Ґрунт

Ґрунт має високу буферну здатність, тобто довгий час може не змінювати своїх властивостей під впливом забруднювачів. Проте, у місті це один із самих забруднених компонентів середовища. Ґрунту міських экосистем характеризуються нерівномірним профілем, сильним ущільненням, зміною рн убік подщелачивания, забрудненням різними токсичними речовинами.

Особливості якісного складу мікрофлори в ґрунтах міст дотепер вивчалися лише з погляду наявності в них санітарно-показових мікробів. Ґрунтові мікроорганізми становлять значну частину будь-який биогеосистемы - екологічної системи, що включає ґрунт, відсталий (неживе) і боєздатне (живими або зроблене живими організмами) речовини - і беруть активну участь у її життєдіяльності.

Мікроорганізми ґрунтів мають високу чутливість до антропогенного впливу, і в міських умовах їхній склад сильно міняється. Тому вони є гарними індикаторами забруднення навколишнього середовища. Так, по виду мікрофлори, що переважно живе (або, навпаки, відсутньої) на даній території, можна визначити не тільки ступінь забруднення, але і його вид (яка саме забруднююча речовина превалює на даній ділянці). Наприклад, індикаторами сильного антропогенного забруднення є відсутність коккоидных форм мікроводоростей з відділу Chlorophyta. Найбільш стійкими до забруднення виявилися нитчатые форми синезеленых водоростей (цианобактерий Cyanophyta) і зелених водоростей .

Разом з тим, мікроорганізми самі є очисниками навколишнього середовища. Справа в тому, що живильними речовинами для багатьох бактерій є абсолютно неїстівні для вищих організмів речовини. У більшості випадків дані речовини (такі, як нафта, метан і т.п.) є для таких бактерій прямими джерелами енергії, без якої вони не виживуть. У деяких інших випадках такі речовини не є для бактерій життєво важливими, але бактерії можуть їх поглинати в більших кількостях без шкоди для себе.

Створюючи оптимальні умови для росту мікроорганізмів у належним чином спроектованих інженерних системах, швидкості процесів обробки відходів можуть бути значно збільшені, полегшуючи рішення багатьох проблем природоохоронної біотехнології. Крім того, ця дисципліна поступово трансформується від її звичайної функції до нової фази, що характеризується максимальною рекуперацією ресурсів, що перебувають у відходах. Кожна територія володіє певної техноемкостью - тобто тим кількістю антропогенного навантаження, що вона в стані винести без необоротного порушення своїх функцій. Внесення на забруднені ділянки відповідних мікроорганізмів значно підвищує цей показник.

Рішення екологічних проблем ґрунтується, в основному, на фундаменті биокаталитических методів через їхню відносну дешевину й високу продуктивність, а вся підлегла область називається природоохоронною біотехнологією, що є в цей час найбільшою областю промислового застосування біокаталізу, беручи до уваги обсяги речовин, що переробляються. Філософія в рамках сучасної природоохоронної біотехнології повинна бути цілісної стосовно всім компартментам навколишньої середовища, а це вимагає інтеграції багатьох наукових дисциплін, і, у першу чергу, детальних знань про механізми що протікають биокаталитических процесів, а також їх ефективного інженерного оформлення.

До теперішнього часу існує ряд биокаталитических і інженерних підходів, для захисту трьох основних компартментов навколишнього середовища - ґрунту, води й атмосфери. Основне забруднення ґрунтів і водних поверхонь у світі - це нафтове забруднення. Ряд мікроорганізмів здатні ефективно утилізувати нафта й нафтопродукти, очищаючи будь-які поверхні від небезпечних нафтових плям.

Існує ще одна унікальна й досить широко розповсюджена група бактерій - метанотрофы, що використовують метан як єдине джерело вуглецю й енергії. Інтерес до термофільних метанотрофам обумовлений перспективами їхнього практичного застосування як у науці, так і в сфері екології. У біотопах в основному зустрічаються метанотрофные бактерії пологів Methylocystis і Methylobacter.

Ще до пристосування бактерій як біофільтри й биоочистителей, до появи штучних забруднювачів, мікроорганізми вже ефективно виконували очисну роль у природі. Недавно російські вчені досліджували зразки мохів з різних боліт тундри північної частини Росії й виявили метанотрофные бактерії, які прекрасно живуть у кислому середовищі й при низьких температурах прямо в клітинах сфагнуму. Отримані дані дозволили вченим затверджувати, що на всій території півночі Росії від Чукотки й Камчатки до Полярного Уралу працює метаноокисляющий бактеріальний фільтр. Цей фільтр тісно пов'язаний з рослинами сфагнуму і являє собою фізично організовану структуру, здатну контролювати потік метану з торф'яних боліт в атмосферу.

Зрозуміло, крім метанотрофных і нафтопереробних бактерій існують і інші види, що переробляють ряд інших забруднюючих речовин.

От деякі процеси переробки органічних речовин, які катализируются мікроорганізмами: пряме окислювання пропиляне в 1, 2-эпоксипропан молекулярним киснем, пряме окислювання метану в метанол, микробиальное эпоксидирование олефинов, окислювання газоподібних вуглеводнів у спирти й метилкетоны киснем повітря (за участю газо-асимілюючих мікроорганізмів), эпоксидирование пропиляна іммобілізованими клітинами газо-асимілюючих мікроорганізмів. При цьому, якщо виробничі процеси переробки хімічних забруднювачів звичайно вимагають високих температур, биокаталитические процеси проходять у мікроорганізмах при температурі, як правило, у межах 20-40 градусів Цельсия. І, якщо при хімічних процесах утвориться маса побічних продуктів, токсичних самі по собі (наприклад, при окислюванні пропиляна в 1, 2-эпоксипропан молекулярним киснем утворяться альдегіди, вигарний газ, ароматичні органічні речовини), те при «роботі» мікроорганізмів таких речовин не утвориться - вони розкладаються до води й вуглекислого газу, які виділяються аеробними бактеріями.

У цей час виведені мікроорганізми, які можуть утилізувати, тобто переробляти з одержанням для себе енергії, величезна кількість штучних речовин - таких як, наприклад, різні види пластмас, гуми й т.п.

Оцінка стану організмів, що живуть у ґрунті, їх биоразнообразия має важливе значення при рішенні завдань природоохоронної практики: виділенні зон екологічного неблагополуччя, розрахунку збитку, нанесеного діяльністю людини, визначенні стійкості экосистемы й впливі тих або інших антропогенних факторів. Мікроорганізми і їхній метаболіти дозволяють проводити ранню діагностику будь-яких змін навколишнього середовища, що важливо при прогнозуванні змін навколишнього середовища під впливом природних і антропогенних факторів.

Зокрема, серед основних природоохоронних і компенсаційних заходів останнім часом всі частіше називають виділення місцевих (характерних для даної екологічної зони) штамів мікроорганізмів, що найбільше активно утилізують углеводородное сировина, як основи для проведення цих заходів.

Проведення обстежень по виявленню деградованих і забруднених земель із метою їхньої консервації й реабілітації, а також підбор, розробка й проведення оптимальних комплексів природоохоронних і компенсаційних заходів щодо зниження негативного антропогенного впливу на навколишнє середовище, адаптованих до локальних природних умов і видів впливу. Заключним кроком є оцінка стану экосистем і залишкових наслідків антропогенного впливу на навколишнє середовище після проведення природоохоронних і рекультивационных заходів.

У сучасному світі мікроорганізми активно використовуються для биоремедиации. Вони «працюють» самі по собі або в складі різних біопрепаратів. Розробляються нові й удосконалюються вже існуючі технології очищення на основі мікроорганізмів. Як приклад можна привести одну з недавніх розробок - биокаталитическую технологію видалення сірководню й рекуперації елементарної сірки із забруднених газів, що практично не вимагає використання реагентів.

Бактерії відіграють роль екологів у самих різних сферах виробництва. З їхньою допомогою можливо проводити очищення не тільки трьох небіологічних (гидро-, лито-, атмосфери) і так звану «живу» (біосфера) оболонок Землі, але й ліквідувати наслідку аварій у винятково антропогенних зонах - наприклад, на підприємствах. Багато мікроорганізмів успещно справляються з корозією, багато хто можуть боротися зі своїми «побратимами» - бактеріями патогенних видів, роблячи навколишньої людини середовище придатної для роботи.

1. Зенова Г.Н., Штина Э.А. Ґрунтові водорості. М., МГУ, 1991, 96 с.

2. Кабиров Р.Р. Роль ґрунтових водоростей у підтримці стійкості наземних экосистем. // Альгологія, 1991.Т.1, № 1, с.60-68.

3. Рыжов И.Н., Ягодин Г.А. Шкільний моніторинг міського середовища. М., «Галактика», 2000 , 192 с.

4. Лысак А.В.; Сидоренко Н.Н.; Марфенина У.Е.; Звягінцев Д.Г.; Мікробні комплекси міських ґрунтів. // Ґрунтознавство. 2000, № 1,стор. 80-85.

5. Яковлев А.С. Біологічна діагностика й оцінка. // Ґрунтознавство .2000. № 1,стор.70-79.

6. И. Ю. Кирцидели, Т. М. Логутина, И. В. Бойкова, И. И. Новикова. Вплив интродуцированных нефтеразлагающих бактерій на комплекси ґрунтових мікроорганізмів. // Новини систематики нижчих рослин. 2001. Т. 34