Salt søer som fabrikker og økosystemer

Salt søer som fabrikker og økosystemer

Interview med Yegor Zadereev
"Trinity Option" №20 (214), 4. oktober 2016

Yegor Zadereev Født i 1972 i landsbyen Irbeyskoe Krasnoyarsk Territory. I 1994 sluttede han fra Fysik Fakultet for Krasnoyarsk State University. I 1998 sluttede han fra Det Naturvidenskabelige Fakultet og Politik ved Det Centraleuropæiske Universitet i Budapest. I 1999 forsvarede han sin afhandling. Forskningsinteresser: økosystemer af salt søer, miljøfaktorernes rolle i reguleringen af ​​dyreplanktonbefolkningens dynamik, matematisk modellering af befolkningsdynamik, kemisk kommunikation i akvatiske økosystemer. Næstformand for Det Internationale Samfund for Undersøgelsen af ​​Salt Søer. Mere end 10 år engageret i popularisering af videnskab. Videnskabelig redaktør af en række populære videnskabsbøger "Laboratory of Red Yar". Vinder af Videnskabelig Journalistklubs Diplom inden for rammerne af prisen "Enlightener", 2010.

I 1986 opstod der en katastrofe i Cameroun i området Niosøen. En stor mængde kuldioxid er kommet til overfladen af ​​søen; omkring 1,7 tusinde indbyggere døde af kvælning, tab blandt husdyr udgjorde 3.5 tusind. Dette var ikke den første og ikke den eneste tragedie, der var forbundet med komplekse biofysiske processer i reservoirer. Lignende søer er i Rusland.Om, hvor langt limnologer har avanceret i at forstå gåderne i friske og saltige søer, Olga Orlova i programmet "Hamburg-konto" på Public Television of Russia lærte fra kandidaten. biol. videnskab, ved. videnskabelig. et al. Institut for Biofysik, Sibirisk afdeling af det russiske videnskabsakademi Egor Zadereeva.

Olga Orlova

– Yegor, din limnolog. Og en af ​​retningerne for din aktivitet er undersøgelsen af ​​salt søer. For de mennesker, der studerede geografi i sovjetskolen, med udtrykket "salt søer", kommer Elton og Baskunchak og den triste skæbne af Aralhavet straks til at tænke på. Men det var længe siden. Dit biofysikinstitut ligger i Krasnoyarsk. Og hvordan studerer du saltvandet fra Sibirien? Har du mange objekter at studere i vores moderne Rusland?

– Salt søer findes generelt på alle kontinenter.

– Rusland er ikke berøvet?

– Og vi bliver ikke frataget, fordi saltvandssøer er typiske for zonen af ​​det såkaldte tørre (med andre ord tørt) klima: hvor mængden af ​​nedbør er mindre end fordampningsgraden. I det store og hele er det hele steppe. Og steppen strækker sig her fra Kaspianhavet til Chita, Transbaikalia og Mongoliet.Derfor er der ikke langt fra Krasnoyarsk i Khakassia og i det sydlige Krasnoyarsk territorium tilstrækkeligt saltede søer. Novosibirsk region, Transbaikalia …

– Det betyder, at du ikke oplever en mangel i disse farvande.

– Vi oplever ikke en mangel. Der er mange af dem. Og i øvrigt er vi biofysik. For os betyder det ikke noget, hvad søens størrelse er, men de generelle principper for dens funktion er vigtige. Selv en lille salt sø kan være nok til at studere de generelle mønstre for adfærd af sådanne systemer.

Med oversigten over søer overalt i verden er et problem. Jeg kan på en eller anden måde lide verdensskalaen mere end den russiske. Alligevel arbejder forskere ikke af nationale enheder, men af ​​geografiske. Og der er stadig tvist om hvor mange saltvande i verden. Det menes at antallet af salt søer er omtrent lig med antallet af friske søer (lidt mindre, men ukritisk). Selv dette er allerede fantastisk. Fordi det normalt betragtes, at der er flere friske søer end saltvand dem.

– I det mindste mener almindelige mennesker det.

– Strengt taget findes der ikke nøjagtige skøn – for hele verden og også for Rusland. Meget ofte ændrer saltvandene sig i størrelse og kan undertiden forsvinde og forekommer nogle gange.

– Men hvad er den grundlæggende betydning af undersøgelsen af ​​disse reservoirer? Hvorfor så meget interesse for dem? Hvorfor er de adskilt i en separat gruppe?

– Der er flere grundlæggende opgaver. Hvis vi taler om hypersaline søer, er der unikke bakterielle samfund. De bakterier, der lever med høj saltholdighed, bruger ikke ilt, men andre forbindelser, de deltager i cyklusserne af svovl, jern, nitrogen, kulstof. Og disse er udgange til biometallurgi, til nye enzymsystemer, interessante bioteknologier. I salt søer kan du søge efter unikke bakteriearter, trække unikke gener ud af dem, sy dem til organismer, der bruges i bioreaktorer, og lav nogle meget effektive behandlingsanlæg. De vil genbruge nitrogenforbindelser. Dette er en smal klasse af opgaver.

Den anden, temmelig bred opgave af opgaver er forbundet med, at vi i princippet skal forstå, hvordan komplekse økosystemer fungerer. Og salt søer er meget ofte lagdelt, det vil sige, de er opdelt i lag af vand af forskellig densitet. Disse lag er ikke blandet. Og sådan ikke-blanding fører til unikke betingelser. For eksempel er der på toppen et lag mindre saltvand, i bunden er der et lag af mere saltvand. Under endene af ilt.Gasser (såsom hydrogensulfid) begynder at akkumulere der. På den ene side bor der unikke bakterier der. På den anden side, hvis vandet er blandet, falder disse gasser i de øverste lag, dræber hele livet der (fisk og krebsdyr til en start), vil vandkvaliteten blive forringet kraftigt.

Og der er mange sådanne økosystemer, hvor vand ikke blandes. Fra havet, hvor der er iltfrie zoner (og området for disse zoner vokser nu, herunder på grund af klimaændringer) og slutter med Sortehavet, hvor der er store reserver af hydrogensulfid i bunden eller en lille sø i Khakassia. Vi undersøger bare en sådan sø, der hedder Shunet: længden er 900 m, bredden er 500 m, den maksimale dybde er ca. 6 m. Systemerne er forskellige i skala, og organisationsprincipperne er meget ens i forhold til fysik. Når vi studerer processerne for blanding og stabilitet i en lille sø, håber vi at skalere dem i store systemer.

Lake Shunet. Foto af F. Beryozov

– Hvordan dannes salt søer?

– Forskelligt. Men hvis vi taler om de indre reservoirer, der ligger inden for kontinenterne – Steppesøerne – så er formationsmekanismen som følger: En stor mængde vand strømmer fra afvandingsområdet, vandet fordamper, salt forbliver.Over tid er det koncentreret i dette reservoir, og nu er det blevet salt. Hvis søen falder yderligere, vil saltholdigheden stige, fordi saltet ikke forsvinder overalt. Eksempel – Aralhavet.

Aral Sea, 2012. Foto N. Dimbleb

– Der er et mellemstadium, når indbyggerne i ferskvandet i saltvandet ikke kan leve, og indbyggerne i havvandet kan endnu ikke. Og hvem bor der da?

– Der lever organismer, der har formået at tilpasse sig til at leve ved disse saltholdigheder. Også her er et særskilt emne af en meget stor kontrovers. Begrebet kritisk saltholdighed blev også udviklet af russiske limnologer. De hævdede, at der er en dip i biodiversitet ved visse saliniteter. Og nu, inklusiv i Rusland, er der undersøgelser, der siger, at svigt simpelthen skyldes misforståelsen af ​​livet, og det ser faktisk ud til at være nej, fordi livet indtager denne niche. Der er stadig meget kontroverser, er denne kritiske saltholdighed eller ej.

Under alle omstændigheder må vi forstå, hvad livet er i salt eller ferskvand. Hvis vi lever i ferskvand, skal vi udvikle mekanismer til osmoregulering, som ikke tillader salterne fra kroppen at komme ind i miljøet.Der er forbindelser inde i kroppen, de findes ikke i ferskvand. Det betyder, at de vil diffunde, hvilket betyder, at de skal opbevares. Hvis du bor i saltvand – tværtimod for at forhindre salt i at komme ind i kroppen, skal du pumpe det tilbage.

Følgelig er der ingen organismer, der kunne leve i en hypersalinsø eller i en ferskvands sø. De er tilpasset til den ene eller den anden.

– Og nu skal vi gå til manden. Vi alle bekymrer os primært om mængden af ​​ferskvand på planeten. Hvad lærer vi fra undersøgelsen af ​​saltvand i forbindelse med problemet med ferskvand? Er der en trussel om, at de reservoirer, der er friske i dag, bliver salte, og vi vil miste disse dyrebare reserver for os?

– Jeg har været vicepræsident for International Society for Study of Salt Lakes siden året før sidst. Og hvert år laver jeg en kort gennemgang af de mest interessante videnskabelige artikler om saltvand. Sidste år var den mest citerede artikel og ikke kun blandt saltfangerne, men generelt blandt akvatiske økologer, en artikel, der forudser salinering af mange friske søer som følge af klimaændringer [1]. Først og fremmest er dette relevant for Middelhavsområdet.Hvor der på grund af klimaændringer er forandringsbalancens afvigelse og afstrømning, begynder fordampningen at overstige afstrømning, og derefter fordampes mere vand fra søerne, end det kommer ind, saltkoncentratet, søerne bliver mere salte.

På søen Shunet for prøver. Billeder fra arkivet E. Zadereeva

En lignende artikel blev offentliggjort på arktiske søer i Canada [2]. Der er lignende processer. Dette er selvfølgelig stadig ikke høj saltholdighed, men alligevel øges mængden af ​​opløste ioner på grund af, at fordampningen begynder at overstige mængden af ​​indtag.

Det tredje problem er relateret til menneskelig aktivitet. For eksempel i staten bruges salt ofte til at drysse veje om vinteren, så kommer dette salt ind i oplandet, så når det op til reservoirer, søer, koncentrerer der, og de bliver også mere salte. Derfor eksisterer problemet med saltholdighed naturligvis. Og du skal forstå, hvad der vil ske med vores samlede mængde ferskvand i fremtiden.

Jeg lavede en humoristisk vurdering af Baikal-søen. Rigtig sjovt resultat. Hun er lidt spekulativ. Hvis Baikal-søen fordamper til størrelsen af ​​Novosibirsk-reservoiret ("reservoiret" lyder stort, men vi forstår, at Baikal er meget stor),så vil det være om saltholdighed som Det Døde Hav. Selvfølgelig er et sådant scenario nu svært at forestille sig. Det er næsten umuligt. Men i hvert fald fra et hvilket som helst reservoir kan du lave et reservoir med høj saltholdighed, hvis det ønskes. Og vi forstår nu, at der er en lille nedgang i vandstanden, herunder i Baikaløen. Det skyldes netop, at mængden af ​​vand, der strømmer ind i det med floder, falder enten på grund af lokale klimatiske ændringer eller på grund af menneskelig aktivitet.

En gang hvert tredje år finder en konference af International Society for Study of Salt Lakes sted. Næste år vil hun være i Ulan-Ude. Vi bruger det i Rusland. Og vi har valgt sloganet på vores konference "Undersøgelse af salt og friske søer – på jagt efter et kontaktpunkt". Fordi vi mener, at processerne til vurdering af vandbalancen, hvordan et økosystem opfører sig med en lille ændring i saltkoncentrationen, er relevant både for friske søer og for saltvande. Men her skal vi kigge efter det sammen.

– Er der fra det nationale økonomis synspunkt et sådant problem, at vi mister ferskvand? Skal vi bekymre os

– Vi taber dem heller ikke, men forurener i store mængder.Generelt skal vi naturligvis bekymre os om kvaliteten af ​​ferskvand. Det kan selvfølgelig renses, men rensningshastigheden er lavere end vores forureningsgrad.

– Hvorfor spørger jeg? Uendeligt drøftet i forskellige økonomiske fora for en vej ud af Ruslands krise. Så tal om, hvordan du kan dreje det økonomiske system, gøre det åbent osv. Det er meget svært. Det er nødvendigt at ændre kraften, lancere demokratiske processer, så der er konkurrence osv. Og for eksempel at komme ud af olierøret og overføre til et ferskvandsrør – disse scenarier diskuteres allerede. Hvordan behandler du dem? Til det faktum, at Rusland i fremtiden vil blive den førende eksportør af ikke frisk olie, men ferskvand? På grund af det faktum, at de alle vil ende der, og vi vil stadig?

– Ferskvand handler nu alligevel meget aktivt. Vi kommer nu til stallen med dig, køber en flaske vand og drikker det. Og ferskvandsmarkedet er virkelig stort. Og et stort antal virksomheder (russisk, udenlandsk) er involveret i dette. Hvis vi taler om et stort salg på olieniveau, tror jeg ikke rigtig på det, fordi det ligner meget på projekter til overførsel af sibiriske floder til Asien.

– Men du ved, at vores land er i stand til det? Generelt kan vi gennemføre globale projekter. Historien har vist det.

– Vi kan indse dem. Men du skal forstå, at hvis der kommer et sted, vil det ikke opstå der igen. Eksemplerne på Aralhavet og andre vandområder viser, at vi endnu ikke er klar til en sådan global forvaltning på makroområdets niveau med hensyn til bevarelse af livskvaliteten i den region, vi forvandlede.

Holland har mere eller mindre vellykket oplevelse, men der er en helt anden skala. Hvad er der brug for for dette? Især hvad vi gør. For at gøre dette har vi selvfølgelig brug for meget højkvalitets matematiske modeller, der gør det muligt for os at forstå, hvordan en sø opfører sig. Økologiens opgave er at forudsige adfærd af et økosystem under forskellige eksterne påvirkninger og sige, hvad der vil ske i løbet af en overskuelig tidshorisont. . Alt er meget enkelt, på den ene side. Men dette kræver tilstrækkelige værktøjer, først og fremmest matematiske værktøjer, der gør det muligt at træffe beslutninger, herunder for politikere og økonomer.

Til et eksempel. Nu er Urminsøen i Iran tørring op, ligesom Aralhavet har tørret op med os. Et stort antal af befolkningen forbliver uden vand.Fisk døde fordi saltholdigheden af ​​søen er vokset. Turismeindustrien og fiskeindustrien er gået sammen. Søen er væk, salt er blevet blottet, salt storme, vinden spredes, jordens salinisering finder sted, landbruget falder. Et stort problem.

Der er stadig ingen præcis god balance model, der giver mulighed for at forudsige med høj pålidelighed mængden af ​​vand, der vil blive leveret der, mængden af ​​vand, der vil fordampe. Selvom indsatsen er meget stor. Det ser ud til, at dette er en simpel opgave, men det er ikke trivielt. Derfor, uden at tage fat på sådanne problemer, er det ren utopi, som jeg ikke ville råde dig til at gøre, simpelthen fordi konsekvenserne er uforudsigelige.

– Hvor meget tid skal passere til søen fra den levende og den nuværende er næsten død og saltet så meget?

– Sagen er, at for saltvande er det meget hurtige tider, for i løbet af næsten 20 år er Aralhavet blevet meget sparsomt og opdelt i flere reservoirer, hvor livet som det var forsvundet. 20 år er ikke nok. Salt-søen Mar-Chiquita i Argentina (en meget stor sø, vi var der også) i løbet af de sidste 100 år har efter min mening oplevet to eller tre cykler med at hæve og sænke vandstanden,som konsekvent først ødelagde hele turistindustrien og ødelagde hele fiskerisektoren. Og nu ved de ikke længere, hvad de skal gøre, for det ser ud til at søen er vendt tilbage til mere eller mindre klare grænser, en fisk har dukket op igen, men nu er de allerede bange for at gøre noget aktivt, fordi de ikke ved, hvordan det vil opføre sig i Den nærmeste 10-15-årige periode. 10 år er kort tid. En person har ikke tid til at tilpasse sig og er ikke klar for, at miljøet vil ændre sig radikalt om 10 år.

Argentina. Tidligere sø bunden med ændret vandstand. Billeder fra arkivet E. Zadereeva

– Du går på ekspeditioner ikke kun i Rusland, men også til andre lande. Fortæl os om de mest fantastiske søer, hvor du formåede at besøge.

– Vi kørte en del af Tibet, Tsaidam depression, vi så et ganske stort antal salt søer. Kineserne har deres vej.

– Og hvordan løser kineserne for øvrig problemet med salinisering?

– Og kineserne løser dette spørgsmål meget enkelt. Salt søer – dette er en enorm base af mineralske råvarer. Derfor ser kineserne saltvandene som damme fyldt med store mængder opløst salt. Kalium, magnesium, lithium, natrium kan opnås fra en salt sø – et meget stort antal forbindelser.Derfor sætter de flere store fabrikker rundt om deres saltvande, især i ørkenen tibetanske område, der producerer millioner af tons salt. Sælg på markedet og derved øge deres økonomier.

– Utilitær tilgang.

– Ja, søen er en fabrik. Den anden tilgang, kontrast, er en sø som økosystem.

Farverig forsker af saltvande Maria Farias fra Argentina udforsker stromatolitter. Der, hvor en strøm af ferskvand strømmer ind i søen, begynder mineraler at falde. Cyanobakterier vokser på disse mineraler, så lag af mineraler er lagdelt. Og det viser sig sådan en bio-koaksial struktur, som betragtes som prototypen af ​​det første liv på jorden. De ældste stromatolitter er milliarder år gamle. Dette er en af ​​de første bio-organiske og bioorganiske formationer. Hun udforsker disse stromatolitter i søer i Andeserne. Disse er høje bjergsøer, meget rige på lithium. De er interesseret i kommercielle strukturer. Størstedelen af ​​lithium findes i saltvande eller i saltmyrer. Faktisk er de mined. Vi fordamper vand, vi tager lithium og vi sælger. Det er meget enkelt. På den ene side er disse søer derfor interessante som unikke artefaktøkosystemer.Der er en bro i astrofysik og astrobiologi, fordi det er høje bjerge, en øget strøm af solstråling, et andet pres. Generelt er ekstreme forhold. På baggrund af undersøgelsen af ​​disse reservoirer kan du lære noget nyt om Mars. På den anden side er der en økonomisk interesse. Maria Farias lykkedes på regeringsniveau at erklære dette beskyttede område. Og nu er alt arbejdet stoppet.

Der er to sådanne kontraster: enten et bevaringssystem eller udvinding af mineraler …

– Hvad er tilgangen i Rusland? Bliver vores saltsø blevet en fabrik? Eller har vi stadig beskyttede økosystemer?

– Vi har saltmyrer hvor vi ekstraherer salt. Dette, for eksempel, Baskunchak. Og der er selvfølgelig en slags saltfabrikker. Der er et århundrede, endda næsten tusind år med saltminedrift. Dette er normalt. Derudover er saltøer ofte også resorts. Vi bliver behandlet og hvile. I hvert fald i Sibirien findes der resorts på mange saltvande. Og mange af disse søer er på en eller anden måde beskyttet.

Og endnu en ting sparer mange salt søer. Ofte er disse fuglemigrationspunkter. Bogvandene er beskyttet af Ramsar-konventionen. Og meget ofte er det kun zoner i salt søer.Derfor er mange salt søer erklæret beskyttet. Steppe zone, fuglene flyver, ingen steder at stoppe.

Så der er grene i alle forskellige retninger.

– Den mest fantastiske effekt, du har forstået på salt søer?

– Den mest fantastiske effekt er ikke forbundet med ekspeditionen, men med begyndelsen af ​​vores arbejde. Vi vidste endnu ikke noget. Vi tog en krukke fra dybden af ​​søen, den var lyserød, og i lang tid fandt vi ud af, hvem der ikke havde vasket krukken før prøveudtagning. Først da lærte vi: Det er normalt, at svovl lilla bakterier lever på en bestemt dybde, som danner sådanne tynde lag. De ligner opløst kaliumpermanganat. Og så var vi helt dumme, kandidatstuderende, fysikere, der for første gang kom til søen. Alle dåser er hvide, og den ene er pink …

– Nu er du en erfaren limnolog, der har set meget. Hvem er din foretrukne indbygger i salt søer?

– Den mest elskede indbygger er nok den, jeg plejede at forberede min ph.d.-afhandling. Små forgrenede krebsdyr Moina Bor i friske og brakede søer, og de er fantastiske for andre. De kan reproducere seksuelt, de kan reproducere gratis, de danner specielle æg, der kan tørres, frosne, bestråles,læg en mættet opløsning af noget giftigt stof, og sæt det æg i rent vand, og en vidunderlig levende krebsdyr vil klapre ud af det.

– Så dette er ikke en krebs, men en phoenix fugl?

– Ja, de blev endda sendt til rummet. Der danglede de på overfladen af ​​ISS'en, så kom de tilbage, og krebsdyr klækkede fra nogle æg.

– Expedition af dine drømme?

– Vi her med min bekendtskabs videnskabelige journalist Alexei Payevsky ønsker at røre ekspeditionen "All Salt of Russia" på salt søer fra Krim mod øst. Det ville nok være fantastisk.

1. Økologiske konsekvenser af den globale opvarmning. Hydrobiologia. DOI: 10.1007 / s10750-014-2169-x. Maj 2015, bind 750, udgave 1, s. 201-227.

2. De subarktiske søers udtalte kemiske reaktion på klima-drevne tab i overfladeområdet. Global Change Biology. DOI: 10.1111 / gcb.12759. Bind 21, udgave 3. marts 2015. Sider 1140-1152.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: