Ученые из Пущино исследуют самый холодный материк

Антарктиду открыли почти два столетия назад русские мореплаватели. С тех пор наши полярники и ученые постоянно присутствуют на ледяном континенте, осваивают его дикую природу, исследуют «белые пятна». Чего стоит доказательство существования подледникового озера Восток, полученное российскими геофизиками в 1994 году. Недаром его называют последним крупным географическим открытием на планете. Много лет ушло на бурение четырехкилометрового ледяного панциря, чтобы достичь реликтового водоема, скрытого от дневного света несколько миллионов лет назад. Скважина окончательно достигла поверхности озера Восток в прошлом году. И это стало мировой сенсацией, сравнимой разве что с запуском межпланетной станции.

Российские ученые стояли у истоков изучения такого экзотического объекта как антарктические почвы. Этой теме были посвящены работы третьего Международного полярного года в 1958 году. Затем антарктическое почвоведение в нашей стране заглохло и возродилось в 1990-х, когда на шестом континенте появились ученые из пущинского Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, где действует уникальная лаборатория криологии почв. Сотрудник этой лаборатории, кандидат биологических наук Алексей Лупачев, уже несколько лет работает в Антарктике. Он стал одним из авторов вышедшей в этом году обширной монографии о почвах Антарктиды совместно с учеными из разных стран. Об антарктических почвах Алексей рассказал на пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология — наука XXI века».

Где же почвы?

Первая научная статья о почвах Антарктиды вышла в 1916 году по итогам Британской антарктической экспедиции. Даже спустя сто лет их изучение остается довольно немассовым занятием, практически уделом одиночек. Но есть шанс, что это изменится в ближайшие десятилетия, так как освоение континента идет семимильными шагами. В Антарктиде круглогодично работают люди на 89-ти исследовательских станциях, садятся и взлетают самолеты, ездит тяжелая техника, причаливают суда. А чилийские женщины порой приезжают туда разрешаться от бремени, чтобы у ребенка в паспорте было записано место рождения — Антарктида. Это уже не безлюдный материк с нетронутой природой. Некоторые его участки населены не хуже Европы и эксплуатируются также интенсивно. Отсюда возникла задача не только изучить естественный почвенный покров Антарктиды, но и сохранить его в чистоте.

«Откуда в Антарктиде почвы? — спросит читатель. — Там же всюду лед». Действительно 98% континента занято льдом. И только 2-3% свободной ото льда поверхности покрыты почвами. Лишь небольшие ареалы свободны ото льда где-то на островах и по окраинам материка. Как правило, почвы формируются в понижениях рельефа. Их мощность — не более первых десятков сантиметров. По сравнению с черноземами, мощность которых доходит до первых метров, это почти ничего. Как пояснил Алексей Лупачев, антарктические почвы даже найти нелегко, не то что изучать. В дополнение к этим трудностям ученым в Антарктиде не хватает методов для исследования почв, так как классические методы там не всегда подходят. Вот где нибудь в Сибири почва развивается долгое время практически нетронутой, а в Антарктиде она подвергается суровым испытаниям. Едва сойдет лед в летний период (в нашем полушарии в это время идет зима), нарождающиеся почвы сдувают суровые ветра. Сложно почвам закрепиться на скальной породе, постоянно крошащейся от перепадов температур. Да и температура воздуха оставляет желать лучшего. При минус 20 градусах рассчитывать на рост растений и активность микробов не приходится. Но все же кое-где почвы приживаются. Здесь не обходится без помощи морских птиц и колоний пингвинов, обильно удабривающих скалы органикой. Есть категория почв, которая формируется в самих скалах. Ученые уверяют, что только с виду камни кажутся безжизненными, а в их верхнем слое обитают микроорганизмы, которые ведут подрывную деятельность, разрушая минералы. Со временем верхний слой скал крошится, а микробы всем сообществом уходят еще глубже в камень. Ученые из Института географии РАН, которые собственно и открыли этот тип почв, называют их эндолитными от греческих слов endo — внутри и lithos — камень. Алексей Лупачев считает концепцию коллег новаторской.

Человек загрязняющий

Помимо климата на антарктические почвы сильно влияет деятельность людей. На советских полярных станциях остается много старой техники. Генераторы середины прошлого века все еще коптят антарктическое небо. «Ужасно смотреть на то, как хранится топливо на некоторых наших станциях», — делится Алексей впечатлениями. Неудивительно, что в образцах почв, взятых на полярных станциях, содержится много углеводородных загрязнителей техногенного происхождения. Чтобы проверить их токсичность для микроорганизмов, ученые использовали планарий (водных червей, см. подробнее о них в статье «Равнение на планарий» в № 4 от 04.04.16). Оказалось, почвы не так уж и ядовиты. Легкие фракции углеводородов, которые наиболее токсичны, быстро улетучиваются и их остается немного. А задерживаются в основном тяжелые фракции, которые мало токсичны. Со временем тяжелые фракции оседают в почвах, накапливаются и стекают по ручьям в океан. Насколько опасен для океана такой вид загрязнения, пока неясно.

Ученые нашли в антарктических почвах и глобальные загрязнители: пестициды, которые применяют на полях Бразилии, и полихлорированные бифенилы. Особенно высокую концентрацию глобальных загрязнителей наблюдают там, где гнездятся птицы. Они переносят вредные вещества в себе и оставляют их на ледяном материке с продуктами жизнедеятельности. Так что, по выражению Алексея Лупачева, «не все радужно в Антарктиде».

Ради науки

Какие-никакие, а почвы в Антарктиде изучать нужно. Не для того, конечно, чтобы растить там клубнику, а для поиска ответов на фундаментальные вопросы. Ради чистой науки каждый год на континент приезжают почвоведы со всего мира. Они работают на полярных станциях или обследуют континент на исследовательском судне, изучая различные свободные ото льда участки. Прошлым летом Алексей Лупачев работал на острове Кинг-Джордж в Западной Антарктике, где расположена наша станция «Беллинсгаузен». Вот прямо в эти дни ученый представляет первую почвенную карту этого района на международной конференции по мерзлоте в Потсдаме, в Германии.

Почвы Антарктиды сначала нужно тщательно описать, задокументировать, а потом уже думать о практическом применении. Изучая почвы в Антарктике, ученые надеются в первую очередь расширить горизонты науки, развить новые теории и методы. Хотя жизнь заставляет участвовать и в прикладных работах. Так, пущинским ученым дали задание найти микроорганизмы, разрушающие углеводородное топливо, так называемые биодеструкторы, чтобы очистить почвы на полярных станциях. Такие микроорганизмы известны и успешно используются во многих странах, но в Антарктиду нельзя привозить микробов с других континентов, поэтому нужно найти местные сообщества, которые будут охотно поедать дизельное топливо или авиационный керосин. Вместе с Институтом микробиологии РАН пущинские почвоведы нашли местные, антарктические, биодеструкторы и доказали их эффективность. А там, кто знает, может и до клубники руки дойдут. Пока же завоз чужеродных видов в Антарктиду запрещен международными договорами, запрещены там военные и ядерные объекты, промышленность и бизнес. Ледяной континент остается единственным местом на Земле, которое принадлежит всему человечеству и где безраздельно царит научный поиск.