Пленка на поверхности суши

Однако наиболее заметную роль в быстром продвижении этих исследований в конце прошлого века сыграла советская школа почвоведения. Опубликованная в 1990 году итоговая монография заслуженного профессора МГУ Дмитрия Орлова стала своеобразной «новой гумусовой библией».

Немалая часть открытий в химии гумусовых соединений, совершенных в последнее десятилетие, сделана доктором химических наук Ириной Перминовой с коллегами (химический факультет МГУ). Руководимая ею группа, объединяющая химиков, биологов и почвоведов МГУ, – один из самых молодых научных коллективов в России (все участники не старше сорока лет).

В 80-е годы Ирина Перминова, работая в Московском институте глобального климата и экологии, готовила доклад для межправительственной комиссии по глобальному изменению климата (IPCC). Тогда же она пришла к выводу, что в исследованиях глобальных климатических изменений роль важнейшего показателя может играть концентрация в океанических водах гумуса – основного поглотителя углерода, регулирующего циркуляцию углекислого газа в атмосфере.

По словам г-жи Перминовой, в последние годы сделан важнейший шаг от элементного анализа гумусовых макромолекул к фрагментному. То есть эта область знаний достигла того состояния, в котором химия белков находилась в 50-е годы, когда аминокислоты были уже выделены, но закономерности их последовательного расположения в молекуле ДНК почти неизвестны. Такое отставание от белковой химии объясняется принципиальным отличием гумусовых веществ от остальной органики: белки, как и почти все изученные органические соединения, имеют детерминированный характер, а гумус по сути своей – стохастическое образование, то есть всегда имеется лишь некоторая вероятность того, что будет реализована конкретная молекулярная структура.

Ученые установили, что гумус представляет собой ансамбли гигантских нерегулярных молекул, с которыми прежде химикам практически не приходилось иметь дело. Тем не менее новые методы работы с веществами стохастического характера уже обеспечили настоящий прорыв в понимании химии гумуса. По мнению профессора Орлова, работы Ирины Перминовой позволили наконец решить задачу классификации гумусовых кислот по происхождению и фракционному составу. «В нашем коллективе, – говорит г-жа Перминова, – получены количественные описания взаимодействия гуминовых веществ с металлами, тяжелыми углеводородами, гербицидами и гидрофобными соединениями. Это позволяет достоверно прогнозировать опасность загрязнения вод и почв. Мы хотим теперь охватить все гумусовые вещества от угля до вод комплексным исследованием».

Искусственная почва

Естественно, далеко не все работы группы Ирины Перминовой проводятся в Москве, где парк научных приборов практически не обновлялся с 1984 года. Международную кооперацию в изучении гумуса координирует Международное общество по изучению гумусовых веществ (IHSS) со штаб-квартирой в Денвере (штат Колорадо, США). В Германии с 1995 года действует национальная программа «Изучение гумусовых веществ природных вод», объединившая более 30 исследовательских организаций. Результаты их работы попадают в аналитический центр Университета Карлсруэ, руководит которым профессор Фриц Фриммель, президент IHSS.

В рамках двустороннего российско-германского проекта (от финансирования которого наше Министерство промышленности, науки и технологий, впрочем, быстро устранилось) исследования проводятся в Институте экологической химии (Мюнхен), часть экспериментов ставится также в Университете Карлсруэ у профессора Фриммеля и в Институте высокомолекулярных соединений (Санкт-Петербург). Планирование же исследований и моделирование экспериментов происходят в Москве.

В 1998 году заработал новый научный проект, в котором московская группа участвует совместно с упомянутыми выше организациями и Иерусалимским университетом. Его цель – изучение детоксицирующих свойств гумуса. В процессе выполнения проекта возникло еще одно перспективное направление – изучение физиологического воздействия гумуса.

Целительное свойства гумусовых веществ известны давно (например, лечебные грязи), но эффект слабо изучен. Ирина Перминова уверена, что необходимо выделить те фракции гумуса, которые этот эффект обеспечивают. Следующим же шагом должно стать изучение молекулярных механизмов действия гумусовых веществ. Сегодня уже разработаны «гуминовые удобрения», повышающие иммунитет растений и восполняющие недостаток отдельных микроэлементов, получены пищевые добавки для животных, действие которых можно сравнить с действием витаминов. На подходе – разработка лекарств на основе гумусовых соединений.

Ученики Ирины Перминовой изучают взаимодействие комплексов гумусовых кислот с минеральными веществами и влияние их на растения, то есть начинают моделировать почву на химическом уровне в лабораторных условиях. Перспективой этого направления может стать «сельскохозяйственный конвейер без почвы» на основе искусственной питательной среды для растений, более совершенный, чем применяемая гидропоника.

Все эти разработки требуют не только привлечения новых специалистов, но и инвестиций. Поэтому бизнес-стратегия г-жи Перминовой предполагает параллельно с ведущимися перспективными разработками продвигать на рынок результаты прежних, завершенных исследований. Обсуждается проект с Московским институтом горючих ископаемых по использованию окисленных углей для извлечения биологически активных гуминовых соединений, идет совместная работа с Минским институтом торфа. Ведутся переговоры с одним из крупнейших производителей удобрений на гумусовой основе, немецкой фирмой Humintech, которая заинтересована в соединениях гумуса с металлами – экологически безопасных удобрениях для подкормки растений железом и другими микроэлементами.

Несмотря на, казалось бы, яркий пример конкурентоспособности российской науки, это направление не только не включено в список приоритетных, но даже сама тема «химия окружающей среды» была вычеркнута около года назад из реестра официально утвержденных научных специальностей. И даже защищать по ней диссертации стало невозможно.