«ВО ВСЕМ МНЕ ХОЧЕТСЯ ДОЙТИ
ДО САМОЙ СУТИ…»
Третьего февраля директору красноярского Института биофизики СО РАН члену-корреспонденту РАН А. Дегерменджи исполняется 60 лет. Андрей Георгиевич — человек основательный. Цели перед собой ставит нешуточные, от намеченного не отступает и во всем пытается докопаться до истины (как в пастернаковских строках — «дойти до самой сути»). Однако серьезные намерения большого ученого и руководителя института сочетаются с гибкостью подхода и огромным чувством юмора, а за внешней суровостью (каюсь, именно таким было первое впечатление) скрывается приятнейший собеседник. А поговорить накануне юбилея было о чем…
Ю. Александрова, «НВС»
Красноярск — Новосибирск
— Андрей Георгиевич, за время вашего директорства, особенно в последние годы ИБФ добился немалых успехов. Чем особенно гордитесь?
— Наше первое и основное направление, заложенное еще научными «отцами-основателями» института академиками И. Терсковым и И. Гительзоном — это работы, связанные с развитием замкнутой системы жизнеобеспечения (СЖО). Как мы теперь понимаем, эта система является уникальной — ни одно космическое агентство не создало ничего подобного. Эксперименты, проводившиеся в разных частях света, оказались, в целом, неудачными. В данной области мы абсолютные пионеры. Собственно, направление по замкнутым системам жизнеобспечения и создало наш институт. Сейчас идет сложный процесс передачи эстафеты новому поколению исследователей.
— Достаточно ли востребована эта тематика?
— Конечно, она просто необходима! Еще академик С. Королев, мечтавший о полетах на Марс и Луну, в ответ на вопрос, когда же нужны будут такие системы, ответил — «вчера». Экспериментальная биолого-техническая система жизнеобеспечения человека (изолированная от среды, с регенерацией растительной пищи, атмосферы и воды) и возникла «вчера», но была недостаточно совершенна — даже наша пионерная система. Для космических поселений или сверхдлительных перелетов важно, чтобы был почти стопроцентный круговорот, чтобы все вещества, включая жидкие и твердые выделения человека, «возвращались обратно». А в первоначальной системе не все возвращалось на уровень растений, т.е. часть выделений человека «уходила в тупик». Для дальних межпланетных полетов, лунных или марсианских баз это не подходит. Поэтому разрабатывается новое поколение замкнутых систем, которые должны обрести второе дыхание.
В Институте созданы принципиально новые запатентованные технологии (физико-химическое разложение органики, почвоподобный субстрат и др.), которые представляются перспективными для увеличения замкнутости круговорота веществ, но нуждаются в экспериментальной проверке в условиях замкнутых систем. Надо помнить, что эксперименты эти — очень длительные, связанные с характерными периодами роста растений. Сегодня фактически возникает следующее поколение таких «биосов» — биологических систем жизнеобеспечения, в которых можно провести эти эксперименты.
Развитие теории замкнутых экосистем — довольно специфическая область математической экологии, чрезвычайно полезная как при конструировании систем жизнеобеспечения, так и вообще для анализа биосферного круговорота. Мы добились существенных успехов и в этом. Так, школой проф. С. Барцева была создана теория оптимальной компоновки СЖО из отдельных звеньев, продолжены новые подходы к редукции сложных моделей без потери существенных их свойств. С доктором наук В. Губановым мы существенно продвинулись в формализации механизмов замыкания, доведя теорию до обобщенной «формулы замкнутости». На очереди стоит разработка полномасштабного пакета компьютерных программ для обеспечения проектирования замкнутых систем, имитации и оптимизации динамики систем жизнеобеспечения в штатных и аварийных ситуациях, тренажерных процедур.
— Наверное, космос — не единственная сфера, в которой можно применять замкнутые системы?
— В настоящее время наблюдается глобальный кризис биосферы. В этом усматривают влияние механизма парникового эффекта, нарастания концентрации СО2 и подъема температуры. В конечном счете, все может быть связано с лесными, озерными, океаническими системами, в которых происходит фотосинтез, поглощается углекислый газ. Замкнутую систему можно использовать в качестве принципиальной модели устройства биосферы и проводить на ней некие ключевые эксперименты. Конечно, не моделировать полностью систему с круговоротом, а проверять какие-то принципиальные моменты, повторяя на замкнутых экспериментальных системах то, что происходит в природе — физики называют такие модели «идеальными».
— Все ли идеально в «идеальных» моделях?
— Это еще сравнительно молодое направление. Мы создали для биосферы теоретические упрощенные модели по сознательно сконструированному «пессимистическому» сценарию и получили новые эффекты. Осталось детально проверить и уточнить некоторые их свойства. Более всего настораживает, что с подъемом температуры может начаться разложение гумуса в почве, и это приведет к еще большему выделению СО2, чем при к сжигании топлива, в связи с чем еще выше поднимется температура и т.д. Теория предсказывает, что в принципе есть дата, после которой прекращение сжигания топлива уже не остановит выделения СО2 из почвы. Этот теоретически необратимый эффект выглядит катастрофическим. Наши модели показывают жуткие ситуации, которые хочется проверить экспериментально, но в природе это сделать невозможно — биосфера не экспериментальная машина. Поэтому мы организовали «триединство» методов: теории, эксперимента (малые замкнутые экосистемы) и спутниковых наблюдений, которые позволяют относиться к данному направлению с большей надеждой — надеждой на то, что мы добъемся верификации результатов и в области глобальных моделей.
— Какими исследованиями, кроме замкнутых систем, занимается Институт биофизики?
— Еще одно направление касается изучения озер Хакасии. Их около тысячи, и все они разные. Озера эти (мы их называем антиподом Байкала) — очень необычные! Они устроены специфическим образом — бедны в биологическом смысле, но не в плане видов, а в плане функциональных групп. У них разные солевые составы (есть озера, похожие на Мертвое море), на некоторых из них даже расположены курорты. С учетом имеющейся там пространственной неоднородности необходимо понять, как озера «функционируют», что их поддерживает, каким образом это связано с их лечебными свойствами.
Кроме того, организмы (особенно микроорганизмы), живущие в этих озерах, адаптированы к экстремальным солевым и окислительным условиям среды. В связи с этим большой интерес к ним возникает и в астробиологии — озера представляют собой земные модели возможных внеземных условий или условий из далекого прошлого земной биосферы. Впрочем, данную «астробиологическую» линию в деталях мы не знаем, но устройство реальных озер научились понимать достаточно хорошо, используя на полную мощность весь арсенал экологической биофизики.
На хакасских озерах в 1995 году был создан научный стационар — оказалось, что он интересует европейское гидробиологическое сообщество. Туда стали ездить микробиологи, студенты, в том числе, из-за рубежа, началась устойчивая работа, возникла хорошая творческая атмосфера.
— Какие конкретные результаты уже получены при работе на озерах
и водохранилищах?
— Нам удалось выйти на механизм управления водными экосистемами (проф. М. Гладышев). В водоемах всего мира большая проблема заключается в «цветении» — массовом развитии сине-зеленых водорослей (цианобактерий). Механизм его плохо известен. Как правило, «подозревается» повышенное загрязнение водоемов (эвтрофирование). Такая вода непригодна даже для купания, не говоря уже об использовании ее в других целях. Экологи обычно только констатируют факт, но не доходят до уровня управления — а ведь управление ростом водорослей не в колбе, а на уровне водоема очень важно и в конечном итоге проверяет справедливость гипотезы о «цветении». Институту биофизики удалось решить эту проблему на одном из водохранилищ Красноярска. Успех достигнут просто революционный: первичный механизм «цветения» был четко установлен. Его дополнительно проверили теоретически, а дальше мы совместно с университетом провели массовый эксперимент на водоеме, заменив одну популяцию рыб на другую. Мы знали, что это будет нестандартный способ — биоманипуляция, уменьшающая «цветение». Так и получилось — вода стала чистейшей. И это была победа, потому что большими системами очень трудно управлять, а у нас получился «хирургически» выверенный прием.
Последнее яркое направление работы Института биофизики — знаменитый биопластик, которым много лет занимается д.б.н. Т. Волова: бактерии создают для себя пластический материал, который внешне очень похож на полиэтилен. Начиналось все с водородных бактерий в качестве источника корма для животноводства, но потом тема «прикрылась». Стали искать для их применения другую нишу, и обнаружилось, что бактерии могут накапливать такой материал. У нас имеется пилотное производство, покрывающее все медицинские потребности России в пластике, но спрос пока маленький. А медицинские перспективы просто впечатляющие!
— Институт биофизики в достаточной степени котируется и в мировом масштабе. Сотрудничаете ли с зарубежными фирмами?
— Последние семь лет мы ежегодно заключаем контракты со знаменитой немецкой компанией «Байер» — их привлекает биолюминесцентный анализ, светящиеся бактерии и их использование. Заинтересовалась биопластиком и французская фирма «Л?Ореаль». Есть несколько крупных институтов в Швейцарии, Голландии, Испании, с которыми мы сотрудничаем по озерам (имеются совместные проекты) и в области радиоэкологии. В институте разработано столько моделей, что наступила пора создания универсальной модели, которая бы «настраивалась» на озера и была полезна всем ученым, изучающим систему управления на озерах. В настоящее время тема реализуется по гранту с голландскими специалистами.
— Институт биофизики работает по многим перспективным направлениям. А лично вам какое из них ближе?
— Я по гороскопу «водолей» и в научной деятельности изначально занимался водными системами, пытался найти объяснение тому, как разные виды микробов, взаимодействующие через продукты метаболизма или субстраты, могут ужиться в одном гомогенном(!) культиваторе, разобраться, в чем причина и каковы возможности такого сосуществования. Была выстроена теория, по сути обобщившая принцип Гаузе, открыты с проф. Н. Печуркиным экологические законы динамики лимитирующих факторов в сообществах. Этому была посвящена и моя докторская диссертация. Потом возник вопрос, а можно ли перенести изучаемую схему на реальные водные системы? В целом, ответ был утвердительным. И вообще, возникло представление о необходимости создания теории сравнения водных систем — от лабораторной до природной (она так и была названа — «теория подобия водных экосистем»). Принципиальный ответ — области точной подобизации экосистем существуют!
— Как вы пришли к биофизике?
— В 1970 году закончил факультет естественных наук НГУ по специальности математическая биология (более узкое направление — математическая экология). Сначала хотел заниматься бионикой — это прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов, свойств, функций и структур живой природы, наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и многими другими сферами, а основой бионики как раз является биофизика. Сейчас я убежден в том, что биофизика — это знамя будущего, она становится яркой, интересной. И молодые выпускники охотно идут к нам, потому что они могут приложить здесь свои знания, тем более, что есть возможность получения президентских грантов, стипендий для проведения исследований.
— Какое высшее учебное заведение поставляет вам новые кадры?
— В основном, Красноярский университет (ныне Сибирский федеральный университет) — физический факультет и кафедра биофизики. Раньше и сам преподавал, а сейчас нет времени — не успеваю.
— Какие цели перед собой ставите?
— Сегодня моя главная цель — упрочить имидж нашего института и развить новое поколение замкнутых систем жизнеобеспечения.
— Успехов вам, Андрей Георгиевич! И — с юбилеем.
стр. 4
|
