Проблема питания людей, нехватке белка.

Вопрос. Биотехнология, и пути решения глобальных экологических проблем.

Проблема питания людей, нехватке белка.

Стремительный рост потребления природных ресурсов, необратимые изменения окружающей среды вызывают тревогу у многих людей о будущем нашей планеты. Такие опасения имеют вполне реальное обоснование. На наших глазах идёт обострение противоречия между природой и обществом, связанное с быстрорастущими темпами загрязнения окружающей среды опасными для природы и человека веществами. К сожалению, природоохранные вопросы в настоящее время занимают мало места в учебном материале различных дисциплин и не в коем случае не знакомят с глобальными проблемами современности, а также с практическими путями и возможностями решения их на данном этапе развития. Поэтому, большинство людей не стремиться к подробному изучению глобальных экологических опасностей, и тем более соучастию в ликвидации опасных проблем. Многие думают, что делать что-либо в этом направлении задача слишком сложная, а может даже и не разрешимая ( Лоуган и др.,1995). На наш взгляд такая позиция многих людей связана, прежде всего, с недостатком экологических знаний и плохой работой общественных экологических организаций. Поэтому кафедра: «Биологии, географии и экологии» факультета: «Естествознание» КГУ им. Коркыт Ата, настоятельно рекомендует включать в учебный процесс дисциплины, которые затрагивают в своём теоретическом и практическом материале пути решения экологических проблем. По нашему практическому опыту дисциплина биотехнология как нельзя лучше подходит к решению данных задач. Биотехнология, или технология биопроцессов, это производственное использование биологических агентов или их систем для получения ценных продуктов и осуществления целевых превращений (Кузьмина Н.А., 2006). А так как биологическими агентами в данном случае являются микроорганизмы, растительные и животные клетки, то предмет тесно связан с экологией и её проблемами. Например, на сегодняшний день загрязнение биосферы бытовыми отходами, химическими пестицидами и другими опасными веществами приобрело глобальный характер. Ученые всего мира считают, что для того чтобы уменьшить поступление опасных веществ в биосферу, нужно изменить образ жизни и мышление человека, а всё производство сделать по возможности безотходным. Но для выполнения этих условий необходимы время и средства (Чижевский, 2004). На данном этапе биотехнология предлагает ряд путей, к осуществлению которых в широких масштабах, можно приступить в настоящее время. Сюда относится:

1. Переработка отходов метановым брожением, в результате которого образуется легко транспортируемое топливо метан.

2. Замена химических пестицидов на пестициды микробного происхождения, используя вирусы, грибы, простейшие, спорообразующие бактерии. Например, изготовленные таким путём инсектициды действуют только на определенные вредные насекомые, оставляя невредимыми полезные.

3. Для индикации загрязнений различного происхождения вместо химических реагентов, возможно использование биосенсоры – ферментные электроды или иммобилизованные клетки микроорганизмов. В настоящее время лидерами в производстве биодатчиков и биочипов являются японские компании.

4. К отходам сельского хозяйства встречающих наиболее часто и повсеместно, относится солома. В связи с низкой скоростью разложения солому практически не используют. Биотехнология предлагает инокулирование соломы с ассоциацией целлюлолитических грибов, азотофиксирующих и полисахаридообразующих бактерий. Такую солому можно запахивать в землю в качестве органического удобрения, а также спустя некоторое время использовать как высокобелковый витаминизированный корм.

5. Невообразимое количество пластмасс, которые используются в быту и на производстве, заполонило все свалки. В биотехнологии ведутся работы по созданию биополимеров. Биополимеры – экологически чистый продукт, они не токсичны, подвержены биодеградации, не загрязняют окружающую среду.

6. Уже сегодня многие страны испытывают нехватку чистой пресной воды. Биотехнология, реально предлагает 2 метода очистки воды. Первый с помощью бактерий рода Pseudomonas, которые могут утилизировать нафталин, толуол, алканы, камфору, инсектициды, гербициды и другие ксенобиотики. В основе второго метода лежит применение в очистке воды активного ила. Активный ил на 70% состоит из живых организмов и на 30% - из твёрдых частиц неорганической природы.

7. Загрязнение почвы – одна из серьёзных экологических проблем, с которой столкнулся современный человек. Биотехнология предлагает методы очистки с помощью бактерий и грибов. Экономически стоимость бактериальной и грибной очистки одинаковы, однако применение грибов обычно сокращает сроки деградации и поэтому существенно удешевляет её.

К одной из самых сложных проблем, с которой сталкивается современное человечество это обеспечение пищей население Земли. В настоящее время голодают десятки, недоедают сотни миллионов человек. А с ростом населения проблема будет только обостряться. Известно, что проблема питания людей, в конечном счёте, заключается в нехватке белка. Поэтому биотехнология даёт следующие конкретные пути решения этой проблемы:

1. Получение необходимого количества пищевого белка за счёт микробиологического синтеза. Применение этого метода позволит получать искусственное мясо, молоко, сыры и другие продукты.

2. Получение белковых препаратов даедалина и пантегрина. По содержанию белка 1 кг этих препаратов эквивалентен 2 кг мяса. В настоящее время они рекомендованы в качестве пищевых добавок.

3. Получение белка из водорослей.

Из литературных источников известно, что рост энергопотребления опасен. Активное использование энергии увеличивает нагрев земной поверхности и приземных слоёв атмосферы, порождает электромагнитные поля, накапливает парниковые газы, способствует загрязнению воздуха оксидами азота и серы, а значит, стимулирует появление кислотных дождей, загрязняет нефтью океаны и земную поверхность в результате аварий. В настоящее время предложены ряд альтернативных методов получения энергии. Сюда относятся: ветрогенераторы, сила прилива, сила волн, энергия солнца, геотермальная энергетика, энергия отходов. Биотехнология предлагает свои перспективные направления получения экологически чистой энергии:

1. Получение биогаза и этанола. Отходы представленных процессов служат высококачественными удобрениями. В довершение к сказанному сам процесс способствует поддержанию чистоты окружающей среды.

2. 2.Получение фотоводорода. Моделирование процессов фотосинтеза позволяет запасать энергию солнца в водороде.

3. Превращение энергии с использованием галофитных бактерий Halobacterium halobium в аденозинтрифосфорную кислоту.

Вопросы :

1) Ключевую роль в анаэробной деградации органических веществ до метана

2) Анаэробный способ очищения сточных вод является на сегодняшний день

Литература:

1. Лоуган П. и др. «Окружающая среда профессиональная занятость и здоровье», Пер. с англ.- М.: Издательская группа «Прогресс» «Универс», 1995.-592С.

2. Кузьмина Н.А. «Основы биотехнологии». Омск, 2006.

3. Чижевский А.Е. «Я познаю мир» : Экология: Энциклопедия. Москва: Астрель, 2004. 410С.

№ 3 ЛЕКЦИЯ

Тема лекций: Современные биотехнологические принципы очистки сточных вод, их переработки и ликвидации твердых отходов