Антибиотики спасли миллионы человеческих жизней, не зря их открытие отмечено Нобелевской премией. Но сейчас этих препаратов производится так много, что возникла проблема загрязнения сельскохозяйственных земель. О том, что делается для решения этой проблемы, нашему корреспонденту рассказала старший научный сотрудник, ассистент кафедры экологии и природопользования Южного федерального университета кандидат биологических наук Юлия Акименко. Она получила грант Президента РФ для молодых ученых на исследование устойчивости экологических и сельскохозяйственных функций почв к загрязнению антибиотиками.
— Почва выполняет множество экологических функций, которые обеспечивают жизнь всех организмов, связанных с ней, — начинает рассказ Ю.Акименко. — Функции почвы весьма разнообразны. Она служит средой обитания, источником элементов питания и энергии для живых организмов, регулятором химического состава атмосферы и гидро-сферы, защитным “экраном” биосферы от загрязняющих веществ. Основоположниками учения об экологических и сельскохозяйственных функциях почв были выдающиеся оте-чественные ученые-почвоведы академик Глеб Всеволодович Добровольский и профессор Евгений Дмитриевич Никитин.
Выявление многочисленных функций почвы и влияния на них различных антропогенных воздействий позволяет более глубоко и всесторонне оценить ее значение в сохранении экологического благополучия планеты. От качества почвы зависит продовольственная и экологическая безопасность человечества.
— Как антибиотики попадают в почву? Сколько их уже там?
— Антибиотики, как и многие другие химические загрязнители, приводят к нарушению экологических и сельскохозяйственных функций почв. Систематическое их поступление в почву может привести к снижению плодородия, что повлечет за собой экономический, экологический и социальный ущерб.
Как известно, плодородие — это способность почвы удовлетворять потребность растений в элементах питания и обеспечивать условия для их нормальной жизнедеятельности. Антибиотики изменяют микробиоценоз почв. Загрязнение ими приводит к снижению численности и изменению соотношения основных групп почвенных микроорганизмов, которые активно участвуют в процессах разложения органических веществ до элементов питания, необходимых растениям.
Кроме опосредованного влияния антибиотики могут оказывать и прямое воздействие. Проникая через корни и накапливаясь в тканях растений, они могут приводить к различным токсикологическим эффектам. Это задержка развития и роста растений, угнетение роста корней и надземных частей растения, подавление прорастания семян и другие. Результат — снижение урожаев природных и агроэкосистем.
Стоит отметить, что загрязнение антибиотиками окружающей среды становится все более масштабным во всем мире. Основные источники их поступления в окружающую среду — фармацевтическая, медицинская и ветеринарная продукция (на схеме).
Во многих странах в животноводстве и растениеводстве применяют большое количество антибиотиков как для стимулирования роста, так и в профилактических целях. В почву эти вещества попадают со сточными водами, а также вместе с удобрениями. Отдельные места почвы уже загрязнены антибиотиками группы тетрациклинов в количестве почти 0,1% от общей массы.
— Как влияют антибиотики на почву?
— В мировой науке уже накоплено много данных по проблеме влияния различных антропогенных факторов на функции почв. Большая часть исследований посвящена проблемам химического загрязнения. Достаточно хорошо изучено изменение функций разных типов почв России при загрязнении тяжелыми металлами, нефтью и нефтепродуктами, пестицидами, электромагнитным воздействием различной природы.
В отличие от тех же пестицидов, давно использующихся в сельском хозяйстве, антибиотики до недавнего времени не вызывали интереса как потенциальные загрязнители окружающей среды. Но так как их использование растет практически во всех сферах сельского хозяйства, проблеме влияния этих веществ на состояние и функционирование природных экосистем и почвенного покрова уделяется особое внимание.
Например, в большинстве европейских стран запрещено использовать антибиотики в качестве кормовых добавок и в профилактических целях. В России пока отсутствуют нормативные документы об их содержании в объектах окружающей среды, и кормовые антибиотики не запрещены. Возможный способ смягчения негативных последствий — контроль над источниками и снижение выбросов в окружающую среду за счет предварительной обработки городских отходов и навоза.
Наша страна нуждается в формировании современной политики использования антибиотиков в сельском хозяйстве. Поэтому мы предлагаем провести комплексные исследования, чтобы выяснить, как сильно нарушаются функции почвы под воздействием антибиотиков.
— Как вы собираетесь это сделать? Какие результаты уже получены?
— Нам не удалось найти в отечественной литературе данные по влиянию антибиотиков на функционирование почв. Еще не раскрыты многие закономерности этого влияния, механизмы и возможные последствия. Мы были первыми, кто начал работать в этом направлении и рассмотрел антибиотики в качестве “загрязнителей” окружающей среды. Исследования ведутся с 2010 года на кафедре экологии и природопользования Южного федерального университета и в лабораторных условиях, и в поле.
Мы уже выявили закономерности изменения экологических и сельскохозяйственных функций черноземов обыкновенных и южных в условиях загрязнения. Проанализировали, как меняются свойства этих почв в зависимости от природы антибиотика, его концентрации, длительности воздействия. Оценены также степень информативности и чувствительности различных биологических показателей и целесообразность их использования для мониторинга, диагностики и нормирования загрязнения черноземов. Кроме того, мы определили, как взаимосвязаны между собой биологические показатели и исследуемые параметры загрязнения. Нам также удалось установить последовательность нарушения разных групп экологических функций этих почв в зависимости от природы и концентрации антибиотика. В общем, сделано немало.
В ближайшие два года планируем найти новые закономерности и механизмы нарушения экологических и сельскохозяйственных функций других типов почв юга России — каштановых, бурых и серых лесных. Нам хотелось бы разработать новые методы оценки, в частности определить показатели состояния почв, наиболее точно характеризующие, как они выполняют те или иные экологические функции при загрязнении. Собираемся ранжировать широко использующиеся в медицине и сельском хозяйстве антибиотики по степени их экотоксичности для разных типов почв юга России. Еще одна задача — установить пределы устойчивости экологических и сельскохозяйственных функций основных почв Юга России к загрязнению антибиотиками.
Результаты наших исследований будут востребованы при проведении природоохранных мероприятий: при оценке воздействия на окружающую среду, мониторинге состояния почв и экосистем, прогнозировании экологических последствий той или иной хозяйственной деятельности на определенной территории, оценке риска природных и антропогенных катастроф. Кроме того, наша работа поможет получить принципиально новые фундаментальные знания в исследовании закономерностей, механизмов и последствий влияния антибиотиков на состояние и функционирование почв юга России. И в конечном счете, поможет получить экологически чистую сельскохозяйственную продукцию.
Беседовал Василий ЯНЧИЛИН
Фото предоставлено Ю.Акименко
Нет комментариев