Перегляд повідомлення

12 березня 2024 року, до чергової річниці від дня народження академіка Володимира Вернадського (1863–1945), в будівлі Президії Національної академії наук України відбулися XXXIV читання академіка В.І. Вернадського «Рятівна роль науки в часи війн і суспільних криз».

Зліва направо: почесний директор Національної бібліотеки України імені В.І. Вернадського, радник Президії НАН України академік Олексій Онищенко, віцепрезидент НАН України академік Вячеслав Кошечко, Президент НАН України академік Анатолій Загородній, віцепрезидент НАН України академік Вячеслав Богданов

Зібрання відкрив віцепрезидент НАН України, голова Секції хімічних і біологічних наук НАН України, голова Комісії НАН України з наукової спадщини академіка В.І. Вернадського академік Вячеслав Кошечко.

Присутніх привітав Президент НАН України академік Анатолій Загородній. «Національна академія наук України шанує свого засновника та першого президента, видатного природознавця і філософа Володимира Івановича Вернадського. Одним із заходів на його пошанування є ці академічні читання. Володимир Іванович залишив нам великий і неоціненний спадок, актуальність якого є безсумнівною, зокрема у важкі часи війни з російським агресором», – підкреслив очільник Академії. Він також подякував організаторам заходу, серед яких академік Вячеслав Кошечко і багаторічний заступник голови Комісії НАН України з наукової спадщини академіка В.І. Вернадського, почесний директор Національної бібліотеки України імені В.І. Вернадського, радник Президії НАН України академік Олексій Онищенко, та побажав учасникам читань плідної роботи.

Президент НАН України академік Анатолій Загородній (праворуч) і віцепрезидент НАН України академік Вячеслав Кошечко

По тому віцепрезидент НАН України академік Вячеслав Кошечко звернувся до присутніх із коротким вступним словом.

Академік Вячеслав Кошечко

«Володимир Вернадський (1883–1945) – всесвітньо відомий основоположник геохімії, біогеохімії, вчення про біосферу та ноосферу. Однак у центрі уваги вченого були питання не лише природознавства, а й історії та розвитку науки, єдності природних і соціальних процесів у їхньому взаємозв’язку, – нагадав академік Вячеслав Кошечко. – Звертаючись до Комісії для вироблення законопроєкту про заснування Української академії наук, Вернадський підкреслював національно-державну роль Академії, її значення для зростання української національної свідомості й культури через глибоке наукове студіювання минулого та сучасності, що дасть змогу представляти Українську академію у всесвітній спілці академій як рівноправну. І, попри те, що влада в Києві у 1918–1919 роках постійно змінювалася, Вернадський залишався тут і продовжував наполегливо працювати над організацією Української академії наук.

У своїх спогадах Володимир Іванович зазначав: «Мені дорога Україна і… українське відродження проникає в мій національний і власний світогляд… Я вірю і в майбуття України та в її Академію наук…»

Основними принципами наукового пошуку мають бути осмисленість дій та об’єктивний науковий аналіз, обачність і обґрунтованість наукових передбачень і – лише на цій основі – суворе регулювання практичної діяльності. З таких позицій науку можна тлумачити за В.І. Вернадським як нову матеріальну силу перетворення людського суспільства.

Непересічні ідеї В.І. Вернадського про загальні закономірності розвитку наукової думки, науковий світогляд, його погляди на використання продуктивних сил, розвиток природознавства є важливою теоретико-методологічною основною дослідження ролі науки й сьогодні, у час війни і суспільної кризи. Саме тут основоположні закони природи тісно переплітаються із соціально-економічними законами, споконвічними людськими традиціями і прагненням нашого народу до незалежності та перемоги.

У статті «Українське питання і російське суспільство», вперше опублікованій лише 1988 року, Вернадський підкреслював: «Небезпека для Росії не в українському русі як такому, а в упередженому трактуванні його як шкідливого і до того ж наносного явища на державному й національному рівні».

Висловлені щодо росії ідеї Вернадського про планетарну роль людини і людства, про розширення наукової свідомості у світі вражають своєю сучасністю, влучністю, великим пророчим потенціалом.

Учений розглядав природу, людське суспільство, наукову думку в їхній тісній та нерозривній цілісності. Праця «Наукова думка як планетне явище» – це велетенський за задумом підсумок роздумів В.І. Вернадського про долі наукового пізнання, про взаємовідносини науки й філософії, про майбутнє людства.

Саме у цій праці розкривається провідна перетворювальна роль науки й соціально організованої роботи людства у минулому, теперішньому і майбутньому планети. Наукова думка, наука розглядається й аналізується як найважливіша сила перетворення й еволюції планети.

Володимир Іванович вважав, що розвиток науки й технологій змінюватиме стихійний характер втручання у біосферні процеси, роблячи його незрівнянно виваженішим і цілеспрямованішим. Згідно з Вернадським, інтенсивний і збалансований перехід біосфери в ноосферу забезпечує умови управління біогеохімічними циклами у межах планетарної системи управління життєзабезпеченням. Він був певен, що цей перехід до ноосфери відбувається під впливом наукових досягнень, і очікував, що людство зрештою усвідомить це. Безпечний перехід до ноосфери, підкреслював він, є викликом для людства – реконструкцією біосфери в інтересах вільнодумного людства як єдиного цілого.

Для Вернадського виключення війн із життя суспільства і міжнародні дослідження науки є не лише головною метою людської інтелектуальної активності, а й найбільшою надією людського роду, адже не переможці у війнах, а тільки наука була для нього універсальною об’єднавчою силою. Він прогнозував, що розвиток техніки супроводжуватиметься вдосконаленням форм суспільства й організацій. Разом вони вестимуть до свідомої та раціональної перебудови біосфери в ноосферу.

Для всіх нас, нащадків Володимира Вернадського, важливо сьогодні вивчати і втілювати його ідеї, наукове надбання, заповіти у конкретні дії, щоб подолати загрозливі виклики сучасності, які постали перед Україною та світом».

«Концепцію В.І. Вернадського виправдання науки в критичні періоди розвитку суспільства» розкрив заступник голови Комісії НАН України з наукової спадщини академіка В.І. Вернадського, почесний директор Національної бібліотеки імені В.І. Вернадського, радник Президії НАН України академік Олексій Онищенко, який розпочав свій виступ із короткої історичної довідки: «Улітку 1918 року Українське наукове товариство намагалося провести в Києві Перший всеукраїнський з’їзд дослідників природи. Зібрати з’їзд не вдалося. Прибуло всього 26 делегатів з 250. Одна з основних причин – поширена в той час (вона й нині існує) думка, що в кризові періоди історії, коли на першому плані виживання, не до науки. Тому, як сказано у протоколі, відбулася лише «попередня нарада дослідників природи України». В.І. Вернадський виступив на ній із ключовою доповіддю, в якій зосередився не на конкретних питаннях природознавства, а на виправданні науки, посиленні державної та суспільної уваги до неї в критичні часи.

Доповідає академік Олексій Онищенко (на фото – у центрі)

«Нам довелося долею історії, – говорив В.І. Вернадський, – вести нашу наукову роботу в епоху величезних потрясінь» [цитати тут і далі наведено за виданням: Володимир Іванович Вернадський і Україна. Т.1, кн.2: Володимир Іванович Вернадський. Вибрані праці / НАН України, Комісія з наукової спадщини академіка В.І. Вернадського. Національна бібліотека України імені В.І. Вернадського. Інститут історії України; ред. кол. А.Г. Загородній, О.С. Онищенко (голова), В.А. Смолій (та ін.). – К., 2011.]. І справді, становище в Україні у той час було жахливе. На руйнівні наслідки Першої світової війни наклалися кризові явища, спричинені лютневою і жовтневою революціями, громадянською війною в росії, конфліктами між українськими політичними силами. В таких умовах українським ученим треба було «визначать свою діяльність, у туманному і неясному шукать міцних основ, непорушних точок опори, не залежних від того, як довго продовжиться криза, чим вона закінчиться».

На переконання В.І. Вернадського, такі точки опори є. Ба більше, «вони неспростовні». «В своїх основах вони одночасно є проявом загальнолюдських ідеалів і в той же час найтіснішим чином зв’язані з найпекучішими національними і державними потребами, якщо їх широко і глибоко розуміти». Точки опори стійкості науки визначаються, за словами В.І. Вернадського (люблю його цитувати – він ніби зараз говорить), «вічними і незмінними науковими завданнями і науковою роботою», які в кризові періоди не відкидаються, а лише посилюються. Вони ж допомагають «стійко спрямовувати» наукову діяльність, «поставить їй ясні цілі» в загальній атмосфері викликів, загроз, руйнівних явищ.

У вічних стратегіях науки і діяльності вченого В.І. Вернадський виокремлює три основні точки опори (устої, підвалини, засади), на яких базуються ситуативні завдання: пізнавальні (їх іще можна назвати інтелектуальними, знаннєвими), моральні, соціальні. Пізнавальні устої науки кореняться в постійних пошуках істини, прагненні здобувати нове знання, виявляти нові властивості предмета дослідження. Це особливо важливо для запобігання кризовим явищам і загрозам та для їх подолання, а в разі війни – для перемоги і повоєнної відбудови. Нове знання, переходячи у практику, дає нові технології, які підносять на вищу якість виробництво, економіку, весь суспільний уклад, змінюють світ.

Тут є нагода критично переосмислити стереотипну тезу, що інформація «править світом». Інформація справді багато важить, але вона сама залежить від технологій. Її масштаби і силу визначають технології її виробництва, поширення, використання. Інформація ефективна в організації, орієнтації мас людей, у формуванні масових настроїв. Технології зачіпають самі основи способу життя, спричиняють масштабні соціальні зрушення. Саме вони задають напрям цивілізаційному процесу, лежать в основі конкурентоздатності держав, корпорацій, особистостей. Час визнати, що технології «правлять світом», і закріпити це на рівні державних політик і суспільної думки. Заодно враховувати, що інноваційні технології неможливі без істинного знання, яке добувається фундаментальними дослідженнями.

Другий з устоїв науки стосується її «моральних цінностей». Ідеться про моральні цінності в широкому розумінні – як духовні цінності. Йдеться про те, що наука – чинник їх творення й утвердження, що можливості науки у цій справі недооцінюються. Особливо важливим є внесок науки у подолання сплетінь суперечностей у тріаді «мораль – право – політика». Політика прагне, щоб тут була її доцільність. Право претендує на верховенство. А мораль нагадує про загальнолюдські правила поведінки. Цивілізаційний підхід веде до наповнення і моралі, і права, і політики людяністю, що є найвищим духовним благом. Тому націленість на пошуки шляхів олюднення суспільних відносин є неодмінним виправданням науки за будь-яких обставин. Науку В.І. Вернадський вважав «знаряддям любові» в широкому розумінні – «як любові до людства». «Життя людини, – говорив він, – має значення як полегшення страждань оточуючих, служіння ближньому, прояв почуття любові і співчуття». Гуманізація міжлюдських відносин – вічна проблема історії та науки. Природний плин співжиття і порозуміння порушується егоїстичним інтересом людей, жадібністю корупціонерів, агресивністю правителів-диктаторів. Наука від зародків неодмінно включає в своє предметне поле пошуки шляхів і засобів облагородження моралі. Проблеми миру, злагоди, співпраці, гідності, толерантності – наскрізні в історії соціогуманітаристики. Наукове пізнання органічно передбачає альтруїстичні мотиви. В.І. Вернадський ставив риторичне запитання, яке містило і відповідь: «Чи є нині в нашому розпорядженні більша сила допомогти людству в його бідах і стражданнях, чим сила наукового знання?».

Третім серед устоїв виправдання науки і наукової діяльності В.І. Вернадський називає соціальну справедливість як бажаний результат зусиль учених, як пошук моделі «облаштування життя особи в суспільстві, побудованому на нормах морального закону». Соціальне виправдання науки для В.І. Вернадського є «моральним законом». Соціальна справедливість – одвічна і довічна проблема науки. Це ідеал, шлях до якого лежить через нескінченне наближення. Велику надію суспільство тут покладало і покладатиме на науку. Від неї чекають розроблення стратегій, програм і орієнтирів боротьби за соціальну справедливість. Життя змінює свої соціальні форми. Змінюються і уявлення про соціальну справедливість. «І в той же час, – говорить В.І. Вернадський, – життя не зачепило ідеали наукових працівників, які шукали в науці не тільки наукову істину, але й знаряддя любові і справедливості». Знаряддя справедливості особливо важливі – це треба наголосити – у час нинішньої російсько-української війни.

Ідеальні цілі науки – істину, доброчинну мораль і соціальну справедливість – В.І. Вернадський вважає устоями науки. І сьогодні ми можемо, як і він сто років тому, з повним правом казати, що у важкі моменти перегляду традиційних устоїв життя, «ми зберегли свої устої непохитними і неторканими. Живі і сильні наші устої».

Але якщо фундаментальні устої (цільові орієнтири) науки навіть у кризові періоди залишаються стійкими, отримують неспростовне виправдання, то завдання, як наголошує В.І. Вернадський, полягає в тому, щоб наукову діяльність поставити в такі «умови, в яких вона могла б розвинуться і проявиться найбільш широко, глибоко і різноманітно». А це вже проблема пошуку і реалізації найоптимальніших форм організації наукової діяльності, форми якої історично складалися різні.

В.І. Вернадський серед них виокремлював три: 1) особисту творчу роботу окремих людей, 2) наукову роботу багатьох і 3) роботу «центрів і знарядь наукової роботи – бібліотек, музеїв, лабораторій, дослідних інститутів». Особиста наукова робота в усіх трьох формах її організації є основною. Однак вона припиняється після відходу автора у вічність. Об’єднання окремих науковців нерідко діє лише протягом їхнього покоління. А об’єднання наукових установ і центрів є «найсильнішими знаряддями наукової роботи». «Кожен з нас, – переконував В.І. Вернадський, – зараз у складнощах сучасного життя не може і не повинен бути одиноким працівником. У сучасному суспільстві з його складним побутом і соціальною організацією, яка тисне на особистість на кожному кроці, ми не можемо бути розпиленими одиницями, ми повинні самі згуртуватися в потужну організацію, створити соціальну організацію наукової роботи». І на питання про те, «як швидше і сильніше, міцніше продвинуть наукову роботу», В.І. Вернадський твердо  заявляв: «…може бути лише одна відповідь – треба створювати потужну соціальну організацію науки».

Масштабно йому уявлявся образ такої організації в Україні. «Ця організація науки в Україні, – пропонував В.І. Вернадський, – очевидно, повинна бути по можливості найбільшою, володіти по можливості найбільшою силою і впливом на життя і на суспільну і державну діяльність. Для цього вона повинна охоплювать всіх натуралістів України і всі наявні в Україні центри наукової роботи». Тут не важко розгледіти загальний задум Української академії наук (УАН, нині – Національна академія наук України, НАН України), створеної 27 листопада того ж 1918 року в Києві. В.І. Вернадський був і засновником, і першим президентом нашої Академії.

Ідея Академії наук як потужної соціальної організації науки в Україні послідовно реалізувалася протягом усієї історії Академії. Вона стала головною науковою організацією в Україні, одним із провідних міжнародних наукових центрів, основою національної наукової системи. Академія очолила науково-технічний прогрес в Україні. Завдяки цьому Україна у другій половині XX століття перетворилася на високорозвинену індустріальну країну, суспільство з інноваційним інтелектуальним потенціалом.

Здійснювалась ідея об’єднання всіх українських наукових центрів і осередків під егідою Національної академії наук. Свідченням може бути багатолітнє функціонування регіональних наукових центрів Національної академії наук України та Міністерства освіти і науки (МОН) України, які охоплюють усю територію України й організують взаємодію всіх наукових осередків – академічних, вишівських, відомчих, громадянських. Діє Рада президентів академій наук України, яку довгий час очолював багаторічний Президент НАН України академік Борис Євгенович Патон, а тепер очолює нинішній Президент НАН України академік Анатолій Глібович Загородній. У системі НАН України працює понад 100 міжакадемічних, міжвідомчих, міжнародних наукових, науково-технічних, науково-технологічних, координаційних, експертних рад, комітетів, комісій, товариств, асоціацій з актуальних проблем фундаментальних і прикладних досліджень. Традиційно широкою є співпраця НАН України з іноземними академіями наук і науковими центрами. Все це робочі структури організації науки в Україні. Безумовно, виникають і виникатимуть нові форми об’єднання дослідників, «нові типи учених союзів», як говорив В.І. Вернадський, – технопарки, науково-технічні, науково-технологічні, науково-навчальні комплекси, концерни, науково-виробничі центри.

З кожним роком зростає кількість учасників від НАН України в європейських рамкових програмах досліджень. Оригінальною формою неформальної організації згуртування науковців стали всеукраїнські фестивалі науки, які розпочалися з ініціативи НАН України. Справжньою всеукраїнською школою підготовки учнівської молоді до наукової роботи є Національний центр «Мала академія наук України». Це спільне дітище НАН України і МОН України. До нових форм організації науки належать і академічні науково-навчальні установи: Київський академічний університет, Київський університет права, вищі школи політології, соціології, філософії при відповідних інститутах.

Нові форми організації наукових досліджень виникатимуть і далі. Але їх не слід протиставляти академічним формам життя. Вони зароджуються або в самій Академії, або в атмосфері її впливу. Є плодами самореформування наукових систем, їхньою власною відповіддю на нові умови, виклики і завдання. Вони – елементи еволюційного розвитку системи, чинники її зміцнення, а не розриву.

То неправда, що ніяка система – незалежно від того, мала вона чи велика, – сама себе реформувати не може, а потребує для цього зовнішнього втручання. Приклади з наукової сфери – це класичні європейські академії наук. Вони так само консервативні у традиційних ознаках. Самоврядно оновлюють зміст і методи досліджень і перебувають весь час на передовій наук і технологій. Ніхто і не думає їх реформувати чи передавати університетам.

Наука розвивається двома магістральними шляхами: шляхом диференціації (заснування нових наук, особливо на перехрестях наук), і це шлях у глибини пізнання; шляхом інтеграції наук, і це шлях у ширину охоплення об’єкта вивчення. Найефективнішими вони є у взаємодоповненні. Але інтеграція дає більший масштаб результату. Тому дослідники і практики нині роблять наголос на інтеграції наук. А це потребує комплексності, міждисциплінарності. Як зазначав В.І. Вернадський, посилаючись на відомого французького математика і філософа науки Анрі Пуанкаре, істина (тобто об’єктивне відображення дійсності) «багатоманітна. Одне і те ж може бути виражено у вигляді кількох, на перший погляд різних, законів, які в дійсності показують різні сторони одного і того ж явища» [процитовано за виданням: Вибрані наукові праці академіка В.І. Вернадського. Т. 1, кн.2.]. Прагнення до повноти пізнання об’єкта потребує і потребуватиме тісного об’єднання багатьох наук.

Все це владно вказує на те, що реформування наукової сфери для підвищення її ефективності має спрямовуватися на розбудову в Україні потужної загальнодержавної самоврядної організації науки, ядро якої історично склалось у вигляді Національної академії наук».

Про «Віддзеркалення «геохімії людини» крізь призму наукового світогляду В.І. Вернадського» розповів почесний директор Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України академік Василь Чехун.

Академік Василь Чехун

«Володимир Іванович Вернадський був людиною, що прагнула охопити, об’єднати всі галузі науки, зокрема й природничі, – нагадав академік Василь Чехун. – Він вивчав глибокі, фундаментальні процеси та явища і на деталі дивився крізь призму цілого (що, на жаль, рідко вдається нам, сучасним науковцям). Зокрема, вивчав роль усіх мікроелементів, їхні взаємозв’язки та всі процеси, що з ними пов’язані й, образно кажучи, надають життєвих сил нашій планеті. За словами доктора історичних наук, професора Тетяни Бевз, «за пів століття до першого космічного польоту Вернадський зумів побачити Землю з космосу не просто як одне з тіл Сонячної системи, але очима геолога, розрізняючи континенти, океани, гірські породи і живих істот, людину, мінерали, атоми і молекули».

На чільне місце у своїй концепції академік Вернадський ставив людину. «Поза сумнівом, уся робота має проводитися суто науково, однак її прикладне значення, насамперед лікувальне, не можна випускати з поля зору», – писав він. На біосферу, ноосферу, геохімічні й інші процеси він дивився крізь призму можливості застосування знань про них для користі людини. І це справді надзвичайно важливо. Тому я зосереджуся на сучасних можливостях розвитку світогляду Володимира Івановича Вернадського в інтересах людини, для розв’язання актуальних проблем, зокрема в галузі охорони здоров’я.

Людина – маленький складник цілісної планети Земля, її мікровідображення. Планетарні геохімічні процеси відбуваються і в живих організмах, хоч і в менших масштабах. Це слід враховувати і використовувати. Розуміння ноосфери за Вернадським – просте й геніальне: це єдність органічної матерії, газів і мінеральних компонентів. А в центрі цієї єдності – така особлива речовина, як вода. Темі води присвячено величезний обсяг досліджень Володимира Івановича. Вода є важливим модератором процесів у живих системах. Без неї неможлива життєдіяльність клітини, без неї не функціонує ДНК. Вода загалом впливовий чинник геохімічних процесів в організмі людини.

Свого часу ми з академіком Леонідом Анатолійовичем Булавіним досліджували процеси самодифузії молекул води у плазматичних мембранах клітин чутливої та резистентної карциноми Герена методом квазіпружного розсіювання повільних нейтронів. І в підсумку побачили, що під впливом цитостатиків різного механізму дії (цисплатину та доксорубіцину) значно підвищується коефіцієнт самодифузії молекул води як у чутливих, так і в резистентних до терапії пухлинах, що свідчить про зростання  рухливості молекул води. Це один із прикладів того, наскільки суттєво застосування терапевтичних засобів позначається на геохімічних процесах усередині клітини й навіть у її мембрані.

Інше наше дослідження стосувалося характеристики вмісту структурованої води в суспензіях плазматичних мембран клітин карциноми Герена з різною чутливістю до протипухлинних препаратів за допомогою методу ЯМР-спектроскопії. Цей метод дає змогу вивчати рівень сильно- та слабкозв’язаної води у біологічних об’єктах. Слабкозв’язана вода виморожується швидше, сильнозв’язана, на якій тримається структура біологічної системи, – значно повільніше. Ідентифіковані нами відмінності структурованої води у плазматичних мембранах чутливих і резистентних клітин вказують на її ключову роль у реалізації ефектів цитостатиків, що можна використати для модифікації та корекції застосування терапевтичних засобів. Тобто що більше ми знаємо, зокрема про воду, то кращі перспективи розв’язати чимало медичних проблем, серед яких і проблема медикаментозної резистентності до протипухлинних препаратів.

Ми також вивчали вплив високо- і низькомінералізованої води на таку критичну кінцеву фазу злоякісного процесу, як розвиток метастазів, а отже, й на виживаність хворих на рак. В експериментах in vivo виявилося, що сильномінералізована вода зменшує діаметр карциноми легені Lewis на 24%, а слабкомінералізована – на 35%. Використання слабкомінералізованої води також призводить до зменшення кількості й об’єму метастазів (на 24% та 17% відповідно) і підвищення показників виживаності експериментальних тварин на 8%. І так впливає не лише сама вода, а й навіть розчини лікарських засобів на її основі.

Колосальну роль у «геохімії людини» відіграє залізо. Працюючи в галузі нанотехнологій, ми досліджували роль залізовмісних білків у канцерогенезі. В організмі людини налічується 20 родин цих білків, і вони забезпечують усі процеси життєдіяльності клітини – від поділу до апоптозу (загибелі). Важливими є також магній, цинк, мідь та інші елементи. Щоправда, вони є чинниками не лише нормальних, а й патологічних процесів, зокрема таких агресивних, як онкологічні. Всі, напевно, чули про те, яким важливим мікроелементом є цинк. Та чи всі знають, що небезпечне як зниження, так і підвищення рівня цинку в організмі? Порушення обміну цинку підвищує не лише ризик розвитку злоякісних новоутворень, а й ризик метастазування раку щитоподібної залози. Підвищення рівня фосфору або кальцію може сприяти прогресуванню раку передміхурової залози, а заліза – розвитку колоректального раку. А от зниження рівня йоду може призводити до розвитку раку молочної залози.

У межах одного з експериментальних досліджень ми вивчали кількісні зміни есенційних елементів у пухлині та плазмі крові тварин, яким прищеплено чутливу і резистентну карциносаркому Walker-256. З’ясували, що під час розвитку злоякісної пухлини зростає рівень міді та заліза, падає рівень цинку й деяких інших елементів. Крім того, ми встановили, що йонний дисбаланс також може бути причиною змін функцій антиоксидантної системи. Це сприяє формуванню резистентного фенотипу новоутворень, що вказує на доцільність використання хелатуючих агентів для підвищення чутливості резистентних новоутворень до цитостатиків. Отже, наведені дані вкотре засвідчують істотність впливу геохімічних процесів на функціонування живої системи, зокрема на фармакотерапевтичні процеси. На жаль, сьогодні далеко не всі ці вже відомі закономірності враховуються під час розроблення новітніх технологій діагностики, терапії та профілактики злоякісних новоутворень».

Доповідь із теми «Четверта демографічна катастрофа: шляхи подолання» виголосив заступник директора з наукової роботи Інституту демографії та проблем якості життя НАН України член-кореспондент НАН України Олександр Гладун. Він поінформував про дослідження, що їх виконують науковці цього Інституту, і загалом про демографічну ситуацію в Україні, зазначивши, що повномасштабне російське вторгнення дуже загострило демографічні проблеми, які існували у нашій державі. Учений розглянув демографічні процеси на українських теренах від кінця ХІХ століття (адже перший у російській імперії перепис населення провели 1897 року), зокрема розвиток демографічної ситуації в України до 2014 року, демографічні процеси під час нинішньої російсько-української війни, результати середньострокового прогнозування цих процесів і напрями подолання демографічної кризи.

Член-кореспондент НАН України Олександр Гладун

«Ми виокремлюємо три демографічні катастрофи: перша – це 1914–1923 роки, друга – 1932–1934 роки, третя – 1937–1947 роки. Кожна з них, крім Голодомору, об’єднує декілька подій, яких не можна чітко розмежувати і які вплинули на демографічні процеси. Наприклад, у період першої демографічної катастрофи ними стали Перша світова війна, революційні події та голод 1921–1923 років. Під час третьої демографічної катастрофи – терор, Друга світова війна, голод 1946–1947 років. Для кожної з цих катастроф ми обчислили демографічні втрати через надсмертність і дефіцит народжень, – пояснює член-кореспондент НАН України Олександр Гладун. – Ми також виокремлюємо дві демографічні кризи: кризу смертності (підвищення рівня смертності з кінця 1960-х років) і кризу народжуваності (через стрімку зміну репродуктивної поведінки та зменшення кількості народжень від 1991 року). Причому дефіцит народжень під час кризи народжуваності сягнув 5 мільйонів осіб, і це дуже сильно вплинуло на розвиток демографічної ситуації в Україні. Що ж до загальної динаміки чисельності українського населення, то його демографічний потенціал давав змогу подолати втрати, яких країна зазнавала внаслідок демографічних катастроф. Тому чисельність нашого населення зростала до 1993 року, коли нас було 52,2 мільйона, а по тому під впливом багатьох чинників почала скорочуватися.

Динаміка загальних коефіцієнтів народжуваності та смертності у 1897–2021 роках була такою: в період катастроф рівень смертності підвищувався, потім поступово зменшувався до середини 1960-х років, а далі знову почав підвищуватися. Середина 1960-х років узагалі стала визначальною в історії демографічного розвитку України: наша країна тоді перетворилася з аграрної на урбанізовану (тобто чисельність міського населення перевищила 50%), а середня очікувала тривалість життя українців при народженні була такою ж, як і в західноєвропейських країнах (тогочасного показника середньої очікуваної тривалості життя для чоловіків ми досі не досягли). 1991 року смертність почала перевищувати народжуваність. У демографії це називають «демографічний хрест» (коли крива смертності, що прямує вгору, перетинається з кривою народжуваності, що прямує донизу). Протягом кількох років чисельність населення трималася приблизно на одному рівні завдяки міграції, проте потім почала стрімко скорочуватися.

Що стосується статево-вікової структури українського населення напередодні кожної демографічної катастрофи, то для 1914 року це була класична піраміда (в її основі – наймолодші вікові групи – від 0 років, а нагорі – вікова група 100 років), 1932 року вже був наочним вплив першої демографічної катастрофи, 1937 року – вплив першої та другої катастроф. У статево-віковій структурі за 2014 рік вплив першої катастрофи вже не простежувався, проте все ще помітним був вплив Голодомору та Другої світової війни. Звуження основи піраміди демонструє стрімке скорочення народжуваності наприкінці 1990-х – на початку 2000-х років.

Чому наше населення відновлювалося після кожної демографічної катастрофи? По-перше, завдяки молодій статево-віковій структурі. По-друге, завдяки високому сумарному коефіцієнту народжуваності, тобто кількості дітей, що їх у середньому народжувала жінка протягом свого репродуктивного періоду. Наприклад, на початку першої катастрофи жінка народжувала в середньому трохи більш ніж 6 дітей, наприкінці – вже 5,2. Такий високий рівень народжуваності давав змогу компенсувати втрати від демографічної катастрофи. Те саме стосується і другої (Голодомор), і третьої катастроф. Але загальна динаміка свідчить про скорочення рівня народжуваності. У 2013–2021 роках  сумарний коефіцієнт народжуваності був менше, ніж двоє дітей. Щоби населення не скорочувалося за рахунок природного чинника, цей показник має дорівнювати принаймні 2,2 дитини, а ми цього вже не маємо. Отже, відносно стара статево-вікова структура і низький рівень народжуваності зараз не дають і у найближчому майбутньому не дадуть змоги компенсувати нинішні демографічні втрати.

З погляду демографії, підвищення смертності, зниження народжуваності й шалене зростання міграційних переміщень населення є звичайними процесами під час війни. Точно оцінити рівень смертності й народжуваності зараз вкрай важко. По-перше, частина наших територій не підконтрольні владі, тож дані за роками (навіть за останніми роками) не є зіставними між собою. По-друге, частина народжень і смертей стаються на окупованих територіях, і наші органи юстиції не реєструють їх. По-третє, якщо смертність серед військових реєструють більш-менш точно, то про цивільних цього сказати не можна. Потрібно бути свідомими того, що ми ніколи з точністю до людини не визначимо, скількох людей, особливо цивільних, убила ця війна. Наприклад, у Маріуполі чимало людей загинуло під уламками будинків, що горіли по кілька днів. Крім того, росіяни застосовували там мобільні крематорії, а частину залишків будинків заливали бетоном. Багатьох людей депортували на територію росії. За допомогою прямих розрахунків навряд чи вдасться обчислити кількість убитих. Загалом у демографії є підходи для визначення втрат – це обчислення надсмертності й дефіциту народжень, але для цього потрібна надійна інформаційна база. А тому після закінчення війни обов’язково необхідно буде провести перепис населення і на його основі здійснити демографічну реконструкцію за період від 2001 року, коли в Україні провели перший і наразі єдиний перепис населення. А потім – досліджувати демографічні процеси, використовуючи наявну інформацію.

Під час нинішньої, четвертої демографічної катастрофи на демографічну ситуацію найбільше впливають міграційні переміщення. За межами України зараз перебуває 6,5 мільйона осіб. Це вимушені мігранти, міграція яких пов’язана саме з війною. Їхній облік здійснює Управління Верховного комісара ООН у справах біженців. Наші мігранти мешкають переважно в Європі (92%), більшість – у країнах Європейського Союзу. На інших континентах – приблизно 500 тисяч українців. Скільки з них повернеться додому – залежатиме передусім від тривалості війни. Досвід балканських війн демонструє, що це дуже впливовий чинник. Що довше триватиме війна, то менше мігрантів повернеться. Ще один чинник – політика держав, в яких зараз перебувають наші вимушені мігранти. Слід сказати, що у більшості європейських країн смертність більша за народжуваність, тож для підтримання темпів економічного розвитку вони потребують додаткової робочої сили, а в структурі наших мігрантів переважають люди працездатного віку і молодь. Тож більшість країн (особливо Німеччина) активно адаптують наших громадян і зацікавлені у тому, щоби частина з них залишилася на постійне проживання.

На демографічну ситуацію також дуже сильно впливає політика російської федерації на окупованих територіях. Окупанти вважають населення таких територій неблагонадійним за визначенням, тому витісняють його. Кількість внутрішніх переселенців в Україні – осіб, які переїхали до центральних чи західних регіонів, – приблизно така ж, як і зовнішніх мігрантів. Загалом через війну свої домівки полишило близько 25% українців. Другий напрям дій окупанта – примусова депортація на свою територію чи створення умов, що змушують людей переїжджати на територію росії. Кількість громадян України на території росії оцінюється приблизно в 1,2 мільйона. Це теж дуже велике число. Крім того, на окупованих українських територіях окупанти здійснюють політику терору й убивств, люди зникають безвісти. Місцеве населення намагаються активно асимілювати. Скажімо, шкільних учителів змушують до певних розмов з учнями – для пошуку «нелояльних» батьків. Працюють засоби масової (дез)інформації. Ще один засіб: російські пенсії, що їх починають виплачувати на окупованих територіях, можуть перевищувати розмір пенсій на території самої російської федерації. Дітей вивозять у різні табори і виховують у російському дусі. Батькам, які не хочуть набувати російського громадянства, погрожують тим, що дітей у них заберуть і передадуть у російські сім’ї. Люди без російських паспортів мають труднощі з доступом до медичного обслуговування, соціальної підтримки, зокрема отримання певних пайків. Крім того, росія заселяє окуповані території своїм населенням, і ця тенденція простежується ще від 2014 року. Точних чисел немає, але кількість людей, уже завезених на окуповані території України (включно з Кримом, Донецькою та Луганською областями), оцінюється у понад 100 тисяч. Така поведінка агресора створює Україні великі демографічні та соціально-гуманітарні проблеми. Їх доведеться розв’язувати вже після звільнення окупованих територій.

Дуже важливе питання – статево-вікова структура українських мігрантів, які перебувають у Європейському Союзі. Приблизно дві третини з них – це жінки, третина – чоловіки. Осіб віком 65 років і старше – майже 6%. Згідно з різними опитуваннями, близько 50% наших вимушених мігрантів планують лишитися за кордоном. Це означає, що зросте рівень постаріння населення в Україні, а чисельність груп, активних у репродуктивному плані та на ринку праці, скоротиться. Тобто міграція дуже сильно вплине на нашу демографічну ситуацію. Тому потрібно вживати заходів для повернення наших громадян додому.

Наш Інститут підготував кілька прогнозів розвитку демографічної ситуації в Україні. Один із варіантів – на 15 років – ми розробили на початку 2023 року. За нашим прогнозом, оцінка чисельності українського населення у кордонах 1991 року станом на початок 2022 року – приблизно 42 мільйони. 2037 року, як ми прогнозуємо, в Україні буде близько 30,5 мільйона. Цей прогноз ми готували, не маючи багатьох даних, які маємо зараз, але і ставилися до нього як до певного орієнтиру для розуміння розвитку подій. Зараз він, однак, видається доволі реалістичним. У квітні–травні плануємо його переглянути. Та незалежно від того, на скільки мільйонів збільшиться чи зменшиться прогнозована чисельність населення України, тенденція до скорочення його чисельності, постаріння й особливо до звуження основи демографічної піраміди зберігатиметься. За нашими прогнозами, цього року чисельність населення України дорівнюватиме показнику 1913 року, 2037 року вона буде приблизно такою ж, як 1900-го.

Що ж робити? Під час війни дуже важко вживати будь-яких конкретних заходів. Тим не менш, під егідою Міністерства соціальної політики України розроблено проєкт Стратегії демографічного розвитку України на період до 2040 року. Причому наш Інститут відіграв провідну роль у її створенні. У проєкті визначено п’ять стратегічних цілей, для кожної з яких розроблено власну систему заходів. Перша ціль – створення умов для підвищення народжуваності та підтримка сім’ї. Друга – зниження передчасної смертності (на жаль, у нас і в мирний час дуже великою була надсмертність чоловіків працездатного віку). Третя – вирішення міграційних питань за рахунок міграційного приросту чисельності населення (хоча це дуже дискусійне питання). Четверта ціль – оптимальне, рівномірне розміщення населення територією України. Тому що територія повинна бути доглянута і населення повинно розселятися більш-менш рівномірно територією України (там, де це можливо; ми матимемо проблему з житлом для внутрішніх переселенців, а також із територіями, що межують із територією російської федерації). Нарешті, п’яте – адаптація до демографічного старіння і формування умов для активного довголіття (це теж потребує комплексного підходу, зокрема співпраці з роботодавцями). Крім того, потрібно буде адаптувати житлові будинки, транспорт і робочі місця для людей з інвалідністю. Стратегія також передбачає наскрізні умови – певну політику на ринку праці, забезпечення безпечного довкілля, сприяння активному довголіттю тощо.

Загалом ми маємо усвідомити, що нас уже ніколи не буде 52 мільйони. Не буде, мабуть, і 42 мільйонів. Тож розробляти модель існування і функціонування держави потрібно, з огляду на демографічні, соціальні й економічні реалії».

Із доповіддю на тему «Біоремедіація екосистем України в світлі вчення В.І. Вернадського» виступив завідувач відділу біології екстремофільних мікроорганізмів Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України доктор технічних наук, професор Олександр Таширев. Учений розповів про спільні дослідження Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Національного ботанічного саду імені М.М. Гришка НАН України й Інституту газу НАН України, а саме – про розроблений науковцями із застосуванням учення Володимира Вернадського метод термодинамічного прогнозування, який дав змогу створити універсальні біотехнології знешкодження широкого спектру токсикантів і отримання з них корисних продуктів – енергоносіїв (водню, метану, твердого палива), біодобрив, концентрату металів і чистої води.

Доктор технічних наук, професор Олександр Таширев (фото люб’язно надав Олександр Таширев)

«Концепція термодинамічного прогнозування, яку ми розробили, поєднує чотири підходи – вчення академіка Володимира Вернадського про біосферу (висвітлює глобальні закономірності взаємодії інтегральних екосистем з хімічними елементами); термодинамічні рівняння стабільності хімічних сполук за Пурбе (визначають умови перебігу всіх реакцій); загальну хімію та геохімію (визначають, як саме здійснювати ці реакції); мікробіологію, біохімію та екологію (визначають шляхи взаємодії екосистем із будь-якими хімічними сполуками) – і дає змогу теоретично обґрунтувати всі можливі шляхи взаємодії екосистем із будь-якими хімічними сполуками та створити новітні універсальні природоохоронні й біоенергетичні технології, – пояснює доктор технічних наук, професор Олександр Таширев. – В універсальній та всеосяжній концепції академіка Володимира Вернадського ми зосередили увагу на тому, що біосфера є глобальною екосистемою Землі, складається з незліченної кількості видів живих організмів і здійснює всі види їхньої взаємодії з органічними та неорганічними сполуками літосфери. Найцікавіша властивість «живої речовини планети» (сукупності всіх живих організмів і екосистем) – це інтегрування всіх видів біогеохімічних реакцій у глобальних біологічних процесах на планеті. З універсального рівняння біогеохімічної енергії росту й розмноження (за визначенням В.І Вернадського) випливає, що максимально ефективними у цих універсальних процесах є саме мікроорганізми, тому що добове зростання їхньої кількості є найбільшим серед усіх живих організмів.

Що ж стосується термодинамічних рівнянь стабільності хімічних сполук за Пурбе, то вони визначають умови перебігу реакцій та поля стабільності хімічних сполук у координатах pH (рівень кислотності) й Eh (редокс-потенціал, мВ). Тож ми використали діаграми Пурбе для визначення оптимальних умов анаеробної деструкції екологічно небезпечних органічних відходів і знешкодження широкого спектру токсичних металів. Застосувавши діаграми Пурбе до водневого і метанового бродіння, ми встановили, що оптимальними умовами анаеробної ферментації є такі показники: редокс-потенціал (Eh) –414 мВ (мілівольт), рівень кислотності (pH) 7,0. Але термодинамічний прогноз показав, що зброджування поліцукрів (наприклад, целюлози чи крохмалю) призводить до закислення  середовища, а редокс-потенціал підвищується. Проте анаеробна ферментація білків призводить до залужнення (pH = 10) і зниження редокс-потенціалу. В обох випадках ці зміни призводять до пригнічення водневого та метанового бродіння. Тому для ефективного зброджування відходів ми передусім регулювали редокс-потенціал, а для цього застосували аеробні мікроорганізми як біовідновники. Для компенсації небажаного зсуву рН використали дешеві та прості сполуки. Нарешті, метаболізм поліпшували інтенсивним масообміном, компенсуючи локальне інгібування гідролізу полімерів на їхній поверхні мікробними екзометаболітами.

Діаграми Пурбе також використовували для визначення оптимальних шляхів мікробного знешкодження  широкого спектру металів, зокрема розчинних сполук хрому, який є надзвичайно токсичним. Ми проаналізували близько ста хімічних реакцій і вибрали лише одну – відновлення розчинного аніону – хрому (CrO₄^2-) до нерозчинного гідроксиду хрому Cr(OH)₃nH₂O↓. Знешкодження полягає в тому, що відновлена форма є незворотно нерозчинною, і саме тому – нетоксичною. Взагалі у промислових мікробних технологіях знешкодження хромату використовують високопотенціальні факультативно анаеробні мікроорганізми. Але завдяки термодинамічному прогнозуванню ми обґрунтували, а потім експериментально підтвердили, що саме облігатні анаероби, які створюють дуже низький редокс-потенціал (Е_оˊ = - 400 мВ), ефективно та швидко відновлюють високопотенціальні хромати (Е_оˊ = - + 555 мВ) до нерозчинної сполуки. Це відбувається завдяки великій різниці редокс-потенціалів між донорною системою (біохімічно активні мікроорганізми) й акцепторною системою хромату (CrO₄^2-), що дорівнює ΔЕ_оˊ = 955 мВ.

Для реалізації всіх зазначених механізмів взаємодії мікроорганізмів із різними токсикантами ми розробили гранульований мікробний препарат (ГМП). Це мікробіологічний аналог живої речовини планети. Його найважливіша властивість – інтегрування майже всіх метаболічних шляхів мікроорганізмів, придатних для знешкодження токсикантів і отримання із них корисних продуктів. Гранули препарату містять диверсифікований, тобто розвинений, мікробіом і регулятори метаболізму. Саме препарат є автономним і універсальним. Універсальність означає, що його можна використати як для знешкодження органічних і неорганічних сполук, зокрема металів, так і для отримання корисних продуктів із переважної більшості екологічно небезпечних відходів.

Розповім про деградацію (деструкцію) твердих і рідких органічних відходів, яка дає змогу отримати такі корисні продукти, як енергоносії, біодобрива та чиста вода. Головним у нашій стратегії є не лише знешкодження всіх відходів, а й отримання корисних продуктів із них. Ефективність нашого термодинамічного прогнозу регуляції мікробного метаболізму вперше підтвердили на Українській антарктичній станції «Академік Вернадський». Зброджування твердих харчових відходів тривало всього 5 діб, а маса відходів зменшилась аж у 80 разів. Зауважу, що спонтанно такі відходи гниють у природному середовищі протягом багатьох місяців, а то й років.

Завдяки оптимізації біотехнології нам вдалося швидко й ефективно збродити екологічно небезпечні змішані підгнилі органічні відходи, одночасно одержавши з них екологічно чистий енергоносій – молекулярний водень. Чому він екологічно чистий? Бо, на відміну від будь-яких карбоновмісних видів палив, спалений водень дає тільки воду, а не парниковий вуглекислий газ. У найкращих промислових технологіях тривалість ферментації твердих органічних відходів становить 30 діб, коефіцієнт деградації (тобто зменшення маси) – 10, а вихід водню не перевищує 20 л на 1 кг маси сухих відходів. Оптимізувавши та контролюючи процес ферментації, ми скоротили тривалість ферментації до двох із половиною діб, коефіцієнт деструкції збільшили у 8,5 раза, а вихід водню збільшили у понад два рази. Позитивний ефект виявився інтегральним: по-перше, маса екологічно небезпечних твердих органічних відходів істотно зменшилась і, по-друге, було одержано водень і тверде паливо (незброджені залишки лігноцелюлози).

Розповім докладніше про синтез енергоносіїв шляхом водневої ферментації. Спалювати отриману воднево-вуглекислотну суміш можна на звичайному пальнику, а рівень відновленості вуглецю у твердих незброджених залишках лігнін-целюлози є таким само, як, наприклад, у деревині. Отже, такі тверді відходи можна використати як ефективне тверде паливо. Додаткова аеробна ферментація незброджених лігнін-целюлозних залишків твердих відходів дає змогу отримати з них біодобриво, яке забезпечує високий врожай деяких культур, зокрема редису.

Для дрібних господарств ми розробили автоматично керований біореактор об’ємом 300 л, який дає змогу знешкоджити (збродити) тверді відходи у фекальному токсичному стоку й отримати комплекс корисних продуктів: газоподібний енергоносій (суміш водню і метану), тверде паливо та біодобриво, а також чисту воду для поливу.

Під час спонтанного гниття на звалищах маса органічних відходів зменшується лише вдвічі протягом 30 років. Але спільно із колегами з Інституту газу НАН України ми показали, що маса таких відходів може зменшуватись у 20 разів протягом усього лиш 14 діб, а вихід водню й метану становить 40 л/кг (Н₂ та СН₄ разом). Це є підґрунтям для перетворення звалищ на гіперметантенки (тобто величезні джерела синтезу метану), у десятки разів більші за найбільші сучасні біогазові заводи. Головна їхня перевага в умовах нинішньої війни – те, що їх не можна знищити ракетами чи бомбами.

Далі. Фільтрат, що утворюється зі зброджування твердих відходів, містить токсичний концентрат органічних кислот і спиртів. Ми показали, що завдяки використанню явища просторової сукцесії можна швидко і повністю очистити такий стік від розчинних органічних сполук і мікроорганізмів. Схема функціонування харчового ланцюга у проточній системі є такою: бактерії споживають розчинні органічні сполуки, найпростіші споживають бактерій, личинки комах споживають найпростіших, а риби (у нашому випадку – карасі) споживають личинок комах. Тобто ми показали, що можна не лише цілком очистити токсичний концентрований стік, а й навіть отримати чисту воду для вирощування риб. Загальна схема детоксикації токсичних відходів за допомогою трикомпонентного технологічного блоку й одночасного одержання корисних продуктів виглядає так:

• в анаеробному біореакторі відбувається деструкція твердих органічних відходів і синтезується молекулярний водень;
• аеробний модуль забезпечує деструкцію токсичних розчинних сполук і очищує стік від мікроорганізмів;
• третій блок – акваріум із чистою водою, в якому можна вирощувати риб.

Одним із головних напрямів застосування наших біотехнологій є очищення стоків та екосистем від металів. Щоб знайти найрезистентніші (найопірніші) до металів мікроорганізми, ми здійснили біорозвідку – взяли зразки з кліфів Мертвого моря й Еквадору, в карстових печерах, в Антарктиці й у місцях бойових дій в Україні; виділили з цих зразків мікроорганізми і розробили модель стійкості мікроорганізмів до токсичних металів. Загалом збільшення вмісту токсичних металів у середовищі призводить майже до цілковитої загибелі ґрунтових і водних мікробіомів. Але в будь-яких випадках виживає бодай десята частка відсотка від загальної кількості мікроорганізмів. На їхній основі можна виділити мікроорганізми, найстійкіші до одночасної наявності п’яти токсичних металів у поживному середовищі (Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺ ) за їх сумарного вмісту 2000 мг/л іонів металів. Наші надрезистентні бактерії виросли за одночасної наявності навіть 3000 мг/л катіонів міді, кобальту і нікелю.

Ми розробили інтегральну модель взаємодії мікроорганізмів і рослин із металами. Головні шляхи цієї взаємодії – іммобілізація (тобто осадження) й мобілізація (розчинення) сполук металів. Найперспективнішими для детоксикації екосистем є незворотна іммобілізація металів, а також активний транспорт розчинних сполук металів до рослин. Незворотна іммобілізація ґрунтується на утворенні нерозчинних сульфідів металів під впливом біогенного сірководню і незворотного відновлення розчинних окислених сполук металів до нерозчинних. Прикладами цього є утворення сульфідів металів (CuS та ін.), оксидів (Cu₂O та ін.) і гідроксидів (Cr(OH)₃^.nH₂O та ін.). Сірководень утворюється двома метаболічними шляхами: це дисиміляторна сульфатредукція та гідроліз сірковмісних органічних сполук (амінокислот та ін.). В обох випадках бактерії синтезують сірководень (Н₂S), який утворює з катіонами металів нерозчинні сульфіди. Головна особливість нашої технології – використання дуже малорозчинного гіпсу (сульфату кальцію), який не дозволяє мікроорганізмам синтезувати надлишкову кількість сірководню, шкідливу для екосистем. Ми показали незворотність сірководневого осадження завдяки екологічно безпечній «гіпсовій сульфатредукції». Доказом незворотності іммобілізації металів є те, що навіть у децимолярному розчині соляної кислоти з показником pH = 1,3 сульфіди кобальту, міді, нікелю та цинку є стабільними і нерозчинними. Наші досліди довели, що максимально можливе закислення ґрунтів становить рН = 4,0 – 4,1 (за зброджування глюкози у концентрації 30,0 г/л ґрунтовими анаеробами). Це однозначно свідчить про те, що одного разу осаджені у вигляді сульфідів токсичні метали фізично присутні в ґрунтах або водних екосистемах, але біологічно вони відсутні, назавжди неактивні і тому – нетоксичні.

Ще один приклад ефективного застосування наших розробок – очищення промислового стоку від розчинних сполук міді Cu²⁺ завдяки незворотному відновленню катіону міді до нерозчинного оксиду міді Cu₂O. Донором електронів слугували метаболічно активні мікроорганізми (за використання підгнилої картоплі як субстрату), акцептором – Cu²⁺. Завдяки використаній технології ми досягли одночасно чотирьох позитивних ефектів:

• деструкції екологічно небезпечних підгнилих відходів;
• одержання цінного нерозчинного концентрату металу, що складається з Cu₂O, Cu(OH)₂ та CuСО₃;
• очищення токсичної стічної води;
• одержання чистої води для замкнених технологічних циклів.

Металрезистентність мікроорганізмів до надвисоких концентрацій металів ми застосували також для відновлення CrO₄^2- у його надвисокій концентрації. Навіть за його концентрації 1000 мг/л, яка вважається несумісною з усіма формами життя, нам вдалося за допомогою водневої ферментації картопляних відходів осадити хромат у вигляді гідроксиду хрому Cr(OH)₃ й одночасно синтезувати водень. Отже, позитивними ефектами стали утилізація твердих відходів, синтез водню, очищення стоку від хроматів, отримання концентрату хрому і чистої води. Але це ще не всі можливості практичного використання відновленого хрому. Спаливши органічні компоненти вкритих товстим шаром гідроксиду хрому Cr(OH)₃ гранул мікроорганізмів і незброджених решток картоплі, ми одержали кристалічний оксид хрому Cr₂O₃ – технічний абразив, який є товарним продуктом (наприклад, для різання та шліфування каміння). Отже, об’єм вторинного відходу істотно зменшується, і ми, як і прогнозували, одержуємо корисний продукт з усіх видів відходів.

Нарешті, про останній вид взаємодії екосистеми з металами: внесення до екосистем регулятора мікробного метаболізму активує мобілізацію, тобто розчинення й підвищену рухомість металів та їх швидкий транспорт у рослини. Нам вдалося досягти високої ефективності накопичення хрому в рослинах тютюну справжнього (Nicotiana tabacum). За дуже високого вмісту внесеного хрому (500 мг Cr⁶⁺ на 1 кг ґрунту) листя накопичило 6,5 г хрому на 1 кг сухої рослинної маси, стебла – 4 г, коріння – 4 г Cr⁶⁺. Це накопичення призводить до загибелі рослин. Але мертві рослини дуже легко зібрати і далі утилізувати.

Сучасний і дуже важливий напрям – біоремедіація екосистем, забруднених концентрованими органічними відходами, що гниють. Зараз це особливо актуально для ліквідації наслідків Каховської катастрофи. Разом із фахівцями Національного ботанічного саду імені М.М. Гришка НАН України ми розробили бінарний мікробний препарат для швидкої деструкції відходів, що гниють, і біоремедіації ґрунтів. Ми змоделювали змішані відходи із підгнилих картоплі та риби і внесли цю суміш у ґрунт. Ріст контрольної рослини огірків (за відсутності препарату) було повністю пригнічено, а крім того активно розвинулися гнилісні хробаки. Мікробний же препарат забезпечив цілковиту деструкцію цих екологічно небезпечних відходів за два тижні, а огірки продемонстрували дуже добрий ріст на очищеному ґрунті.

Третій клас небезпечних сполук – так звані ксенобіотики, синтетичні чужорідні органічні сполуки. Серед них – дуже токсичний нітрохлорбензол, до структури молекули якого одночасно входять нітроорганічна група, хлорорганічна група і власне токсичне ароматичне кільце. Ми показали, що в умовах, коли мікроорганізми змушені використовувати нітрохлорбензол як штучний акцептор електронів, функціональні групи в молекулі (R-NO₂, R-Cl) поступово відновлюються до менш токсичної. Останній етап цього процесу – це відновна деструкція ароматичного кільця з утворенням кінцевих нетоксичних продуктів: аніонів  хлору, катіону амонію та вуглекислого газу. Зокрема, наш гранульований мікробний препарат дуже перспективно застосовувати для знешкодження вибухівки – з огляду на те, що всі, без винятку, види вибухівки є модифікаціями нітроорганічних сполук, і головним етапом їхньої детоксикації є швидке й ефективне (тобто цілковите) відновлення токсичних нітроорганічних груп.

Отже, на підставі термодинамічного прогнозування та використання теорії академіка Володимира Вернадського ми розробили стратегічні підходи для отримання таких позитивних ефектів:

• знешкодження широкого спектру екологічно небезпечних твердих і рідких органічних відходів (природних і синтетичних);
• знешкодження широкого спектру токсичних металів у стічних водах і у природних екосистемах (ґрунтах та інших);
• одержання – з усіх видів відходів – корисних продуктів: енергоносіїв (молекулярного водню, метану, твердого палива), біодобрив, концентрату металів і товарних продуктів (наприклад, кристалічного оксиду хрому Cr₂O₃) й очищеної води, яку можна застосувати навіть для вирощування риби.

На розвиток цих природоохоронних і біоенергетичних технологій ми отримали 10 грантів (три національні й сім міжнародних) за останні 8 років».

Завідувач відділу наноматеріалів Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України доктор фізико-математичних наук, професор Петро Горбик виголосив доповідь «Поліфункціональні магніточутливі наноструктурні матеріали: пріоритетні напрями та перспективи досліджень». Учений розповів про пріоритетні науково-технічні напрями роботи відділу наноматеріалів Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України – розроблення нових поколінь актуальних і перспективних поліфункціональних наноструктурних матеріалів для медико-біологічних, екологічних і технічних застосувань.

Доктор фізико-математичних наук, професор Петро Горбик

«Для медико-біологічних застосувань ми запропонували хімічно сконструйований багаторівневий магнітокерований нанокомпозит типу ядро–оболонка з ієрархічною наноархітектурою, здатний до виконання заданого комплексу функцій: розпізнавання мікробіологічних об’єктів у біологічних середовищах; цільового доправлення лікарських препаратів до клітин- та органів-мішеней і депонування; комплексної локальної хіміо-, імуно-, нейтронзахопної, гіпертермічної, фотодинамічної терапії та магнітно-резонансної томографічної діагностики у реальному часі; детоксикації організму шляхом адсорбції вірусних частинок, йонів важких металів тощо та їх видалення за допомогою магнітного поля. Ми назвали такі наноструктури нанокомпозитами з функціями медико-біологічних нанороботів, – говорить доктор фізико-математичних наук, професор Петро Горбик. – Як ядро нанокомпозиту використано біосумісний суперпарамагнітний носій – наприклад, однодоменний магнетит (Fe₃O₄). Це перший рівень чотирівневої нанокапсули. Другий рівень призначений для функціоналізації поверхні ядра, третій (і вище) – для іммобілізації лікарських препаратів необхідного механізму дії. Найвищий рівень виконує функцію захисної нанокапсули. Застосувавши ансамбль суперпарамагнітних ядер як зонда і теорію парамагнетизму Ланжевена, ми відпрацювали методику розрахунку розмірних параметрів складної багаторівневої оболонки нанокомпозитів і їх оптимізації за площею питомої поверхні рівнів. Крім того, запропонували концепцію актуального поглинача електромагнітного випромінювання на основі імпедансно узгодженого ансамблю наноструктур типу ядро–оболонка з ефективними електромагнітними втратами.

Ці підходи стали методичним підґрунтям практично важливих наукових досліджень. Наприклад, спільно з Інститутом експериментальної патології, онкології та радіобіології імені Р.Є. Кавецького НАН України ми синтезували і вивчили властивості нових протипухлинних магнітних рідин, що містять магнетит, хіміотерапевтичні препарати (цисплатин, доксорубіцин, гемцитабін), антитіла CD-95 і HER2, наночастинки золота і срібла, сполуки зі вмістом бору й гадолінію, що поглинають нейтронне випромінювання (спільно з Інститутом ядерних досліджень НАН України). В експериментах in vitro й in vivo встановлено синергізм дії компонентів протипухлинних магнітних рідин на відповідні клітини й пухлини. Ці розробки за ефективністю перевершили традиційно застосовувані препарати. Виготовлено дослідні зразки протипухлинної магнітної рідини та передано їх онкологам за програмою виконання державного замовлення для забезпечення доклінічних досліджень нового українського лікарського засобу «Фероплат». Цей препарат призначений для доправлення цитостатика безпосередньо до пухлинної тканини. Він є стандартизованим засобом для підвищення ефективності хіміотерапії та подолання медикаментозної резистентності злоякісних новоутворень. Це нова унікальна українська розробка, що не має аналогів у світі. Ми щиро вдячні академікові Василю Федоровичу Чехуну за співпрацю.

Спільно з  Інститутом фізіології імені О.О. Богомольця НАН України ми розвиваємо новий науково-практичний напрям – фотофармакологію. Головна суть цих досліджень – розроблення моделі контрольованого доправлення фотофармакологічного засобу в будь-яку ділянку організму для створення неінвазивного впливу заданого напряму на нейронні або пухлинні клітинні системи. Щоб створити біоактивний нанокомплекс, задіюваний за допомогою високопроникного рентгенівського випромінювання, ми синтезували нанодисперсний рентгенолюмінофор, фторид лантану, активований тербієм, із модифікованою цитратом натрію поверхнею. Вивчили його фазовий склад, рентгенолюмінесценцію, адсорбцію модельної фоточутливої речовини (рубідій-піридин-нікотин), яка під впливом люмінесцентного випромінювання в діапазоні 530–550 нм (нанометрів) вивільняє біоактивну молекулу нікотину. Синтезовано магніточутливі рентгенолюмінесцентні нанокомпозити типу магнетит-фторид лантану – для контрольованого адресного доправлення фоточутливого препарату і його фіксації в організмі. Дослідження тривають. Ми щиро вдячні академікові Ярославу Михайловичу Шубі за співпрацю в цій роботі».

Науковці Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України продовжують працювати за науково-практичним напрямом створення поліфункціональних магніточутливих наноструктурних матеріалів, перспективних і для інших застосувань.

Провідний науковий співробітник відділу дослідження нуклеофільних реакцій Інституту фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України кандидат хімічних наук Любов Вахітова у своїй доповіді «Хімічні рішення проблем вогнезахисту сталевих конструкцій» поділилася досвідом оперативного впровадження ідей, що виникають у наукових лабораторіях, у виробництво. Для цього науковиця здійснила короткий екскурс в історію прикладних досліджень із тематики вогнезахисту, які вже 20 років розвиваються у цій академічній установі.

Кандидат хімічних наук Любов Вахітова

«Ми зібрались у вкрай складний для нашої країни час. Звісно, ми віримо в майбутнє України. Але, крім віри, від кожного з нас потрібні конкретні дії, які наближали б нашу перемогу та робили б внесок у відбудову нашої країни, – вважає кандидат хімічних наук Любов Вахітова. – Тож сьогодні, як ніколи, важливі «зелена» хімія, сталий розвиток, циркулярна економіка тощо. До цього переліку я додала б іще прикладну науку, зокрема прикладну хімію, орієнтовану на застосування наукових знань для прогресу, для вдосконалення й поліпшення нашого життя. Проєкт «вогнезахист», який я представляю, є прикладом успішного переходу від фундаментальної та прикладної науки до створення конкретного продукту і його застосування в будівельній галузі, яке має, серед іншого, значний соціальний ефект завдяки забезпеченню нормативів пожежної безпеки.

Історія української вогнезахисної галузі розпочалась у Донецьку в 1990-х роках. 1991 року наш Інститут розробив перше в Україні сертифіковане вогнезахисне покриття «Ендотерм ХТ-150». Саме ця розробка спонукала до створення Науково-виробничого підприємства «Спецматеріали» у структурі Національної академії наук України, яке протягом дуже довгого часу було одним із провідних підприємств вогнезахисної галузі України. У межах госпдоговірних відносин це підприємство фінансувало наукові дослідження в Інституті. У підсумку ми розробили та впровадили у виробництво термо- й вогнезахисні герметики для усунення витікання олій на трансформаторах атомних електростанцій, вогнезахисні фарби, антипірени і багато іншого. Від початку 2000-х років ці дослідження одержали державне фінансування. Після початку війни у 2014 році й евакуації Інституту до Києва наш напрям – роботи з вогнезахисту – постраждав мінімально, бо партнери допомогли нам вивезти обладнання. Водночас, парк приладів у нас був дуже слабкий. Тим не менш, коли 2015 року донецькі фахівці створили у Києві нову фірму з виробництва засобів пасивного вогнезахисту, з їхньою допомогою нам вдалося продовжити дослідження. І за останні 10 років ми здобули дуже суттєві наукові результати і маємо вагомий практичний доробок. Найзначнішим результатом 30-річної колаборації вогнезахисної науки з виробниками засобів пасивного вогнезахисту є той факт, що нині в Україні виробляють майже всі основні групи матеріалів пасивного вогнезахисту, відомі на світовому ринку. У деяких випадках національні продукти за показниками перевершують провідні світові аналоги.

Що таке пасивний вогнезахист? Це оброблення конструкцій (у нашому випадку – металевих) спеціальними матеріалами, які підвищують їхню (конструкцій) вогнестійкість. Ми переважно працюємо над тонкошаровими реактивними покриттями. Вони ще називаються інтумесцентними, або реактивними, або ж такими, що спучуються. Що таке реактивне покриття і як воно працює? Це лакофарбове покриття, яке нічим не відрізняється від звичної фарби, але за підвищення температури під час пожежі воно починає терморозширюватись і утворює на поверхні металоконструкції міцний коксовий шар, який не дає змогу металевій конструкції нагріватися до критичних станів. Вогнезахисна фарба містить донор кислоти, карбонізатор, газоутворювачі, які, реагуючи між собою, й утворюють цей коксовий шар – завдяки хімічному механізму інтумесценції (спучення). Крім уже згаданих обов’язкових компонентів, у складі інтумесцентної фарби є також полімер, антипірени, пігменти і різні домішки.

У своїх роботах ми передусім розвивали науку, адже було би дуже дивно, якби послідовники кінетичної школи академіка Леоніда Литвиненка (1921–1983) не вивчали механізмів хімічних реакцій, напрямів каталітичних дій тощо. Зокрема, ми синтезували нові інтумесцентні структури. Це давало змогу публікувати статті у серйозних фахових журналах і захищати дисертації. Але, завершуючи прикладні дослідження, вже було несолідно писати про одержаний масив науково-теоретичних даних. А поруч працювало єдине в Україні підприємство за напрямом наших досліджень. Воно було передовим і ставило конкретні завдання, які ми разом виконували.

Такий симбіоз, така колаборація не дозволяла нам пройти повз глобальне завдання, яке від 2010 року стоїть перед будівельниками і металобудівниками. Йдеться про зниження вартості сталевого будівництва в Україні. Чому саме металеве будівництво? Бо під час відновлення, відбудови нашої країни воно буде рушієм розвитку національної будівельної галузі. Бо металеве будівництво міцне, універсальне, дає змогу експериментувати з дизайном, а головне – воно швидке. У Південній Кореї на одного мешканця припадає 1380 кг спожитої сталі, в Україні – всього 143 кг. Водночас, у металобудуванні чимало коштів витрачають на вогнезахист сталевих конструкцій, який є обов’язковим і регламентується національними будівельними нормативами. В Україні ці витрати сягають 50% (!) вартості використаного металу, у Великій Британії – 15–20%. Ви можете запитати: навіщо металу вогнезахист? Невже він горить? Ні, метал не горить, але під час пожежі він розплавляється і перетворюється на купу брухту. Іноді – за 15–20 хв стандартної пожежі. Хімічна наука здатна запропонувати чимало шляхів зниження вартості вогнезахисної обробки металоконструкцій. Основне завдання – підвищити вогнезахисну ефективність реактивного покриття. Вогнезахисну ефективність визначає межа вогнестійкості конструкції – це інтервал часу від початку вогневого впливу до виникнення одного із граничних станів, який погіршує якості металу. Саме з’ясування цієї межі вогнестійкості є найважчим з усього комплексу наукових досліджень щодо вогнезахисту.

Вогнезахист є вкрай регламентованою галуззю пожежної безпеки, а вогнезахисна фарба, перш ніж потрапити на ринок, має бути сертифікована. Звісно, жоден український науковий колектив ні фінансово, ні формально не може дозволити собі цю сертифікацію. І тут нам знову допомогли наші партнери – фірми-виробники, які навіть посприяли дослідженням у сертифікованих лабораторіях. 2021 року ми отримали грант на проєкт із вогнезахисту і зробили вогнезахисне покриття на 120 хв. Воно одержало протоколи випробувань, на основі яких можна пройти сертифікацію, якщо за неї сплатити. Одна сертифікація вогнезахисного складу коштує 500 тисяч гривень.

А тепер – про наш науковий доробок, про те, що ми зробили першими у світі й найкраще у світі. По-перше, ми дійшли висновку, що для кожної межі вогнестійкості (їх усього шість – 30 хв, 45 хв, 60 хв, 90 хв, 120 хв, 180 хв) потрібна інакша фарба. Вогнезахисну ефективність фарби можна регулювати за допомогою співвідношення компонентів. По-друге, прикладні вогнезахисні дослідження ми почали з наноглин, які ми вивчали як необхідну добавку до вогнезахисних складів для металоконструкцій. Виявилося, що наноглина може надати фарбі чимало важливих властивостей. На мою думку, фарби без наноглин не зможуть досягнути вогнезахисної ефективності 120 хв.

Протягом 10 років ми впровадили у виробництво низку своїх розробок, а також виконали (і продовжуємо виконувати) дуже багато великих і малих робіт стратегічного призначення, зокрема для українських атомних електростанцій.

У січні 2020 року в Маріуполі почали споруджувати Університет «Метінвест-Політехніка». Це мала бути суто металева споруда, в якій застосували б наші фарби з вогнезахисною ефективністю на 30, 60 і 120 хв. За попередніми розрахунками, собівартість вогнезахисту в металевих конструкціях цієї будівлі мала становити 20%. На жаль, проєкт не реалізувався – його вбила війна.

Іще один напрям застосування наших фундаментальних робіт у вогнезахисній галузі – ідентифікація вогнезахисної продукції та боротьба з контрафактом. Від 2020 року ми співпрацюємо з Центром сертифікації Державної служби України з надзвичайних ситуацій, Антимонопольним комітетом України і виробниками засобів пасивного вогнезахисту – для створення лабораторії контролю якості засобів пасивного вогнезахисту на території нашого Інституту.

Нарешті, науковці нашого Інституту долучені до нормотворчості й видавничої діяльності. Ми беремо участь у розробленні державних стандартів (зокрема, щодо проєктування сталевих конструкцій і розрахунку конструкцій на вогнестійкість, а також розробленні правил із вогнезахисту), роботі державних і громадських організацій (Технічного комітету стандартизації в галузі пожежної безпеки Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України і Технічного комітету лакофарбових матеріалів цього ж міністерства, Українського союзу пожежної та техногенної безпеки, Українського центру сталевого будівництва). Наші науковці – автори монографій, довідників і підручників, практично всі з яких є літературою в освітніх програмах цільових вишів».

Радник Президії НАН України академік Антон Наумовець підкреслив, що Володимир Вернадський був однією з тих великих особистостей, котрі, попри дуже несприятливі умови, зокрема війни, зуміли донести велику науку до нашого часу: «Мені здається, що всім своїм життям Вернадський закликав нас не здаватися не зважаючи на жодні труднощі».

Академік Антон Наумовець

На завершення читань Президент НАН України академік Анатолій Загородній подякував учасникам і висловив щирий захват виголошеними доповідями про справді дуже вагомі наукові результати.

Академіки Вячеслав Кошечко й Анатолій Загородній

Закрив засідання академік Вячеслав Кошечко. Він подякував доповідачам за актуальні й змістовні виступи, а академікові Олексію Онищенку – за ідею цьогорічних читань.

За інформацією Комісії НАН України з наукової спадщини академіка В.І. Вернадського,
Відділення хімії НАН України,
Відділення історії, філософії та права НАН України,
Інституту хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України,
Інституту фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л.М. Литвиненка НАН України,
Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України,
Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України,
Інституту демографії та проблем якості життя НАН України
і пресслужби НАН України

Фото: пресслужба НАН України