Влияние почвы на здоровье человека
Каждый из нас знает, что среда обитания, в которой мы вынуждены жить, влияет на наше здоровье. Мы интересуемся состоянием качества воды, которую мы пьем, атмосферного воздуха, которым мы дышим. Но знаем ли мы как влияет состояние почвы на состояние нашего здоровья.
Почва также, как и питьевая вода и атмосферный воздух оказывает значительное влияние на здоровье человека. Прежде всего, потому, что почва — основное средство сельскохозяйственного производства, причем состояние почвы влияет как на продукцию растительного происхождения, так и на продукцию животноводства. Людям важно получать достаточное количество питательных веществ, необходимых для построения и нормального функционирования организма. Нельзя забывать, что вместе пищевыми продуктами человек может получать как полезные, так и вредные вещества, которые негативно влияют на его развитие и жизнедеятельность. Недостаток или избыток микроэлементов в почве приводит так же к их недостатку у растений, животных и у человека. Заболевания, связанные с недостатком или избытком микроэлементов, получили название эндемических. Например, низкий уровень йода в почве может послужить причиной возникновения заболеваний щитовидной железы. Низкое содержание в почве и питьевой воде фтора приводит к кариесу зубов.
По отношению к окружающей среде и человеку почва выполняет еще одну важную роль — защитную. Обладая способностью накапливать в себе различные загрязняющие вещества, в т.ч. попадающие в почву с атмосферными осадками, связывая их химическим и физическим путем, то есть почва служит своеобразным фильтром, тем самым защищая природные воды от поступления таких химических веществ. Но возможности почвы в этом отношении небезграничны, а уровень антропогенного загрязнения почвы все возрастает, поэтому все чаще наблюдаются случаи опасного загрязнения почв и последующего отравления людей. Поэтому ее загрязнение бытовыми и производственными отходами и химическими веществами может стать причиной многих заболеваний, потому требует почтительного отношения к гигиене почвы.
Именно поэтому загрязнение почвы в реалиях современного мира является одной из главных экологических проблем, требующих немедленного решения. Почва, загрязненная вредными химическими веществами, оказывает негативное влияние не только на состояние человека, но и всего органического мира.
Устройство современного города, развитие промышленности приводят к значительному увеличению количества отходов, которые вызывают не только загрязнение почвы, но и влечет за собой загрязнение воздуха и грунтовых вод, обусловленное продуктами разложения органики и жидкой частью отбросов. А чем грязнее почва, тем больше в населенном пункте заболеваний. Тесная связь между гигиеной почвы и здоровьем жителей не вызывает никакого сомнения.
Почва — благоприятная среда для развития различных микроорганизмов. В составе почвенной микрофлоры могут содержатся и патогенные микроорганизмы, которые могут вызывать тяжелые инфекционные заболевания, такие как столбняк, сибирская язва, ряд паразитарных заболеваний. Наибольшее количество микроорганизмов и яиц геогельминтов содержится на глубине 1-2 см. Постоянные обитатели почвы — спороносные анаэробы — возбудители газовой гангрены и столбняка. В почве, загрязненной человеческими фекалиями, могут содержаться возбудители кишечных инфекций.
И, если влияние химического загрязнения почв, своими силами уменьшить достаточно сложно, то снизить риск заражения различными инфекционными и паразитарными болезнями, связанными с загрязнением почв достаточно легко. Необходимо пить только кипяченую воду, а также тщательно мыть продукты питания растительного происхождения, в том числе и выращенные на своих приусадебных участках. Также не следует забывать, что для минимизации загрязнения почв, необходимо складировать отходы только в специально отведенных для этих целей местах.
Источник
Как связаны здоровье почвы и здоровье человека (часть 1)
Почему традиционный подход к земледелию и производству продуктов питания оказался провальным
Ученый из Австралии, эколог-почвовед, профессор, доктор наук Кристин Джонс проводит фундаментальные исследования в области функционирования почвы. Со своими лекциями она выступает в Европе, Канаде, США, Австралии. Ее исследования интересны не только работникам всех сфер сельского хозяйства, они могут заинтересовать каждого человека, т.к. позволяют понять взаимосвязь между здоровьем почвы, здоровьем растений, здоровьем человека и планеты в целом.
.jpg)
Зачем менять способ производства продуктов питания, которые мы употребляем в пищу?
По данным ВОЗ, США тратит на медицину в два раза больше средств, чем любая другая страна. Но занимает всего лишь 17 место по рейтингу здоровья и продолжительности жизни. Есть огромное несоответствие количества денег, потраченных на здравоохранение, и результата, который эти вложенные средства приносят.
Если сравнивать причины болезней людей три века тому назад, то это, в основном, были инфекционные заболевания: чума, туберкулез и т.д. В наше время ситуация другая: самые распространенные причины смертности населения: сердечно-сосудистые заболевания, онкология и болезнь Альцгеймера. Эти аутоиммунные болезни связаны с питанием.
Кроме того, в настоящее время 54% детей в США страдают от хронических болезней. Распространенными стали пищевые аллергии, кожные заболевания, головные боли и другие. В последнее десятилетие самой распространенной причиной детской смертности была лейкемия, сейчас же первое место занял рак мозга у детей до 15 лет.
Почему организм человека перестал работать должным образом?
Сейчас человечеству известно более 80 видов только изученных аутоиммунных заболеваний. Но еще больше — не изученных.
1 место — диабет;
2 место — рак (ученые прогнозируют, что в скором времени у каждого второго человека в течение жизни будут диагностировать онкологию);
3 место — аутизм;
4 место — болезнь Альцгеймера;
5 место – дерматология.
По статистике, у каждого 6-го американца диагностирована аутоиммунная болезнь. И это связано с тем, как произведена и приготовлена пища.
Применение азотных удобрений
Кристин Джонс: «Азотные удобрения — дорогостоящие, неэффективные, загрязняют окружающую среду».
Применение азотных удобрений стало реальной проблемой в США. В 49 из 50 штатов подземные воды загрязнены нитратами. Это очень опасный канцероген.
Содержание нитратов в воде в размере 2-х частиц на миллион уже способно привести к развитию рака. Хотя стандартами разрешено содержание нитратов до 10 частиц на миллион.
Рассматривать проблему внесения азотных удобрений нужно начать с понимания того, что только от 10 до 40% внесенного удобрения усваиваются растениями. 60-90% мы теряем в процессе денитрификации, испарения, промывания и поверхностного стока. Ежегодно в мире фермеры тратят более 100 млрд. долларов на азотные удобрения, из которых от 60 до 90 млрд. долларов испаряются в атмосферу или загрязняют воду.
Как следствие, в мировом океане появилось более 500 мертвых зон из-за стоков удобрений. Такие зоны есть и на суше.
Еще одной проблемой применения азотных удобрений является подкисление почвы. К примеру, в штате Вашингтон pH почвы упал с 8 до 4 на известковых почвах из-за чрезмерного использования азотных удобрений. Также минеральные удобрения формируют в растениях небелковый азот. Это большая проблема в животноводстве — животные не могут переварить небелковый азот. Он является ядовитым веществом для них.
Азотные удобрения стимулируют рост сорняков. Поэтому приходится использовать большее количество гербицидов, а также инсектициды и фунгициды, поскольку азотные удобрения нарушают связь растений с почвой, нарушают метаболические процессы.
Почему же азотные удобрения до сих пор используются? Во-первых, удобрения увеличивают биомассу растений. Если поля долгое время вспахивались, были под удобрениями, под парами, гербицидами и так далее, и не делалось ничего, чтобы поддержать почву как живую систему, то в этом случае, применяя азотные удобрения, вы получите большую зеленую массу. Поскольку растениям больше неоткуда взять питательные вещества. В то время как в естественных условиях растения получают весь необходимый им азот вне зависимости от того, является, например, растение бобовым или нет.
В действительности в природе существуют тысячи азотфиксирующих бактерий, и 99,9% из них нельзя культивировать в лаборатории. Поэтому из них нельзя сделать инокулят. Но они все существуют в естественных условиях.
Минеральные удобрения делают растение пустым сосудом
Проблема с применением азотных удобрений заключается в том, что растения становятся просто пустыми сосудами, они наращивают биомассу, но это пустая биомасса, которая не содержит всех остальных питательных элементов. Когда мы вносим азот, мы разрываем связь между растениями и бактериями. Потому что, когда растение должно само добыть себе азот, оно с помощью корневых выделений стимулирует бактерии, которые приносят не только азот, но и другие микроэлементы. Если с помощью азотного удобрения мы заставляем растение набрать большую биомассу, мы разрываем эту связь с биологией, и растение недополучает все остальные элементы, важные для иммунной системы самого растения, а в конечном итоге, и для человека. Оно становится уязвимым к болезням и насекомым. И это замкнутый круг. А применение все большего количества химии снижает рентабельность самого производства.
Азотные удобрения и животноводство
Если рассматривать австралийский выпасной молочный скот, то невозможно увидеть взаимосвязь между количеством примененных удобрений на пастбищах и количеством произведенного молока. Рост молока ученые связывают только с селекцией и генетикой животных. Применяя все большее количество удобрений, мы увеличим биомассу растений, но в ней не будет того, что нужно животным. То же происходит с зерновыми культурами и овощами. Но на низкое содержание в них питательных веществ (пустых калорий) до сих пор обращают недостаточно внимания. Сниженное потребление растениями питательных веществ и микроэлементов из почвы приводит к серьезному негативному воздействию на здоровье животных. В настоящее время количество бесплодных молочных коров достигает 20%.
Влияние на здоровье людей
Аналогичная ситуация у людей. Население не только страдает приобретенными аутоиммунными заболеваниями, но и дети рождаются с рядом отклонений в метаболизме, которых еще 50 лет назад не было. Люди как вид начали иметь проблемы с воспроизводством и деторождением. Бесплодие у молодых пар достигает от 20 до 35%. В мире растет количество репродуктивных клиник.
Воздействие минерального голодания на растение
Из-за нехватки питательных веществ в неплодородных почвах повышается уязвимость растений к болезням и вредителям. Отсюда необходимым стало применение дорогих инсектицидов и фунгицидов, которые, в свою очередь, приводят к удорожанию производства, снижают рентабельность сельского хозяйства и добавляют ненужные химикаты в пищевую цепь.
За 32 года, с 1986 по 2016 год, канадский агробизнес в сфере услуг и агрохимии получил 1,32 трлн. долларов, а всего было произведено продукции на 1,35 трлн. То есть производители химии и техники получили 98% всей выручки.
Сегодня большинство канадских фермеров поддерживаются нефермерским доходом, субсидируются за счет налогоплательщиков или за счет кредитных средств. Аналогичная ситуация в животноводстве.
Задолженность сельхозтоваропроизводителей Канады достигла рекордных 100 млрд. долларов.
Задолженность сельхозтоваропроизводителей США также достигла рекордного уровня.
Нам постоянно повторяют, что мы должны производить больше. Но дело не в получении максимального урожая, а в оптимизации рентабельности.
Еще одна важная задача – восстановление почвы как основного ресурса. В глобальном масштабе чрезмерное употребление азотных и фосфорных удобрений привело:
— к деградации почв;
— к загрязнению окружающей среды;
— к уменьшению почвенного разнообразия;
— к дефициту микроэлементов в растениях, животных и человеке.
Поэтому традиционный подход к земледелию и производству продуктов питания оказался провальным.
Для чего необходимо поддерживать микробиологию почвы вместо применения минеральных удобрений?
Почвенный микробиом
Недавний подсчет биомассы живых организмов на земле, измеренной в гигатоннах углерода, установил существование 550 Гт углеродных форм жизни (Распределение биомассы на Земле. Йинон М.Б., Роб Филлипс, Рон Майло (ПНАС, май 2018). 450 Гт из 550 Гт углерода содержится в растениях. Все остальные формы жизни составляют остальные 100 Гт. 93% из них — это микроскопические протисты, археи, грибы и бактерии, то есть то, что мы даже не можем увидеть своими глазами.
Бактерии – 70 Гт.
Грибы – 12 Гт.
Археи – 7 Гт.
Протисты – 4 Гт.
Вес всех людей ничтожно мал по сравнению со всеми этими микроорганизмами (насекомые, моллюски, рыбы, нематоды, животные и люди занимают остальные 7%). В конечном счете, люди составляют только 0,01% от биомассы жизни на Земле.
Наше здоровье напрямую зависит от тех микроорганизмов, которые мы не можем увидеть. А человечество старательно их уничтожает свое деятельностью.
Одна чайная ложка здоровой почвы содержит больше микроорганизмов, чем людей на планете.
Одна капля рубцовой жидкости животного содержит в 10 000 раз больше микроорганизмов, чем живет людей на Земле.
Вирусы
Вирусы — наиболее распространенное существо на планете по величине. Они выполняют ряд важнейших функций:
— регулируют функционирование всех живых существ — растений, животных, грибов, бактерий;
— необходимы для функционирования микробиома кишечника и иммунной системы человека;
— жизненно необходимы для функционирования всех наземных и морских экосистем;
— используют «ощущение кворума» для регулирования их популяций.
Роль вирусов в экосистеме мирового океана
Морской планктон обеспечивает половину кислорода планеты, но вирусы должны поедать бактерии, чтобы высвободить азот, необходимый для роста планктона. Если мы уничтожим вирусы в морской экосистеме, планктон погибнет. Исследования показали, что вирусы уничтожают около 20% всех бактерий в океане каждый день, поддерживая систему в равновесии.
Значение вирусов для иммунитета
В кишечнике человека, помимо 10 триллионов бактерий, обитают вирусы, которые регулируют количество и поведение бактерий, либо питаясь ими, либо защищая их.
Кишечные вирусы являются ключевым фактором здоровья человека из-за их способности модифицировать бактерии, которые затем изменяют состояние здоровья человека.
Виром человека
Недавние исследования показали, что виром человека влияет на геном человека и, в свою очередь, на наш иммунитет, физиологические реакции и даже на наше сознание.
Ризофагия (бактериоедение)
Если говорить о питании бактериями, то такой процесс можно рассмотреть на примере рубца коровы. Поедая траву, она не может переварить целлюлозу. Поэтому в рубце этих животных находятся энзимы, которые способны расщеплять целлюлозу, то есть корова поедает уже продукт жизнедеятельности бактерий. То же происходит и в организме человека. Ранее мы не думали о том, что растения также питаются бактериями. Теперь же это установленный факт. Самую важную роль в формировании растения играют его молодые побеги и корни. Когда же растение переходит из фазы роста в стадию репродукции, то в корневой зоне все меняется. Если вы хотите улучшить плодородие почвы, необходимо обращать внимание на молодые зеленые растения, на то, что они делают с почвой.
В процессе фотосинтеза вещества из воздуха превращаются в листья этого растения, оно синтезирует простые сахара, соединяет молекулы углерода, формируя целлюлозу, из которой строит потом листья, стебли, выращивает корни, цветы и семена. Это удивительно, как растение строит себя из воздуха, преобразуя энергию солнца в биохимическую энергию. И после этого сложного процесса растение отдает эту энергию в корневую зону, а та, в свою очередь, с помощью корневых выделений отдает эту энергию почве. Для чего они это делают? Для того, чтобы на эти корневые выделения и собрались микроорганизмы вокруг корня. Таким образом, растения обмениваются, получая взамен питательные вещества.
До недавнего времени считалось, что такой обмен происходит с помощью грибов, которые транспортируют питательные вещества от корней к колониям бактерий и обратно. Например, как микоризные грибы берут углеводы и обмениваются ими с бактериями на питательные вещества. Но в последние годы с помощью мощных микроскопов и более современных методов исследования мы установили, что бактерии и другие микроорганизмы, которые максимально приближаются, всасываются внутрь корня. Растение поедает бактерии, которые их окружают. Этот процесс и называется ризофагия, или бактериоедение.
Попав в корень, бактерии перемещаются в центральную часть, там их клеточные стенки разрушаются, и растение всасывает все питательные вещества. И после этого начинается самое интересное. Потому что ДНК данных бактерий остается целым и, путешествуя по корню растений, выводится через корневые волоски и попадает в почвенную среду.
То есть чистое ДНК бактерий попадает в почвенную систему, где вновь формирует клеточные стенки: бактерия заново восстанавливается в той форме, в которой она была до того. Эта бактерия заново накапливает все питательные вещества, которые имела, фиксирует азот из воздуха. А дальше она вновь привлекается корневыми выделениями растения и, попадая внутрь, отдает питательные вещества и так далее. Этот цикл и называется бактериоедение.
В научной литературе это описывается таким образом: растения питают микробов в корневой зоне, которые затем, попадая внутрь корня, теряют клеточные стенки и выделяют питательные вещества. Затем микробы покидают корень растения через корневые волоски и снова начинают цикл.
Все растения и животные, а также все люди на земле погружены в бактериальный и микробный мир. Но также сами являются целым миром для микроорганизмов. Нам нужно осознать, что микробы способны выполнять множество удивительных задач. Наша же задача — научиться использовать силу этих микроорганизмов.
Если посмотреть с сельскохозяйственной точки зрения, то микроорганизмы способны выполнять за нас всю работу, конечно, не связанную с механической частью (посевом или уборкой). Они выполняют ту работу, которую мы пытались компенсировать с помощью химических удобрений и пестицидов. Нам нужно только разобраться, как использовать их силу для своей пользы.
Как микроорганизмы способны выполнять работу?
Микробы не могут видеть, говорить или слышать, но они очень хорошо общаются между собой и хорошо организованы. Они работают как одно целое в достижении своих целей.
Последние исследования установили, что все бактерии общаются между собой с помощью «чувства кворума». По аналогии с кворумом в человеческом сообществе (кворум – это число членов организации, которые должны присутствовать для принятия решения и ведения бизнеса).
К примеру, рассмотрим процесс ферментации в толстом кишечнике. Он схож с тем, что происходит в рубце у коров. В процессе ферментации вы потенциально могли бы производить много витаминов в толстом кишечнике, особенно группы В. Но может быть так, что нет кворума микроорганизмов, производящих эти витамины. Вы можете сдать анализы и обнаружить все бактерии, необходимые для производства этих витаминов, но их недостаточно и нет кворума для того, чтобы они включили гены и начали производить эти витамины. И в таком случае вам нужно идти в аптеку и покупать витамины в таблетках.
То же самое происходит в ризосфере. Там могут быть миллионы и триллионы бактерий, но их может быть недостаточно, нет кворума для того, чтобы начать производить и фиксировать азот или производить витамины. Потому растениям может понадобиться дополнительная подкормка. И если в ризосфере будет недостаточно микроорганизмов, если не будет их кворума, они просто не могут эф фективно работать. Поэтому нам нужно знать ключевые моменты, как сделать так, чтобы микроорганизмов было достаточно и они могли принимать решения, было чувство кворума.
Если вы кладете азотные удобрения рядом с семенами или обрабатываете семена фунгицидами или инсектицидами, то кворум не будет достигнут. Потому что окончание «–цид» означает «яд». И вы отравляете все, что попадает в ризосферу. И азот также является крайне эффективным ядом.
В человеческом обществе кворум — это число. В микробном мире «чувство кворума» (QS) относится к зависимому от плотности координированному поведению, которое регулирует экспрессию генов в микробной популяции и/или в растениихозяине, или в животном. В этот момент включаются очень мощные процессы. Бактерии могут включать или выключать свои собственные гены.
Если мы возьмем бактерии из ризосферы, находящейся возле корней, и поместим ее всего лишь на 5 сантиметров дальше, то она выключит все включенные в ризосфере гены и включит набор других, потому что там она питалась корневыми выделениями, а теперь находится в другой среде и ей нужно искать новые источники энергии. Бактерии очень адаптивны во включении и выключении генов. Также они адаптивны в горизонтальном трансфере генов, как и другие микроорганизмы. Изучая вирусы, мы знаем, что они делают это постоянно.
Трансформация и изменения в почве происходит не столько из-за количества бактерий, как из-за того, что при достаточной концентрации они влияют на экспрессию генов. И такое зависимое от плотности координированное поведение, то есть чувство кворума, встречается не только у бактерий, но и у архей, грибов и вирусов. Все изученные виды микроорганизмов используют чувство кворума. Оказывается, что и простейшие, и более сложные формы используют чувство кворума в своей жизнедеятельности.
Каждый вид производит свой уникальный сигнал. Эти химические сигналы называются аутоиндукторами. Когда концентрация аутоиндукторов в среде достигает критического уровня, они начинают регулировать экспрессию генов в микробной популяции и/или в растениях или животных. Допустим, включать или выключать гены, отвечающие за стрессоустойчивость, урожайность, засухоустойчивость и так далее.
Микробы многоязычны, то есть они выделяют не только сигнал о том, сколько представителей находится одного вида. Каждая молекула производит сигнал «я». Например, каждая лактобактерия знает, сколько ее видов находится в данной среде. Но у бактерий также есть и общий язык: все бактерии могут общаться между собой и сообщать, сколько других видов бактерий существует в этом окружении. Не только бактерий, но и грибов, и других представителей микроорганизмов. Это очень сложная сигнальная система общения. Маленькие одноклеточные организмы невероятно разумны в осознании того, сколько представителей их собственного вида, сколько представителей других видов микроорганизмов находятся в данной среде. Если задуматься о том, насколько малыми организмами они являются и том, какую огромную работу могут совершать коллективно, то мы просто удивимся их невероятным возможностям.
Источник