Общество
Муха чёрная львинка: уборщица биоотходов и производитель удобрений для северных скудных земель
Воспроизводство культур насекомых с заданными свойствами будоражит умы ученых. То, что еще недавно казалось научной фантастикой, сегодня сулит впечатляющие результаты. Хотите вырастить пшеницу на песках Крайнего Севера? А может быть, желаете получить новое лекарство от рака или избавить природу от отходов пищевой и аграрной промышленности? Тогда вам стоит заняться технической энтомологией. Это перспективное научное направление сформировалось недавно, хотя человек использует насекомых тысячи лет — вспомните мед и шелк. А с прошлого века насекомые активно применяются в косметологии и фармацевтике, производстве кормов и биоудобрений.
Время для чтения ~ 11 минут
Несколько лет назад при кафедре общей биологии Агротехнологического института ГАУ Северного Зауралья доктором наук Александром Лящевым была создана лаборатория промышленной энтомологии. Тема эта для него не новая, утилизацию бытовых отходов при помощи беспозвоночных животных Александр Анатольевич изучает более тридцати лет.
– Мы выбрасываем чистую органику в мусорные контейнеры, где начинают размножаться насекомые и разная микрофлора, в том числе болезнетворные микроорганизмы. Так почему бы эту богатую протеином биомассу не использовать для производства полезных побочных продуктов? К примеру, корма для домашних животных. И лучше всего для этого подойдут созданные самой природой насекомые, — пояснил «Северянам» свою идею профессор Лящев и добавил: — Считаю изучение методов переработки биологических отходов важной государственной задачей!
Жужжащий кастинг
Нет, не вся насекомая рать годится для научных опытов и прибыльных производств. Поиск подходящего для исследований вида — важнейшая часть всего комплекса работ. Взять, к примеру, назойливых домашних мух, что ползают по нашим обеденным столам, — они главные разносчики бактерий. На «смотре» у ученых они были явными аутсайдерами и с ходу провалили «кастинг». У их зеленобрюхих навозных «сестриц» шансов оказалось чуть больше, но и они по разным причинам в проект не вписались. Не оправдали надежд и перспективные с виду мучные жуки, и даже практически безопасные дождевые черви получили от ворот поворот. У последних оказался критический недостаток — аммиак для них смертелен. А что за отходы без аммиака?
Путем долгих отборов ученые лаборатории остановились на черной львинке. Эта субтропическая муха длиной в 2–2,5 сантиметра (в два раза больше надоедливой домашней цокотухи) оказалась удивительно адаптированной к употреблению любых биологических отходов. Кроме того, ни она сама, ни продукты ее переработки не содержат болезнетворных микробов. Оказывается, в организме этой мухи вырабатывается более полусотни антипептидов, обеспечивающих человеческому организму антибактериальную защиту. А главное — львинка безопасна для наших биоценозов — вырвавшись на волю, привыкшая к жаре тропическая муха при температуре ниже 27 градусов не размножается и гибнет.
В борьбе с сальмонеллёзом
По словам Александра Лящева, в лаборатории проводились специальные исследования по переработке куриного помета — базы размножения различных патогенных микроорганизмов, в том числе печально знаменитой сальмонеллы. Так вот, в полученной из личинок мухи белково-липидной муке и биоудобрениях не было обнаружено ровным счетом ничего опасного — все патогены оказались уничтожены!
Да, надо пояснить, что переработчиком биоотходов является не сама муха, а ее личинки. На протяжении двух и более недель они поедают предложенное «меню», а в самом позднем возрасте на стадии взрослой личинки и предкуколки их бланшируют, высушивают и измельчают.
– В итоге мы получаем из отходов жизнедеятельности самой личинки зоогумус, который при созревании становится биоудобрением, а из личинки — протеин и жир, — поясняет наш собеседник. — Протеин, или белково-липидная мука, идет на корм животным, а из жира в дальнейшем можно получить биодизель.
Причем если из первоначального объема рапсового масла, используемого сегодня для производства биотоплива, получается примерно 30–35 процентов дизеля, то из такого же объема жира черной львинки — около 90–95 процентов.
– Личинка мухи полностью съедает любые пищевые отходы, но результат зависит от их качества и состава, — продолжает профессор. — Поэтому мы в данный момент экспериментируем с субстратом, ищем наиболее эффективное соотношение белков и углеводов. В дальнейшем при производстве обязательно потребуется некоторая предварительная подготовка отходов, иначе может получиться или плохо сбалансированный белково-липидный корм, или мука будет с большим преобладанием жира. Скорость переработки отходов также зависит от сочетания субстрата и его качественной составляющей.
Сейчас исследования находятся на стадии практических испытаний, основные эксперименты ведутся на птичьем помете, который обычная птицефабрика вырабатывает десятками тонн. Ученые лаборатории промышленной энтомологии создают минифабрику на базе утепленного контейнера. Все делается в миниатюре с расчетом на 8–9 тонн разовой загрузки. Главная задача — отработать и синхронизировать автоматические процессы, чтобы будущему оператору нужно было только в одно «окошко» подать субстрат, в другое — личинок — и через две недели получить готовый продукт переработки.
Чтоб муха-цокотуха деньги принесла…
По экспериментальным подсчетам, из 8–9 тонн пищевых отходов (все зависит от соотношения в них белков и углеводов) получается около двух с половиной тонн биоудобрений, более тонны личинок, идущих на белково-липидную муку, из которой далее можно выделить жир на биодизель. А предприниматель, который этим займется, получит еще и деньги за утилизацию отходов! Речь о гигантских фабриках по переработке биоотходов пока не идет — экспериментаторы считают, что неплохо для начала иметь несколько установок, приспособленных для нужд того или иного населенного пункта.
Опыты профессора Лящева и его сотрудников этим не ограничиваются. Задача ученых — доказать представителям различных отраслей перспективность их ноу-хау. Взять, к примеру, одну из проблем, стоящих на пути сельскохозяйственного освоения Крайнего Севера, — отсутствие плодородных почв. Ну, плохо растут на ямальских песках картошка и помидоры!
– Мы провели ряд успешных экспериментов, — говорит Александр Анатольевич. — За лабораторией — территория с песчаным грунтом, почти как на Ямале, была поделена на несколько участков, куда внесли биоудобрения из расчета от половины до трех килограммов на квадратный метр и засеяли пшеницей, которая очень привередлива к почвам. К середине августа экспериментальная пшеница достигла высоты 70 сантиметров, а контрольная едва дотянула до 40, к тому же ее колос был в два раза меньше. Самым оптимальным оказался объем 10–15 тонн на гектар.
Важно понимать, что торфа в таких случаях вносится в разы больше, только его приходится изымать из природы, а производством биогумуса природа, напротив, обогащается!
Ваше слово, товарищ студент!
– Но и это еще не все. У нас планируются эксперименты по выращиваю газонной травы на песках, — продолжает рассказ профессор. — В случае успеха мы получим еще один недорогой метод рекультивации поврежденных песчаных почв. Мы уже рассчитали «экономику»: производство биогумуса дешевле любых химических удобрений. Вообще, экспериментов с продуктами переработки биоотходов проводится много, и о них еще рано говорить, но…
Половина Азии давно с хрустом грызет различных букашек, дошла эта мода и до России. По подсчетам ученых, сейчас в мире более двух с половиной тысяч видов насекомых так или иначе идут в пищу человеку и на корм животным. И не только — из каллифоридов (падальных мух) начали делать лекарства для борьбы с раком и сердечными заболеваниями. Появились и препараты для выработки антивирусного иммунитета.
В рамках реализации студенческих проектов бакалавры и магистранты кафедры участвовали в разработке кормов для домашних животных и биоудобрений. Например, Ярославом Бурматовым был разработан злаково-фруктовый батончик для собак на основе белково-липидной муки, содержащейся в сухих кормах. Магистрант Глеб Мажаров создал добавку из белково-липидной муки в натуральную еду для собак и кошек — ее подсыпают в корм как приправу. У собак просыпается столько энергии — можно в космос посылать! А студентка-бакалавр Екатерина Пушкарева разрабатывает биологические удобрения с заданными свойствами и приемы использования их для сельскохозяйственных растений.
– Мы — ученые, мы подаем идею, разрабатываем ее и доводим до внедрения, — рассуждает Александр Анатольевич. — А вот практическая реализация — задача других специалистов. Нам нужно двигаться дальше, изучать, исследовать, открывать… Ждем молодежь для научных изысканий, у нас очень интересная программа обучения, завершив которую понимаешь, что энтомология — это не только вездесущие мухи, но и прекрасные бабочки.
Текст: Иван Бычков
Журнал «Северяне», № 4, 2024 г.
