Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Algal Research.
Зеленая водоросль кладофора (Cladophora) растет в пресных, морских и гиперсоленых (с количеством соли более 35 грамм в литре воды) водоемах по всему миру. При этом в гиперсоленых озерах в летние месяцы кладофора активно разрастается и образует крупные скопления — плавучие маты. С одной стороны, это может привести к тому, что в водоеме накопится слишком много органических веществ и снизится количество кислорода, что плохо для обитателей озера. Но с другой, человек может использовать заросли кладофоры как ценный источник белка, аминокислот, йода и других жизненно важных химических элементов.
Ранее ученые из Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН (Севастополь) показали, что кормовые добавки из этой водоросли ускоряют рост кроликов и цыплят-бройлеров и обогащают их мясо йодом, а у кур-несушек еще и увеличивают на 30% яйценоскость. Однако подробно химический состав кладофоры до сих пор не исследовался и не было известно, как он меняется в зависимости от сезона и места сбора. Это тормозит внедрение добавки на ее основе в практику животноводства и аквакультуры.
В новой работе исследователи впервые определили состав и количество различных химических элементов в тканях кладофоры.
В 2018 году в течение активного периода роста водоросли — с апреля по сентябрь — авторы собирали образцы кладофоры, растущей в гиперсоленом озере Херсонесское в Крыму. Здесь водоросль образует плавающие маты толщиной до нескольких сантиметров, летом покрывающие до 90% поверхности озера.
Ученые высушили и измельчили образцы, после чего с помощью современного масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой, который позволяет определять даже ничтожно малые концентрации веществ, оценили их химический состав. Кроме того, чтобы понять, откуда в водорослях берутся те или иные элементы и как они связаны с состоянием окружающей среды, исследователи проанализировали состав донных отложений. Дело в том, что отмершие водоросли постепенно опускаются на дно и разлагаются, поэтому сравнение состава живых растений и донного ила позволяет выяснить, какие элементы остаются в растении, а какие уходят в отложения.
Оказалось, что в тканях водорослей накапливается большое количество кальция, калия, магния и натрия, причем содержание калия почти в семь раз превысило уровень натрия. Это говорит о том, что у кладофоры есть природный механизм борьбы с засолением: ее клетки выкачивают лишний натрий, который в избытке находится в соленой воде, и накапливают калий. Такое соотношение калия и натрия очень позитивно скажется на животных, если использовать кладофору в качестве пищевой добавки: водоросль не перенасытит организм солью, зато станет источником ценного калия, необходимого для работы сердца и мышц.
Также ученые обнаружили, что водоросли накапливают в 1,8–3,6 раза больше бора, селена и марганца, чем донные отложения. Количества токсичных алюминия, свинца и титана, напротив, оказались более существенными в иле — в 10 раз выше, чем в кладофоре. Таким образом, водоросли «собирают» ценные микроэлементы (особенно селен, который важен для иммунитета животных), но не накапливают опасные тяжелые металлы. Значит, кормовые добавки из кладофоры будут полезны и безопасны для скота.
При этом в целом химический состав кладофоры в разные сезоны оставался постоянным. Ученые заметили только небольшое увеличение количества натрия, кальция и магния к осени.
«Зная химический состав кладофоры, можно будет ускорить ее внедрение в качестве кормовой добавки в сельское хозяйство. Наши данные указывают на то, что она станет не только источником йода для животных, но и ценным ресурсом для получения калия и селена. В дальнейшем нам предстоит исследовать, почему одни элементы остаются в тканях водорослей, а другие уходят в донные отложения», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Елена Ануфриева, доктор биологических наук, руководитель лаборатории экстремальных экосистем Института биологии южных морей имени А.О. Ковалевского РАН.
Источник: пресс-служба Российского научного фонда.
На заглавном фото: озеро Херсонесское с матами кладофоры. Источник: Николай Шадрин / ФИЦ ИнБЮМ РАН.
