Биоповреждения

На некоторых субстратах сложился постоянный состав повреждающих их микроорганизмов, причем часто наблюдается  довольно хорошо выраженная последовательность заселения ими того или иного  материала или изделия. Сначала  поселяются наиболее специфичные для  данного субстрата микроорганизмы, обладающие соответствующими ферментами и начинающие процесс разрушения. Затем их сменяет - группа микробов, использующих уже начинающий разрушаться субстрат, и наконец, наступает очередь организмов, живущих уже на полностью разрушенных материалах. Таким образом, материалы (особенно уже давно используемые человеком) представляют собой экологическую нишу обычно с постоянным составом и уже сложившейся сменяемостью поселяющихся на них микроорганизмов.

Специфичные грибы живут  и на других материалах. Как увидим ниже, на оптическом стекле развиваются  свойственные этому субстрату грибы  из рода Aspergillus, растущие на сухих материалах, не содержащих воду в жидком состоянии (стекла, металлы). По-видимому, появление  таких необычных рас - процесс  длительной эволюции, связанный с  возникновением у грибов свойств, позволяющих  им жить в необычных условиях. Наличие  таких рас и биотипов у видов  грибов и бактерий, вызывающих повреждения, известно. Подобные расы различаются  по степени повреждения разных но химическому составу, но одноименных видов материалов. Например, у гриба Cladosporium resinae, повреждающего нефтепродукты, выявлены две расы, утилизирующие разные по составу углеводороды.

Новые формы микроорганизмов  могут возникать путем мутаций, причем мутагенным фактором бывают вещества (препараты), употребляемые для защиты материалов от биоповреждения. Появляющиеся новые расы в дальнейшем способны закрепляться и вытеснять уже  существующие, если найдут Достаточно подходящие условия для своего развития. Имеются сведения, что некоторые  химические вещества, применяемые для  защиты от биоповреждений материалов и изделий (соединения олова, паранитрофенол и др.), изменяют морфологические  свойства грибов, вызывают у них  уродливые спороношения. Известно и  непостоянство состава микроорганизмов, вызывающих повреждения некоторых  материалов. Например, показано, что  видовой состав грибов, разрушающих деревянные крепи и шиферную ткань, из которой изготавливают изоляционные трубы в подземных горных выработках, зависит ют того, какие виды грибов заносятся вместе с крепежным лесом. Поскольку лес поступает из разных мест, то соответственно меняется и состав занесенных грибов.

 

Влияние микроорганизмов  на материалы:

• Древесина и изделия из дерева.

 

Грибы окрашивают древесину в разные цвета, чаще всего в серо-синий (синева), но известны бурая, красная, коричневая и другие типы окраски. Синеватую окраску вызывают некоторые сумчатые и несовершенные грибы, зеленую - хлоросплениум, красную - пеипофора, малиновую - фузарин и т.д.

Грибы, окрашивающие древесину, широко распространены в природе  на разных субстратах; они одними из первых появляются на свежесрубленных деревьях, но могут поселяться и на давно срубленных. Сначала грибы поражают поверхность древесины, затем проникают внутрь по сердцевинным лучам, снижая ее сортность (в некоторых случаях до 30% понижается сопротивляемость древесины ударным нагрузкам).

Для борьбы с биоповреждениями производят защитную обработку и  пропитку древесины разного рода химическими веществами.

 

• Бумага  и изделия из нее.

 

Бумага - один из субстратов, наиболее подверженных биоповреждениям, вызываемым главным образом грибами, реже бактериями. Особенно страдают книги, документы и рукописи. Грибы для питания используют не только бумагу, но также клеи, ткани, кожу, краски, нитки, т.е. все материалы, составляющие книгу. Многие из грибов усваивают крахмал, желатин, столярный клен, казеин, лишая бумагу и переплет проклейки. Л.А. Белякова считает, что грибы в течение немногих месяцев способны разрушать до 10-60% волокна в бумаге. Развитие грибов на бумаге, помимо увеличения ее ломкости, часто сопровождается появлением пятен разной окраски как результат воздействия грибов на клетчатку, выделения грибами пигментов или проникновения окрашенного мицелия грибов между волокон бумаги и внутрь их. экологическую нишу антропогенного характера (т.е. в ее создании участвует в той или иной мере человек), которая эволюционирует (изменяется) по мере изменений свойств бумажных фондов и условий их хранения.

Основные меры борьбы с  биоповреждениями бумаги, книг, документов и других изделий из бумаги - правильное хранение в условиях, предусмотренных соответствующими инструкциями, использование дезинфицирующих веществ в составе клея или иным путем для подавления развития микроорганизмов.

 

• Произведения  искусства.

 

Сохранность произведений искусства  зависит не только от физических и  химических факторов, ускоряющих процессы старения, но и от биологических: развития на них лишайников, водорослей, бактерий и грибов. В результате длительного их воздействия происходит разрушение скульптур, памятников архитектуры, произведений изобразительного и прикладного искусства.

Лишайники, в основном корковые, растут на наружных стенах соборов  и церквей, в местах скопления  влаги. Водоросли, чаще хлорококковые, встречаются на освещенных и увлажненных  участках монументальной живописи. Наиболее сильно от воздействия микроорганизмов, в основном плесневых грибов, страдают произведения изобразительного и прикладного искусства. Микроскопические грибы поражают станковую и монументальную живопись, текстильные художественные ткани, изделия из дерева, кожи, кости, перламутра, керамики. В Италии в результате наводнения отмечалось обильное развитие грибов на фресках и иконах. В музеях Индии плесневые грибы поселялись на изделиях из кожи и текстиля. Наиболее часто на произведениях искусства встречаются грибы из родов Aspergillus, Penicillium, Cladosporium, Cephalosporium.

 

Грибы, повреждающие живопись, развиваются как на ее поверхности, так и во внутренних слоях, поскольку  все слои живописи могут служить  источником питания для грибов: холст, древесина, бумага, грунтовые прослойки - клеевые, масляные, па основе яичного  желтка; проклейки - клей; живописный слой - масляные краски, темпера. Наиболее агрессивные виды грибов используют питательные вещества из всех слоев картины, прорастая ее насквозь.

Для борьбы с биоповреждениями необходимо поддерживать влажность  и температуру на уровне, благоприятном  для хранения экспонатов и не благоприятном  для развития грибов (относительная  влажность не выше 60%). Для защиты произведений искусства от плесневых  грибов применяют различные антисептики. Ими обрабатывают пораженные экспонаты, а также тару для транспортировки  музейных ценностей. В качестве антисептиков используют четвертичные аммониевые соединения, формалин, пентахлорфенолят натрия и  др.

 

• Оптические  приборы.

 

Для изготовления оптических приборов используют различные материалы: металл, пластмассы, кожу, лакокрасочные  покрытия, ткани, оптические стекла, смазки и т.д. При их хранении и транспортировке употребляют кожаные футляры, бумагу, картон, деревянные ящики. Большинство этих материалов служит источником питания для микроорганизмов. В условиях повышенной температуры и влажности микроорганизмы могут сильно поражать материалы органического происхождения, приводя их в негодность.

Микробиологическое поражение  оптических приборов (стеклянных линз, биноклей, фотоаппаратов, микроскопов  и т.д.) происходит не только в условиях влажного тропического климата, но и  умеренного климата. Источником питания  и энергетическим материалом для  микроорганизмов служат, конечно, не сами оптические стекла, а незначительные органические загрязнения в виде частиц пыли, жира, смазок и т.д. на их поверхности. Микрофлора оптических приборов представлена в основном плесневыми грибами. Среди них особое место  занимают две культуры: Aspergillus penicilloides и Aspergillus tonophilus, способные расти на сухом стекле, получая необходимую влагу из воздуха. Особенно многообразен видовой состав грибов в условиях тропического климата. Плесневые грибы покрывают поверхность оптических стекол; скопление спор и мицелия снижает прохождение света и ухудшает контрастность изображения. Гифы мицелия притягивают из атмосферы много влаги, образуя капельный налет, вызывающий сильное светорассеяние. Поверхностный слой стекла под грибным Налетом со временем разрушается. После удаления мицелия на поверхности стекла остается рельефный рисунок, вытравленный продуктами метаболизма грибов (в основном органическими кислотами) и напоминающий контуры грибного мицелия. Степень повреждения стекла зависит от его кислотоупорности и длительности воздействия грибов. Наибольшее повреждение отмечено у стекол четвертого и пятого классов кислотоупорности. В результате биологического повреждения приборы могут полностью выходить из строя.

Полагают, что отсутствие роста грибов на некоторых типах  стекла в ряде случаев обусловлено  либо высоким значением рН (>7,5-8), создаваемым на их поверхности под  действием атмосферной влаги, либо выщелачиванием некоторых тяжелых  металлов (например, Си, Сг, Аи), оказывающих  токсическое воздействие на споры  грибов.

Микроорганизмы, развивающиеся  на материалах, прилегающих к поверхности  оптических деталей (например, смазки), могут распространяться и на оптические стекла, используя их как субстрат. Установлено, что смазки, применяемые  в оптике, не грибостойки, поэтому  для их защиты рекомендуют добавлять  к ним гексилрезорцин или 4-капроилрезорцпн.

Просветляющие и защитные от влаги покрытия, которые наносят  на поверхность оптических стекол, также могут заселяться плесневыми грибами. В этих случаях необходимо применять специальные методы защиты. В работах М.С. Родионовой с сотрудниками указывается, что наиболее эффективна защита нестойкого оптического стекла путем создания на его поверхности  прочного фунгицидного покрытия, содержащего  ртутные соединения и не влияющего  на оптические характеристики деталей. В некоторые приборы с целью  предохранения их от биоповреждений во время хранения и транспортировки  вводят летучие фунгициды, в результате этого создаются неблагоприятные  условия для развития плесневых  грибов во внутренних полостях приборов. Так, для защиты биноклей вводят внутрь прибора летучий фунгицид хроматциклогексиламин.

Развитие микроорганизмов  на материалах и - изделиях приводит к  ухудшению их физико-химических и  эксплуатационных свойств, поэтому  повышение биостойкости материалов и изделий, а также защита их разными  способами - задача первостепенной важности, особенно в свете необходимости  улучшения их качеств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Насекомые - разрушители материалов

 

Пищевые связи насекомых  столь многообразны, что в природе  трудно найти какой-либо субстрат, растение или животное, которые бы в той  или иной степени не подвергались нападению насекомых. Вместе с тем  в каждом конкретном случае пищевая  специализация отдельных видов  более или менее узко определена, и питание их может быть приурочено не только к определенным видам растений, но и к отдельным органам н  тканям. Так, среди растительноядных насекомых - фитофагов можно выделить короедов, лубоедов, заболонников и  дровосеков. Все они относятся  к стволовым вредителям, но повреждают разные ткани дерева.

Листья, составляющие основную массу зеленого царства растений, подвергаются нападению особенно многих насекомых. Среди них встречаются  такие прожорливые, как саранча, колорадский жук, гусеницы многих бабочек, которые полностью уничтожают листву и часто губят посевы культурных растений. Некоторые мелкие гусеницы, не способные целиком сгрызать весь лист, выедают мягкие его ткани, лишая  растение способности к фотосинтезу. Тли, червецы, щитовки высасывают соки растений, а гало образователи, воздействуя  на их ткани, вызывают причудливые разрастания  и изменение биохимического состава.

Целый комплекс насекомых  связан с наиболее питательной частью растения - плодами, вместе с которыми они переходят с живого растения в хранилища и становятся активными вредителями продовольственных запасов.

Насекомые нападают не только на живые растения, но и на отмершие их скелеты, участвуя в непрерывном  процессе деструкции растительных остатков. Многие виды питаются уже сильно разложившимся  детритом, в котором основную пищевую  ценность составляют различные микроорганизмы.

С позвоночными животными  и человеком тесно связан комплекс разнообразных насекомых. Среди  них имеются гнездовые и норовые  паразиты, свободно летающие кровососы, пухоеды и власоеды и даже полостные  оводы, личинки которых развиваются  в теле хозяина. Копрофаги приспособились утилизировать уже один раз переваренную другими животными пищу.

Пищевые связи прежде всего определяют ту колоссальную роль, которую насекомые играют в живой природе. Без насекомых-опылителей невозможно существование большинства цветковых растений. Без насекомых-прокормителей не могут существовать певчие птицы и многие животные; без насекомых санитаров земля покрылась бы массой мертвых растений, крайне затруднилось бы разложение трупов животных и их экскрементов. Эту важную роль насекомых в природе необходимо учитывать во всех хозяйственных мероприятиях, стараясь по возможности меньше нарушать сложившиеся веками сообщества и связи.

Однако человек не может  вести себя нейтрально по отношению  ко всем насекомым, часть которых  давно стала его злейшим врагом. Практические потребности вызвали  необходимость развития как общей  энтомологии - науки о насекомых, так и ее прикладных направлений - сельскохозяйственной, лесной и медицинской  энтомологии. В поле зрения последней  находятся многочисленные кровососущие насекомые, которые, в массе нападая  на человека, не только причиняют ему  беспокойство, резко снижают производительность труда, но и могут быть переносчиками  опасных заболеваний.

В лесном хозяйстве вред от насекомых особенно остро проявляется  в периоды вспышек массового  размножения вредителей, которые  приводят к полному оголению лесов  «и часто сопровождаются пожарами и размножением вторичных» вредителей. В итоге гибнут большие лесные массивы. Чтобы предотвратить огромные потери леса, приходится прибегать к массовой авиахимической обработке, которая имеет многочисленные отрицательные побочные следствия, уничтожая полезную фауну и загрязняя ядохимикатами большие территории, в том числе и водоемы. В последние годы на смену химическим обработкам все чаще приходят биологические методы борьбы с помощью либо самих насекомых, паразитирующих на вредителях, либо специфических микроорганизмов, поражающих только определенные виды вредных насекомых.