Открытия российских ученых в Антарктиде

 Микробиологические и молекулярно-биологические  исследования керна конжеляционного  льда из скважины 5Г-1 выявили присутствие  в нем различных микроорганизмов,  причем некоторые из них сохранили жизнеспособность. Наличие в этом льду термофильных, способных к автотрофному способу жизни бактерий, не встречающихся в вышерасположенной толще ледника, позволило сделать предположения о возможности попадания в конжеляционный лед микроорганизмов из водной системы самого озера Восток, о существовании в озере новых видов микроорганизмов, а также о возможном существовании на дне озера горячих источников. Дальнейшие гляциологические и микробиологические исследования керна конжеляционного льда, безусловно, дополнят наши представления об основных геохимических и микробиологических характеристиках оз. Восток.

3. Климатические изменения в районе станции Восток за последние

200 лет

 

 Детальные исследования снежной  толщи позволили реконструировать процессы, происходящие в Антарктиде последние 50-200 лет⁸.

На основании результатов исследований была выполнена реконструкция изменений  температуры воздуха и скорости накопления снега в районе станции  Восток за последние 200 лет.

В течение последних десятилетий температура и аккумуляция снега росли, начиная примерно с 1960 г. и до максимума в 1970-1980 гг., за этим последовало похолодание (сопровождавшееся уменьшением количества осадков), продолжающееся в настоящее время. Указанный ход климатических характеристик, подтвержденный сравнением с рядами инструментальных наблюдений температуры на ст. Восток, является отражением последнего 50-летнего цикла. Полученные данные свидетельствуют о слабом влиянии глобального потепления на климат и количество осадков в Центральной Антарктиде.

 Результаты исследований ледяного  керна скважины 5Г-1 свидетельствуют,  что механизмы взаимосвязи между  эволюцией температуры и концентрации  СO² в атмосфере в ходе современных климатических изменений, вызванных производственной деятельностью человека, отличаются от механизмов естественных длинно периодных колебаний климатической системы, обусловленных вариациями элементов орбиты Земли. Полученные данные свидетельствуют также об относительной стабильности параметров оледенения Антарктиды в ходе глобальных климатических изменений. На основе детальных стратиграфических и изотопных исследований снежной толщи в районе ст. Восток сделан вывод об отсутствии значительных климатических трендов в Центральной Антарктиде на протяжении последних двух столетий.

2.4 Атмосферный  и озерный лед со станции  Восток - общие проблемы исследования

 

 

Ледяной керн из 3623-метровой скважины на станции Восток представлен двумя  типами льда - атмосферным и озерным, образованным в результате намерзания воды озера Восток на подошву ледника. Граница между ними проходит на глубине 3538-3539 м. Кроме того, озерный лед делится на два типа: тип I, содержащий минеральные включения и образующийся на мелководье в районе небольшого залива; и тип II - без включений, образующийся, по-видимому, в открытой глубокой части озера⁹.

 Изучая микробное содержание  атмосферного льда, можно выявить  картину микробного разнообразия  на протяжении по крайней мере  последних 420 000 лет истории климата  Земли (4 больших климатических  цикла). При этом полагают, что микробы, попавшие в ледниковый покров Антарктиды путем воздушного переноса как единичных клеток, так и их агрегатов с пылью, достаточно многочисленны. Их возможно обнаружить методами оптической микроскопии, эти организмы могут пребывать в состоянии длительного анабиоза, т.е. быть оживлены.

 Изучая микробное содержание  озерного льда, можно выявить  обитателей уникального по экологическим  условиям озера Восток, которое  рассматривается в качестве аналога  подледных морей, существующих  на покрытых льдом планетах Солнечной системы (например, на Европе - спутнике Юпитера). По предварительным данным озерный лед типа I (с минеральными включениями) также может содержать достаточно микробных клеток.

 Цель исследования атмосферного  и озерного льда со станции  Восток выявить присутствие в нем бактерий, архебактерий и грибов. Однако уже первые результаты показали, что как озерный, так и атмосферный лед весьма бедны клетками.

Биологические находки  в атмосферном льду.

 Проведенный молекулярно-биологический  анализ образцов льда из обнаруженных пяти бактерий лишь одна прошла все тесты (сравнение с базами контаминантов¹⁰) и на сегодняшний день представляет единственную надежную находку на этом горизонте.

В образцах керна обнаружены три  вида грибов. Один из них, по-видимому, не известный в науке. Попытки оживить грибы, проведенные во Всероссийской коллекции микроорганизмов (Москва), не дали результатов. Это может свидетельствовать о том, что они не культивируются вообще (известно, что более 90% грибов не культивируются), либо разрушены при длительном нахождении в глубинных слоях ледника.

 Выполнен молекулярно-биологический  анализ микрофлоры поверхностного  снега со станции Восток с  возрастом 15-20 лет, в частности,  на присутствие пыльцы высших  растений и цианобактерий. В  результате показано, что поверхностный снег содержит пыльцу нескольких видов высших растений, включая Nothofagus.

 В тех же образцах поверхностного  снега удалось идентифицировать  только неизвестные цианобактерии  из группы некультивируемых пикоцианобактерий,  ранее обнаруженных в пресноводных озерах. Таким образом, в поверхностном снегу в районе станции Восток с возрастом 15-20 лет практически нет известных цианобактерий.

 

Биологические находки  во льду озера Восток

 Молекулярно-биологический анализ  образцов озерного льда I типа показал отсутствие в них известных (по мировым базам данных) представителей цианобактерий, архебактерий и грибов. В целом полученные данные по цианобактериям, архебактериям и грибам свидетельствуют: если в неглубоком заливе, где, как полагают, происходит образование озерного льда I типа, и живут организмы данных групп, то, по крайней мере, не в таких видовых формах, которые известны в настоящее.

 Отметим, что проанализированный  на грибы один образец озерного  льда II типа (3619 м) также показал их отсутствие. Таким образом, и озерный лед II типа, по-видимому, не содержит грибов.

 Был проведен молекулярно-биологический  анализ образцов озерного льда I типа, содержащего минеральные  включения (два образца с глубины  3607 м и один образец с глубины 3551 м) на присутствие бактерий. Только три бактерии были признаны истинными находками в озерном льду керна со станции Восток.

Эти бактерии (три разных вида) оказались  хемолитоавтотрофными ме-зотермофилами, родственники которых развиваются  в гидротермальных источниках активных областей океанов и континентов при температурах 40-60 °С .

 Впервые удалось идентифицировать бактерии, с большой вероятностью представляющие истинную микробиоту оз. Восток, и тем самым положить начало созданию банка данных по микробному составу керна озерного льда. Предположительно эти бактерии жили 15-20 тыс. лет назад на дне озера (в неглубоком заливе), в осадках около глубоких разломов или в них самих, где вода может быть горячей. Периодические поступления этой воды в озеро возможны благодаря эпизодическим тектоническим подвижкам. Для своей жизнедеятельности (энергетики) бактерии могли использовать редуцированные элементы и неорганические соединения (например, водород, сероводород, сульфиды, тиосульфаты и, возможно, метан), образующиеся в избытке в результате взаимодействия горных пород и горячей воды, находящейся под давлением, а также окисленные соединения из озерной воды (углекислый газ, кислород, сульфаты) и выполнять целый спектр окислительно-восстановительных реакций, в том числе продуцировать и окислять метан, по-видимому, присутствующий в воде озера.

Таким образом,  озерный лед керна  со станции Восток в целом (I и II типов), как и атмосферный лед, практически  не содержит клеток. Это может объясняться  как плохой сохранностью клеток, которая перед заморозкой могла "сгореть" в холодном кислородном реакторе, который представляет собой вода озера из-за избытка растворенного в ней кислорода, так и чрезвычайно малым содержанием биологического материала во льду, которое оценивается в несколько бактериальных клеток и менее одной грибной клетки на 1 мл воды. Вместе с тем озерный лед I типа содержит больше клеток, чем атмосферный лед, что, по-видимому, обусловлено присутствием в нем минеральных включений.

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Исследования Антарктиды продолжаются. Много вопросов еще не имеет ответа. Последние данные по керну из озера Восток – это прорыв науки в познании нашей планеты в целом, ее происхождения, процессов, происходивших миллионы лет назад.

В целом отметим, что полученные данные позволили выявить истинных обитателей озера Восток, что уже привело к пересмотру современных представлений о его геологии, гидротермальном режиме, газовом составе и микробиоте.

На сегодня по результатам исследований уже опровергнуты ранее имеющиеся  предположения о том, что нижний слой ледника не может соприкасаться с водой и о том, что нет такого представления как замерзшая вода. Это аргументировалось тем, что температура поверхностного слоя воды не может быть отрицательной, иначе она просто застынет от непосредственного контакта с тощей льда. Поэтому в, такую субстанцию льда никто не верил. Кроме того, положительная температура воды, и образование ледяного сферического колпака над водой, не подтверждалась данными дистанционного зондирования западных исследователей.

Установлено, что озеро образовалось более чем давно, как минимум  несколько миллионов лет назад. Поэтому есть ли обитатели в заповедных водах озера, остается загадкой для  всех ученых с момента открытия этого  тайного источника знаний. Но какие  бы невероятные и загадочные фантазии о прошлой истории нашей планеты не представлялись ученым и литераторам, разрешить эту сложную загадку может только полное завершение исследований.

 

 

 

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Булат С. Л., Васильева П. Л., Липенков В. Я., Алехина И. А. Молекулярно-биологические исследования ледяного керна со станции Восток. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36).
2. Липенков В. Я., Саламатин А. Н., Екайкин А. А. Палеоклиматические реконструкции по результатам исследований ледяного керна из глубокой скважины и шурфов на станции Восток. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36).
3. Майорова Т.С. География. Справочник школьника  М.: Слово, АСТ, 1996. - 580 с.
4. Саватюгин Л. М., Веркулич С. Р. и др. Подледниковое озеро Восток (Антарктида): основные результаты геофизических, гляциологических и микробиологических исследований последних лет. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36).

 

5. http://geography.kz/kontinenty/flora-i-fauna-antarktidy/

 

6. http://www.base211.ru/?mn=def&mns=yin43i7r5seqz

 

7. http://www.rosbalt.ru/piter/2012/02/09/943736.html

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

 

 

 

 

Карта Антаркиды

¹ http://geography.kz/kontinenty/flora-i-fauna-antarktidy/

² http://www.base211.ru/?mn=def&mns=yin43i7r5seqz

³ http://www.base211.ru/?mn=def&mns=yin43i7r5seqz

⁴ Нуната́к (гренл. nunataaq) — полностью окружённый льдом скалистый пик, горный гребень или холм, выступающий над поверхностью ледникового покрова или горного ледника.

⁵ Майорова Т.С. География. Справочник школьника  М.: Слово, АСТ, 1996. - 580 с.

⁶ Л. М. Саватюгин, С. Р. Веркулич, В. Н. Масолов, А. Н. Шереметьев, В. Я. Липенков, С. С. Абызов, С. А. Булат, Н. И. Барков, И. Н. Кузьмина. Подледниковое озеро Восток (Антарктида): основные результаты геофизических, гляциологических и микробиологических исследований последних лет. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36)

⁷ лед, формирующийся при замерзании жидкой воды

⁸ В. Я. Липенков, А. Н. Саламатин, А. А. Екайкин. Палеоклиматические реконструкции по результатам исследований ледяного керна из глубокой скважины и шурфов на станции Восток. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36)

⁹ С. Л. Булат, П. Л. Васильева, В. Я. Липенков, И. А. Алехина. Молекулярно-биологические исследования ледяного керна со станции Восток. Арктика и Антарктика. Выпуск 2(36)

¹⁰  - Любой микроорганизм, случайно попавший в культуру или культуральную среду. Может конкурировать с культивируемыми клетками и, следовательно, подавлять их рост или полностью замещать их.