Живые утилизаторы

Расчеты показывают, что при воспроизведении усло­вий лабораторных экспериментов в водоеме глубиной 5 метров и площадью 1 квадратный километр за сто дней серобактерии выработали бы от 100 до 500 тысяч тонн серы! Цифры довольно убедительно говорят о вы­сокой «производительности» труда рабочих-невидимок. Реальность расчетов можно подтвердить также примером, приведенным академиком В. Вернадским в «

Очерках гео­химии»: микробы так быстро размножаются в подхо­дящих условиях, что одна бактерия за 4—5 дней может образовать 10 особей. Значит, все дело в том, чтобы создать микробам подходящие условия, и тогда они будут работать «не за страх, а за совесть».

Не менее подходящей, а главное, дешевой средой для деятельности серобактерий могут стать сточные, канализационные воды. Здесь можно получить двойной выигрыш: микробы будут вырабатывать серу и одновременно очищать городские отходы.

Преимущество микроорганизмов при очистке от нефтепродуктов удалось продемонстрировать в 1989 г., когда танкер «Валдиз» компании «Экссон» наткнулся на риф у побережья Аляски. В море вылилось около 40 тыс. т нефти, загрязнившей 2 тыс. км побережья. Это было самым значительным загрязнением за всю историю США, и произошло оно в одном из самых чистых уголков Земли. Погибли: 1 млн. птиц, 95% тюленей, 75% участков обитания лосося на Аляске были загрязнены.

Ликвидация последствий катастрофы обошлась в 2 млрд. долл. К механической очистке побережья привлекли 11 тыс. рабочих и дорогое оборудование. Параллельно для очистки берега в почву внесли азотное удобрение, способствовавшее развитию природных микробных сообществ. Это в 5 раз ускорило разложение нефти. В итоге загрязнение, последствия которого, по расчетам, сказывались бы и через 10 лет, в основном устранили за 2 года. Затраты на биоочистку не превысили 1 млн. долл.

С каждым днем все больше экспертов считают, что именно биотехнологии становятся символом могущества современной науки, воплощением достижений цивилизации. Когда-то у побережья Пакистана затонул танкер с десятками тысяч тонн нефти. Животному миру и побережью Аравийского моря нанесен огромный ущерб. Биотехнологические методы борьбы с загрязнением окружающей среды в состоянии предотвратить такие потери.

Нефтью и нефтепродуктами сегодня загрязнена даже Антарктида. В России же вообще добыча, транспортировка и переработка нефти воспринимаются как страшная угроза живой природе. И не без оснований – в Западной Сибири, где сорок лет назад начали осваивать крупнейшие месторождения, на огромных территориях нефть уничтожила все живое.

Проблема оказывается в центре внимания СМИ, когда случаются крупные разливы (аварии танкеров, разрывы нефтепроводов). Но проходит время, это перестает быть новостью, и о «нефтяной угрозе» биосфере благополучно забывают, хотя покрытые нефтяной пленкой акватории, пляжи или участки тайги не восстановятся и через десятилетия. На автозаправочных станциях, аэродромах, военных базах (точнее, под ними) все чаще находят огромные «линзы» нефтепродуктов. Загрязнения нефтепродуктами крайне опасны, ибо некоторые их компоненты, в частности полиароматические углеводороды, весьма токсичны (канцерогенны) и разрушаются крайне медленно.

Бороться с загрязнением окружающей среды, как оказалось, могут микроорганизмы. Они эффективнее любых других живых существ превращают сложные соединения в простые. Для микробов это просто процесс питания – использование сложных органических соединений в качестве источников азота, углерода, фосфора и т.д. Сложные соединения служат пищей, а простые поступают в биосферу, участвуя в знакомом со школы цикле органических соединений. Но микроорганизмам приходится иметь дело и с новыми для них соединениями, которые прежде были надежно спрятаны в тайниках планеты, скажем, глубоко под ее поверхностью. Так произошло и с нефтью, которую «вытащили» на поверхность. С каждым днем в биосферу попадают все новые синтетические органические соединения, которых никогда не было в природе. И микробы не только демонстрируют фантастическую способность к их переработке, но и непрерывно эволюционируют. И здесь специалисты возлагают надежды на микроорганизмы, полученные методами генной инженерии и обладающие нужными свойствами. Однако общество боится гипотетических рисков генной инженерии, в том числе и «выведенных» с ее помощью микроорганизмов. Кстати, далеко не все генетически модифицированные микроорганизмы – продукты генной инженерии: они прекрасно обмениваются генами и в природе.

Кроме очевидного использования микроорганизмов в решении экологических проблем, существует и их «косвенное» участие.

Легко растворимая за­кись железа выносится с водой на поверхность. Здесь под действием железобактерий она окисляется, превращается в нерастворимую гидроокись и выпадает в осадок. В результате железо перекочевывает из глубин Земли на поверхность и откладывается в виде железной руды. На это еще в 1888 году указывал известный русский микробиолог С. Виноградский (1856—1953).[5;56]. Все важнейшие мировые месторождения железа, по мнению ряда ученых, имеют бактериальную основу. Член-корреспондент АН СССР А. Вологдин (1896— 1971) отмечал, что ему приходилось наблюдать под микроскопом останки древних железобактерий во многих рудах — из Кривого Рога, с Кольского полуострова, из Казахстана, из Сибири, с Дальнего Востока. И на дне Мирового океана океанологи обнаруживают колоссаль­ное количество скоплений железомарганцевых конкре­ций, как полагают, микробиологического происхождения.

А поскольку эти бесконечно малые организмы ведут такую титаническую геологическую деятельность в масштабах нашей планеты, если они так могущественны и всесильны, то их, естественно, нужно заставить работать на челове­ка не только в микробиологической, химической, пище­вой, фармацевтической промышленности, в сельском хозяйстве, в горнорудной и металлургической промышленности, но и в биометаллургии и биогорнорудной промышленности Здесь для них необъятное поле деятельности.

Более тридцати лет назад провели исследование ржа­вого осадка в шахтных и рудничных водах. Предполага­лось, что он образуется только в результате окисления. Опыты же показали, что в стерилизованной воде железо практически не окисляется, зато в шахтной . Трое суток — и оно покрылось красноватым налетом. Виновники этой «химической диверсии» были обнаружены с помощью микроскопа. То, что раньше принимали за обычную реакцию, оказалось биологическим процессом, в котором главную роль играют серо- и железобактерии. Те же самые серобактерии по собственному почину освобо­ждают уголь от соединений серы: за месяц они окисляют до 30 процентов серы и удаляют ее в виде серной кисло­ты. Процесс этот протекает слишком медленно, чтобы применять его в промышленности. Но зато он не требует никакого специального оборудования.

В своей жизнедеятельности серобактерии выступают, подобно двуликому Янусу, сразу в двух амплуа: в роли создателей месторождений серы и в роли рудных бра­коньеров. Они разрушают вскрытые месторождения сульфидных руд, окисляя нерастворимые в воде сульфиды металлов и превращая их в легкорастворимые соеди­нения. Разумеется, сульфоредуцирующие микробы об этом даже не подозревают. Добывая себе энергию за счет реакции окисления, они, как отмечалось выше, хищнически разоряют залежи сернистых руд. Переведен­ные в растворимую форму соединения металла вымы­ваются дренажными и почвенными водами. Ценный продукт беспрепятственно уходит из руды и теряется безвозвратно.

 Скачать реферат