Свет городов делает рыб тревожнее и менее активными
Учёные изучили молодь гуппи, содержавшуюся в условиях естественного цикла «день — ночь» и при постоянном ночном освещении, имитирующем городскую засветку. Уже через несколько недель рыбы, жившие при искусственном свете, стали заметно менее активными, чаще демонстрировали признаки тревожности и избегали исследования новой среды.
Исследователи предполагают, что постоянная засветка нарушает циркадные ритмы животных — внутренние биологические часы, регулирующие сон, обмен веществ, выработку гормонов и поведение. В результате у рыб меняется реакция на потенциальную опасность, ухудшается поиск пищи и способность адаптироваться к изменениям окружающей среды.
Авторы отмечают, что проблема выходит далеко за рамки лаборатории. Свет от уличных фонарей, дорог, промышленных объектов и прибрежной инфраструктуры проникает в реки, озёра и пруды, особенно вблизи городов. Для многих водных организмов ночная темнота служит важным сигналом, определяющим время кормления, размножения и укрытия от хищников.
По мнению исследователей, световое загрязнение следует рассматривать как полноценный экологический фактор наряду с химическим загрязнением, шумом и изменением климата. Более продуманное освещение — например, использование направленных светильников, снижение яркости и отключение лишнего света ночью — может помочь уменьшить воздействие на водные экосистемы.
Posted in Биоразнообразие, В мире, События, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Как мицелий становится материалом будущего
Фото: canva
В последние несколько лет вокруг грибов возник настоящий культ: дизайнеры посвящают им модные коллекции, шеф-повара изобретают новые ферментированные блюда и напитки, психологи рекомендуют их для лечения депрессивных состояний, а диетологи — для усиления иммунитета и борьбы с хроническими заболеваниями.
Грибы спасают нас не первый раз. Египтяне упоминали лечебные свойства плесневых грибов еще в папирусах XV века до н.э., хотя официальная медицина признала эти свойства лишь в 1928 году, когда Александр Флеминг открыл пенициллин. Этот антибиотик совершил настоящий переворот в истории современной медицины и спас миллионы человеческих жизней.
Сегодня же многочисленных представителей царства грибов (большинство которых по-прежнему не исследованы или не известны науке) все чаще призывают себе на помощь экологи.
Пожиратели мусора
Разнообразие грибов, их умение приспосабливаться к окружающим условиям и хитросплетения образуемых ими систем поражает: чтобы заглянуть в этот мир, достаточно почитать книгу «Запутанная жизнь. Как грибы меняют мир, наше сознание и наше будущее» Мерлина Шелдрейка.
Правда, грибы нередко обладают токсичными свойствами, но правда и в том, что многие из них имеют способность расщеплять ядовитые вещества и перерабатывать их в более безопасные. Этот процесс называется микоремедиацией, и сегодня экологи находят пути ее использования в борьбе с загрязнениями природы.
Вот лишь некоторые варианты применения. Питер МакКой, миколог-самоучка с 16-летним стажем и основатель движения Radical Mycology, обнаружил, что при помощи обыкновенных вешенок можно утилизировать сигаретные окурки — самый распространенный в мире мусор. За несколько недель мицелий поглощает ацетат целлюлозы, из которого сделан фильтр, так как по своей структуре он схож с органическим целлюлозным волокном — любимой питательной средой вешенок. Наличие в окурках токсичных смол, как оказалось, не является проблемой для грибов. Как утверждает Питер, грибницу можно «приучить» к любому питательному рациону — главное, знакомить ее с новой субстанцией постепенно.
Дизайнер из Бельгии Одри Шпейер используя те же научные выводы основала стартап PuriFungi и разработала пепельницу из грибов. Окурки, оставленные в такой пепельнице, за 1-2 месяца перерабатываются мицелием, а из оставшегося после этого биоматериала можно создавать новые такие же пепельницы.
С 2017-го года ведутся исследования плесневого гриба Aspergillus tubingensis, который прославился своей способностью за несколько недель разлагать полиуретан, а в настоящее время широко используется для производства ферментов и аскорбиновой кислоты. Ученым предстоит узнать, сможет ли этот гриб стать решением мировой проблемы загрязнения пластиком.
Грибы способны очищать воду и почву после разливов нефти и утечки тяжелых металлов — уже сейчас для этих целей можно использовать специальные ферменты грибкового происхождения. Фильтры из мицелия применяется для очистки воды — этот процесс получил название микофильтрация. Их устанавливают в дренажных трубах для того, чтобы избежать заражения водоемов тяжелыми металлами или фекальными колиформными бактериями.
А кроме того экологи пытаются поставить супер-способности грибов на борьбу с радиацией: оказалось, что грибковые колонии Cryptococcus neoformans, разросшиеся на стенах энергоблока Чернобольской АЭС, «питаются» энергией гамма-излучения и превращают ее в химическую энергию — этот процесс схож с фотосинтезом у растений.
Микоремедиация проникает даже в сферу ритуальных услуг — в Нидерландах, например, изобрели гробы на основе мицелия, которые преобразуют тело умершего в питательные вещества для растений.
Целительная сила
Антибактериальные свойства грибов используются не только в медицине (для производства антибиотиков), в нутрициологии (в качестве БАДов и супер-фудов) и в косметологии (в виде экстрактов и ферментов в составе кремов).
Сейчас ученые пытаются с их помощью остановить массовую гибель пчел. Вымирание пчел — одна из самых острых проблем современной экологии, побочный эффект интенсивного развития сельского хозяйства с постоянным использованием инсектицидов. Но кроме того, колонии пчел по всему миру поражают различные вирусные заболевания. Возможность использования грибов для борьбы с вирусами подсказали сами пчелы — они частенько употребляют в пищу мицелий. Во время экспериментов в корм пчелам добавляли экстракт трутовика Ganoderma resinaceum, и результаты оказались оптимистичными: пчелы стали в 79 раз реже заражаться вирусом деформированного крыла и в 45 тысяч раз — вирусом Лейк Синай (LSV).
О микофабрикации — создании новых материалов на основе мицелия — мы уже писали. Новые экологичные в производстве, биоразлагаемые ткани, строительные и упаковочные материалы постепенно проникают практически во все сферы нашей жизни. Сейчас их взяла на вооружение индустрия косметических средств: в продаже появились одноразовые маски для лица, патчи для век и спонжи для макияжа, созданные по технологии MycoFlex™.
Существуют и не совсем очевидные пути, как грибы могут улучшить экологию планеты. Например, экологи считают, что грибы способны защитить от гибели тропические леса, если начать использовать их… для производства альтернативного корма для рыбных хозяйств. Финская компания EniferBio в этом году опубликовала исследование, согласно которому гриб Paecilomyces varioti и извлекаемый из него белок под названием Pekilo смогут заменить сою. В XX веке Pekilo активно использовался для корма свиней и кур в Финляндии, но в 1991-м году его производство прекратилось.
Рыбная промышленность напрямую зависит от выращивания соевых бобов — основного компонента корма для рыб. Спрос на продукты аквакультуры и потребление рыбы в мире постоянно растут (за последние полвека они почти удвоились), а вместе с ними расширяются и плантации бобов. Это одна из причин обезлесения: ради плантаций сои уничтожаются огромные площади дождевых лесов Амазонии.
Инженеры экосистем
Но самые главные суперспособности грибов скрыты от нас под поверхностью земли — в колоссальной подземной сети, которые ученые иногда называют wood-wide web. Масштабы этой сети и удивительные ее способности мы по-прежнему знаем очень мало. Но самое важное нам уже известно: эти сети могут стать ключом к решению климатических проблем, вызванных выбросами диоксида углерода — ежегодно они поглощают около 5 млрд. тонн углекислого газа. Речь, конечно же, о микоризных сетях, без которых существование растительного мира на земле было бы невозможно.
Микориза — это симбиотическая связь мицелия с корневой системой растений, и примерно 90% всех известных науке сосудистых растений состоят в отношениях такого симбиоза с грибами.
Грибы и растения обмениваются питательными и минеральными веществами, влагой и химическими сигналами. Растения благодаря грибам получают необходимые для них фосфорные соединения и азот, а также цинк и медь, в ответ снабжая грибы углеродом. Но грибы не только «кормят» растения, но и обеспечивают защиту от болезней, помогают поддерживать связь одного растения с другим. Этот процесс начался около 500 миллионов лет назад — как показали исследования, именно грибница обеспечила необходимые условия для того, чтобы морские растения смогли переселиться на сушу и начать эволюционировать самостоятельно. Это вызвало сокращение уровня диоксида углерода в атмосфере планеты на 90%.
Сегодня микоризные сети все так же поглощают гигантские объемы углерода и помогают уменьшить последствия самой большой экологической проблемы современности. Благодаря грибнице, не все углеродные выбросы отправляются в атмосферу — треть из них оседает в почве — деревья поглощают СО2 в процессе фотосинтеза и «передают» его через корни под землю (около 75% всего углерода на планете оседает в почве). Ученые установили, что в лесах с развитыми микоризными сетями деревья поглощают диоксид углерода особенно эффективно. Кроме того, микоризные грибы поддерживают плодородный слой почвы, уберегая его от эрозии и вымывания. Благодаря им питательные вещества не вымываются вместе с дождями.
При этом микоризные сети по-прежнему очень мало изучены. Ученым сложно постичь эти живые организмы во всем их немыслимом масштабе: достаточно вспомнить гиганта из Орегона, самый огромный организм на планете — грибница опенка темного из заповедника Малур разрослась на площади почти в 9 гектаров.
Почему микоризные сети умирают?
Одной из главных причин уничтожения микоризных грибов стало сельское хозяйство, набравшее в XX веке немыслимые прежде обороты. От микоризы во многом зависит плодородие почвы, и знания об этом тысячелетиями использовались в традиционном земледелии. Но современное сельское хозяйство сделало свою ставку не на уникальные способности грибов, а на минеральные удобрения и интенсивное вспахивание. Из-за этого грибные сети, формировавшиеся столетиями, гибнут.
Ситуацию усугубляют такие признаки глобального экологического кризиса, как пожары, засуха и обезлесивание. Кроме того уничтожение грибницы связывают с загрязнением атмосферы кислотными оксидами и оксидами азота. Исследования показывают, что в лесах, где выпадают кислотные осадки, вырастает меньше деревьев, образующих микоризные связи.
С гибелью микоризных грибов нарушается привычный баланс в природе. И главные последствия, конечно же, отражаются на изменениях климата: высвобождение даже 0,1% процента углерода из почвы на территории Европы будет равнозначно объему выхлопных газов от 100 млн. автомобилей.
Как защитить грибы?
Ответить на этот вопрос сложно, так как большинство грибов не изучены (из 3,8 млн видов грибов науке не известны более 90%), масштабы микоризных сетей сложно оценить, а их исчезновение никак не задокументировано.
В 2018-м году ученые из Великобритании опубликовали отчет, посвященный проблеме защиты грибов. Исследователи сравнили статистику по животным, растениям и грибам, упомянутым в Красной книге Международного союза охраны природы и природных ресурсов, МСОП. В этом списке указаны виды, находящиеся под угрозой исчезновения — 68 тысяч животных, более 25 тысяч растений и… всего лишь 56 грибов. В актуальной версии Красной книги грибов уже 280, но это все еще капля в море.
Чтобы попытаться защитить микоризные сети ученые по всему миру занялись созданием глобальной карты мицелия. Определить масштаб и расположение грибницы по всему миру непросто, поэтому на сайте Общества защиты подземных сетей SPUN, инициировавшего проект, привлекают к участию волонтеров. Общество запустило бесплатное обучение для «миконавтов» — тех, кто будет заниматься сбором почвенных проб. Это позволит создать новое мировое сообщество защитников грибов — как профессиональных ученых, так и обычных людей. Кроме того, на сайте организации публикуются простые советы, как помочь микоризным грибам. Главный из них: не оголять почву, прикрывать ее листьями и высаживать растительность, чтобы мицелий получал питательные вещества.
Более глубокое понимание микоризных сетей позволит со временем не только создать законодательную базу для их защиты, но и, вероятно, откроет новые способы борьбы с проблемой парниковых газов. Уже сейчас исследователи говорят о том, что микоризные сети могут стать альтернативой техногенным средствам очистки воздуха от диоксида углерода.
Тем более, что существующие технологии улавливания CO2 на данный момент повышают загрязнение атмосферы, а производство подобных машин неизбежно нарушает экологическое равновесие — добыча металлов, строительство и транспортировка оставляют свой углеродный след. В отличие от грибов — которые незаметно делают свое дело в тесной связи с окружающими организмами.
Но какой бы безграничный потенциал в борьбе с парниковым эффектом не скрывал в себе таинственный и хрупкий мир грибов, реализоваться он сможет лишь в том случае, если мы снизим свои скорости — производства, потребления и перемещений по планете и научимся жить в симбиозе с окружающей природой — как грибы.
Posted in Биоразнообразие, Взгляд, Климат, Наука, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Износ шин становится новым источником загрязнения пресных вод
Каждый год в окружающую среду попадают миллионы тонн частиц износа шин. Они состоят не только из синтетического каучука, но и содержат десятки химических добавок — антиоксиданты, пластификаторы, стабилизаторы и соединения тяжёлых металлов. Во время дождей частицы смываются с дорог в ручьи, реки и озёра, где постепенно оседают на дне.
Исследователи сосредоточились на личинках водных насекомых — важных обитателях донных экосистем и основном корме для многих видов пресноводных рыб. В лабораторных экспериментах выяснилось, что личинки не способны отличить частицы шин от органических остатков и активно их заглатывают вместе с пищей.
После попадания в организм химические вещества начинают высвобождаться из частиц. Особенно внимание учёных привлекло соединение 6PPD-хинон — продукт превращения антиоксиданта 6PPD, который широко применяется при производстве автомобильных шин. В последние годы именно это вещество связывают с массовой гибелью тихоокеанских лососей после дождей, когда загрязнённый дорожный сток попадает в нерестовые реки.
Эксперименты показали, что загрязняющие вещества способны накапливаться в тканях беспозвоночных и затем переходить к рыбам, которые ими питаются. Таким образом, частицы шин становятся не просто загрязнителем донных отложений, а полноценным каналом переноса токсичных соединений по пищевой цепи.
Авторы отмечают, что масштабы проблемы могут быть значительно больше, чем предполагалось. Если раньше основное внимание уделялось микропластику, то частицы износа шин сегодня рассматриваются как отдельный и весьма значимый источник химического загрязнения пресных вод. По мере роста числа автомобилей и интенсивности дорожного движения их вклад в загрязнение водных экосистем будет увеличиваться.
Исследователи считают, что для снижения риска необходимы не только более эффективные системы очистки ливневых стоков, но и разработка новых составов шин с менее токсичными добавками.
Posted in В мире, Вода, События, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Плавающая платформа соединила водоросли, энергию и пресную воду в одном модуле
В центре концепции — культивирование макро- и микроводорослей на плавающих и погружённых сетях из переработанного полиэтилентерефталата (rPET). Водоросли здесь не просто сельскохозяйственная культура — они выполняют сразу несколько функций. Поглощая углекислый газ и выделяя кислород, они помогают снижать закисление океана. Погружённые сети со временем превращаются в искусственные рифы, привлекая морских обитателей и повышая биоразнообразие в зоне платформы.
Собранная биомасса не пропадает даром. Из неё получают биотопливо, нутрицевтики — биологически активные соединения для пищевой промышленности, — фармацевтические компоненты и биоразлагаемые биопластики. Один организм, множество продуктов — такова логика замкнутого цикла, которую автор закладывает в экономическую модель платформы.
Электричество вырабатывают два источника: осцилляционные конвертеры волновой энергии с лёгкими rPET-лопастями и солнечные панели на крыше центрального купола. Пресная вода поступает из системы сбора дождевой воды и опреснительных установок, также работающих на солнечной и волновой энергии.
Органические отходы не выбрасываются — они проходят анаэробное сбраживание. В результате образуются биогаз для нужд платформы и питательная вода, которую направляют обратно на выращивание водорослей. Автоматизированные системы параллельно собирают морской мусор и отправляют его на переработку. Круг замыкается.
Конструктивно платформа собрана из нержавеющей стали и алюминиевых рам, обтянутых прозрачной термоформованной rPET-оболочкой. Её форма не случайна: органические очертания апеллируют к природным паттернам — коралловым образованиям и волновым ритмам. Адаптивная балластная система реагирует на погодные условия в реальном времени: во время шторма платформа поднимается выше над водой, в спокойную погоду опускается ниже, оптимизируя устойчивость и энергоэффективность. Центральный купол и широкий обходной мостик по периметру организуют внутреннее пространство. Модульность конструкции позволяет соединять несколько платформ, формируя плавающие сети.
Помимо производственных функций, в проект заложены исследовательские лаборатории, экологический музей, образовательные мастерские и визит-центр, посвящённый морской биотехнологии и возобновляемой энергетике. В долгосрочной перспективе Мохсен Лаэи видит NOVASIS не одиноким островом, а архипелагом взаимосвязанных плавающих сообществ, способных обеспечивать жителей едой, энергией, рабочими местами и жильём — не нанося ущерба океану, а напротив, помогая ему восстанавливаться.
Пока NOVASIS существует как концептуальный проект. Но в условиях, когда береговые линии отступают под давлением повышающегося уровня моря, а нехватка пресной воды становится всё более острой проблемой для прибрежных регионов, сама логика подобных решений приобретает всё большую практическую ценность.
Posted in Среда, Технологии by Экосфера with comments disabled.
Пластик из древесины может изменить будущее упаковки
Исследователи из Университета штата Пенсильвания предложили использовать целлюлозу — природный полимер, содержащийся в древесине и растительных волокнах, — в качестве основы для создания более экологичных пластиковых материалов.
Обычные пластики, такие как полиэтилен и полипропилен, производятся из нефти и отличаются высокой устойчивостью к разрушению. Именно это свойство делает их удобными в быту, но превращает в серьёзную экологическую проблему: многие пластиковые изделия сохраняются в природе десятки и сотни лет.
Новый материал сочетает прочность, необходимую для повседневного использования, с возможностью более эффективной переработки. Учёные изменили структуру целлюлозы таким образом, чтобы получившийся пластик можно было повторно перерабатывать без значительной потери свойств.
Главная сложность при создании растительных пластиков заключается в том, что природные компоненты часто делают материал слишком хрупким или нестабильным. Исследователям удалось решить эту проблему с помощью химической модификации целлюлозных цепочек — они сохранили прочность материала, но добавили ему способность легче возвращаться в производственный цикл.
По словам авторов работы, новый подход может стать альтернативой части нефтяных пластиков, особенно в упаковке и одноразовых изделиях. При этом технология пока находится на стадии разработки: предстоит проверить её долговечность, стоимость производства и поведение материала в реальных условиях.
Учёные считают, что будущее пластика может быть связано не с полным отказом от этого материала, а с созданием «циркулярных» систем, где вещи проектируются так, чтобы после использования превращаться в новое сырьё.
Новая разработка показывает: привычные материалы могут получить вторую жизнь, если изменить не только способ их производства, но и весь цикл обращения с ними.
Posted in В мире, Пластик, События, Технологии by Экосфера with comments disabled.