Най-използван от човечеството лекарстваимат естествен произход – образуват се в растения, гъби и бактерии. Но проблемът е, че техните носители произвеждат полезни за човека вещества в малки дози, достатъчни само за собствените му нужди. В допълнение, качеството и чистотата на такива препарати може да варира в зависимост от условията около производителя.

Ето защо от няколко години набира скорост ново научно направление - синтетичната биология. Неговите активисти смятат, че проблемът е снабдяването на хората с лекарства естествен произходможе да бъде решен чрез създаване на изкуствен организъм, способен да изпълнява една единствена функция - да произвежда фармакологични продукти.

Най-голям успех в това постигна научна група от Съединените щати, ръководена от Крейг Вентър. Учените взеха бактерията Mycoplasma genitalium, която е известна с много късия си геном, и започнаха да премахват отделни гени от тялото, определяйки при какви обстоятелства те ще спрат да работят. нейните биохимичниИмоти. След това изследователите разработиха начин за изкуствено изграждане на генома, с който успяха да създадат синтетичен организъм, който можеше да възпроизведе само основните реакции на вътрешния метаболизъм на Mycoplasma genitalium. От една страна, този подход направи възможно получаването на напълно контролируема бактерия, но от друга страна, той не отговори на въпроса: как да химична реакцияв рамките на тези нови създания. Биохимията на производството на ензими все още е голяма загадка.

За да се създаде бактерия с уникален набор от възможности, е необходимо последователно да се изследват всички елементи на нейния геном, да се идентифицират сред тях всички необходими и да се прехвърлят в изкуствен геном. В същото време е изключително важно да не пропуснете нищо – дори и най-малкото и второстепеннидетайлите на генома могат да бъдат изключително важни. Учените от Лабораторията по микробиологично инженерство в японския университет Китасато поеха по различен път. Те взеха вече съществуващи бактерии и просто премахнаха всички „допълнителни“ части от техния геном, превръщайки живо същество в микроскопичнихимически завод. Този начин изглежда по-обещаващ - той гарантира, че полученото творение ще извърши всички операции правилно.

За експерименти учените взеха бактерии от вида Streptomyces, които отдавна се използват в индустриалнияпроизводство. В естествени условия тези бактерии живеят в почвата, чиито различни химични съединения влияят върху различните функции на Streptomyces. Така че при определени обстоятелства тези микроорганизми могат да отделят вещества, които се използват при лечението на вирусни инфекции, ракови тумори и гъбични заболявания. Тези спомагателниФункциите на бактериите се наричат ​​вторичен метаболизъм. Изследванията на японски биолози позволиха да се изолират участъци от генома, отговорни за него, и да се изтрият. Освен това бяха отстранени редица други гени, отговорни за страничните процеси в тялото на Streptomyces. Резултатът е "чиста" бактерия, в която протича само един "основен" метаболитен процес. В същото време размерът на бактериалния геном е намален с 20 процента.

Допълнителни експерименти на японски учени показаха, че само една отделна функция може да бъде вградена в такава „гола“ бактерия. В същото време консумацията на енергия, насочена към него, се увеличава, което означава, че ефективността на производството на определено лекарство също се увеличава. Биолози от университета Китасато вече са поставили експерименти за създаване на бактерии, които произвеждат химическото съединение аморфо-4, 11-дейн. Използвано ев производството на артемизинин, считан за потенциална ваксина срещу всички форми на малария. В близко бъдеще учените планират да демонстрират "микроскопични фабрики" за създаване на други полезни вещества.

Технологичното приложение на биологични агенти, а именно използването на бактерии за получаване на специфични продукти или за осъществяване на контролирани насочени промени, е в основата на биотехнологията.
Преди хиляди години човекът, без да знае нищо за биотехнологиите, ги е използвал в домакинството си - варил е бира, правел е вино, пекъл е хляб и е правил млечнокисели продукти и сирена.
IN модерен святПрактическото значение на биотехнологичните методи, използващи бактерии, трудно може да бъде надценено - те се използват в хранително-вкусовата промишленост и селското стопанство, медицината и фармакологията, при добива на минерали и тяхната обработка, в процеса на пречистване на вода в природата и в септичните ями, в много области на човешкия живот.
хранително-вкусовата промишленост
Най-разпространени в хранително-вкусовата промишленост са млечнокисели бактерии и дрожди.
Механизмът на действие на бактериите и дрождите е да превърнат млечната захар в млечна киселина, което води до превръщането на неутрален продукт в млечна киселина.
Млечнокисели бактерии и дрожди се използват при ферментацията на млечни продукти и зеленчуци, преработката на какаови зърна и производството на тесто с мая. Способността на прокариотите да влияят върху продуктите се определя от тяхната висока ензимна активност и се определя от секретираните ензими.
Една от най-древните биотехнологии, използвани от човека, е производството на сирене. Използването на пропионово-кисели бактерии при производството на твърди сирищни сирена позволява получаването на висококачествен продукт с желани свойства.
Използването на пропионово-кисели бактерии в технологичната схема придава на готовите сирена характерния цвят, вкус и аромат, обогатявайки продукта с биологично активни вещества.
Бактериите са способни селективно да извличат вещества от сложни съединения по време на живота си, като ги разтварят във вода. Този процес се нарича бактериално излужване и е от голямо практическо значение:
1. ви позволява да извлечете полезни химически веществаот руди, промишлени отпадъци;
2. отстраняване на ненужни примеси - арсен от руди на цветни и черни метали.
В промишлеността бактериалното излугване на минерали (уран, мед) директно в находищата е от голямо практическо значение.
Съвременната медицина успешно използва лекарства, за производството на които се използват бактерии:
1. инсулинът и интерферонът се получават с помощта на технологии за генно инженерство, базирани на Escherichia coli;
2. Ензимите на сенния бацил унищожават продуктите от гнилостния разпад.
Прилагането от човека на биотехнологичните методи в селското стопанство успешно решава редица проблеми:
1. създаване на устойчиви на болести и високодобивни сортове растения;
2. производство на торове на бактериална основа (нитрагин, агрофил, азотобактерин и др.), включително компости и ферментирали (метанова ферментация) животински отпадъци;
3. разработване на безотпадни технологии за селското стопанство.
Растенията в природата се нуждаят от азот, но не са в състояние да абсорбират азот от въздуха, но някои бактерии, нодулни и цианобактерии, в природата произвеждат около 90% от общото количество свързан азот, обогатявайки почвата с него.
В селското стопанство се използват растения, които съдържат в корените си нодулни бактерии: люцерна, лупина, грах и бобови растения.
Тези култури се използват в сеитбооборота за обогатяване на почвата с азот.
В селското стопанство силажирането е един от основните методи за запазване на растителната маса и се извършва чрез контролирана ферментация под въздействието на млечнокисели, кокоидни и пръчковидни бактерии.
Бактериите разлагат животински тор, което води до метан, въглеводородно съединение, използвано в органичния синтез.

Съвременната биотехнология се основава на много науки: генетика, микробиология, биохимия, природни науки. Основен обект на тяхното изследване са бактериите и микроорганизмите. Именно използването на бактерии решава много проблеми в биотехнологиите. Днес обхватът на тяхното използване в човешкия живот е толкова широк и разнообразен, че има неоценим принос за развитието на такива отрасли като:

• медицина и здравеопазване;
• животновъдство;
• растениевъдство;
• рибна индустрия;
• хранително-вкусовата промишленост;
• добив и енергетика;
• тежка и лека промишленост;
• септична яма;
• екология.

Областта на приложение на бактериите във фармакологията и медицината е толкова широка и значима, че тяхната роля в лечението на много заболявания при хората е просто безценна. В нашия живот те са необходими при създаването на кръвни заместители, антибиотици, аминокиселини, ензими, антивирусни и противоракови лекарства, ДНК проби за диагностика, хормонални лекарства.

Учените имат неоценим принос към медицината, като идентифицират гена, отговорен за хормона инсулин. Като го имплантират в коли бактериите, те получават производството на инсулин, спасявайки живота на много пациенти. Японски учени са открили бактерии, които отделят вещество, което разрушава плаката, като по този начин предотвратява появата на кариес при хората.

От термофилни бактерии е получен ген, който кодира ензими, които са от значение за научните изследвания, тъй като са нечувствителни към високи температури. При производството на витамини в медицината се използва микроорганизмът Clostridium, докато се получава рибофлавин, който играе важна роля за човешкото здраве.

Способността на бактериите да произвеждат антибактериални вещества беше използвана при създаването на антибиотици, решавайки проблема с лечението на много инфекциозни заболявания, като по този начин спасиха живота на повече от един човек.

Във фармакологията създаването на лекарства и синтетични ваксини, които включват имунорегулатори, алкалоиди, нуклеотиди и ензими, също е невъзможно без микроорганизми.

животновъдство

За да се увеличи наддаването на тегло и да се увеличи скоростта на растеж на младите индивиди, се използват протеиново-витаминни добавки, ензими, техните производители са фотосинтезиращи бактерии. По този начин се намалява консумацията на фураж и се увеличава производителността. При производството на силаж се използват E.coli commune, Lactis aerogenes, които са млечнокисели микроорганизми. Есенциалната аминокиселина лизин, използвана като хранителна добавка в животновъдството, се произвежда от бактерии като Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp и Escherichia coli.

Използването на бактерии е обичайно при създаването на високопродуктивни породи, растежни хормони и трансплантация на оплодена клетка. Препарати, създадени на базата на Bac. subtilis и Bac. Licheniformis се използват във ветеринарната медицина при лечението на много заболявания.

Селскостопанска индустрия

Използването на пестициди и торове в селскостопанската индустрия води до отрицателно въздействиевърху почвената микрофлора. За унищожаване на вредни вещества се използват аеробни и анаеробни бактерии.

Използването на бактериални торове спомага за увеличаване на добивите. Азотсъхраняващи бактериални препарати се получават от клетки Klebsiella и Chromatium. Това позволява на растенията да абсорбират съдържащия се във въздуха азот. Фосфобактеринът се получава от Bacillus megathrtium, който повишава съдържанието на фосфор в почвата и на азот в зелената маса. Като биозащита на растенията от различни вредители са разработени микробиологични препарати на основата на бактерии, които не вредят на хората.

Рибна индустрия

Биотехнологиите, използвани в рибовъдните стопанства, позволяват създаването на породи риби, които са устойчиви на много заболявания и породи с висок темп на растеж. Освен това фуражните добавки, ензимите и лекарствата се произвеждат от бактериите, произведени в риболовната промишленост.

хранително-вкусовата промишленост

Широко разпространено използване на биотехнологиите във ферментационната и хранителната промишленост. Използването на млечнокисели бактерии при производството на кефир, кумис и ферментирали млечни продукти подобрява вкуса и смилаемостта им. Това се постига чрез факта, че секретираните ензими разлагат млечната захар на алкохол и въглероден диоксид. За подобряване на качеството сладкарски изделияи запазване свежестта на хлебните изделия в хранително-вкусовата промишленост се използват ензими, произведени от Bac.subtilis.

Добив и преработка на полезни изкопаеми

Използването на биотехнологии в добивната промишленост може значително да намали разходите и разходите за енергия. По този начин използването на литотрофни бактерии (Thiobacillus ferrooxidous) с тяхната способност да окисляват желязото се използва в хидрометалургията. Благодарение на бактериалното излугване благородните метали се добиват от нисконосещи скали. Бактериите, съдържащи метан, се използват за увеличаване на производството на нефт. Когато нефтът се извлича по обичайния начин, не повече от половината от природните запаси се извличат от недрата и с помощта на микроорганизми се получава по-ефективно освобождаване на запасите.

Лека и тежка промишленост

Микробиологичното излугване се използва в стари мини за производство на цинк, никел, мед, кобалт. В минната индустрия за редуциращи реакциибактериалните сулфати се използват в стари мини, тъй като остатъците от сярна киселина имат разрушителен ефект върху опори, материали и заобикаляща среда. Анаеробните микроорганизми насърчават пълното разграждане органична материя. Това свойство се използва за пречистване на водата в металургичната промишленост.

Човек използва бактерии в производството на вълна, изкуствена кожа, текстилни суровини, за парфюмерийни и козметични цели.

Пречистване на отпадъци и води

Бактериите, участващи в разлагането, се използват за почистване на септични ями. Основата на този метод е, че микроорганизмите се хранят канализация. Този метод гарантира премахване на миризмата и дезинфекция на отпадъчните води. Микроорганизмите, използвани в септичните ями, се отглеждат в лаборатории. Резултатът от тяхното действие се определя от разграждането на органичните вещества до прости вещества, безвредни за околната среда. В зависимост от вида на септичната яма се избират анаеробни или аеробни микроорганизми. Аеробните микроорганизми, в допълнение към септичните ями, се използват в биофилтри.

Микроорганизмите са необходими и за поддържане на качеството на водата в резервоари и канали, за почистване на замърсената повърхност на моретата и океаните от нефтопродукти.

С навлизането на биотехнологиите в живота ни, човечеството направи крачка напред в почти всички области на своята дейност.

Създавайки необходимите условия за дейността на полезните микроорганизми, фермерът значително подобрява състоянието на растенията и повишава тяхната продуктивност. В същото време използването на скъпи и не винаги екологични минерални торове може да бъде значително намалено. Тук ще ви помогнат нови високоефективни биопрепарати на базата на живи бактерии, притежаващи определени ценни за растенията свойства.
Нека вземем предвид, че в природата съществува постоянна конкуренция между микроорганизмите за местообитание, хранене, влага и т.н. Наред с полезната микрофлора съществува и вредна за растенията микрофлора. Всеки знае такива негови представители като гъби от брашнеста мана, различни гниения, причинени от гъбички от рода Phytophthora, rhizoctonia, Fusarium и други, както и специфични бактерии, които причиняват например мукозни бактериози.
Понастоящем са създадени микробни биологични продукти, които имат силен защитен и стимулиращ ефект. Те осигуряват добра профилактика на растенията от болести и увреждане от фитопатогени, повишават производителността, подобряват качеството и структурата на реколтата. По принцип всеки градинар с прости техники и използването на биологични продукти може значително да подобри микробната общност в почвата на своя обект или в оранжерията, като по този начин намали употребата на химикали.
Минералните торове или пестицидите в градината често се използват ненужно интензивно, което е опасно за околната среда и човешкото здраве. естествено биологични методипозволяват да се намали използването на "химия" и да се получат продукти, които отговарят на най-строгите екологични изисквания. Следователно микробните препарати заслужават възможно най-широко приложение. На градински парцелите ще помогнат до известна степен да заместят полезната микрофлора на дефицитния оборски тор, ще послужат като добро допълнение към компостите и ще направят възможно драстично намаляване на прилагането на минерални торове. Микроорганизмите, които формират основата на новите биологични продукти, са азотфиксиращи бактерии, живеещи в корените на небобови растения и тясно взаимодействащи с растенията. Такива бактерии се наричат ​​асоциативни. Те могат да останат жизнеспособни дълго време в стерилен торф, така че торфът се използва като пълнител за бактериална култура. Торфените препарати са подходящи за употреба в рамките на една година от датата на производство.
Асоциативните биологични препарати могат да се използват по няколко начина: преди сеитба навлажнените семена (семена, клубени) се смесват с препарати в съотношение 1:100 или 1:200 по обем; изсипете тънък слой в жлебовете на леглата преди сеитба на семена зеленчукови култури; когато засаждате растения в кладенците, добавете там 0,5 чаени лъжички торфен препарат и го смесете с почвата.

Почвена кухня или невидими помощници на фермера

Ние, ползвателите на земята, сме изправени пред задачата за нейното ефективно използване. Това изисква разбиране на процесите, които осигуряват плодородието на почвата и такова понятие като хумус. Толкова много идентифицират „хумус“ и „хумус“, но това не е съвсем вярно. За да разберем, ще започнем с произхода на целия живот на Земята. И този източник не е някъде далеч, а наблизо - в "листата" на заобикалящите ни растения. Именно там е първичната органични съединения, давайки началото на всички живи същества, наречени въглехидрати. От самото име вече става ясно, че това са съединения, състоящи се от въглерод и вода, но в ежедневието сме по-запознати с думата "захар".

Да, въглехидратите са първични захари: глюкоза, фруктоза... И те се образуват в зелената част на листата на растенията (наречена хлорофил) под въздействието на светлинната енергия на Слънцето, така че въглехидратите могат да бъдат наречени "консервирана енергия на Слънцето". ". Първичните захари са своеобразни „тухлички“, от които са изградени и съставени всички органични тъкани на растения, гъби и животни. Веднага ще направя резервация защо нарекох тези три групи земни същества, фокусирайки вниманието ви върху тях: според най-новите идеи на учените, гъбите (съдейки по техните характеристики) не могат да бъдат приписани нито на растения, нито на животни. Това са най-древните и многобройни видове същества на планетата. Но да продължим. Получените въглехидрати навлизат в тъканите на растенията, в техните клетки, където се извършва синтеза (образуването) на други вещества, които са по-сложни както по структура, така и по химичен състав. Когато към въглехидратите се добавят други химикали, се образуват нови органични съединения: протеини, мазнини, витамини, екстрактни и ароматни вещества, пигменти и др.

За тяхното образуване растенията, в допълнение към споменатите по-горе въглерод и вода, се нуждаят допълнителни елементихранене, основните от които са азот, фосфор, калий - те изискват много, поради което са наречени "макронутриенти". Растенията се нуждаят от по-малко други елементи (кобалт, цинк, магнезий, йод, желязо, флуор, манган…), те се наричат ​​„микроелементи“. Комбинирайки въглехидрати - "тухли" един с друг, растенията изграждат от тях полизахариди или полимери, т.е. с огромна структурна формула. Това са лигнин и целулоза - много силни и стабилни съединения, които изграждат рамката, основата на скелета на растителните тъкани. Но откъде растенията получават своите химични елементи? Да, чрез усвояване на солеви разтвори от корените химически елементи. За да направят това, растенията имат специални приспособления върху корените - коренови "косъмчета", чрез които растенията абсорбират необходимите разтвори. Но откъде идват те, решенията? Не, не всички почвени разтвори са подходящи за хранене на растенията, които те биха могли да усвоят. Най-често химичните елементи се намират в почвата не под формата на готови разтвори, а в "свързано" състояние, под формата на естествени минерали и техните соли. Не е храна за растенията. Как да бъдем?

И растенията отиват на трика. Те отделят различни вещества в кореновата зона, наречена ризосфера: хранителни, ароматни, екстрактивни и т.н., като по този начин привличат "помощници" (вид "готвачи"), които помагат на растенията да извличат свързани минерални химични елементи от почвата, разтваряйки ги и превръщайки го в достъпна храна. Кои са тези "готвачи" - помощници? Това са коренните обитатели на микросвета – микроби – съжители. Те живеят близо до корените, хранейки се с "растителни подаръци" под формата на коренови ексудати; научно тези обитатели се наричат ​​ризосферна микрофлора, както и симбиотрофни гъби. Но "помощниците" не се хранят като животните - те нямат храносмилателни устройства и органи (уста, зъби, стомах, черва) - те усвояват необходимите вещества с цялата повърхност на тялото и за тази способност, според начина, по който се хранят, те се наричат ​​осмотрофи („изсмукват всичко в тялото“). За да се гарантира, че има хранителни вещества около тялото, "помощниците" освобождават ензими (вещества, които разграждат различни съединения) директно в околната среда и много, за да бъдат сигурни, че се разтварят. Имайте предвид, че при животните храносмилателните жлези отделят сокове с ензими в храносмилателния канал, а при микробите и гъбичките - навън. Е, когато всичко наоколо се разтвори (разцепи под действието на ензими), тогава всички "ядат" от тази обща "маса", включително растенията. Но ще подчертая: всичко това е възможно само благодарение на ензимите на микробите и гъбите, т.е. ензимно разграждане.

По този начин кореновото минерално хранене на растенията в естественото им местообитание (от корените в почвата) е индиректно, т.е. благодарение на микробите и симбионтните гъби (спътници). Това е много важен момент. Някои растения без симбионти (бактерии или гъби) изобщо не могат да живеят. Но докато говорим за хранене на растенията, ние говорим за това как се натрупват органичните вещества, т.е. растителна маса. Да видим какви елементи и в какво количество ще има в тази маса: най-вече въглерод - 50%; кислород - 20%, азот - 15%, водород - 8%. Но тези химически елементи се получават от въздуха и водата. И само 7% остават за минерали: фосфор, калий и др. Тоест макро- и микроелементите в храненето на растенията изискват „просто нищо“. Растенията, усвояващи въглероден диоксид от въздуха, задоволяват 50% от храненето си - така че ролята на листата и корените в храненето на растенията е приблизително еднаква. Корените на растенията абсорбират вода и химични елементи, разтворени в нея. Азотът под формата на азотни съединения идва по два начина: от почвените запаси и от въздуха. Азотът се фиксира от въздуха благодарение на ризосферните бактерии, които се наричат ​​ризобии („живеещи върху корените“). Такива подробности в живота на растенията ще ни бъдат полезни за по-нататъшни разсъждения.

И така, растенията растат през сезона, натрупват определена маса, събират химични елементи и слънчева енергия в тъканите си под формата на прости въглехидрати. В планетарен мащаб това са около 230 милиарда тона сухо вещество, което е натрупало енергия десет пъти по-голяма от изгарянето на всички видове гориво за една година! Този факт показва, че източникът въглероден двуокисза въглеродното хранене на растенията не са котли и огньове, не изгорели газове на автомобили, а въглероден диоксид, отделен по време на дишането на обитателите на почвата: микроби, гъбички, червеи (като се грижим за увеличаване на техния брой в почвата, ние увеличаваме добива) .

И така, есента дойде и цялата тази сезонна органична материя под формата на трева и листни отпадъци изсъхна и падна на земята. Кой го получи? Кой в природата е толкова ненаситен, кой може да яде толкова много? А това са представители на почвения микрокосмос: микроорганизми (бактерии, актиномицети, дрожди, протозои), гъби - сапрофити (мъртвояди) и почвени животни: пръстеновидни червеи, насекоми, ровещи, постеля, тор и др., общо 97 вида в държавата). И въпреки че масата на микробите с гъбичките и масата на червеите са почти еднакви, масата на червеите е все още по-голяма: от 50 до 70% от общата биомаса на почвата. Това е важен факт за биологичния баланс.

Но да вървим по ред, кой пръв "изяжда" този детрит (разлагащи се органични остатъци)?

Помислете за това на примера на гора, нейните листни отпадъци. Какво се случва под този естествен "мулч" (повърхностно покритие)? Тъй като горската постеля, подобно на тревата, "филц" на ливадите, се разлага дълго време, тя е наслоена и представена под формата на слоеве с различна степен на разрушаване: горна, средна и долна, с определени представители на микрофлора и гъбички присъщи на тези слоеве; всички те са сапротрофи (мъртвоядци). Последователността на тяхното развитие в началните етапи на разлагането на отпадъците протича по следната схема ( горен слой):

Отначало тук се заселват бактерии и нисши гъбички, които консумират лесно достъпни (водоразтворими) органични съединения;

Те са последвани от представители на торбести и несъвършени гъби, които консумират нишесте (по-сложна захар);

Те се заменят, докато растителните остатъци се разлагат, от базидиомицети, които разлагат лигнин и целулоза (най-сложните захари са полимери). Всъщност това вече е средният слой на постеля (полуразложени листа, които са загубили формата си).

Още по-нисък е хумусният слой, хомогенен по механичен състав. В него безструктурната органична материя вече е тясно свързана с минералната част на почвата, тоест вече е хумус. Типични представители на този слой гъби са шампиньоните, чадърниците, торните бръмбари, бухалките и фалшивите гъби. Това са всички сапротрофи (мъртвояди), тяхната роля е важна и категорична в кръговрата на веществата в природата: да разграждат сложните органични съединения до по-прости, поради което се наричат ​​още разграждащи („разграждащи”). И за това (припомнете си осмотрофния начин на хранене на микробите), те отделят огромно количество ензими в разлагащите се мъртви растителни тъкани - както в случая на симбионтите, с единствената разлика, че техните ензими са различни; Гъбите имат по-мощни ензими. Ферментиралите сложни органични вещества се разграждат до "тухли" (мономери), които се усвояват от микроби и гъби - сапротрофи.

Представете си този „бульон“ от микроби и разтворена органична материя. В края на краищата ензимите са изолирани и те вършат работата си - те усвояват - под тяхното действие се усвояват различни растителни остатъци, само не в стомаха (както при животните), а навсякъде. А който „се отмъкне от общата трапеза“ е сит. По-точно всеки всмуква в себе си това, на което е способен.

Още веднъж, ролята на сапрофитите е проста: да разграждат и асимилират, усвоявайки растителните остатъци. Това е един вид "цех за угояване" на почвата, защото микробите се размножават много, докато храната свърши (листна и тревна постеля). Но при всичко това микробите отделят в почвата много други химикали, продукти от тяхната жизнена дейност: биологично активни вещества (БАВ). Благодарение на тях, от мономерите, които микробите и гъбичките не са имали време да "изядат", в почвата протичат процеси на полимеризация под формата на биохимични реакции. Получените полимери, комбинирани с минерални елементипочвата и представляват първичния хумус от микробен и гъбичен произход (наричан още кисел хумус - "мор"). Това е втората роля на "помощниците": от това, което усвоиха, но нямаха време да "ядат", се синтезира (образува) хумус. По този начин сапрофитите са и първични акумулатори на хранителни вещества в почвата. Въпреки че тези процеси протичат в почвата независимо от тях, но благодарение на тях, техните секрети. А процесите на образуване на хумус са възможни само в последния етап от разлагането на детрита, със задължителния достъп на кислород, който е в изобилие в постелята. Подобни процеси се случват в ливади, под тревна постеля или "филц", с единствената разлика, че микробите (актиномицети, бактерии) играят важна роля тук, а не гъбичките, и полученият хумус е с по-високо качество.

С това ролята на сапрофитите приключи. Но какво да кажем за техните „дебели тела“? Ядат ли се от растения? Нищо подобно. И тогава "чудовищата" пълзят под формата на земни червеи (нека ги наречем така за простота) и поглъщат всички микроби и гъбички, заедно с остатъците от детрит и почва. Те са като китове в океана, с единствената разлика, че нямат устройства за филтриране и прекарват през храносмилателната си тръба много пръст заедно с това, което е в нея, усвоявайки всичко. Имайте предвид, че общата маса на микробите и масата на червеите е почти еднаква. Това е баланс.

След храносмилането на микробите и растителните остатъци от червеите, процесът на разпадане на органичните вещества е напълно завършен. Където започна и завърши с отделянето на въглероден диоксид и вода и минерализацията на химичните елементи. И в нашето тяло се случва същото: всичко се разлага на въглероден диоксид и вода и от този разпад, благодарение на него, ние получаваме енергията на Слънцето, която растенията са запазили със своя хлорофил под формата на прости въглехидрати. Но микробите за червеите са "месо" (източник на животински протеин), а растителните остатъци са "хляб" (източник на въглехидрати). Между другото, анелидите в естествени условия са основните потребители на мъртви растителни остатъци, те се конкурират с микроби и гъбички в това - те почистват всичко, което другите не са "яли" от общата "маса". Но след като усвояват цялата тази "кухня", червеите (също като животните, като вас и мен), усвояват само част от своята "храна", останалата част се отделя с копролити (изпражнения-изпражнения под формата на бучки, камъчета) . Съставът на копролитите включва: несмляната част от храната им, храносмилателни сокове, продукти от екскрецията им, лигавици, чревна микрофлора ... Копролитите на червеите са самата почва. Да, не се изненадвайте, на сегашния етап - това е доказан факт. Следователно ролята на храносмилателния процес на земните червеи е много голяма. Например, биологично активните вещества (БАВ) на копролитите имат антибиотични свойства и предотвратяват развитието на патогенна (патогенна) микрофлора, гнилостни процеси, отделяне на зловонни газове, дезинфекцират почвата и й придават приятна земна миризма. Ако разлагането на почвената биомаса следваше гнилостен път, тогава всички щяхме да се задушим от отровната миризма на гнилостните полуразпадни продукти. Спомнете си каква миризма (на десетки километри) се излъчва от складовете за отпадъци и тор на птицеферми и свинеферми. В естествени условия това не се случва, няма "хумус" в почвата, няма откъде да дойде. И тази остаряла дефиниция на „хумус“, която се е превърнала в обща дума за определението на детрит (органични вещества) на почвата, е станала толкова вкоренена в нашия речник, както миризмите на гниене – в дрехите на работниците в птицефермите и свиневъдните ферми ферми (да ме простят за това сравнение). Но повече за определенията по-късно.

Но санирането (почистването от патогени) на почвата с техните секрети се извършва не само от червеи, но и от микроби, гъбички и самите растения. В съвременната представа (според научни данни) в зоната на корените - ризосферата и в зоната на хифите ("мицела") на гъбите - хифаосферата, поради специфични секрети, се създава среда, която е благоприятна за някои групи микроорганизми и гъбички, и непоносими за други (патогени). Това също е доказан факт. Например симбиотрофно (хранене само чрез симбиоза с висши растения) гъбата Trichoderma lignorum (вижте препарата "Trichodermin", съдържащ гъбични спори) "убива" до 60 гнилостни градински патогени, патогени на много болести по растенията, особено гъбички: Fusarium, Late flight, Scab ... Сред микробите първенството принадлежи към млечнокисели бактерии; това е особено силно изразено в нашите черва, където те са буфер – защита срещу гнилостни патогени. Друг пример е мляко кисело мляко; никога няма да изгние, докато има млечнокисели бактерии там. Откроявайки се в околната среда с копролити на червеи, тяхната чревна микрофлора също оказва влияние там. Но най-важният аргумент в полза на червеите: в процеса на смилане на растителни остатъци и микробна маса с гъбички, в храносмилателния канал на червеите се образуват хуминови вещества, които, както вече знаем, са полимери. Тези сложни полимери се различават по химичен състав от хумуса, образуван в почвата, от микробната и особено от гъбичната активност. Хумусът от червеи се нарича още "мул" или "сладък хумус", това е най-висококачественият хумус. Образувани в храносмилателната тръба на червеите (те нямат стомах), полимерите под формата на хуминови киселини впоследствие се освобождават с копролити и образуват комплексни съединения с почвените минерали (литиеви, калиеви, натриеви хумати - разтворим хумус; калций, магнезий, и други метални хумати - неразтворим хумус). Тези вещества остават дълго време в почвата под формата на устойчиви съединения - водоемки, водоустойчиви и механично здрави. Следователно дейността на червеите предотвратява измиването на подвижните хранителни вещества от почвата и предотвратява почвената ерозия (унищожаване). В природата копролитите на червеите съдържат до 15% хумус на сухо вещество, а в културата - дори повече (биохумус).

Нека обобщим казаното. Досега разглеждахме „складодържатели“: те обработват цялата сезонна растителна маса от органична материя под формата на листни и тревни отпадъци, поставят всичко това под формата на резерви в „килер“ почви под формата на хумус (сега ние знам какво е). Да се ​​върнем към началото на кръговрата на органичните вещества в природата, към храненето на растенията.

Нека да разгледаме по-отблизо техните помощници: представители на ризосферната микрофлора и симбионтни гъби. Както вече знаем, нашите „умни“ растения, държайки корените си в почвата и „мислейки“ също с корените си, отделят различни химикали в ризосферата, привличайки микроби и гъбички – симбионти. Тази проява на "умната" активност на корените е особено забележима, когато храненето на растенията не е балансирано в поне един химичен елемент (особено фосфор и калий). С ризосферните си секрети растенията „заповядват“ на симбионтите да извличат, например, фосфор. Прие се командата „да вървим за фосфор“, т.е. симбионтите доставят растенията според нуждите - те ще доставят това, което се изисква в момента, и нищо повече - това е вид биологичен филтър и дозиращо устройство, което ви позволява да балансирате химичните елементи с помощта на НАТУРАЛНА технология. По този начин ролята на ризосферната микрофлора и гъбите - симбионти, е малко по-различна от тази на сапрофитите: не се поставят в "килер", а се извлича от него. И този важен момент трябва да бъде ясно разграничен, когато говорим за предназначението на определени микроби, за да приложим правилно биологичните продукти на практика. Ако е необходимо да се произвеждат хранителни вещества под формата на хумус, тогава това е ролята на сапрофитите и червеите. Ако трябва да нахраните растенията напълно, тогава никой не може да го направи по-добре от симбионтите (надявам се, че това е разбираемо). И при получаването на храна за растенията няма равни гъби - симбионти, защото те са огромни: площта на смукателната повърхност на хифите е сто пъти (или повече) по-голяма от смукателната повърхност на корена. При наличие на микориза (гъбичен корен), корените на растенията престават да образуват коренови косми (не забравяйте - смукателни устройства), които с такава мощна "помпа" като микоризната гъба стават безполезни (защо да носите вода в кофи, когато се изпомпва с помпа?).

Ролята на ризоферната микрофлора е по-скромна - същата доставка, но в по-голяма степен на атмосферен и почвен азот. Добре е гъбичките и микробите да се допълват взаимно. Но ризосферната активност е предмет на друга дискусия.

Междувременно разгледахме как протичат процесите на обмен на почвата в естествени условия, какво е хумус и процесите на неговото образуване и не забравяйте, че тези процеси са възможни само в присъствието на атмосферен кислород под слой естествен мулч под формата на тревни и листни отпадъци. И нищо друго, със задължителното участие на аеробна микрофлора (която живее в присъствието на въздух, неговия кислород), гъби и червеи (не сме разглеждали други почвени животни, въпреки че тяхната роля е не по-малко важна). И какво се случва в една гниеща купчина тор? И тогава се случва - процесите на гниене и образуването на "хумус".

Нека разгледаме всичко това по ред. След като се натрупа голяма купчина тор, особено постеля, където всички процеси ще бъдат още по-изразени, на първия етап в него протичат процеси на „изгаряне“ (казват, че торът „гори“, т.е. затопля се с повишаване на температурата до приблизително 70 градуса). Това се дължи на активността на термофилни бактерии, които могат да живеят в висока температура. Накратко: началото - загряване и пълно саниране на прости бактерии. Тъй като при такава висока температура всички бактерии, отделяни от храносмилателния тракт на животните заедно с изпражненията, умират - всеки, който попадне в този "мангал", умира. Нашите привърженици на „биологичното“ земеделие пляскат с ръце и викат: „Ура, обеззаразихме оборския тор!“ Дудки. От какво са дезинфекцирани? От полезната чревна микрофлора, този буфер, който задържа развитието на патогени? Да, всички полезни микроби са умрели (температура над 35,5 градуса е фатална за тях и това трябва да се има предвид при работа с биологични продукти) и остава само патогенна микрофлора - бацили, а не прости беззащитни бактерии. И те имат различно име, така че да могат веднага да бъдат разграничени по способността им да приемат спороподобна форма. В това състояние (спори) може да ги убие само температура от 120 градуса, което се постига само в автоклав, под налягане от 2 атмосфери и след това частично (с охлаждане и повторно нагряване). Бацилите остават жизнеспособни в това спороподобно състояние в продължение на векове.

Е, какво следва? Торът е изстинал. Гнилостните микроби от спори са прераснали във вегетативна форма, наоколо има много „мръсотия“ и няма пречки (всички „противници“ са мъртви), условията са подходящи - анаеробни, защото купчината е голяма. Е, давайте, за каузата: "Яжте и се размножавайте!". Освен всичките "предимства" имат и мощни протеолитични ензими (които разграждат протеините, а в оборския тор има много протеин, особено в свинския, както и в кокошия) и умеят да "смъркат" “, главно протеини (а плесените получават въглехидрати, те също покълват от спори). Между другото, протеолитичните ензими на гнилостните анаероби са толкова силни, че са в състояние да "стопят" жива тъкан, така че почти всички те са причинители на смъртоносни инфекции на рани (като гангрена). Това вече е истински ЧОВЕК! И какво, такива процеси са възможни в природата? НЕ, ако гледаме пръст, и ДА, ако гледаме гниещо блато или труп. Тук те са "санитарки", но такива явления не се срещат в планетарен мащаб, като се има предвид, че трупът на животно, оставен да изгние, е първо рядкост и второ - мизерно количество, като площта на гниещи блата. Така че не отричам, че гниенето е природен феномен, но отричам да е характерно за почвообразуващите процеси. В здравата почва няма "хумус", докато сам не го внесеш там, този "хумус". Само тогава не се изненадвайте къде са се появили фитофтора, краста, брашнеста мана на "оплоденото" място ... или защо ръката се е подула от драскотина. Има само един източник - "хумус". Освен това всички гнилостни процеси никога не отиват до края (с такъв вариант на разлагане на органична материя), а до така наречения "период на полуразпад", тъй като преминават без достъп на кислород. По време на гниенето непременно се отделят токсични продукти на полуразпад - гнилостни газове: метан, сероводород, индол, скатол ...

Тези газове миришат много лошо. И ако внезапно „помиришете“ неприятни миризми, знайте, че някъде в близост има гниене на органични вещества според гнилостен тип. И за да разпознаем това, не са необходими лабораторни изследвания, природата мъдро ни е възнаградила с вътрешна естествена лаборатория: нашето обоняние - така че да можем незабавно да разпознаем какво можете да „ядете“ и какво не можете да ядете. Не забравяйте, че всичко лошо винаги "мирише" на лошо, а всичко хубаво излъчва аромат. И ако откриете, че пръстта е във вашия саксияили при градинско легло, излъчва гнилостна или "гнила" миризма (от активността на плесенните гъбички) - пазете, по-скоро спасете растенията и почвата в градината. Бягайте, бягайте не към химически склад, а към най-близкия храм на природата - гора или поляна, където никой човек не е ходил преди - и го помолете за помощ.

Подготвен материал Добрин Ю.М. , парцел 599.