Аптека на литорали: хозяйка подводного царства – ламинария
Водоросли, жизненно необходимые людям и животным.
Сидя на берегу моря, вы, наверное, частенько пытались заглянуть в его глубину, думая разглядеть и понять, что же там происходит, какая жизнь там кипит...
А там, на дне, жизнь действительно кипит: есть леса, есть пустыни, есть луга и даже подводные «реки».
Сейчас я бы хотела рассказать вам о подводных лесах и его обитателях, вернее, хозяйке… Вы скажете: «Что это ещё за леса… Может там ещё и деревья есть…?»
Нет, деревьев, конечно, нет, но их заменяет Ламинария и её родственники, которые являются полновластными хозяевами прибрежной зоны многих морей, особенно в умеренных широтах.
"В густых кронах ламинарий"
В мире существует более пятидесяти представителей семейства ламинариевых и около двадцати собственно из рода Laminaria.
В наших северных морях произрастает несколько видов ламинариевых водорослей, из которых наиболее известны три или четыре вида. Для жителя побережья Баренцева и Белого морей России наиболее знакомой является Laminaria saccharina -- ламинария сахаристая (но сейчас она поменяла название на Saccharina latissima или сахарина большая). А жителям Приморья лучше знакома Laminaria japonica -- ламинария японская (новое название Saccharina japonica или сахарина японская).
Также в северных морях встречается ламинария пальчаторассечённая (Laminaria digitata) и ламинария северная Laminaria hyperborea). Эти два вида более знакомы для жителей стран северной Европы, чем ламинария сахаристая.
Наиболее часто встречающиеся виды ламинарии: А. Laminaria saccharina, б. L. digitata.
Строение ламинарии достаточно интересно.
«Тело» ламинарии называется талломом или слоевищем, состоит оно из трёх частей – собственно пластины, стволика и ризоидов, с помощью которых она прикрепляется к субстрату, например, камням и скалам. Сила крепления ризоидов к камням такова, что при сильном волнении, штормах за счёт парусности пластины субстрат может перемещаться на значительные расстояния (десятки-сотни метров).
Различаются рассматриваемые нами виды, в основном, особенностями пластины и стволика.
У ламинарии сахаристой пластина цельная, овальная, в зависимости от силы прибоя у неё в большей или меньшей степени по краям развиваются «воланы». Сама пластина меняется ежегодно – осенью она разрушается практически полностью, и лишь на границе со стволиком остаётся кусочек длиной 10-15 см, который при наступлении весны (увеличения длины дня) начинает активно расти. Размеры ее обычно 2-3 метра, но в некоторых местах длина пластины может достигать 5-6 метров, живёт -- 2-3 года.
У ламинарии пальчаторассечённой и ламинарии северной пластины сильно рассечены. Стволик длинный и плотный, но у L. digitata он хорошо гнётся, на поперечном срезе овальный, тогда как у L. hyperborea стволик легко ломается при сгибании и на поперечном срезе – круглый. Подошва, которую образуют ризоиды, у неё имеет коническую форму. И в целом ламинария северная светлее по окраске. Эти виды живут дольше, чем сахаристая ламинария -- в среднем 5-7 лет. Ламинария северная предпочитает места, открытые прибою. У неё на стволиках, особенно старых, обычно растет много эпифитных красных водорослей.
Эти три вида и формируют наши подводные леса, где жизнь идёт своим чередом.
Под "кронами" ламинарий, на стволиках, растут разнообразные красные водоросли, мшанки, перемещаются ежи, звёзды, улитки. На самой пластине поселяются рачки, различные гидроиды, летом на ней можно встретить интересных рыб, например, пинагора, по-другому он называется морской воробей. В период нереста самки откладывают икру в заросли на пластины ламинарии, а самец, прикрепляясь к «листу» специальной присоской, охраняет её.
Пинагор, охраняющий кладку своей икры.
В ризоидах живут балянусы, офиуры и многие другие животные.
В еде, лекарствах и промышленности
Люди тоже обратили внимание на эту водоросль: комбу (яп. 昆布), тасима, kelp, морская капуста - множество названий свидетельствует о высоком интересе к данному растению.
И это, пожалуй, самая первая водоросль, которую стали употреблять в пищу, а потом и выращивать. Это подтверждают и письменные свидетельства. Как считают учёные, первые упоминания об этой водоросли относятся к периоду Дзёмон(10 тыс лет до н. э. – 300 год до н. э.). В постановлении «Энгисики (927 г.)», записано, что в области Муцу комбу выплачивали как дань. В провинции Токио она стала объектом экспорта.
Ламинария не раз спасала человека от голода, помогала восстановить силы и здоровье.
Она сыграла важную роль и в спасении жителей блокадного Ленинграда. В ноябре 1943 года в блокадный Ленинград была командирована К.П. Гемп – известный специалист-альголог, которая участвовала в разработке витаминных добавок на основе ламинарии. Их добавляли в хлеб и другие продукты питания жителей блокадного Ленинграда.
Возможно, именно благодаря ламинарии спаслась часть экипажа знаменитого японского купца Дайкокуя Кодаю после кораблекрушения в 1783 году. Но в этом случае, может быть, использовали в пищу и другой популярный среди японцев вид водоросли – Gloiopeltis.
Из ламинарии готовят огромное количество блюд, в том числе и праздничных: салаты, супы, даже экзотическую лазанью. Например, Кагами-моти(鏡餅) - новогоднее блюдо из рисовых лепешек «моти», которое предлагается богам и Будде, оно украшается комбу, апельсинами, хурмой на шпажках и сушёным кальмаром.
Интерес к ламинарии как продукту питания, возможно, связан с наличием в ней большого количества глутаминовой кислоты, которая является составным компонентом пятого вкуса «умами»*. Пятый вкус был открыт в 1908 году японским химиком Кикунаэ Икэда.
Естественно, ламинария интересна не только как объект питания, но её можно рассматривать и как лекарственное растение.
Одна из легенд гласит, что китайский император был озабочен странной болезнью людей из центральных частей Китая, не граничащих с морем, которая проявлялась в развитии зоба, умственной отсталости и т.д. Он поручил совету мудрецов придумать способ избавить подданных от этой болезни. Один из них, проанализировав особенности питания, распространения заболевания по стране, предложил использовать в пищу морскую капусту. Император высочайшим указом повелел добывать ламинарию, поставлять в центральные части страны и заставил употреблять в пищу. Болезнь была побеждена. И эта рассказ не только о мудрости правителей, но и о полезных свойствах водоросли. Как вы догадываетесь, приёмом в пищу ламинарии был ликвидирован недостаток йода.
Йод является обязательным структурным компонентом гормонов щитовидной железы — тироксина (Т4), а кроме того -- это хороший антисептик и широко применяется в медицинской практике.
Наличие большого количества йода в водорослях было обнаружено в 1811 году французским учёным Куртуа. Йод оказался незаменим как дезинфицирующее средство, и почти на шестьдесят лет водоросли стали единственным источником йода. В России технологии переработки водорослей для получения йода начали разрабатываться в Архангельске и на Дальнем Востоке в период Первой мировой войны, когда возник его дефицит.
А для чего растениям йод? Ведь его накапливается в них достаточно большое количество: содержание в морских водорослях может доходить до 1% от общего веса таллома. При этом водоросли способны накапливать этот элемент, его концентрация в клетках может превышать содержание элемента в воде в несколько десятков раз.
К сожалению, однозначного ответа на данный вопрос до сих пор не существует. Однако в экспериментах -- правда, только на высших растениях -- показано, что исключение этого элемента из питательных растворов негативно сказывается на развитии растений. Предполагают, что йод влияет на активность ферментов, особенно в период развития, а также на интенсивность газообмена, улучшает углеводный обмен, способствует повышению содержания аскорбиновой кислоты (витамина С), стимулирует синтез свободных аминокислот.
Интересно поступление йода в водоросли: на поверхность водорослей выделяются ферменты, которые окисляют йодиды через ряд реакций до йодноватистой кислоты, которая и является основной формой поступления йода в клетки водоросли.
Следующим важным компонентом являются альгиновые кислоты. Эти соединения синтезируются водорослями, и ламинария – основной поставщик этих веществ.
Роль альгнатов в промышленности достаточно большая.
В пищевой промышленности интересна их способность набухать и удерживать влагу, стабилизировать гель (чтобы не происходило расслаивание, например, сливок, соусов и т.д.). Добавление альгинатов к хлебобулочным изделиям улучшает их свойства и повышает сроки хранения. Японские производители на основе альгината кальция, рыбьего жира и красителя изготовили широкий ассортимент недорогих «икринок». А в Испании кондитеры использовали шарики на основе альгинатов для инкапсуляции натуральных соков, а так же для «восстановления» фруктов в джемах. Например, в клубничном джеме могут быть настоящие кусочки ягод, а могут быть изготовленные из альгинатов и фруктового пюре. Так что если вы встретите в качестве добавки в каком-нибудь продукте альгиновые кислоты, то пугаться не стоит.
В фармацевтике их используют в составе мазей и паст, благодаря их склеивающей способности. В медицине альгиновые кислоты применяют в качестве гемостатических средств, они обладают кровеостанавливающим свойством.
На основе альгинатов производят волокно, входящее в состав перевязочного материала – «умных» тканей для ухода за ранами. Его удобно использовать при большой площади ожогов и ран. Повязки на основе альгинатов не дают распространяться патогенным микроорганизмам, впитывают лишнюю влагу, при замене оказывают меньшее травмирующее воздействие на раны.
Также альгинаты способны задерживать всасывание радиоактивных элементов (например, стронция) в кишечнике, на этом свойстве основано изготовление напитков-сорбентов. Мощным толчком для развития этого направления послужила авария на Чернобыльской АЭС.
У растений данный полисахарид выполняет структурную функцию, входит в состав клеточных стенок, накапливается в межклеточном пространстве и слизистых каналах и придаёт механическую прочность.
Водоросли, в зависимости от места произрастания, накапливают разное количество этого полисахарида. В затишных местах из-за низкого содержания в талломах альгиновой кислоты формируется более хрупкая пластина (рис. 4 а), в прибойных пластина будет плотной (рис 4б).
Заросли Laminaria saccharina а) из затишного места, пластина имеет волнистые края; б) на скалистом берегу в период сизигийных отливов, пластина у водорослей плотная, ровная.
Маннит, или маннитол, -- многоатомный сахаро-спирт, который имеет сладковатый вкус, это вещество было обнаружено в ряде растений, однако в основном добывается из ламинарии. Он имеет достаточно широкое применение.
В медицине используется как лёгкое слабительное, для приготовления физиологических растворов, для выведения различных групп токсинов при отравлениях.
В фармацевтике применяется для производства лекарств снижающих внутричерепное и внутриглазное давление, препаратов для интенсивной терапии при проведении операций. Маннит усиливает освежающий эффект таблеток для рассасывания. А также придаёт им сладковатый вкус.
Маннит используется в производстве мороженого, жевательной резинки, в качестве подсластителя в продуктах питания для диабетиков.
Даже химическая промышленность не обошлась без него: маннит применяют при проведении разных видов сложного органического синтеза, для изготовления лаков, красок, различных видов поверхностно-активных веществ.
Для водорослей маннит имеет такое же значение, как для высших растений – глюкоза. Маннит является первичным продуктом фотосинтеза, используется водорослью при дыхании.
Вырастить подводный лес
Уникальность ламинарии заключается ещё и в том, что её можно культивировать.
В мире на 2019 год выращивается около 12 млн тонн ламинарии, основная доля приходится на страны Юго-восточной Азии (Китай). Это самая выращиваемая аквакультура в мире. Её выращивают для питания, для получения полезных веществ и для корма других объектов аквакультуры.
В России культивируют Ламинарию японскую и ламинарию сахаристую. И если для ламинарии японской используется технология, которая была разработана в странах юго-восточной Азии, то Ламинарию сахаристую выращивают по российской технологии, которая была разработана специально для водорослей Белого и Баренцева морей. Она выращивается на специальных поводцах, которые выставляют в море в течение года или двух.
Плантации ламинарии сахаристой в губе Баренцева моря.
Благодаря возможности выращивания и сорбционным способностям, плантации ламинарии используют для борьбы с загрязнением. В случае с антропогенным загрязнением, плантация состоит из двух видов водорослей – фукусов и ламинарии. Фукоиды, располагаясь на поверхности, концентрируют на себе пленку нефтепродуктов и, благодаря комплексу бактерий на их поверхности, способны её частично перерабатывать и включать в собственный метаболизм. А ламинария, находясь в толще, аккумулирует тяжёлые металлы и радионуклиды. Также возможно использование её в поликультуре совместно с выращиванием рыбы, в этом случае ламинария будет аккумулировать избыток азота и таким образом снижать азотное загрязнение воды.
Одно из интересных направлений использования водорослей – уменьшение выбросов углекислого газа. Как фотосинтезирующие организмы водоросли способны связывать углекислый газ и делают это эффективнее, чем наземные растения, в среднем, в тридцать раз быстрее, в основном, за счёт быстрой скорости роста. Для этих целей предлагается увеличивать площадь подводных лесов или восстанавливать нарушенные и деградированные районы морского побережья.
В заключение, хотелось бы сказать об интересной традиции в Японии, где принято приносить ламинарию в качестве подарка новорождённым для пожелания здоровья и счастья, а в новогоднюю ночь с теми же пожеланиями там принято пить чай Фукуча (福茶) -- счастливый чай -- одним из главных ингредиентов которого является комбу.
Автор благодарит Фукусиму Руми, председателя Совета Мурманской Областной Общественной Организации японской культуры "Япония в Мурманске", за интересные сведения о значении ламинарии для жителей Японии.
Фотографии автора и М. Макарова.
* Ума́ми (яп. 旨味 «приятный вкус») — вкус высокобелковых веществ, выделяемый в самостоятельный, пятый вкус в Китае, Японии и некоторых других восточных странах. Ощущение «умами» создают глутамат натрия, используемый в качестве приправы, и некоторые аминокислоты. Умами можно считать отдельным вкусом (а не комбинацией) на том основании, что человеческий язык имеет L-глутаматные рецепторы.
