Омагниченная (обработанная магнитным полем) вода, использование которой рассматривается в качестве перспективного способа для инактивации пресноводных и морских акваторий от токсичных цианобактерий, является безопасной для таких многоклеточных водных организмов (гидробионтов), как высшие раки. Это удалось установить при помощи разработанной в Санкт-Петербургском Федеральном исследовательском центре РАН (СПб ФИЦ РАН) уникальной технологии биоиндикации адаптивной способности (здоровья) беспозвоночных — раков и моллюсков.

Эффекты «цветения» прибрежных акваторий, обусловленные интенсивным развитием сине-зелёных водорослей — цианобактерий, являются актуальной экологической и экономической проблемой для многих водоёмов в России и в других странах мира. Этот процесс сильно загрязняет и отравляет водоем, в том числе токсинами, которые выделяют цианобактерии. Цианотоксины способны оказывать серьезное негативное влияние не только на водные организмы, но и на здоровье человека (заболевания кожи, печени и других органов, вплоть до смертельных исходов), при купании или потреблении воды из такой акватории. Последние исследования медиков показали, что длительное употребление воды, содержащей даже минимальное количество цианотоксинов может служить толчком для развития нейродегенеративных заболеваний.

Сдерживать распространение цианобактерий достаточно сложно и дорого, особенно если водоём сильно загрязнён веществами, поступающими со сточными водами промышленных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых и иных предприятий, и в нем присутствует избыточное количество биогенных элементов, таких как фосфор (в виде фосфатов) и азот (в виде различных растворимых в воде соединения азота).

При этом даже после ликвидации хозяйственной деятельности вблизи акватории обычно требуется довольно длительный период применения тех или иных природоохранных действий для обеспечения предотвращения эффектов «цветения» водоёма. Кроме того, далеко не все эффективные меры, непосредственно снижающие развитие цианобактерий, например, такие как использование химических средств, способных убивать (инактивировать) цианобактерии, может быть также не менее опасно для гидробионтов и людей. Поэтому задача по поиску эффективных и экологичных способов борьбы с этими опасными микроорганизмами стоит перед научными группами во всем мире.

Профессор китайского университета Вэньчжоу азербайджанского происхождения Эльчин Халилов предложил довольно экономичный способ инактивации цианобактерий, основанный на применении для борьбы с ними омагниченной воды — предварительно подвергнутой воздействию магнитного поля. Эта идея основывалась на том, что, как было показано в ряде более ранних экспериментальных работ, омагниченная вода может проявлять антибактериальное воздействие на микроорганизмы. Имея многолетний научно-технический опыт в разработке устройств и способов омагничивания воды, Эльчин Халилов смог обнаружить эффект инактивации размножения токсичных цианобактерий с помощью использования омагниченной воды (метод запатентован).

«В связи с обнаруженным положительным эффектом следующей важнейшей задачей стали выяснение и разработка способа мониторинга того, не оказывает ли такая омагниченная вода какое-либо негативное влияние на многоклеточных водных животных? Иначе говоря, насколько предложенный метод борьбы с "цветением" сине-зелёных водорослей является экологичным?» — рассказывает заведующий лабораторией биоэлектронных методов геоэкологического мониторинга СПб ФИЦ РАН д.т.н. Сергей Холодкевич.

В ходе онлайн-конференции, организованной руководством СПб ФИЦ РАН с учёными нескольких университетов и институтов Китайской академии наук, Сергеем Холодкевичем было предложено решить данную задачу, используя разработанную в СПб ФИЦ РАН технологию оценки адаптивной способности (здоровья) водных животных методом функциональной пробы, основанном на измерении скорости восстановления фоновой частоты сердечных сокращений (ЧСС) животного после воздействия на него стрессовой нагрузки.

В качестве тест-организмов в таком целенаправленном эксперименте было предложено использовать красных болотных раков Procambarus clarkii, широко распространённых в реках и озёрах Китая и многих других стран мира. Эксперименты проводились в аквариуме (оборудованном для рака специальным убежищем) с непрерывно аэрируемой водой. Функциональное состояние раков оценивалось с помощью специальных миниатюрных волоконно-оптических зондов, разработанных учёными СПб ФИЦ РАН и позволяющих неинвазивно отслеживать физиологические показатели и кардиоактивность испытуемых организмов в режиме реального времени.

Учитывая важность разрешения возникшей проблемы, руководство университета Вэньчжоу пригласило Сергея Холодкевича приехать на две недели в Вэньчжоу для проведения экспериментов с воздействием на речных раков омагниченной воды, которые позволили бы оперативно выяснить наличие или отсутствие опасности ее стрессового воздействия на широко распространённых в местных реках и озёрах раков.

Такие исследования были проведены следующим образом. После акклимации рака в специально оборудованном аквариуме с аэрированной водой в течение трёх суток частота его сердечных сокращений постепенно снизилась с первоначальных 100 уд/мин до стабильно установившегося ритма 19–21 уд/мин, что соответствует спокойному состоянию рака при комнатной температуре.

Дождавшись такого состояния в аквариум с 10 литрами чистой воды медленно влили еще 30 литров омагниченной воды. В результате в аквариуме была достигнута концентрация омагниченной воды, при которой происходит эффект инактивации цианобактерий. Такое воздействие привело к кратковременному (не более 10 минут) повышению частоты сердечных сокращений до 43 уд/мин, после которого опять установилась частота 19–20 уд/мин, которая стабильно поддерживалась до конца эксперимента еще 4 дня.

«В результате проведённых экспериментов мы впервые в мире смогли показать безопасность омагниченной воды для многоклеточных водных организмов, населяющих многие водоёмы Китая. Наблюдаемый у раков небольшой стресс носил кратковременный характер. Он, скорее всего, был обусловлен беспокойством, связанным с процессом залива воды в аквариум. Проведённый эксперимент наглядно продемонстрировал, что омагниченная вода не оказала на тестируемое животное ни острого, ни хронического воздействия. Таким образом, было экспериментально продемонстрировано, что применение омагниченной воды в перспективе действительно может стать новым высокоэффективным и экономичным средством для применения в акваториях; оно позволяет избирательно уничтожать токсичные водоросли без вреда для водной экосистемы», — поясняет Сергей Холодкевич.

В будущем научная группа планируют провести эксперименты с водой из природных акваторий Китая и России, содержащей различные примеси, чтобы отработать эффективную технологию оценки влияния распыления в них омагниченной воды на живые организмы, обитающие в ней. Проект предполагается подать на очередной российско-китайский грант РНФ.

Источник: пресс-служба СПб ФИЦ РАН.