Создание эффективных кормовых препаратов из микробной биомассы

По данным медицинской статистики, треть человечества ежегодно подвергается инфекционным заболеваниям. Одновременно постоянно увеличивается число и разнообразие возбудителей этих болезней: бактерии, вирусы, грибы и т. д. Лишь в последние годы зарегистрировано около 30 новых возбудителей болезней, среди которых лихорадки Эбола и Марбург, легионеллез, ротавирусные инфекции и другие. Эпидемиологическая обстановка осложняется появлением все новых штаммов микроорганизмов, обладающих устойчивостью к самым современным лекарственным средствам.

Выход из сложившейся ситуации может быть лишь один — широкое использование второй части микромира, то есть использование микроорганизмов, которые, с одной стороны, непатогенны, с другой — антагонистичны болезнетворным биообъектам. В этом отношении сделаны лишь первые шаги, хотя хорошо известно, что нормальная микрофлора играет огромную роль в поддержании здоровья. Так, на поверхности кожи и слизистых оболочек существует биопленка, которая активно участвует во взаимоотношениях организма хозяина и внешней среды. Функции микроорганизмов такого «биопокрытия» чрезвычайно многообразны: регуляция работы кишечника, участие в метаболизме протеинов, жиров, углеводов, наработке биологически активных соединений (витаминов, аминокислот, ферментов), нейтрализация токсинов и т. д. Кроме того, нормальная микрофлора противодействует многим возбудителям заболеваний, защищая почву, растения, животных и человека от патогенных микроорганизмов.

Именно такой микрофлорой, обладающей отчетливо выраженными регенеративными свойствами, являются микроорганизмы, составляющие суть новых микробиологических препаратов и ЭМ-технологий на их основе. До недавнего времени микробиологами отвергалась возможность создания культуры, в которой были бы соединены несовместимые микроорганизмы, то есть те, которые просто уничтожали бы друг друга. Однако ЭМ-технологии удалось совместить несовместимое: был создан консорциум эффективных микроорганизмов (ЭМ), включающий как аэробные, так и анаэробные разновидности биообъектов. Иными словами, была найдена большая группа организмов, которые могут сосуществовать в смешанных культурах и физиологически совместимы друг с другом. При внедрении таких микроорганизмов в естественную окружающую среду их индивидуальные позитивные качества за счет синергизма существенно увеличиваются.

ЭМ-культуры не содержат генетически измененных микроорганизмов, они составлены из тех бактерий, дрожжей, грибов, БАВ, которые имеются в естественной среде во всем мире.

ЭМ-технология является единственной современной технологией, которая охватывает все области АПК: почва, растения, животные, переработка сельскохозяйственного сырья, получение экологичной продукции.

ЭМ-технология широко применяется во многих странах, в том числе и в России. Однако механизмы действия эффективных микроорганизмов на уровне целого организма, а тем более на клеточном и молекулярном уровнях, практически не разработаны. Некоторые из таких результатов, полученных при исследовании почвы, растительных и животных систем, представлены в обзоре.

2. Технология эффективных микроорганизмов

Широкое внедрение в сельскохозяйственное производство механизации (глубокая обработка почв, мелиорация и др.) и химизации (минеральные удобрения, различные ядохимикаты) оказало негативное влияние на свойства почвы (структура, водопроницаемость, аэрация, уменьшенная подвижность N , P , K ), количество и качество производимой продукции, окружающую среду и здоровье людей. Настало время изменить действующее агрохимическое направление на агробиологическое.

Суть концепции биологического (в России применяется термин «экологичное земледелие») земледелия состоит в том, чтобы широко внедрить в сельское хозяйство поверхностную обработку почвы, разумно использовать минеральные удобрения, обращая особое внимание на приумножение в почве количества бактерий, червей и прочего «живого вещества». В результате существенно снизятся расходы на производство дорогостоящей сельскохозяйственной техники, горюче-смазочные материалы, будет облегчен труд землепашца, восстановлено нарушенное химикатами сельское хозяйство и решена проблема продовольственной безопасности России.

При экологичном земледелии почва поддерживается в активном, жизнедеятельном состоянии благодаря, главным образом, микрофлоре. Она обеспечивает культивируемые растения элементами питания за счет ферментации растительных остатков, органических удобрений, гумуса и извлечения элементов из минералов почвы. Эффективность микроорганизмов почвы весьма существенна за счет высокого соотношения их поверхности и объема, интенсивного дыхания и огромного количества: в 15сантиметровом слое почвы на 1 га находится более 5 т грибов и бактерий.

Микробные препараты нового поколения отличаются сложным качественным и количественным составом, комплексностью действия на растения и животных, эффективностью поддержания почвы в биологически активном состоянии, что обеспечивает ее высокое плодородие. Сейчас биопрепараты широко применяют для силосования кормов, в качестве биодобавок для улучшения качества кормов, повышения сохранности молодняка, резистентности сельскохозяйственных животных и птицы к различным заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, обезвреживания отходов сельского хозяйства, их более полной переработки. Они альтернативны использованию пестицидов и удобрений.

В настоящее время специфические микробные популяции используются достаточно широко. Например, бактерии применяются для борьбы с гусеницами, комарами и мошкой, микробные препараты успешно избавляют почву от сорняков. Молочнокислые бактерии оказываются эффективными в птицеводстве и свиноводстве для лечения стрессовых диарей, бактериальных, вирусных заболеваний тонкого кишечника.

ЭМ-технология базируется на использовании смешанных непатогенных, позитивных микроорганизмов, обитающих в естественных условиях.

Применение микробиологического препарата «Байкал ЭМ1» в животноводстве и растениеводстве обеспечивает:

Животноводство:

снижение падежа телят, ускорение их роста и развития, повышение резистентности к различного рода заболеваниям, увеличение привеса и удоя коров, улучшение качества мяса, повышение плодовитости скота, уменьшение напряжения (стресса) животных, подавление неприятных запахов в хлеве и сборниках нечистот, уменьшение количества мух и клещей, улучшение качества навоза, который быстро становится удобрением; уменьшение использования лекарственных препаратов;

снижение падежа поросят, повышение их стойкости к кишечным заболеваниям, улучшение внешнего вида, увеличение привесов, лучшее переваривание пищи, существенное повышение рентабельности производства;

снижение падежа цыплят, увеличение их живой массы, меньшее потребление кормов за счет их лучшего усвоения, усиление биосинтеза белка, повышение стойкости иммунной системы и улучшение функционального состояния печени;

эффективное ферментирование кормов, увеличение усвояемости кормов.

Растениеводство:

ускорение прорастания семян, обеспечение дружности всходов, ускорение цветения, плодоношения и созревания растений;

повышение урожайности зерновых, овощных и сидеральных культур;

микробиологические препараты оказывают положительное влияние при силосовании;

повышение устойчивости растений к весенним и осенним заморозкам;

повышение содержания витаминов;

увеличение сроков хранения плодоовощной продукции;

микробиологические препараты и технологии на их основе улучшают физические, химические и биологические свойства почвы, переводят почвенные микро- и макроэлементы в легкоусвояемые формы, ускоряют образование гумуса, подавляют развитие почвенных болезнетворных микроорганизмов и вредителей, восстанавливают плодородие почвы.

Хорошо известно, что любые нововведения, какими бы они ни были привлекательными, требуют для их восприятия времени, твердо установленных фактов, причем полученных в разных коллективах и научных школах. Безусловно, что ЭМ-технология как часть доктрины экологичного земледелия приоритетна и инновационна. По нашему мнению, это обусловлено тем, что ЭМ-технология:

Представляет конкретный инструмент эволюционно обоснованного, биологически оправданного повышения плодородия почвы.

Использует микроорганизмы, не подвергнутые генно-инженерным модификациям, а являющиеся привычной микробиотой, к которой адаптированы организмы человека и животных, сосуществующие с ней многие тысячи лет.

Позволяет использовать поликомпонентные микробиологические препараты для выращивания многих сельскохозяйственных культур.

Открывает новый подход к эволюционно детерминированной, неразрывной взаимосвязи непатогенных микроорганизмов и макроорганизмов всех уровней биосферы. Это определяет большие потенциальные возможности использования ЭМ-технологии не только в АПК, но и в других областях хозяйственной деятельности людей.

Кризис биосферы привел природу в состояние, которое угрожает существованию человечества. В такой ситуации новый подход, основанный на внедрении микробиологических препаратов и технологий на их основе, будет способствовать решению кажущихся неразрешимыми проблем сельского хозяйства, восстановлению нарушенных экосистем, плодородия почвы, обеспечению людей высококачественной экологичной продукцией растениеводства и животноводства (Блинов В. А., 2003).

Итак, несмотря на существенную эффективность ЭМ-технологии в улучшении плодородия почвы, повышении урожайности зерновых, овощных культур, пищевой зелени, плодовых и кустарниковых растений, увеличении продуктивности сельскохозяйственных животных (крупный рогатый скот, свиньи) и птицы, механизм действия эффективных микроорганизмов на организ- менном, органном, клеточном и молекулярном уровнях совершенно не изучен. Между тем раскрытие таких механизмов является актуальным и позволит понять значение новых микробиологических препаратов группы ЭМ для растений и животных и на этом основании усовершенствовать технологию применения этих препаратов для различных сельскохозяйственных культур и видов животных. Это также позволит создать новое поколение препаратов с улучшенными свойствами.

В задачи исследования входило:

Разработать методы определения активности препарата «Байкал ЭМ1».

Изучить влияние эффективных микроорганизмов на транспорт углеводов в ткани.

Изучить цитологические механизмы действия эффективных микроорганизмов.

Изучить влияние эффективных микроорганизмов на свойства и активность некоторых ферментов растительных и животных тканей.

Необходимость проведения исследований обоснована тем, что пробиотики группы ЭМ в настоящее время широко внедряются в различные области сельского хозяйства. Однако механизм их действия практически неизвестен, что не позволяет дифференцированно разрабатывать научно-обоснованные технологии для применения препаратов этой группы в растениеводстве и животноводстве, а также оценить их влияние на молекулярном и цитологическом уровне на организм растений и животных.