Биологи КубГУ продолжают исследования на Дальнем Востоке
Кубанский государственный университет остаётся одним из лидеров в стране в области разработки микробных топливных элементов и единственным вузом, разрабатывающим подобные устройства для морского подводного применения. Это подтверждается продолжением успешного взаимодействия между КубГУ и Национальным научным центром морской биологии Дальневосточного отделения Российской Академии наук.
В 2022 году дальневосточные ученые вновь предложили кубанским специалистам принять участие в выполнении гранта Российского научного фонда «Разработка современных подходов к созданию технологий устойчивого культивирования и воспроизводства ценных морских гидробионтов». Свою задачу краснодарские исследователи сформулировали как «Проведение исследования биологической, биоэлектрохимической активности донных осадков и гидрологических параметров водной среды с целью разработки рекомендаций по сохранению устойчивости природных и модельных экосистем».
Подробности об истории развития и текущих задачах проекта рассказал его руководитель доцент кафедры генетики, микробиологии и биохимии биологического факультета Никита Николаевич Волченко.
– Данная работа является логическим продолжением цикла исследований биологов КубГУ в области микробных топливных элементов (МТЭ), интегрируемых в окружающую среду, – отметил Никита Николаевич. – Если исследования лабораторных МТЭ ведутся сейчас в России весьма активно, то встраивать их в природные экосистемы имеет очень малое количество научных групп. Опыт эксплуатации подобных систем в условиях моря вообще имеется только у нас. А ведь именно интеграция биотопливных элементов в окружающую среду открывает наибольшие возможности для практического применения – за счёт использования микроорганизмами неисчерпаемого круговорота веществ биогеохимических циклов углерода и других элементов. Такие системы могут быть возобновляемыми источниками энергии, биосенсорами, устройствами для биоремедиации почв, донных осадков.
В 2021 году в рамках запроса морских биологов Дальневосточного отделения РАН биологи КубГУ разработали и изготовили несколько вариантов станции подводного мониторинга. Это сложная биоинженерная система, способная регистрировать параметры водной среды: температуру воды, солёность, освещенность на поверхности и у дна. Эти параметры очень интересны специалистам-практикам в области морской аквакультуры, занимающихся выращиванием пищевых гидробионтов в Японском море.
– Встроенные в систему микробные топливные элементы с образцами местных донных осадков позволяли регистрировать биологическую активность бентосной микрофлоры, – рассказал Волченко.
Ключевую роль в проекте сыграл магистрант биологического факультета КубГУ (ныне – аспирант Университета ИТМО) Андрей Лазукин. Он разработал и изготовил оригинальную электронику и конструкцию установки. Свой вклад в успешное выполнение также внесли студентка-микробиолог Ольга Гасюк, доцент Андрей Александрович Самков, заведующий кафедрой Александр Александрович Худокормов и другие студенты и сотрудники биологического факультета.
В результате проводимых с 2019 года в Японском море экспериментов, была показана возможность круглогодичной работы микробных топливных элементов, в том числе в подлёдном режиме, что является на сегодняшний день уникальным результатом - в том числе и для зарубежных исследований.
– Нами изучается микробный биоэлектрогенез в условиях загрязнения донного грунта различными веществами-токсикантами, – отмечает Никита Николаевич. – Это позволит применять микробные топливные элементы и как биосенсорные системы, и как экобиотехнологические устройства для очистки окружающей среды.
В этом году ученые КубГУ планируют продолжить исследования как в биоинженерном, так и биотехнологическом направлениях: улучшить конструкцию датчиков, изучить спектр ассимилируемых анодофильными бактериями субстратов и др.
Осенью 2022 г Никита Николаевич Воленко и Андрей Лазукин приглашены с докладом о промежуточных результатах своего исследования на школу-конференцию «Современная марикультура. Биологические, биохимические и молекулярно-генетические подходы», которая пройдет в Национальном научном центре морской биологии ДВО РАН.
