Диссертация (1154485), страница 8
Текст из файла (страница 8)
В свою очередь, гуминовые вещества связывают ионытяжелых металлов и других загрязнителей присутствующих в почве. Таким39образом,гуминовыезагрязнителейсВзаимодействиекислотыобеспечиваютдетоксицирующимигуминовыхвеществих«непосредственный»почвеннымииконтактмикроорганизмами.почвенныхмикроорганизмовобосновывает целесообразность их внесения в почву для ее детоксикации отразличных загрязнителей (Степанов и др., 2011).В плане восстановления деградированных почв и повышения устойчивостиорганизмов к неблагоприятным условиям среды не меньшего вниманиязаслуживает класс природных физиологически-активных соединений экотол.1.3.2. Экотол: получение, характеристика, влияние напочвообразование и растенияФизиолог растений, д.б.н.
Г.В. Лебедев впервые биотехнологическим путемосуществилполучениевеществ,значительнаячастькоторыхоказываетположительное влияние на устойчивость биологических объектов, в первуюочередь растительных, к неблагоприятным условиям среды. Этим соединениямГ.В.Лебедевымбылдантермин«экотолы»(см.с.7).Основнуюфункциональную значимость экотола Г.В. Лебедев видел в наращиванииустойчивости организмов за счет расширения пределов толерантности.Экотол образуется в результате разложения растительного материала(бывшего живого вещества) под действием мико- и микробиоты, что собственноявляется аналогом процесса, имеющего место в природе, которое абсолютнонеобходимо для жизни, т.к. без этого все питательные вещества оказались бысвязанными и новая жизнь не смогла бы возникнуть (Одум, 1975, с. 41). Впроцессе разложения часть веществ поглощается мико- и микробиотой, другаявыводится из клеток, переходя в среду, некоторые соединения или их фрагментысинтезируются заново грибами и бактериями и также переходят в среду обитания.40Получение экотола осуществляется как в лабораторных условиях, так и вусловияхмноготонногопромышленногопроизводства(Биореактордляразложения растительного сырья: пат.
1763478 Российская Федерация: МПК С 12М 1/00), благодаря которому экотол может внести ощутимый вклад в защитубиоса от антропогенных воздействий и наблюдаемых в природе аномальныхявлений, в частности связанных с повышенными и пониженными температурами(Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004).Схема биотехнологического получения экотола проста. В основе ее лежитразложение бывшего живого вещества в водной среде в аэробных условиях микои микробиотой (рис. 1.1).Размельченноерастительноесырье(солома, листья и др.)Вода1Воздух2Бактерии и грибы (изокружающей среды)ВходЁмкость(биореактор) сразмельченнымрастительнымсырьем икультуральнойжидкостью, атакже активнофункционирующаямико- имикробиота,находящиеся ваэробных условияхЭкотол – сумманеорганических иВыходорганическихвеществРис. 1.1.
Схема получения экотола в результате биотехнологической конверсииПримечания:1. Вода заполняет 1/2 объема вращающегося биореактора или 3/4 емкости в случаелабораторной установки.2. Воздух под давлением постоянно поступает в биореактор, из которого затемстравливается. В лабораторных условиях на дно емкости помещается распылитель воздуха, спомощью шланга подсоединенный к компрессору.Вода служит важным компонентом, определяющим функциональнуюдеятельность мико- и микробиоты.
Она служит растворителем для метаболитов,41поддерживает клеточный тургор, обусловленный гидростатическим давлением,обеспечиваетгидратациюклеточныхкомпонентов.Дляработыследуетиспользовать воду, отвечающую требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 (СанПиН2.1.4.1074-01). В такой воде должно содержаться не более 1,2 мг/л хлоридов, 500мг/л сульфатов, 0,03 мг/л свинца, 1,0 мг/л меди, общая жесткость не должнапревышать 7 мг-экв./л, а сухой остаток не должен превышать 1000 мг/л. Путемаэрированиявосполняютсязапасыкислородавсредекультивирования,необходимого для роста и развития аэробных культур. Кроме того, этоспособствует удалению из среды отходящих с воздухом газообразных продуктовобмена мико- и микробиоты (Саловарова, Козлов, 2001).Мико- и микробиота, разлагающая растительное сырье, заслуживаетособого внимания, так как является главным участником, осуществляющимконверсию веществ растительной биомассы.
Из литературы известно, что впроцессе разложения бывшего живого вещества (соломы, листового опада и пр.)значительнуюрольвыполняютдрожжи,которыевыступаютвролибиосинтетиков липидов, полисахаридов и других соединений, участвующих вформировании водопрочных почвенных агрегатов и, как полагают, в образованиигуминовых веществ. Помимо дрожжей в распаде бывшего живого веществаучаствуютбактерииицелыйрядмицелиальныхгрибов.Переработкарастительного сырья носит конвейерный характер, который определяет ходсукцессии мико- и микробиоты. Для бактерий это: псевдомонады, бациллы,актиномицеты, олиготрофные бактерии. Для микобиоты: целлюлолитики,лигнинразрушающие грибы и др. (Чернова, 1977; Бабьева, Зенова, 1989;Звягинцев и др., 1994).При получении экотола было выявлено, что в начальный периодразложения биомассы (10 дней) наблюдается накопление, а затем спадчисленности бактерий и дрожжей, после чего отмечается второй всплескчисленности мико- и микробиоты, а затем снова спад.
Целлюлозоразрушающие42организмы в течение всего периода образования экотола демонстрируютпостоянное нарастание численности, тоже отмечается и для актиномицетов(микроорганизмовснекоторымиморфологическимипризнакамигрибов)(Лебедев, 1999, с. 24-27). Актиномицеты, как полагают, имеют прямое отношениек образованию гумуса в природных условиях20. Интенсивность процессов,протекающих под действием мико- и микробиоты, ведущая к получению экотола,регистрируется по выделению из культуральной жидкости углекислого газа.Прекращениееговыделенияпозволяет«установитьмоментокончаниябиосинтеза экотола» (рис. 1.2).Рис. 1.2. Выделение СО2 в процессе разложения соломы пшеницы(рис. взят из раб. Лебедева, 1999, с. 25)Различие в лигнификации исходного материала для получения экотола,температурный режим, интенсивность аэрации и прочие внешние факторы, приЮ.
Одум рассматривает гумус как очень стойкий конечный продукт второй стадииразложения бывшего живого вещества в природных условиях. Первую стадию разложениябывшего живого вещества Ю. Одум обозначил как стадию образования корпускулярногодетрита, когда идет разложение таких органических веществ, как сахара, аминокислоты,простые белки (Одум, 1975, с. 475).2043которых имеет место разложение бывшего живого вещества, оказывают влияниена время окончания процесса образования экотола.В полученном в реакторах или лабораторных условиях экотоле мико- имикробиота более не развивается, даже если он находится в открытом сосуде притемпературе 15-25 °С в течение ряда лет.В работах Г.В.
Лебедева с сотрудниками экотол был получен из соломыпшеницы – основного объекта исследования, листового опада, наземной массыовса, клевера, лекарственных растений. К исследованию физико-химическойхарактеристики экотола и его физиологического воздействия на растения иживотных привлекались сотрудники Института физиологии растений РАН,специалисты в области органической химии и целый ряд других исследователейиз различных институтов и лабораторий. Было установлено, что экотол взависимости от объекта его получения – состава биологического сырья и участияв его разложении мико- и микробиоты несколько различается по своим свойствами, следовательно, воздействием на организмы, отсюда и термин, частоупотребляемый во множественном числе «экотолы».
В будущем возможноиспользование того или иного растительного материала для получения экотола, взависимости от дальнейших целей его применения: в сельском хозяйстве,экологии, медицине или ветеринарии (Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004).Однако, еще раз подчеркнем, что экотолы, полученные из любого растительногобывшего живого вещества при участии мико- и микробиоты включают в себяприродныефизиологически-активныесоединенияилиихкомпоненты,позволяющие представителям биоса – живого вещества планеты увеличиватьспособность переносить неблагоприятные условия среды, т.е. увеличивать своютолерантность.Остановимся на некоторых физико-химических характеристиках экотола иего влиянии на почву и растения, опираясь главным образом на материал,изложенный в книгах (Лебедев, 1999; Лебедев и др., 2004).
Полученный44биотехнологическим путем экотол представляет собой жидкость, окрашиваниекоторой зависит от растительного материала – источника продуктов разложения исинтеза новых соединений, осуществляемого мико- и микробиотой в аэробныхусловиях. В случае получения экотола из соломы Triticum aestivum (пшеницы) –это темно-коричневая жидкость, которую с помощью сефадекса G2521 можноразделить на три фракции – темно-коричневую, желтую и бесцветную. Приполучении экотола из соломы Avena sativa (овса) и надземной массы Trifoliumpratense (клевера), экотол имеет желтое окрашивание и разделяется на двефракции – желтую и бесцветную.
Сухое вещество экотола, полученное на основесоломы пшеницы, составляет 2,4 г/л, на основе соломы овса – 2 г/л, наземнойчасти клевера – 1,5 г/л, причем половина приходится на неорганическиесоединения. На 1000 мг сухого препарата экотола, полученного из соломыпшеницы, бесцветная фракция составляет 150 мг, столько же желтая фракция,остальное – интенсивно-коричневая (Лебедев, 1999, с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
