутрь. Дело в том, что на стыках клеток, там, где они делятся и соединяются, нарастает плотный слой мелких клеток, густо насыщенных красным пигментам фикоэтрном, который и отвечает за красный цвет водоросли, и синим пигментом фикоцианом. Эти темные кольца из маленьких, насыщенных пигментами клеток называются «корой», а сами водоросли – корковыми. А центральная ось таллома водоросли – тела водоросли, не разделённого на корень, стебель и листья – сложена из крупных вытянутых клеток, почти совсем не прикрытых мелкими клетками, потому они просвечивают и создают светлые кольца. Именно по этому полосатому рисунку и по форме щипцевидных, напоминающих маленькие клещи, верхушек специалист безошибочно узнаёт вид водоросли. Невооружённым глазом такие детали не различить.
Для исследователей церамиум интересен другим свойством — способностью накапливать из морской воды широкий спектр химических элементов, включая металлы, и надолго удерживает их в своих тканях. Химический анализ воды не всегда показывает полную картину загрязнения и его воздействия на живые организмы. Водоросль хранит след дольше и по её химическому составу можно увидеть то, что разовая проба воды пропустила. Поэтому макроводоросли признаны одним из чувствительных индикаторов состояния прибрежных вод, используется в международном стандарте ISO 10710 для теста морской воды на присутствие токсикантов, а высушенная и химически модифицированная биомасса Ceramium rubrum эффективно удаляет ионы меди (Cu²⁺) из водных растворов.
В экспедициях по Черноморскому побережью сотрудники лаборатории геоэкологии и природных процессов не просто собирают отдельные образцы, но и ведут учёт: определяют, какие виды и в каком количестве встречаются на участке, как меняются их биомасса и соотношение между собой в отношении к состоянию водной среды.
По химическому составу кустика водоросли – макрофита читается след загрязнения. А по тому, сколько водорослей на участке, какие виды соседствуют и как эта картина меняется от сезона к сезону, складывается представление о здоровье всей прибрежной экосистемы.
Кроме того, церамиум красный содержит значительное количество биоактивных веществ, что открывает широкие перспективы использовании его в пищевой и фармацевтической сфере: обладает антимикробной и антивирусной активностью, способствует минерализации костной ткани (лечение остеопорозов) и проявляет антиоксидантные свойства. Церамиум содержат 20–32% белка от сухого веса, он может служить сырьем для получения агароида и красителей.
Однако, ключевой фактор, сдерживающий широкое применение церамиума в пищевой промышленности и нутрицевтике — его способность накапливать тяжелые металлы. Это делает его непригодным для употребления в пищу, если он собран в загрязненных районах. Одновременно, это же свойство, превращает церамиум в ценный инструмент для экологического мониторинга и очистки окружающей среды.
Именно эти свойства изучаемых водорослей, их преимущества и ограничения, понимание процессов взаимодействия водорослей-макрофитов с окружающий их морской средой и механизмы адаптации к ее загрязнению, делают научную работу специалистов лаборатории геоэкологии и природных процессов актуальной для целого ряда направлений.
Фото: Евгений Грох
Пресс-служба Субтропического научного центра РАН