суббота, 20 июля 2013 г.

Бактерии - цвет водоемов и топливо будущего

Только тотальная чистка воды спасет бассейн!
Дигидрогена монооксид шутят химики. Вода - говорим мы. Первое по важности вещество для всего живого на земле. Все помнят из школьного курса, что это жидкость без цвета и запаха, и для химически чистой воды это утверждение верно.
 Однако присутствующие в воде примеси зачастую радикально ее меняют. Вода бывает пресной и соленой, вкусной и невкусной, мертвой и живой. Цвет тоже изменчив. Чистая вода прозрачная или голубая, но неожиданно может стать и зеленой, и желтой и даже красной. Не надо никакой краски - просто оставьте водоем ненадолго без присмотра. Это явление - бич всех владельцев бассейнов получило название цветение воды. От него нет спасения. Цветут бассейны и лужи, пруды и озера, моря и океаны. Иногда цветение морской воды достигает таких масштабов, что становится заметно из космоса.

Что же появляетcя в воде, изменяя ее цвет? Это наши старые друзья из архея - цианобактерии. Цветение воды вызывают в основном представители большой группы бактерий, так
Колония цианобактерий, или сине-зеленая
водоросль
называемые хроококковые (лат. Chroococcales). С фото нам улыбается и машет сильно увеличенная  цианобактерия рода Микроцистис (Microcystis).  Это именно их расплодившиеся колонии меняют цвет воды. Массовое развитие цианобактерий изменяет окраску воды и придает ей "особый" вкус. Из-за создания цианобактериями пленки на поверхности воды гибнут все прочие водоросли, это приводит к нехватке растворенного в воде кислорода и может привести к замору рыбы.
 Мало того, некоторые цианобактерии выделяют яды, которые могут накапливаться в моллюсках, рыбе и вызывать серьезные последствия при попадании в организм людей, например Гаффскую болезнь.
Зоопланктон
Но как и алкоголь в умеренных дозах цианобактерии полезны в любых количестве. Они крайне важны для отдельных обитателей водоема, где они непрошено поселились. Например для этих милых светящихся рачков на фото, которые не упустят возможности полакомиться зазевавшейся колонией цианобактерий. Микроскопические травоядные, которые мирно пасутся на бактериальном лугу - зоопланктон, следующая ступень пищевой пирамиды. Он в свою очередь тоже будет когда нибудь съеден мальками рыб или затянут в безжалостные раковины двустворчатых моллюсков. 

Но отвлечемся от обсуждения тяжелой судьбы офисного планктона.Я уверен теперь всех интересует только один вопрос: а есть людям от этих созданий хоть какая-то польза, кроме вреда? Да, сейчас темные сумрачные гении работают на этим в своих подземных лабораториях.
Долгое время наука классифицировала наших архейских друзей как низших водорослей (сине-зеленые водоросли), однако современные исследования показали, что у них есть все признаки бактерий.Это значит, что цианобактерии обладают сравнительно небольшим геномом и легко поддаются генетической модификации. Для нас важно, что растениями их сближает способность создавать органическое вещество, используя только свет Солнца и углекислый газ и их можно вырашивать, без особенных затрат.
Цианобактерии до и после генетического вмешательства
Справа модифицированная бактерия, дающая стране
целлюлозу
 Сейчас генные инженеры планеты напряженно ищут путь к культивации цианобактерий для производства биотоплива. Выгода разведения микроорганизмов очевидна: являясь простейшими фотосинтезирующими организмами они очень быстро формируют биомассу, скорость роста которой на несколько порядков превышает скорость роста высших растений и многих водорослей, при этом они производят минимум неиспользуемых веществ, которые при переработке использованы не будут , такие как корни, стебли и прочие части для тех же злаков.
Бактерии хотят научить глюкозу и сахарозу - основные компоненты для производства
Биореактор. Германия, наше время
биотоплива. Сейчас компоненты биотоплива выращивают на полях, что значительно снижает число "пищевых" пахотных земель. Ученые оценили площадь, необходимую для выращивания зерновых, которые удовлетворят все потребности США в транспортном топливе. Оказалось, что она составляет около 2 млн. кв. км, что сравнимо с площадью всего Среднего Запада в США. Если же использовать цианобактерии с достигнутым уровнем производительности веществ, то будет достаточно половины этой площади. Между тем, работа фотобиореактора в лаборатории показала возможность 17-кратного увеличения производительности. Если такое значение будет достигнуто, то потребуется всего 3.5% от запрашиваемой при современных технологиях площади для получения биотоплива.




Комментариев нет:

Отправить комментарий