Cele mai multe dintre medicamentele folosite de omenire sunt de origine naturală - se formează în plante, ciuperci și bacterii. Dar problema este că purtătorii lor produc substanțe utile pentru oameni în doze mici, suficiente doar pentru propriile nevoi. În plus, calitatea și puritatea unor astfel de preparate pot varia în funcție de condițiile din jurul producătorului.

Prin urmare, de câțiva ani încoace, o nouă direcție științifică a luat amploare - biologia sintetică. Activiștii săi cred că problema aprovizionării oamenilor cu medicamente de origine naturală poate fi rezolvată prin crearea unui organism artificial capabil să îndeplinească singura funcție - de a produce produse farmacologice.

Cel mai mare succes în acest sens a fost obținut de un grup științific din SUA condus de Craig Venter. Oamenii de știință au luat bacteria Mycoplasma genitalium, care este cunoscută pentru genomul său foarte scurt, și au început să îndepărteze gene individuale din organism, determinând în ce circumstanțe vor înceta să funcționeze. biochimicul ei proprietăți. Cercetătorii au dezvoltat apoi o modalitate de a construi artificial genomul, cu ajutorul căruia au putut crea un organism sintetic care ar putea reproduce doar reacțiile de bază ale metabolismului intern al Mycoplasma genitalium. Pe de o parte, această abordare a făcut posibilă obținerea unei bacterii complet controlabile, dar, pe de altă parte, nu a răspuns la întrebarea: cum reacții chimiceîn cadrul acestor noi creaţii. Biochimia producției de enzime este încă un mare mister.

Pentru a crea o bacterie cu un set unic de capacități, este necesar să se studieze secvenţial toate elementele genomului său, să se identifice pe toate pe cele necesare dintre ele și să le transfere într-un genom artificial. În același timp, este extrem de important să nu ratezi nimic – chiar și cel mai mic și minoră detaliile genomului pot fi extrem de importante. Oamenii de știință de la Laboratorul de Inginerie Microbiologică de la Universitatea Kitasato din Japonia au luat o cale diferită. Au luat bacterii deja existente și au eliminat pur și simplu toate părțile „în plus” din genomul lor, transformând o creatură vie în microscopic fabrica chimică. Acest mod pare mai promițător - garantează că creația rezultată va efectua toate operațiunile corect.

Pentru experimente, oamenii de știință au luat bacterii din specia Streptomyces, care au fost folosite de mult timp în industrie producție. În condiții naturale, aceste bacterii trăiesc în sol, ai căror diferiți compuși chimici afectează diferitele funcții ale Streptomyces. Deci, în anumite circumstanțe, aceste microorganisme pot secreta substanțe care sunt utilizate în tratamentul infecțiilor virale, tumorilor canceroase și bolilor fungice. Aceste auxiliare Funcțiile bacteriilor se numesc metabolism secundar. Cercetările biologilor japonezi au făcut posibilă izolarea unor secțiuni ale genomului responsabile de el și ștergerea acestora. În plus, o serie de alte gene responsabile de procesele secundare din corpul Streptomyces au fost îndepărtate. Rezultatul este o bacterie „pură” în care are loc un singur proces metabolic „de bază”. În același timp, dimensiunea genomului bacterian a fost redusă cu 20 la sută.

Experimente ulterioare ale oamenilor de știință japonezi au arătat că o singură funcție separată poate fi construită într-o astfel de bacterie „goală”. În același timp, consumul de energie direcționată către acesta crește, ceea ce înseamnă că crește și eficiența producției unui anumit medicament. Biologii de la Universitatea Kitasato au pus deja la punct experimente pentru a crea bacterii care produc component chimic amorfo-4, 11-dein. Este folositîn producția de artemisinină, considerată un potențial vaccin împotriva tuturor formelor de malarie. În viitorul apropiat, oamenii de știință intenționează să demonstreze „fabrici microscopice” pentru crearea altor substanțe utile.

Prin crearea condițiilor necesare pentru activitatea microorganismelor benefice, fermierul îmbunătățește semnificativ starea plantelor și crește productivitatea acestora. În același timp, utilizarea îngrășămintelor minerale scumpe și nu întotdeauna prietenoase cu mediul poate fi redusă semnificativ. Aici vei fi ajutat de noi biopreparate extrem de eficiente pe bază de bacterii vii, care au proprietăți specificate valoroase pentru plante.
Să ținem cont de faptul că în natură există o competiție constantă între microorganisme pentru habitat, nutriție, umiditate etc. Alături de microflora benefică, există și o microfloră dăunătoare plantelor. Toată lumea cunoaște astfel de reprezentanți ai acestuia, cum ar fi ciuperci de mucegai, diverse putregai cauzate de ciuperci din genul Phytophthora, rhizoctonia, Fusarium și altele, precum și bacterii specifice care provoacă, de exemplu, bacterioze mucoase.
În prezent, au fost create produse biologice microbiene care au un puternic efect protector și stimulator. Ele asigură o bună prevenire a plantelor împotriva bolilor și daunelor cauzate de fitopatogeni, măresc productivitatea, îmbunătățesc calitatea și structura culturii. În principiu, fiecare grădinar cu tehnici simple și utilizarea produselor biologice poate îmbunătăți semnificativ comunitatea microbiană din solul site-ului său sau din seră, reducând astfel utilizarea de substanțe chimice.
Îngrășămintele minerale sau pesticidele din grădină sunt adesea folosite în mod inutil și intensiv, ceea ce este periculos pentru mediu și sănătatea umană. Metodele biologice naturale fac posibilă reducerea utilizării „chimiei” și obținerea de produse care îndeplinesc cele mai stricte cerințe de mediu. Prin urmare, preparatele microbiene merită cea mai largă utilizare posibilă. În parcelele de grădină, acestea vor ajuta într-o oarecare măsură să înlocuiască microflora benefică a gunoiului de grajd deficitar, vor servi ca un bun adaos la compost și vor reduce dramatic aplicarea îngrășămintelor minerale. Microorganismele care formează baza noilor produse biologice sunt bacteriile fixatoare de azot, care trăiesc pe rădăcinile plantelor care nu sunt leguminoase și interacționează strâns cu plantele. Astfel de bacterii sunt numite asociative. Ele pot rămâne viabile mult timp în turba sterilă, astfel încât turba este folosită ca umplutură pentru cultura bacteriană. Preparatele de turbă sunt potrivite pentru utilizare în termen de un an de la data fabricării.
Preparatele biologice asociative pot fi utilizate în mai multe moduri: înainte de însămânțare, semințele umede (semințe, tuberculi) se amestecă cu preparate în proporție de 1:100 sau 1:200 în volum; turnați un strat subțire în șanțurile patului înainte de a semăna semințe de culturi de legume; atunci când plantați plante în fântâni, adăugați acolo 0,5 lingurițe de preparat de turbă și amestecați-l cu solul.

Biotehnologia modernă se bazează pe multe științe: genetică, microbiologie, biochimie, științe naturale. Obiectul principal al studiului lor sunt bacteriile și microorganismele. Utilizarea bacteriilor este cea care rezolvă multe probleme din biotehnologie. Astăzi, domeniul de aplicare al acestora în viața umană este atât de larg și variat încât aduce o contribuție neprețuită la dezvoltarea unor industrii precum:

• medicina si ingrijirea sanatatii;
• creșterea animalelor;
• producție vegetală;
• industria peștelui;
• industria alimentară;
• minerit și energie;
• industria grea si usoara;
• fosă septică;
• ecologie.

Domeniul de aplicare al bacteriilor în farmacologie și medicină este atât de larg și semnificativ încât rolul lor în tratamentul multor boli la om este pur și simplu neprețuit. În viața noastră, acestea sunt necesare atunci când se creează înlocuitori de sânge, antibiotice, aminoacizi, enzime, medicamente antivirale și anticancerigene, probe de ADN pentru diagnosticare, medicamente hormonale.

Oamenii de știință au adus o contribuție neprețuită medicinei prin identificarea genei responsabile de hormonul insulină. Implantându-l în bacteriile coli, au obținut producția de insulină, salvând viețile multor pacienți. Oamenii de știință japonezi au descoperit bacterii care secretă o substanță care distruge placa, prevenind astfel apariția cariilor la oameni.

Din bacteriile termofile, este derivată o genă care codifică enzime care sunt valoroase cercetare științifică deoarece sunt insensibili la temperaturi ridicate. În producerea vitaminelor în medicină se folosește microorganismul Clostridium, obținând în același timp riboflavină, care joacă un rol important în sănătatea umană.

Capacitatea bacteriilor de a produce substanțe antibacteriene a fost folosită pentru a crea antibiotice, rezolvând problema tratării multor boli infecțioase, salvând astfel viața a mai mult de o persoană.

În farmacologie, crearea de medicamente și vaccinuri sintetice, care includ imunoregulatori, alcaloizi, nucleotide și enzime, este, de asemenea, imposibilă fără microorganisme.

creșterea animalelor

Pentru a crește creșterea în greutate și a crește rata de creștere a indivizilor tineri, se folosesc suplimente de proteine ​​​​-vitamine, enzime, producătorii lor sunt bacteriile fotosintetice. Astfel reducând consumul de furaje și crescând productivitatea. În producția de siloz, comuna E.coli, se folosesc Lactis aerogenes, care sunt microorganisme de acid lactic. Aminoacidul esențial lizina, folosit ca aditiv alimentar în creșterea animalelor, este produs din bacterii precum Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp și Escherichia coli.

Utilizarea bacteriilor este obișnuită în crearea de rase foarte productive, hormoni de creștere și transplantul unei celule fertilizate. Preparate create pe baza de Bac. subtilis si Bac. Licheniformis este utilizat în medicina veterinară în tratamentul multor boli.

Industria agricolă

Utilizarea pesticidelor și îngrășămintelor în sectorul agricol duce la un impact negativ asupra microflorei solului. Bacteriile aerobe și anaerobe sunt folosite pentru a distruge substanțele nocive.

Utilizarea îngrășămintelor bacteriene ajută la creșterea recoltelor. Preparatele bacteriene care rețin azot sunt obținute din celule Klebsiella și Chromatium. Acest lucru permite plantelor să absoarbă azotul conținut în aer. Fosfobacterina se obține din Bacillus megathrtium, care crește conținutul de fosfor în sol și azot în masa verde. Ca bioprotecție a plantelor de diverși dăunători, au fost dezvoltate preparate microbiologice pe bază de bacterii care nu dăunează oamenilor.

Industria peștelui

Biotehnologiile utilizate în fermele piscicole fac posibilă crearea de rase de pești care sunt rezistente la multe boli și rase cu rate mari de creștere. De asemenea, aditivii pentru hrana animalelor, enzimele și medicamentele sunt fabricate din bacteriile produse în industria pescuitului.

industria alimentară

Utilizarea pe scară largă a biotehnologiei în industria alimentară și de fermentație. Utilizarea bacteriilor lactice la fabricarea chefirului, koumissului și produselor lactate fermentate le îmbunătățește gustul și digestibilitatea. Acest lucru se realizează prin faptul că enzimele secretate descompun zahărul din lapte în alcool și dioxid de carbon. Pentru a îmbunătăți calitatea produselor de cofetărie și a păstra prospețimea produselor de panificație în Industria alimentară aplica enzime produse din Bac.subtilis.

Extracția și prelucrarea mineralelor

Utilizarea biotehnologiilor în industria extractivă poate reduce semnificativ costurile și costurile cu energia. Astfel, utilizarea bacteriilor litotrofe (Thiobacillus ferrooxidous), cu capacitatea lor de a oxida fierul, este utilizată în hidrometalurgie. Datorită leșierii bacteriene, metalele prețioase sunt extrase din roci cu cantități mici. Bacteriile care conțin metan sunt folosite pentru a crește producția de ulei. Când uleiul este extras în mod obișnuit, din intestine nu se extrag mai mult de jumătate din rezervele naturale, iar cu ajutorul microorganismelor are loc o eliberare mai eficientă a rezervelor.

Industria ușoară și grea

Leșierea microbiologică este folosită în minele vechi pentru a obține zinc, nichel, cupru, cobalt. În industria minieră pentru reducerea reacțiilor sulfații bacterieni sunt utilizați în minele vechi, deoarece reziduurile de acid sulfuric au un efect distructiv asupra suporturilor, materialelor și mediu inconjurator. Microorganismele anaerobe favorizează descompunerea completă materie organică. Această proprietate este utilizată pentru purificarea apei în industria metalurgică.

O persoană folosește bacterii în producția de lână, piele artificială, materii prime textile, în parfumerie și în scopuri cosmetice.

Tratarea deșeurilor și a apei

Bacteriile implicate în descompunere sunt folosite pentru curățarea foselor septice. Baza acestei metode este că microorganismele sunt hrănite canalizare. Această metodă asigură îndepărtarea mirosului și dezinfectarea apelor uzate. Microorganismele folosite în fose septice sunt cultivate în laboratoare. Rezultatul acțiunii lor este determinat de descompunerea materiei organice în substanțe simple care sunt inofensive pentru mediu. În funcție de tipul de fosă septică, se selectează microorganisme anaerobe sau aerobe. Microorganismele aerobe, pe lângă fosele septice, sunt folosite în biofiltre.

Microorganismele sunt, de asemenea, necesare pentru a menține calitatea apei din rezervoare și canale de scurgere, pentru a curăța suprafața poluată a mărilor și oceanelor de produsele petroliere.

Odată cu dezvoltarea biotehnologiei în viața noastră, umanitatea a făcut un pas înainte în aproape toate domeniile sale de activitate.

Aplicarea tehnologică a agenților biologici, și anume utilizarea bacteriilor pentru a obține produse specifice sau pentru a efectua modificări controlate direcționate, stă la baza biotehnologiei.
Cu mii de ani în urmă, omul, neștiind nimic despre biotehnologie, le folosea în gospodăria lui - făcea bere, făcea vin, coace pâine și făcea produse cu acid lactic și brânzeturi.
LA lumea modernă Este dificil de supraestimat importanța practică a metodelor biotehnologice care utilizează bacterii - acestea sunt utilizate în industria alimentară și agricultură, în medicină și farmacologie, în extracția mineralelor și prelucrarea lor, în procesul de purificare a apei în natură și în fose septice, în multe domenii ale vieții umane.
industria alimentară
Cele mai răspândite în industria alimentară sunt bacteriile lactice și drojdia.
Mecanismul de acțiune al bacteriilor și drojdiei este transformarea zahărului din lapte în acid lactic, în urma căruia produsul neutru este transformat în acid lactic.
Bacteriile de acid lactic și drojdia sunt folosite în fermentarea produselor lactate și a legumelor, la prelucrarea boabelor de cacao și la fabricarea aluatului de drojdie. Capacitatea procariotelor de a influența produsele este determinată de activitatea lor enzimatică ridicată și este determinată de enzimele secretate.
Una dintre cele mai vechi biotehnologii folosite de om este producerea de brânză. Utilizarea bacteriilor cu acid propionic la fabricarea brânzeturilor cu cheag tare face posibilă obținerea unui produs Calitate superioară cu proprietăţile date.
Foloseste in schema tehnologica Bacteriile cu acid propionic conferă brânzeturilor gata preparate culoarea, gustul și aroma tipică, îmbogățind produsul cu substanțe biologic active.
Bacteriile sunt capabile să extragă selectiv substanțe din compuși complecși în timpul vieții lor prin dizolvarea lor în apă. Acest proces se numește leșiere bacteriană și are o mare importanță practică:
1. vă permite să extrageți utile substanțe chimice din minereuri, deșeuri industriale;
2. îndepărtați impuritățile inutile - arsenul din minereurile de metale neferoase și feroase.
În industrie, leșierea bacteriană a mineralelor (uraniu, cupru) direct la zăcăminte este de mare importanță practică.
Medicina modernă utilizează cu succes medicamente pentru producerea cărora sunt folosite bacterii:
1. insulina si interferonul sunt obtinute folosind tehnologii de inginerie genetica bazate pe Escherichia coli;
2. Enzimele bacilului de fân distrug produșii de descompunere putrefactiv.
Aplicarea umană a metodelor biotehnologiei în agricultură rezolvă cu succes o serie de probleme:
1. crearea de soiuri de plante rezistente la boli și cu randament ridicat;
2. producerea de îngrășăminte pe bază de bacterii (nitragină, agrofil, azotobacterin etc.), inclusiv composturi și deșeuri animale fermentate (fermentarea metanului);
3. dezvoltarea tehnologiilor non-deșeuri pentru agricultură.
Plantele din natură au nevoie de azot, dar nu sunt capabile să absoarbă azotul din aer, dar unele bacterii, noduli și cianobacterii, în natură produc aproximativ 90% din numărul total azotul legat, îmbogățind solul cu acesta.
În agricultură se folosesc plante care conțin bacterii nodulare pe rădăcini: lucernă, lupin, mazăre și leguminoase.
Aceste culturi sunt folosite în rotația culturilor pentru a îmbogăți solul cu azot.
În agricultură, însilozarea este una dintre principalele metode de conservare a masei vegetale și se realizează prin fermentație controlată sub influența acidului lactic, a bacteriilor cocoide și în formă de bastonaș.
Bacteriile descompun gunoiul de grajd animal, rezultând metan, un compus de hidrocarburi folosit în sinteza organică.

Bucătărie de pământ sau ajutoare invizibile ale fermierului

Noi, utilizatorii terenului, ne confruntăm cu sarcina utilizării eficiente a acestuia. Acest lucru necesită o înțelegere a proceselor care asigură fertilitatea solului și un astfel de concept precum humusul. Mulți identifică „humus” și „humus”, dar acest lucru nu este în întregime adevărat. Pentru a înțelege, vom începe cu originile întregii vieți de pe Pământ. Și această sursă nu este undeva departe, ci în apropiere - în „frunzele” plantelor care ne înconjoară. Acolo este primarul compusi organici, dând naștere tuturor viețuitoarelor, numite carbohidrați. Din numele în sine este deja clar că aceștia sunt compuși formați din carbon și apă, dar în viața de zi cu zi suntem mai familiarizați cu cuvântul „zahăr”.

Da, carbohidrații sunt zaharuri primare: glucoza, fructoza... Și se formează în partea verde a frunzelor plantei (numită clorofilă) sub influența energiei luminoase a Soarelui, deci carbohidrații pot fi numiți „energie conservată a Soarelui”. ". Zaharurile primare sunt un fel de „cărămizi” din care sunt construite și compuse toate țesuturile organice ale plantelor, ciupercilor și animalelor. Voi face imediat o rezervare de ce am numit aceste trei grupuri de creaturi terestre, concentrându-ți atenția asupra lor: conform ultimelor idei ale oamenilor de știință, ciupercile (judecând după caracteristicile lor) nu pot fi atribuite nici plantelor, nici animalelor. Acestea sunt cele mai vechi și numeroase specii de creaturi de pe planetă. Dar să continuăm. Carbohidrații rezultați pătrund în țesuturile plantelor, în celulele acestora, unde are loc sinteza (formarea) altor substanțe, care sunt mai complexe atât ca structură, cât și ca compoziție chimică. Atunci când la carbohidrați se adaugă alte substanțe chimice, se formează noi compuși organici: proteine, grăsimi, vitamine, substanțe extractive și aromatice, pigmenți etc.

Pentru formarea lor, plantele, pe lângă carbonul și apa menționate mai sus, au nevoie de nutrienți suplimentari, dintre care principalii sunt azotul, fosforul, potasiul - au nevoie de mult, motiv pentru care au fost numite „macroelemente”. Plantele au nevoie mai puțin de alte elemente (cobalt, zinc, magneziu, iod, fier, fluor, mangan...), ele sunt numite „oligoelemente”. Combinând carbohidrați - „cărămizi” între ele, plantele construiesc polizaharide sau polimeri din ele, adică. având un imens formula structurala. Acestea sunt lignina și celuloza - compuși foarte puternici și stabili care formează cadrul, baza scheletului țesuturilor plantelor. Dar de unde își iau plantele elementele chimice? Da, prin absorbția rădăcină a soluțiilor saline ale acestora elemente chimice. Pentru a face acest lucru, plantele au adaptări speciale pe rădăcini - „pări” de rădăcină, prin care plantele absorb soluțiile necesare. Dar de unde vin, soluții? Nu, nu toate soluțiile de sol sunt potrivite pentru nutriția plantelor pe care le-ar putea asimila. Cel mai adesea, elementele chimice se găsesc în sol nu sub formă de soluții gata preparate, ci în stare „legată”, sub formă de minerale naturale și sărurile acestora. Nu este hrană pentru plante. Cum să fii?

Și plantele merg la șmecherie. Ele secretă în zona rădăcinii, numită rizosferă, diverse substanțe: hrănitoare, aromatice, extractive etc., atrăgând astfel „ajutoare” (un fel de „bucătari”) care ajută plantele să extragă din sol elemente chimice minerale legate, dizolvându-le și transformându-le în hrană accesibilă. Cine sunt acești „bucătari” - asistenți? Aceștia sunt locuitorii rădăcină ai microlumii - microbi - conviețuitori. Ei trăiesc în apropierea rădăcinilor, hrănindu-se cu „fișe de plante” sub formă de exsudate de rădăcină; științific, acești locuitori sunt numiți microfloră rizosferă, precum și ciuperci simbiotrofe. Dar „ajutoarele” nu mănâncă ca animalele - nu au aparate și organe digestive (gura, dinți, stomac, intestine) - absorb substanțele necesare cu întreaga suprafață a corpului, iar pentru această capacitate, conform felul în care mănâncă, erau numiți osmotrofe („suge totul din corp”). Pentru a se asigura că există nutrienți în jurul corpului, „ajutoarele” eliberează enzime (substanțe care descompun diverși compuși) direct în mediu și multe pentru a fi sigur că se dizolvă. Rețineți că la animale, glandele digestive secretă sucuri cu enzime în canalul digestiv, iar în microbi și ciuperci - afară. Ei bine, când totul în jur a fost dizolvat (divizat sub acțiunea enzimelor), atunci toată lumea „mâncă” din această „masă” comună, inclusiv plante. Dar voi sublinia: toate acestea sunt posibile numai datorită enzimelor microbilor și ciupercilor, adică. defalcare enzimatică.

Astfel, nutriția minerală radiculară a plantelor din habitatul lor natural (prin rădăcini în sol) este indirectă, adică. datorită microbilor și ciupercilor simbionte (însoțitori). Acesta este un punct foarte important. Unele plante fără simbioți (bacterii sau ciuperci) nu pot trăi deloc. Dar în timp ce vorbim despre nutriția plantelor, vorbim despre cum se acumulează materia organică, adică. masa vegetală. Să vedem ce elemente și în ce cantitate vor fi în această masă: cel mai mult carbon - 50%; oxigen - 20%, azot - 15%, hidrogen - 8%. Dar aceste elemente chimice sunt obținute din aer și apă. Și rămân doar 7% pentru minerale: fosfor, potasiu etc. Adică, macro și microelemente din nutriția plantelor necesită „doar – nimic”. Plantele, asimilând dioxidul de carbon din aer, satisfac 50% din nutriția lor - astfel, rolul frunzelor și rădăcinilor în alimentația plantelor este aproximativ același. Rădăcinile plantelor absorb apa și elementele chimice dizolvate în ea. Azotul sub formă de compuși azotați vine în două moduri: din rezervele solului și din aer. Azotul este fixat din aer datorită bacteriilor rizosferice, care se numesc rizobii („trăiesc pe rădăcini”). Astfel de detalii din viața plantelor ne vor fi utile pentru raționamente suplimentare.

Deci, plantele au crescut în timpul sezonului, au acumulat o anumită masă, au colectat elemente chimice și energie solară în țesuturile lor sub formă carbohidrați simpli. La scară planetară, aceasta este aproximativ 230 de miliarde de tone de materie uscată, care a acumulat energie de zece ori mai mare decât arderea tuturor tipurilor de combustibil într-un an! Acest fapt indică faptul că sursa dioxid de carbon pentru nutriția cu carbon a plantelor nu sunt cazane și focuri de tabără, nu evacuarea mașinilor, ci dioxid de carbon eliberat în timpul respirației locuitorilor solului: microbi, ciuperci, viermi (având grijă de creșterea numărului lor în sol, creștem randamentul) .

Și așa, a venit toamna și toată această materie organică sezonieră sub formă de iarbă și așternut de frunze s-a ofilit și a căzut la pământ. Cine a primit-o? Cine în natură este atât de vorace, cine este capabil să mănânce atât de mult? Și aceștia sunt reprezentanți ai microcosmosului solului: microorganisme (bacterii, actinomicete, drojdie, protozoare), ciuperci - saprofite (mâncători morți) și animale din sol: anelide, insecte... ... Nu merită să enumerați pe toată lumea, pentru că cele mai vorace din această listă sunt anelidele (pământ, vizuina, așternut, bălegar etc., în total 97 de specii în țară). Și deși masa microbilor cu ciuperci și masa viermilor sunt aproape aceleași, masa viermilor este totuși mai mare: de la 50 la 70% din biomasa totală a solului. Acesta este un fapt important al echilibrului biologic.

Dar să mergem în ordine, cine este primul care „mâncă” acest detritus (reziduuri organice în descompunere)?

Luați în considerare acest lucru pe exemplul unei păduri, așternutului ei de frunze. Ce se întâmplă sub acest „mulci” natural (acoperire de suprafață)? Deoarece așternutul forestier, ca și iarba „pâslă” din pajiști, se descompune de-a lungul timpului, este stratificat și prezentat sub formă de straturi cu diferite grade de distrugere: superior, mijlociu și inferior, cu anumiți reprezentanți ai microflorei și ciupercilor. inerente acestor straturi; toți sunt saprotrofi (mâncători de morți). Secvența dezvoltării lor pe primele etape descompunerea așternutului se desfășoară conform următoarei scheme (stratul superior):

La început, bacteriile și ciupercile inferioare se instalează aici, consumând compuși organici ușor disponibili (solubili în apă);

Ei sunt urmați de reprezentanți ai marsupialelor și ciupercilor imperfecte care consumă amidon (zahăr mai complex);

Ele sunt înlocuite, pe măsură ce reziduurile vegetale se descompun, cu basidiomicete care descompun lignina și celuloza (cele mai complexe zaharuri sunt polimerii). De fapt, acesta este deja stratul mijlociu al așternutului (frunze pe jumătate putrezite care și-au pierdut forma).

Și mai jos este stratul de humus, omogen ca compoziție mecanică. În ea, materia organică fără structură este deja strâns asociată cu partea minerală a solului, adică este deja humus. Reprezentanții tipici ai acestui strat de ciuperci sunt șampioanele, umbrelele, gândacii de bălegar, pufulele și pufulele false. Aceștia sunt toți saprotrofe (devoratorii morți), rolul lor este important și definit în ciclul substanțelor din natură: să descompună compușii organici complecși în compuși mai simpli, motiv pentru care sunt numiți și descompozitori („descompune”). Și pentru aceasta (amintim modul osmotrofic de hrănire a microbilor), ei secretă o cantitate imensă de enzime în țesuturile plantelor moarte în descompunere - ca și în cazul simbioților, cu singura diferență că enzimele lor sunt diferite; Ciupercile au enzime mai puternice. Substanțele organice complexe fermentate sunt descompuse în „cărămizi” (monomeri), care sunt digerate de microbi și ciuperci - saprotrofe.

Imaginează-ți acest „bulion” de microbi și materie organică dizolvată. La urma urmei, enzimele sunt izolate și își fac treaba - ele digeră - sub acțiunea lor, diferite reziduuri vegetale sunt digerate, numai că nu în stomac (ca la animale), ci peste tot în jur. Iar cine „se smulge de la masa comună” este plin. Mai exact, fiecare aspiră în sine de ce este capabil.

Încă o dată, rolul saprofitelor este simplu: să descompună și să asimileze, digerând reziduurile vegetale. Acesta este un fel de „magazin de îngrășare” a solului, deoarece microbii se înmulțesc mult până se epuizează hrana (așternut de frunze și iarbă). Dar cu toate acestea, microbii eliberează în sol multe alte substanțe chimice, produse ale activității lor vitale: substanțe biologic active (BAS). Datorită lor, din monomerii pe care microbii și ciupercile nu au avut timp să îi „mânânce”, în sol au loc procese de polimerizare sub formă de reacții biochimice. Polimerii rezultați, combinându-se cu elementele minerale ale solului, sunt humusul primar de origine microbiană și fungică (se mai numește și humus acid - „mor”). Acesta este al doilea rol al „ajutoarelor”: din ceea ce au digerat, dar nu au avut timp să „mănânce”, s-a sintetizat (format) humus. Astfel, saprofitele sunt și acumulatori primari de nutrienți în sol. Deși aceste procese au loc în sol independent de ele, dar datorită lor, secrețiile lor. Iar procesele de formare a humusului sunt posibile numai în ultima etapă de descompunere a detritusului, cu accesul obligatoriu al oxigenului, care este abundent în așternut. Procese similare au loc în pajiști, sub așternut de iarbă sau „pâslă”, singura diferență fiind că aici joacă un rol important microbii (actinomicete, bacterii), și nu ciupercile, iar humusul rezultat este de calitate superioară.

Pe aceasta s-a încheiat rolul saprofitilor. Dar cum rămâne cu „corpurile lor grase”? Sunt mâncate de plante? Nimic de genul acesta. Și apoi „monstrii” se târăsc sub formă de râme (să le numim așa pentru simplitate) și devorează toți microbii și ciupercile, împreună cu resturile de detritus și sol. Sunt ca balenele în ocean, cu singura diferență că nu au dispozitive de filtrare și trec prin tubul lor digestiv mult pământ împreună cu ce se află în el, digerând totul. Rețineți că masa totală a microbilor și masa viermilor este aproape aceeași. Acesta este echilibrul.

După digestia microbilor și a reziduurilor vegetale de către viermi, procesul de degradare a substanțelor organice a fost complet finalizat. Unde a început și s-a terminat cu eliberarea de dioxid de carbon și apă și mineralizarea elementelor chimice. Și același lucru se întâmplă în corpul nostru: totul se descompune în dioxid de carbon și apă, iar din această degradare, datorită ei, obținem energia Soarelui, pe care plantele au conservat-o cu clorofila lor sub formă de carbohidrați simpli. Dar microbii pentru viermi sunt „carne” (o sursă de proteine ​​animale), iar reziduurile vegetale sunt „pâine” (o sursă de carbohidrați). Apropo, anelidele în condiții naturale sunt principalii consumatori de reziduuri de plante moarte, concurează cu microbii și ciupercile în acest sens - curăță tot ceea ce alții nu au „mâncat” de la „masa” comună. Dar, după ce au digerat toată această „bucătărie”, viermii (la fel ca și animalele, ca tine și mine), asimilează doar o parte din „hrana”, restul este excretat cu coproliți (excremente-fecale sub formă de bulgări, pietricele) . Compoziția coproliților include: partea nedigerată a alimentelor lor, sucuri digestive, produsele lor de excreție, substanțe mucoase, microflora intestinală ... Coproliții viermilor sunt solul însuși. Da, nu fi surprins stadiul prezent este un fapt dovedit. Prin urmare, rolul procesului digestiv al râmelor este foarte mare. De exemplu, substanțele biologic active (BAS) ale coproliților au proprietăți antibiotice și previn dezvoltarea microflorei patogene (patogene), procesele putrefactive, eliberarea de gaze fetide, dezinfectează solul și îi conferă un miros plăcut de pământ. Dacă descompunerea biomasei solului ar urma o cale de putrefacție, atunci ne-am sufoca cu toții din cauza mirosului otrăvitor al produselor putrefactive. Amintiți-vă ce miros (pentru zeci de kilometri) este emis de depozitele de gunoi și gunoi de grajd ale fermelor de păsări și de porci. În condiții naturale, acest lucru nu se întâmplă, nu există „humus” în sol, nu are de unde să vină. Și această definiție învechită a „humusului”, care a devenit un cuvânt obișnuit pentru definiția detritusului (organic) din sol, a devenit atât de înrădăcinată în utilizarea dicționarului nostru, precum mirosurile putrefactive - în hainele lucrătorilor din fermele de păsări și porci. ferme (să mă ierte pentru această comparație). Dar mai multe despre definiții mai târziu.

Dar igienizarea (curățarea de agenți patogeni) a solului cu secrețiile lor este efectuată nu numai de viermi, ci și de microbi, ciuperci și plantele înseși. În viziunea modernă (conform datelor științifice), în zona rădăcinii - rizosferă și în zona hifelor ("miceliul") a ciupercilor - hifasfera, datorită secrețiilor specifice, se creează un mediu favorabil unor grupuri. de microorganisme și ciuperci, și insuportabil pentru alții (patogeni). Acesta este, de asemenea, un fapt dovedit. De exemplu, ciuperca simbiotrofă (se hrănește numai în detrimentul simbiozei cu plantele superioare) ciuperca Trichoderma lignorum (a se vedea preparatul „Trichodermin” care conține spori fungici) „ucide” până la 60 de agenți patogeni putrefactiv de grădină, agenți patogeni ai multor boli ale plantelor, în special ciuperci: Fusarium, Tutun târziu, Crusta... Dintre microbi, primatul aparține bacteriilor lactice; acest lucru este deosebit de pronunțat în intestinele noastre, unde sunt un tampon - o apărare împotriva agenților patogeni putrefactiv. Un alt exemplu este laptele acru; nu va putrezi niciodată atâta timp cât există bacterii lactice acolo. Remarcandu-se in mediul cu coproliti de viermi, microflora lor intestinala isi are si acolo efectul. Dar cel mai important argument în favoarea viermilor: în procesul de digestie a reziduurilor vegetale și a masei microbiene cu ciuperci, în canalul digestiv al viermilor se formează substanțe humice, care sunt polimeri, așa cum știm deja. Acești polimeri complecși diferă ca compoziție chimică de humusul format în sol, de activitatea microbiană și, mai ales, de fungică. Humusul de viermi este numit și „mull”, sau „humus dulce”, este humusul de cea mai înaltă calitate. Polimerii formați în tubul digestiv al viermilor (nu au stomac) polimerii sub formă de acizi humici ulterior, fiind eliberați cu coproliți, formează compuși complecși cu mineralele solului (litiu, potasiu, humați de sodiu - humus solubil; calciu, magneziu și alți humați de metal - humus insolubil). Aceste substanțe rămân în sol mult timp sub formă de compuși stabili - intensivi în apă, rezistenți la apă și puternici mecanic. Prin urmare, activitatea viermilor previne scurgerea nutrienților mobili din sol și previne eroziunea (distrugerea) solului. În natură, coproliții de viermi conțin până la 15% humus pe substanță uscată, iar în cultură - chiar mai mult (biohumus).

Să rezumam ce s-a spus. Până acum, am considerat „magazieri”: ei procesează întreaga masă vegetală sezonieră de materie organică sub formă de așternut de frunze și iarbă, le pun totul sub formă de rezerve în soluri „cămară” sub formă de humus (acum stiu ce este). Să revenim la începutul ciclului substanțelor organice din Natură, la alimentația plantelor.

Să aruncăm o privire mai atentă la asistenții lor: reprezentanți ai microflorei rizosferei și ciuperci simbionte. După cum știm deja, plantele noastre „inteligente”, păstrându-și rădăcinile în sol și „gândind” și cu rădăcinile lor, eliberează diverse substanțe chimice în rizosferă, atrăgând microbi și ciuperci - simbioți. Această manifestare a activității „inteligente” a rădăcinilor se remarcă mai ales atunci când alimentația plantelor nu este echilibrată în cel puțin un element chimic (în special fosfor și potasiu). Cu secrețiile lor rizosferice, plantele „comandă” simbioților să extragă, de exemplu, fosforul. S-a acceptat comanda, „să mergem după fosfor”, adică. simbionții furnizează plantele după cum este necesar - ceea ce este necesar în acest moment, vor livra și nimic mai mult - acesta este un fel de filtru biologic și un dispozitiv de dozare care vă permite să echilibrați elementele chimice folosind tehnologia NATURAL. Astfel, rolul microflorei rizosferice și al ciupercilor - simbioți, este oarecum diferit de cel al saprofitelor: nu se pune într-o „cămară”, ci se extrage din ea. Și acest punct important ar trebui să fie clar distins atunci când vorbim despre scopul anumitor microbi pentru a aplica corect produsele biologice în practică. Dacă este necesar să se producă substanțe nutritive sub formă de humus, atunci acesta este rolul saprofitelor și viermilor. Dacă trebuie să hrăniți plantele la maximum, atunci nimeni nu o poate face mai bine decât simbioții (sper că acest lucru este de înțeles). Și în obținerea hranei pentru plante, nu există ciuperci egale - simbioți, deoarece sunt uriașe: aria suprafeței de aspirație a hifelor este de o sută de ori (sau mai mult) mai mare decât suprafața de aspirație a rădăcinii. În prezența micorizei (rădăcină fungică), rădăcinile plantelor încetează să formeze fire de păr de rădăcină (amintiți-vă - dispozitive de aspirație), care, cu o „pompă” atât de puternică precum o ciupercă micorizică, devin inutile (de ce să transportați apă în găleți atunci când este pompat de o pompă?).

Rolul microflorei rizoferice este mai modest - aceeași livrare, dar într-o măsură mai mare a azotului atmosferic și al solului. Este bine dacă ciupercile și microbii se completează reciproc. Dar activitatea rizosferică este subiectul unei alte conversații.

Între timp, am luat în considerare modul în care au loc procesele de schimb de sol conditii naturale, ce este humusul și procesele de formare a acestuia și amintiți-vă că aceste procese sunt posibile numai în prezența oxigenului atmosferic sub un strat de mulci natural sub formă de iarbă și așternut de frunze. Și nimic altceva, cu participarea obligatorie a microflorei aerobe (care trăiește în prezența aerului, a oxigenului său), a ciupercilor și a viermilor (nu am luat în considerare alte animale din sol, deși rolul lor nu este mai puțin important). Și ce se întâmplă într-o grămadă putrezită de gunoi de grajd? Și apoi se întâmplă - procesele de degradare și formarea „humusului”.

Să considerăm toate acestea în ordine. După ce o grămadă mare de gunoi de grajd a fost îngrămădită, în special așternutul, unde toate procesele vor fi și mai pronunțate, în prima etapă au loc procese de „ardere” (se spun că gunoiul de grajd „ard”, adică se încălzește cu o creștere a temperaturii la aproximativ 70 de grade). Acest lucru se datorează activității bacteriilor termofile care pot trăi la temperaturi ridicate. Pe scurt: începutul - încălzire și igienizare completă bacterii simple. Pentru că la o temperatură atât de ridicată, toate bacteriile excretate din tractul digestiv al animalelor împreună cu fecalele mor - toți cei care intră în acest „brazier” mor. Susținătorii noștri ai agriculturii „ecologice” bat din palme și strigă: „Ura, avem gunoi de grajd decontaminat!” Dudki. De ce au fost dezinfectati? Din microflora intestinală benefică, acel tampon care a împiedicat dezvoltarea agenților patogeni? Da, microbii benefici au murit cu toții (o temperatură de peste 35,5 grade este fatală pentru ei, iar acest lucru ar trebui să fie luat în considerare atunci când lucrați cu produse biologice) și a rămas doar microflora patogenă - bacili, și nu simple bacterii lipsite de apărare. Și au un nume diferit, astfel încât să se distingă imediat prin capacitatea lor de a lua o formă asemănătoare sporilor. În această stare (spori), doar o temperatură de 120 de grade îi poate ucide, ceea ce se realizează numai într-o autoclavă, sub o presiune de 2 atmosfere, și apoi fracționat (cu răcire și reîncălzire). Bacilii rămân viabili în această stare asemănătoare sporilor timp de secole.

Ei bine, ce urmează? Gunoiul de grajd s-a răcit. Microbii putrefactivi din spori au crescut într-o formă vegetativă, există o mulțime de „grub” în jur și nu există obstacole (toți „oponenții” sunt morți), condițiile sunt potrivite - anaerobe, deoarece grămada este mare. Ei bine, haideți, pentru cauza: „mâncați și înmulțiți-vă!”. Pe lângă toate „avantajele”, au și enzime proteolitice puternice (care descompun proteinele și există o mulțime de proteine ​​în gunoi de grajd, în special în carnea de porc, precum și în gunoiul de pui) și știu să „fornească”. „, în principal proteine ​​(și mucegaiurile primesc carbohidrați, au încolțit și din spori). Apropo, enzimele proteolitice ale anaerobilor putrefactiv sunt atât de puternice încât sunt capabile să „topească” țesutul viu, așa că aproape toate sunt agenții cauzatori ai infecțiilor letale ale rănilor (cum ar fi gangrena). Acum, acesta este un adevărat PUR! Și ce, astfel de procese sunt posibile în Natură? NU dacă ne uităm la sol și DA dacă ne uităm la o mlaștină putrezită sau un cadavru. Aici sunt „ordonate”, dar astfel de fenomene nu apar la scară planetară, având în vedere că cadavrul unui animal lăsat să putrezească este, în primul rând, o raritate, iar în al doilea rând, o cantitate mizerabilă, precum zona de ​​mlaștini putrezite. Astfel, nu neg că putrezirea este un fenomen natural, dar neg că este caracteristic proceselor de formare a solului. În solul sănătos nu există „humus” până nu îl aduci singur acolo, acest „humus”. Numai atunci nu fi surprins de unde a apărut fitoftora, crusta, mucegaiul pudră pe locul „fertilizat”... sau de ce s-a umflat mâna de la zgârietură. Există o singură sursă - „humus”. Mai departe, toate procesele putrefactive nu ajung niciodată până la capăt (cu o astfel de variantă de descompunere a materiei organice), ci până la așa-numitul „timp de înjumătățire”, deoarece trec fără acces la oxigen. În timpul degradarii, se eliberează în mod necesar produse toxice cu timpul de înjumătățire - gaze putrefactive: metan, hidrogen sulfurat, indol, skatol ...

Aceste gaze miros foarte urat. Și dacă brusc ați „mirosit” mirosuri neplăcute, să știți că undeva în apropiere există o degradare a substanțelor organice conform unui tip putrefactiv. Și pentru a recunoaște acest lucru, nu este necesară cercetarea de laborator, natura ne-a răsplătit cu înțelepciune cu un laborator natural intern: simțul nostru olfactiv - astfel încât să putem recunoaște instantaneu ce poți „mânca” și ce nu poți mânca. Amintiți-vă, tot ce este rău întotdeauna „miroase” rău și tot ceea ce este bun emană aromă. Și dacă descoperiți că solul din ghiveciul sau patul de grădină emite un miros putred sau „putrez” (din activitatea ciupercilor de mucegai) - păziți-vă, păstrați-vă plantele și solul în grădină cât mai curând posibil. Aleargă, fugi nu la un magazin de produse chimice, ci la cel mai apropiat Templu al Naturii - o pădure sau un câmp de pajiște unde niciun om nu a mai trecut - și cere-i ajutor.

Material pregătit Dobrin Yu.M. , parcela 599.