В море обитают живые накопители редкоземельных металлов

Ученые полагают, что ракушки с акваферм и выброшенную штормами морскую траву можно использовать с пользой: черноморские водоросли и моллюски оказались живыми накопителями ценных редкоземов.

Отобранные для исследования моллюски

ИнБЮМ
Виталий Рябушко

Ученые Института биологии южных морей в рамках гранта Российского научного фонда впервые провели оценку содержания редкоземельных элементов (РЗЭ) в гидробионтах Черного моря. Результаты исследований оказались неожиданными. Опубликованные предварительные данные, вызвали неподдельный интерес. В рейтинге отчетов о научных публикациях за ноябрь 2024 года они заняли первое место в списке самых востребованных статей в поисковой сети Яндекс, охватив аудиторию почти в восемь миллионов человек.

На фоне геополитической турбулентности сейчас весь мир заговорил о редкоземельных металлах. «Севастопольская газета» встретилась с руководителем отдела аквакультуры и морской фармакологии института доктором биологических наук Виталием Рябушко, чтобы побольше узнать о проведенных за последние два года исследованиях.

Белое пятно

Целью работы ученых было желание найти закономерности распределения редкоземельных элементов в растениях и животных Черного моря и оценить их бионакопление на разных уровнях пищевой цепи и эволюционного дерева видов.

До начала исследований, такая информация по Черному и Азовскому морям фактически отсутствовала. Это было, так называемое, белое пятно в науке. Теперь, по словам ученого, ими накоплен огромный массив данных, из которых обработано и опубликовано примерно 20%.

— Ранее мы не знали, с чем имели дело. Теперь у нас есть представление, сколько редкоземельных элементов находится в грунтах, морской воде, водорослях, корневищах и листьях морских трав и разнообразных животных Черного моря, — объясняет В. Рябушко.

Неожиданное открытие

В процессе работы ученые изучили образцы наиболее многочисленных видов двустворчатых моллюсков, распространенных в крымской прибрежной зоне: средиземноморскую мидию, черноморский гребешок, гигантскую устрицу анадару, а также рапану. Исследованиями были охвачены также морские растения, рыба и другие животные.

Оказалось, что раковины этих обитателей обладают способностью накапливать редкоземельные элементы, которые из-за уникальных физико-химических свойств чрезвычайно востребованы в промышленности. Исследуемые раковины были аномально обогащены скандием, иттрием, лантаном, европием и тербием, что, по словам В.Рябушко, скорее всего связано с антропогенным загрязнением среды. Наибольшая сумма редкоземельных элементов (до 1,9 мг в 1 кг раковины) зафиксирована у мидии и анадары, что почти в два раза превышает общее содержание РЗЭ в водорослях прибрежья Крыма. При этом установленные концентрации редкоземельных элементов в мясе моллюсков не несут какой-либо опасности ни для самих морских обитателей, ни для потребителей морепродуктов, уточняет соавтор работы кандидат химических наук Сергей Капранов.

Таким образом, ракушки съедобных моллюсков, которые традиционно считаются отходами, оказываются не только информативным биогеохимическим архивом, но и полезным биоматериалом.

— Когда мы добываем моллюсков, то более половины массы — это раковины, которые сейчас практически не используются. Их выбрасывают, хотя это очень ценное сырье, — отмечает В.Рябушко и добавляет. — Еще в советское время раковины перерабатывали в муку и использовали для подкормки птицы на фермах. Сейчас мы могли бы рекомендовать их к более широкому использованию, возможно, в том числе и для извлечения редкоземельных металлов.

Высокая способность поглощать редкоземельные элементы выявлена у ряда растений, что дает повод думать о применении их в качестве эффективных биоаккумуляторов, в том числе для удаления РЗЭ из промышленных сточных вод.

Крупные прибрежные отложения морской травы после штормов позволяют рассматривать ее как возможный ресурс для получения РЗЭ. Например, только после одного шторма биомасса морской травы, выброшенной на берег южной части Каркинитского залива Черного моря, может оцениваться в 10 тонн на погонный километр побережья с содержанием РЗЭ около четырех килограммов.

— Возможно, что со временем будет разработана технология, позволяющая извлекать РЗЭ из выбросов морских водорослей, а также из раковин моллюсков. Однако на данном этапе это, по-видимому, не является экономически целесообразным, — считает ученый. Кроме этого, необходим комплексный экологический анализ последствий извлечения большой биомассы водорослей из береговой зоны моря.

Чем дальше эволюция, тем меньше редкоземов

Предварительные данные также показывают, что содержание редкоземельных элементов имеет тенденцию к уменьшению по мере усложнения строения организмов.

— Внизу эволюционной лестницы расположены микроводоросли, потом многоклеточные растения более высокого уровня, черви, моллюски, рыбы. Так вот, чем выше эволюционная ступень, тем меньше в них редкоземельных металлов. За исключением медуз, в которых на удивление очень мало этих элементов, хотя эволюционно они находятся намного ниже рыб, — раскрывает еще одну закономерность В.Рябушко.

При этом влияние редкоземельных элементов на организмы пока изучено очень слабо. Считается, что они не являются незаменимыми для гидробионтов. Однако в низких дозах они оказывают стимулирующее действие на рост и развитие растений, замещая эссенциальные (жизненно важные) микроэлементы и в какой-то мере выполняя их функции, и даже обладают антибактериальными свойствами.

Откуда в море редкоземельные металлы?

По мнению ученых, определить пути поступления редкоземельных элементов в морскую среду довольно сложно. Помимо естественных геохимических процессов, определяющих фоновые значения концентраций, есть свидетельства об их антропогенном притоке.

Под воздействием атмосферных осадков, особенно при кислых дождях, они вымываются из почвы, свалок твердых бытовых отходов и шахт, образуя локальные очаги загрязнения этими элементами, попадают в водные акватории.

Справка

Редкоземельные элементы — группа из 17 металлов: скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий и лютеций, содержание которых в земной коре составляет около 0,015%.

Благодаря своим уникальным физико-химическим свойствам, РЗЭ незаменимы для ряда важнейших технологий в современной промышленности, в частности для изготовления высокотехнологичной продукции: смартфоны, жидкокристаллические дисплеи, ветряные турбины, электромобили, солнечные батареи, мощные постоянные магниты, светодиоды, лазеры и др. При этом широкое использование РЗЭ приводит к увеличению их выбросов в окружающую среду.

Источник: Севастопольская Газета
https://sevastopol.press/2025/04/07/v-more-obitajut-zhivye-nakopiteli-redkozemelnyh-metallov/