Для уничтожения сорняков часто применяют гербициды, постоянное использование которых приводит к накоплению в почве вредных веществ. Они оказывают токсичное воздействие на экологию и на организм человека, вызывая серьезные заболевания. Многочисленные формы микроорганизмов способны поглощать гербициды, использовать их для своего обмена веществ. Ученые Пермского Политеха изучили процесс роста организмов, которые используют гербициды в качестве единственных источников углерода и энергии в процессе жизнедеятельности, и определили эффективное соотношение культур для очистки почвы от химических препаратов.
В ПНИПУ изучили, как очистить почву от гербицидов / © Getty images
Статья с результатами опубликована в журнале «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Гербициды часто используются для уничтожения нежелательной растительности в садоводстве и возле промышленных объектов, например, на аэродромах, железных дорогах, в водоемах. Они обладают способностью проникать в ткани и клетки растений, что приводит к их гибели. Однако гербициды содержат множество токсичных компонентов, которые могут проникать в почву и воду, загрязняя их на долгие годы. Микроорганизмы различных видов при своем росте на питательной среде способны разрушать агрохимикаты. Ученые ПНИПУ выяснили, что если объединить возможности отдельных групп бактерий, то их способность поглощать органические вещества в разы увеличивается.
Для своего исследования политехники отобрали четыре штамма бактерий (H1-H4) из почв, которые подвергались воздействию таких химикатов. Все культуры микроорганизмов ученые пересеяли на питательную среду. Чтобы оценить величину их роста на среде с гербицидом, в качестве источника питания использовали химикат «Граунд, ВР» в концентрации 50 миллиграммов на кубический дециметр.
По показателям плотности и удельной скорости роста исследователи оценивали, какие культуры микроорганизмов развиваются лучше. Чем больше химикатов поглощают бактерии, тем большей скоростью роста обладают. Наиболее активными разрушителями гербицида оказались штаммы Н1 и Н3 со значениями удельной скорости роста 0,055 и 0,027 соответственно.
«Чтобы изучить эффективность комбинации данных культур, мы приготовили из них суспензии в растворе хлорида натрия. Этот материал в разном соотношении каплями вводили в среды с гербицидом (1:1, 1:2, 2:1). Также измеряли основные показатели. Наилучшим взаимодействием культур, при котором удельная скорость роста выше (0,111), оказалось соотношение Н1 и Н3 как 1:2», – рассказывает кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Галина Козлова.
Полученные учеными результаты доказывают, что соединение разных культур бактерий в два раза увеличивает их способность разрушать вредные химические вещества. Исследования такого рода перспективны и вносят уникальный вклад в разработку препаратов для очистки почв и воды. Это значительно сократит токсичное воздействие гербицидов на экологию, что в свою очередь понизит риски возникновений многих заболеваний, таких как рак, диабет, бесплодие и другие.
Комментарии
Все это прекрасно, но это результаты лабораторных опытов. Как это будет работать на практике? Придётся культивировать эти два вида и вносить в повышенных дозах в почву? В реальной почве они находятся в каких-то своих соотношениях. При этом такого вида бактерии находятся в каких-то взаимоотношениях и с другими микроорганизмами почвенного микробиома. Изменение содержания в почве соотношения микроорганизмов ещё не факт, что будет работать и не будет побочных эффектов.
Есть исследования, которые показывают, что микробные штаммы м повышенной активностью, вносимые в почву в виде бактериальных удобрений, не дают нужного эффекта, который получен в лабораторных условиях. Это связано с конкуренцией с аборигенной микробиотой. Это говорит о том, что любое вмешательство в систему с установившимся (в течение длительного времени) равновесием не позволяет получить ожидаемого эффекта.