Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологические основы комплексной защиты соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Биологические основы комплексной защиты соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры"

РГб од

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Белорусская аграрная академия

Белорусский научно-исследовательский институт защиты растений

На правах рукописи УДК 68.47.37.29.33

СТЕПНШОК Н.В.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ СОЛОМИНЫХ И КАМЫШОВЫХ КРШ1 ПАМЯТНИКОВ НАРОДНОЙ АРХИТЕКТУРЫ-

Об.OI.II - защита растений от вредителей и болезней

Автореферат

диссертации не -соиска. ле ученой степени кандкпатв биологических наук

п.Прилуки Минской области - 1994 г.

Работе выполнена в Белорусском государственном технологическом университете.

Научны!» руководитель - член-корреспондент Белорусской

инженерной академии, доктор биологических наук профессор Н.И.Федоров

Официальные оппоненты - доктор биологических наук

В.Г.Бабицкая;

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Д.В.Боцдаръ

Ведушее учреждение - Центральный ботанический сад АН Республики Беларусь .

Защита состоится " 'dL^-J^féLtí_1994 г* в часов

на заседании специал легированного совета К 020.75.01 в Белорусском научно-исследовательском институте защиты растений

(22307.1, п.Прилуки Минской области).

1 о

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке 2eaíl№3P Автореферат разослав nAJf* QtZ&Sfeit I99j г.

Ученый секритаь;, специализированного совета локтор сельскохозяйственных наук

Буга C.íf.

ОЕЦАЯ ХАРАКТЕШСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. В Беларуси поело уничтояения памятников в Поликую Отечественную войну, поело разгрома и сноса цорквей во время антигуманной войны о религией, пооло аварии 1ш Чернобыльской АС, когда вместо с жилыми домами оставлены были церкви и интересные исторические постройки Полесья, сами ставшие источниками радиации, сохранить, уберечь, передать приводящим в этот мир поколениям то немногое, что еще ооталось из материально-исторических ценностей белоруссов - ото очень актуальная задача культурного возрождения народа.

До недавнего времени защита соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры, как отдельная проблема, не учитывалась, поскольку подразумевалось, что при создании правильных организационных мероприятий и химической защите самих поеттювк разрушение крыш 'бдаз® сзапачитвлышм, а их замена в случае необходимости не ях^шгад 'незвонким процессом. Однако на практшее в музеях под открытым небом, где количество объектов достигает 200 и более, заменять соломенную или камышовую кровлю приходится 'в среднем через 5-7 лет, а затраты на одну кровлю составляют 35 тыс.рублей (в ценах 1903 года), поэтому проблема их сохранения все острее встает в этих музеях.

Решение этой проблемы мотет быть осуществимо только в результате изучения процессов, протекающих ь соломенных (камышовых) крышах, как объектов исследования, под воздействием окружающей среды. При анализе факторов, отрицательно влияющих на сохранность кок самих памятников деревянного зодчества, так и их крыш, выделяют четыре группы: клшатогенные, биогенные, антропогенные и техногенные. Имея целый комплекс факторов, отрицательно влияющих на соломенные и камышовые крыши памятников деревянного зодчестза, необходимы научно разработанные меры, содействующие увеличению оро-ков их слуябн.

Цель и залачп исследований. Целью исследований явилось выявление основных причин разрушения соломенных п камышовых крыш памятников народной архитектуры в условиях умеренного климата и разработка комплексного химического состава для их защити от огне-биоповраядений.

-- В задачи исследований входило:

- изучение закономерностей процосос. разрушения соломенных п камышовых крыш на протяжении ороков их вксплуатацяи под влиянием всего комплекса экологических факторов;

-4- выделение и идентификация грибов .- биологических деструкторов кровельных соломы и камыша;

- изучение культуральных признаков и биологических особенностей грибов в условиях искусственного выращивания;

- исследование деградации компонентов полисахарвдного комплекса природных полиморов и ферментативной активности грибов;

- разработка огнебиозащитной композиции для обработки соломенной и камышовой кровли.

Научная новизна работы. Впервые с помощью статистических методов выведены уравнения зависимости степени деструкции камышовых и соломенных крыш от времени их эксплуатации и начальной плотности материала, а также от толщины слоя покрытия.

Впервые была изучена микрофлора соломенных и камышовых крыш памятников деревянного зодчества в условиях Беларуси и Латвии.

Выделено и идентифицирована 19 видов грибов, относящихся к 2 семействам, проведено оравнение по родовому и видовому составу грибов в зависимости от сроков эксплуатации крыш, качества материала (солома или камыш), толщины слоя покрытия и расположения кровли по отношению к сторонам света. Были изучены культурально-морфологические и биологические особенности двух наиболее распространенных на соломенных и камышовых кровлях видов почвенных ' сапротрофов: Alternarla alternata,, Ulooladium botrytls В результате изучения взаимойтншанв^ почвенных сапротрофов и высших дереворазрушающих грибов!была-*получена,новая.информация о причинах отсутствия последних: на>соломенных и камышовых крышах. Изучена деструкции полисахариднот.кймшюкййьаоломы и камыша под влиянием почвенных сапротрефов.,, причем.;кашшлбыл изучен впервые.

Практическая ценность работы.. Ваздаштты исследований позволяют рекомендовать использование гриба. А. ' aiternita в качестве тест-культуры для количественного определения биоцидов, требуемых для приди ь: л соломе и камышу биологической устойчивости.

Впервые разработан комплексный огнебиозащитннй состав для обработки соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры с учетом эстетических требований, предъявляемых к этим материалам.

Апробация работ. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на Международной коаТюронции (Кики, 1988); Всесоюзной кон; чинш (Рига, 1989); Мевдународноы симпозиуме (Гомель, 1991); ежегодных конференциях то итого."., научно-исследовательских работ БТИ им. С.М.Кирова в I989-I99Í гг.

Публикация результатов исследования. По материалам диссертации опубликовано 4 научных работы. В настоящее время рассматривается авторская заявка № 5018576 (от 15 января 1992 г.) до огкебиозащитному составу для обработки целлюлозосодержащих материалов.

Отруктура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследовании, экспериментальной части, обоувдения результатов, выводов, списка литературы. Материалы, имеющие практическое значение, представлены в приложении.

Работа изложена на страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 рисунками и таблицами. Список литература содержит ЛбО наименований, из них У0 иностранных.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты изучения закономерностей процесса деструкции соломенных г ¡камышовых щрыш памятников народной архитектуры во время их шгаэдуаиадаи швд воздействием факторов внешней среды.

2. Результата изучения видового состава и биологических особенностей комплексов 'шисромицетов, выделенных из соломенных и камышовых крыш на территории Беларуси и Латвии.

3. Вззулиагы изучения «особенностей деградации полисахарид-наго комплекса соломы и кншта почвенными садротрофами.

4. Результаты изучения действия разработанного защитного со-отава на основе синтетической смолы на огнэ- и биостойкость кровельных соломы и камыша.

СОДЕШВИВ РАБОТЫ I. Состояние изучаемого вопроса

Солома и камыш, так же как я древесина, являются наиболее древними строительными материалами (Кукебаева, 1950; Вершинин, 1956).

Однако в настоящее время солому и камыш в качеств.. строительных материалов используют в основном в этнографических музеях для воспроизведения крыш материально-исторических деревянных архитектурных объектов как у нас в стране, так и за рубежом.

В естественных природных условиях кровельные солома и камыш, как и другие целлюлозосодеркащие материалы, изменяют свои физические и химические свойства под влиянием всего комплекса факторов внешней среды (Луис Э. Уайз, Зцвин С. Джааа, 1960). Воздействие экологических факторов приводит в условиях Беларуси и Лат-

-би.

вии к быстрому разрушению-соломенны» и>каыышов1ш идыш. Однако среди известных нам экологических факторов ни один не может при обычных температурах вызвать такое быстрое и полное разрушение цоллюлозосодержащих материалов, как живые организмы, которые используют эти материалы как единственный источник питания (Ильичев, 1935). ^ ...... .

Литературных данных о микрофлоре, развивающийся на соломенных и камышовых кровлях в период их эксплуатации, нами обнаружено не было. Имеется-ряд публикаций о микрофлоре соломы и камыша в период их хранения (Панфилова, Мазур, 1962; Войтюк, 1989). В них отмечается, что на соломе и камыше в период их хранения развиваются грибы, относящиеся к группе почвенных и подстилочных сапротрофов. '

Повреждение материалов целлюлозосодержащими грибами происходит как в-результате механического разрушения разрастающимся мицелием, так и за счет, воздействия! вавэшчных продуктов метаболизма грибов (органических кислот и ферментов). В результате этого воздействия меняется химический состав самих материалов (Еилай, 1978; Анисимов, Фельдман', Высоцкая, 1985).

Основным способом защиты древесины-и других целлюлозосодер-жащих материалов в настоящее время является химический метод.' Этот метод основан на использовании различных биоцидов - химических соединений, обладающих специфическим воздействием на различные виды грибов. При подборе.зенитных средств следует учитывать и такой неблагоприятный антропогенный фактор, как возможность загорания памятника. В музеях под открытым небом необходимо не только соблюдать-все противопожарные меры, но и создавать трудногорючие и трудновоспламеняемые материалы и объекты, чтобы предотвратить возможность гибели людей й построек в пламени пожаров. °

Одним из перспективных подходов к защите памятников от Оио-повреждений и возгорания является применение комплексных полимерных композиций. Но, не смотря на положительные результаты, полученные при использовании этих составов для древесины, применение их для соломаг ш и камышовых крыш памятников деревянного зодчества требует тщательного изучения и доработки.

2. Объе; ,бъем и методика исследований

Основными объектами исследований яь^ллись'соломенные и камышовые крыши разных сроков эксплуатации памятников деревянного

зодчества Белгосмузея народной архитектуры и быта, Латвийского ' этнографического музея и исторических построек начала века, расположенных на территории Беларуси. Всего обследовано 36 объектов, 10 - в Латвии и 26 - в Республике Беларусь. "

Для отбора образцов в полевых условиях пользовались методом "конверта" на каждой плоскости крыши с внутреннего и внешнего слоев покрытия. Отбор образцов производился в осенне-зимний период IS89-I990 гг. . , . , . ...

Предварительная оценка степени деструкции проводилась по изменению окраски соломы и камыша, для чего нами было выделено семь эталонных цветов от светло-зкэлтого'до черного.

В лабораторных условиях проводили более точное определение степени "деструкции этих материалов по изменешю их базисной плотности. Для определения плотности применяли пикномотрический способ, как наиболее точный (Полу бояргнов, 1976)'.' ""

Чтобы применить этот способ для соломы и камыша, образцы материалов доводили до абсолютно влажного состояния. Влажность' материала определялась в процентах. Базисную плотность образцов 'соломы и"камыша определяли по аналогии с древесиной по методике Б.Н.Уголева (1986). Степень деструкции этих материалов определи- • ли по методике Э.Э.Пауля (1985). Чтобы установить характер связи между случайными величинами - плотностью и временем, определяли коэффициент корреляции между ними.

Для выявления видового состава микроорганизмов из образцов соломы и камыиа криз иршеаялась методика поверхностной стерилизации образцов CEtafl, 1982) и селективные среды (Бухало, 1988).

Идентификацию подстилочных салротрофов проводили на основа-Ели морфологических признаков' по Л.Н.Курсанову (1947), М.А.Литвинову (1967), С.Н. Gollinat р.ц. Lyne (1935), М.В.Горленко, Ы.А.Бовдарцевой, Л.В.Гарибовой и др. (1985), В.Н.Еилай, Э.З.Коваль (1988).

Культурально-морфологические признаки штаммов гриоов изучали на агаризованных и жидких средах, ыикроморфологическиа и ультраструктурныа свойства - методом световой и электронной микроскопии, используя шкроскоп MF 3 с объективом 90х и окуляром 4х, а также микроокоп РЭМ-ЮО.

_ Зависимость ростовых признаков чистых культур видов Alternar: ?. f.lteraata , Ulooladlum botrytii от температуры, влажности субстратов (соломы, камыша), концентрации ионов водорода в средах определяли стандартными методами. Ростовой

коэффициент высчитывали по методике А.С.Духало (1973).

Исследование характера взаимоотношений почвенных сапротро-фов между собой и по отношению к домовым грибам проводили по методике В.Рипачек (1967).

Суммарную целлюлозную активность грибов определяли методом Мацдельс-Вебера ( КаасЫв , '.'/еЪег , 1969), ксиланрасщепляюцую -методом Миллера ( Ц111ег , 1959).

Хнд..;ческий состав нативных и ферментированных соломы и камыша изучали по методикам-А.В.Оболенской, В.П.Щеголева, Г.А.Акимова и др. (1965). Гемицеллюлозы (А и В) извлекали методом А.И.Ермакова (1972). Качественный и количественный составы Сахаров изучали методом газо-жвдкостной хроматографии (Яровенко и др., 1977) в виде триметилсилильных производных на хроматографе " СЬгот-4 ".

При исследовании огнезащитных свойств обработанных образцов рекомендуемым нами комплексным составом на основе полиэфирной смолы применялась поисковая методика.

Испытание на огнестойкость модифицированных образцов соломы и камыша проводили в Республиканской лаборатории МЕД по ГОСТу 12.1.0 44-84.

В качестве экспресс-метода опроделениш биоотойкостл комп*-лексного состава после введения. в<. шшх рржндаиш бйоцвдшх добавок с целью выбора наиболее оптимальней'! из;ких использовали метод "агаровой сетки" (Гончароваь. 1989)1.

Для более точного определения необходимого количества биоцида в разработанном нами комплексном составе были..проведены испытания модиф!.1" дрованных образцов соломы и;камыша ¡по методике Д.А.Беленкова (1991) для деревоокрашивающих грибов.

3. Процесс разрушения соломенной и камышовой кровли _под действием Факторов внешней спелы_

В качестве кои:лекеного показателя, характеризующего процессы разрушения соломенных и камышовых крыш под действием факторов внешней среды, принята плотность материала.

Солому и камыш для опытов брали как нативные, так и из различных слоев соломе!..лос и камышовых крыш построек со сроком эксплуатации до 60 лет, расположенных в различных местах Республики Беларусь и Латвии. Всего была определена плотность УЭ проб в 10 различных местах, причем в 3 местах - из соломенных, а в 7 из камышовых крыш.

Дисперсионный анализ показал, что изменение физических свойств камышовых крыш в зависимости от территориального расположения объектов исследования незначимо, что объясняется отсутствием существенной разницы в климате Беларуси и Латвии.

Изучение изменения плотности соломенных и камышовых крыш во время их эксплуатации показало, что эта плотность зависит как от начальной плотности материала, так и от времени эксплуатации. ПлатностьСкг/м3) соломенных крл определялась выражением:

У = _/*-<0,0096/„ -1,24),* ,

а ка!лшових крыш:

у? = ^¿>„-(0,0093/>н -0,09) t ,

где начальная плотность материала, кг/м3;

2* - время эксплуатации, лет. На рис.1 представлено изменение плотности камыша при бго различной начальной плотности и времени эксплуатации крыш.

Рис. I. Зависимость плотности камыша от его начальной плотности и времени эксплуатации крыш

Как видно из рисунка, плотность материала уменьшается при увеличении срока эксплуатации, причем тем интенсивнее, чем больше начальная плотность материала. Из формул следует, что соломенная крыша устойчивее к внешним воздействиям, чем камышовая. Так, при начальной плотности 200 кг/м3 соломенная крыша в 2,6 раза устойчивее камышовой.

Изменение плотности материала зависит от его расположения по толщине слоя покрытия крыши.

Для соломенной крыши

/тщ, в 1-0,00243/, ^ внут.

для камышовой

У РНЗД. = 1-0,0195 внут.

где ц.«на.,внут. - плотность внешнего и внутреннего слоев ^ ^ крыши.

Формулы показывают, что и по толщине слоя соломенные крыш значительно, в 8,3 раза, устойчивее камышовых к воздействию факторов внешней среды.

4. Биологические особенности грибов в условиях _искусственного выращивания_

Видовой состав грибов соломенной икзмшово^ кровли

В результате проведенных исследований было выделено 223 изолята грибов. Большинство выделенных грибов относятся к Эеи-1;еготусе*еа , порядку Hyphonycetaleo , К. двум семей-

ствам ЫопШасеае И Бета1;1асеае

Процентное соотношение родового состава микромицаюв выделенных образцов соломенных и камышовых: крыш приведены на рис.2 (а и б).

При сравнении данных по родовому и видовому составу в количественном выражении использовали коэффициент Съерансена-Чека-новского (Мирчинк, 1988).

Наблюдается общая тенденция постоянного заселения соломы и камыша, используемых в качестве кровли, представителями различных родов, в то время как представители темноокрашенных гифо-мицетов присутствовали постоянно. Наиболее доминирующими видами были грибы А. вХ'ъгхлсЛе. , и. Ьо^гу-Ыз .

Кульстралъно-морйологические характеристики./ а-ЫмиЬз. и.и ¿Ж

Мы исследовали культурально-морфологические особенности 4 штаммов вида А. аД^егпаЪа и 4 штаммов вида и. Ьо-Ьгу1;1в ,

выделенных из соломы и камыша крыш на четырех питательных средах. Различия между штаммами у обоих видов грибов по окраске, структуре колоний и ряду других признаков нами не наблвдались. Гораздо более существенные р-- чия были выявлены у штаммов, выделенных с одного материала, но культивируемых на разных,питательных средах. Лучшее развииие штаммов наблюдается на карто$ельв,о-глкжоз-. ной среде и сусло-агаре, как средах более богатых факторами роста.

ESS3

mm mmi

Ада Ñ&.3ZJ , СЯЬсШ/г//^. feffjZj jPen/G////VM /77.2'Jj Jsjoesgz/Zva /zf%J Sccpv/ax/û/os/s fa 7XJ

Б - изкамыша

I I /. J/te/?naxà fje.jty

H11 II 111 2.

1 11 II l't l'i JE Pe/?ic////W/# f/2.4%/ ¿r Jfo*t/exe//<?f/sr7Z/

природных полимероЕ

Влияние Факторов внешней среды на, рост и развитие оапро-ТР9ФОВ-.

Влияние температуры.

Среди факторов внешней среды важная роль принадлежит температуре. Анализ полученных данных показывает, что грибы a. al-ternata и и. botrytis обладают высокой скоростью роста при всох изучаемых температурах, однако максимальную скорость роста оба гриба проявляют при 24-28°С независимо от того, на какой среде их культивировали. Грибы A.alternate и.botrytis можно отнести к мезофилам. Следовательно, грибы л.alternate и u.botrytio являются потенциально активными разрушителями соломы и камыша крыш музейных построек в Беларуси и Латвии в теплое время года (поздне-весенний, летний и ранне-осенний периоды).

Влияние влажности.

Наряду с температурой необходимым условием роста грибов является влажность субстрата.

Грибы a.alternate и и.botrytis способны расти и развиваться уже при 40% абсолютной влажности субстрата. Дальнейшее увеличение влажности соломы и камыша до 200$ влечет -за собой постепенное увеличение скорости линейного роста грибов. Наилучшее условие для развития сапротрофов создается при абсолютной" влажности субстрата 80-160$. При повышении влажности до 240$ и выше наблюдается постепенное замедление скорости линейного роста грибов.

Влияние рН среды на рост грибов.

На рост и метаболизм целлюлозоразрушающих грибов значительное влияние оказывает рН субстрата■ (Дубченко, 1988).

Рост грибов '.i.alternata и U.botrytis при жидкофазном культивировании наблюдался в широких пределах'рН среды (от 2,9 до 7,7 ). Наиболее интенсивное накопление биомассы мицелия этих грибов происходит в пределах рН от 5,2 до 6,9 . При трчих концентрациях ионов водорсч в среде создаются наиболее благоприятные условия для развития исследуемых сапротрофов.

Наблюдается сходство развития грибов этих видов при жидко-и твердофаз^м культивировании с различным рН. Так,наиболее интенсивно гриб a.aiterne4-^ растет на агаризовашюй среде с теми значе ниями рН (5,0 -7,0 ), при которых наблюдается максимальное накопление биомассы мицелия в погруженной культуре. Аналогичное влияние оказывают различные концентрации ионов водорода на линейный рост шщел1я гриба и. ь-^trytis • В этих вариантах о шта

колонии грибов полностью осваивают- субстрат уже на 6-8 сутки ( A. aiternata и и. botrytis - соответственно). Таким образом, накопление биомассы мицелия иооледуемых сапротрофов и их линейный рост интенсивнее всего происходит в нейтральной среде.

Взаимоотношение сапротрофов между собой и с другими видами грибов.

Нами изучались взаимоотношения трех видов почвенных сапротрофов, выделенных с соломенных и камышовых крыш, между собой, высеяных в одну чашку Петри попарно, напротив друг друга (a. altérnate и. U. botrytis, A. aiternata U* Penicilliurg tjyolopium, U. botrytis U Р. cyclopiuir).

Следует отметить, что скорость роста грибов a. aiternata и и. botrytis примерно одинаковая, между колониями образовывалась нитивидная, черная полоса. Характер взаимоотношений между ними индифферентный. Гриб Р. cyclopium относят к сопутст-

вующей микрофлоре (Каневская, 1984), что подтвердили полученные результаты. При рэрастании на него гриб A. aiternata стимулировал его развитие, в то время, как гриб U. botrytis ин-гибировал. Самостоятельно гриб Р. cyclopiunpoc очень слабо и ни в одном варианте не достиг середины чашки Петри.

Мы исследовали также взаимоотношения названных выше сапротрофов С ДОмОВЫМИ Грибами ( llerulius laorymans, Poria vaporarla , Coniaphora cerebeliaj.посколькумы предположили, что на каком-то определенном этапе разрушения соломы и камыша крыш они также могут подключаться к этому процессу. Чистые культуры домовых грибов были взяты в музее кафедры защиты леса Белорусского технологическо-• го института.

В результате проведенных исследований было выявлено, что характер взаимоотношений почвенных сапротрофов и домовых грибов является ингибирующим. Это происходит за счет более высокой скорости роста И активности грибов C.cerebella и Р. vaporarla по сравнению с почвенными микромицэтами. Гриб 11 • 1рсгуиапа , наоборот, подавлялся грибами А* aiternata и и. botrytis . Отсутствие представителей домовых грибов ( С. cerebelia и р. vaporarla ) т соломенных и камышовых кровлях обусловленно, вероятно, только экологическими условиями. Это подтверждается данными других исследователей (Лилай и др., 1982).

Ферментативная активность почвенных сапротрофов.

Наш измерялась суммарная целлюлазная активность 15 видов микромицетов, выделенных о образцов соломы и камыша крыш по оса-

харизованию фильтровальной бумаги. Одновременно учитывалось накопление биомассы 96-часового мицелия этих грибов в условиях глубинного культивирования на оредах Чапека-Докса (без глюкозы) с фильтровальной бумагой в качестве единственного источника углерода.

Наибольшее количество фермента продуцировали виды a. alternats (3,38 ыг/мл) и и. botrytis (3,31 мг/мл.).

Учитывая полученные данные,в дальнейшем грибы a. aiternata и и. botrytis выращивали в условиях глубинной и твердофазной ферментации на дативных соломе и камыше для изучения их ферментативной активности (целлюлазной и ксиланрасщепляющей) при их росте на природных субстратах.

Максимальная активность целлюлазы у вида a. aiternata при твердофазной ферментащи была на 6 сутки на камыше 16,4 ед/г субстрата и на соломе 13,4 ед/г субстрата. У гриба и. botrytis пик активности целлюлазы приходится на 8-9 сутки культивирования.

Наряду С ЦвЛЛЮЛазОЙ Грибы A.'aiternata И ' U. botrytis • синтезировали ксиланазу. Ксиланрасщепляющая активность превышала целлюлазную у обоих видов грибов.

Следует также отметить, что вид A, aiternata синтезировал ферменты более высокой активности, чем ввд и. botrytis

При жвдкофазном культивировании почвенные сапротрсфл выращивали на средах Чапека-Докса с использованием в качестве единственного источника углерода измельченную солому (камыш) в количестве 1,5$ по массе. После 96 часов культивирования количество целлюлазы обоих грибов было ниже, чем niai культивировании их на фильтровальной бумаге и составило 'для вида A. alternats • 2,13 мг/мл на камыше и 1,75 мг/мл на соломе, для вида и. botrytis 1,64 мг/мл на камыше и 1,53 мг/мл на соломе. Ксиланрасщаплящая активность была, как и при твердофазной ферментации, несколько выше.

5. Деградавдя грибами полисахарвдного комплекса

_соломы и камыша_

Полисахаридный комплекс нативных и Ферментированных; оуботратов.

Исследование изменения полисахаридных комплексов соломы и • камыша под действием грибов проводилось нами при твердофазном культивировании видов д. altornata и и. botrytis

Химический состав нативных и ферментированных субстратов приведен в табл.1.

Таблица I

Химический состав нативннх и ферментированных субстратов, % й

Полисахариды !пеллю-1Дигнино- ¡длдп

легкогпдр -!трудцогцд-!лоза ¡Дная ; лизуемые ¡ролизуемые! |Фракция ;

Субстрат

Потери массы

; Спирто-; раствори} мая фрак-

1 ПЯЯ

¡Водо-¡раство-I римая ¡Фракция

Солома Нативная

А. аЗ^егп^а и. Ьо4гуЫз

ТСамыш Нативный

А. а11;огл^а и. ЬоигуЫз

16,31 9,81

14,90 4,49

0,28 3,74 2,35

0,13 4,12 3,51

2,90 5,46 4,77

1,61 3,24 2,43

22,00 20,00 21,76

16,47 14,31 15,23

40,54 31,68 33,12

34,37 28,89 30,14

41,80 36,58 40,23

45,30 39,02 40,50

18,10 20,73 35,26

25,20 30,10 38,02

1,98 3,40 2,54

3,66 5,30 4,19

?

х Данные являются средними для штаммов используемых грибов.

В результате проведенных опытов установлено, что ферментированные субстраты богаче чем нативные, спирто-и водорастворимыми углеводами, а содержание целлюлозы снижается в соломе на 1,5-5,252, в камыше на 4,8-6,2$ (после культивирования U. botrytia и

A. alternate соответственно).

Ферментативное воздействие гриба A. alternate на солому и камыш ведет не только к изменению в них содержания углеводов, но и к изменению их качественного состава.

Основными мономерами обоих фракций гемицеллюлоз, выделенных из соломы и камыша, ферментированных грибом A. alternate , яв-

ляется ксилоза, арабиноза, галактоза, глюкоза и фруктоза. Независимо от вида субстрата, выращивание гриба A. alternate вело к увеличению глюкозы в обофракциях. Количество арабинозы соломы уменьшалось при ферментирован™ грибом A. alternate в обоих фракциях в то время, как количество арабинозы камыша в обоих фракциях увеличивалось. Содержание фруктозы и галактозы увеличивалось в обработанных почвенным сапротрофом раотительных полимерах по сравнению с нативаыми. Содержание ксилозы в ферментированных субстратах (соломе, камыше) уменьшалось в обоих'фракциях.

6. Разработка биоогнезащитного состава для обработки соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры Придание огнезащитных свойств кровельным материалам'

Нами была предложена нозая композиция огнезащитной модификации кровельных соломы и камыша. В ее состав вошли трихлорзтилфосфат (антипирен), полиэфирная смола (связующее) и формальгликоль (растворитель) .

Первоначально были проведены исследования по определению концентрации.смолы в растворителе, позволяющие сохранить высокую гид-рофобность модифицированного материала. В дальнейшем исследовали зависимость антилиреновых свойств модифицированных соломы и камыша с концентрации атипирена в составе. После проведения поисковых работ по.подбору оптимальной концентрации смолы и антипирена в составе, модифицированные образцы соломы и камыша испытывали по ГОСТу 12.1.044-84 методом огневой трубы (табл.2).

Немодифици^ованныз материалы относятся к горючим легковоспла-: •?(средняя потеря массы камшча составляет 94,05£). Модифиш-i .^ЬЕНшге lie )рпали (солома, Ksvun) при 30-40/J концентрациях трихлор-l глл.^осХЕ.та переболят в гругпы горючи, трудновоспламошчемых мате.. ьлов (1<л<2,1) и трудн.>горюч:!л материалов (К<1).

г -17-

Таблица 2

Показатели группы горючести образцов кровельных материалов из соломы и камыша в зависимости от количества антипирена (по ГОСТу 12.1.044-84)

Название ¡Концентр Кол-во пропиты- ¡рация ; образ-ваемого ;антипи-; цов

материала ||>ена^ j _; % ;_

Средняя [Средний {Группа горючести, потеря ¡показа- ¡получаемого мате-массы, ¡тель го-:риала % ¡рючести,, К j

I

Камыш 0 2 94,05 6,33

(контроль)

Камыш 30 4 55,0 0,55

Солома 30 2 85,5 1,28

Камыш 35 5 54,22 0,70

Солома 35 3 66,13 0,63

Камыш 40 2 44,05 0,48

Солома 40 3 73,0 0,89

Горючий легковоспла-меняемыР материал

Трудногорючий материал

Горючий трудновоспла-меняемый материал

Трудногорючий материал

Трудногорючий материал

Трудногорючий материал

Горючий трудновоспла-меняемый материал

Биозашита кровли от почвенных сапрогроФов.

После получения положительных результатов по приданию соломе и камыщу огнезащитных свойств исследования продолжались в направлении подбора биоцвдных добавок к антипиреновой композиции и их оптимальных концентраций.

Стандартных методов по определению биостойкости соломы и камыша не существует, однако имеется большое количество различных методов определения биоцидного действия химических веществ на микромицеты (Симонянц, Хачетрян и др., 1987; Гумаргамива, Калинина и др., 1988; Иваница, Еагаева и др., 1990).

Наш была использована методика "агаровой сетки" (Гончарова, 1987; Гончарова и др., 1989). Преимущества этого экспресс-метода заключаются в быстроте получения результатов, что дает возможность расширить диапазон поисков биоцидных добавок к полученному антипиреновому составу.

В качестве тост-культуры использовали гриб л. ritv-rn?.ta( так как этот гриб являемся доминирующая.! и активно деструг.тирует сологу и х&яза.

ШйШКмюе активное токсическое действие на тест-культуру орда даадрех исследуемых биоцддных добавок оказывал тетраматил-щрдаисульфвд (МЩ).

¿Уточнение концентрации ШЩ в антипиреновом составе, которую Ш90 было бы рекомендовать для обработки соломы и камыша крыш, доводили по вероятностному методу с помощью пробит-анализа, раз-райрданаому Д.А.Беленковым (1991). В качестве опытного гриба применяли дад А, аз^егг^а . В качестве питательной среды использовали сусло-агар (4°Б), на которой этот гриб быстро и хорошо растет.

Нами был построен пробит-график (рис.3). *

1» Ц25 да

»-Солома Камыш

0.76 03

Рис.3 Пробит-график защиты соломы и камыша ТМГД от биоповреждевий

Из графика видно, что данные по соломе и камышу располагаются по прямой. Эта прямая пересекается о линией вероятности 9552 в точке концентрации ТМЗД 0,%. Эта концентрация дает для соломы уровень защиты 92$ и для камыша - 97/2.

-19. ВЫВОДЫ

I). Сохранность соломенных и камышовых крлп памятников деревянного' зодчества-' находится в прямой зависимости от процессов деструкции1,, протекающих- во'время их эксплуатации под воздействием экологических факторов!. Приоритетность влияния того или иного физического» и; бйатгаютсшюго! фактора на деструкцию целлюлозосодер-жаадахч материт® зз различных природных условиях их эксплуатации меняется^ однако воздействие биологических факторов при благоприятных- условиях их развития приводит к наиболее быстрому и существенному- разрушению этих материалов. • -

2. Наблюдается корреляционная связь между степенью деструкции, начальной базисной плотностью материалов (соломы, камыша) и временем эксплуатации крыш. Во всех случаях зависимость степени деструкции от сроков г-ужбы крыш носит прямопропорциональный характер. При одном и том же сроке службы крыш степень деструкции, независимо от материала,тем больше, чем больше начальная базисная плотность материала.

3. Сравнение камышовых и соломенных крыш по степени деструкции показывает, что соломенные крыши устойчивее к воздействиям в процессе их эксплуатации, чем камышовые (примерно в 2,5 раза).

4. В результате изучения микрофлоры камышовых и соломенных крыш памятников деревянного зодчества установлено, что доминирующими видами в условиях умеренного климата являются темноокрашенные гифомицеты A, alternate и U. botrytis , Лучшее развитие штаммов этих грибов наблюдается на картофелыга-глюкозной среде и сусло-агаре. Оба эти вида относятся к мезофилам, которые г/лгут развиваться в широком диапазоне влажности материалов и рН среды. Однако на увлажненном камыше скорость линейного роста этих грибов выше, чем на соломе у обоих видов грибов, что обусловлено большей пористостью поверхности камыша, способствующей более легкому заселению его грибами.

5. Отсутствие дереворазрушаицих макромицетов на соломенных и камышовых кровлях с большим сроком эксплуатации ( до 60 лет ) не связано с ингибированием их присутствующей микрофлорой (почвенгаши сапротрофами). То, что базидиомицеты не развиваются на крышах, связано с неблагоприятными для них экологическими условиями (перепадами температуры, влажности, интенсивной аэрацией).

6. При изучении суммарной цоллгалазной активности 15 ввдов мшеромицетов, брдолошшх из образцов солоны и кемшла крым, уста-

i . -20-

ггаялено, что ввды темноокрашенных гифомицетов a. alternate и ill. botrytis продуцировали наибольшее количаство фермента, культивирование этих видов грибов в условиях глубинной и твердофазной ферментации на дативных соломе н камыше показало, что вид A, alternate синтезировал ферменты более высокой актив-

ности, чем ввд U. botrytis , при этом активность ксилаярас-щеплдоцих ферментов превышала целлюлазную у обоих видов грибов. Деструкция соломы и камыша под действием гриба a. aiternatenpn создании оптимальных условий для его развития протекает быстрее, чем при воздействии на них гриба и. botrytis . Следовательно, гриб A. alterneta должен быть в первую очередь использован в качестве тест-культуры для проверки модифицированных соломы и камыша на биостойкость, поскольку этот гриб активно ввделяет гидролитические ферменты (гтллюлазу, ксилазу).

7. В результате искусственного культивирования почвенных сапротрофов на поверхности соломы д камыда наблюдалось существенное изменение химического состава аик йюкершкш.. Рост этих грибов на лигноцеллюлозных субстратах приводит к «дакениа в них труд-иогидролизуемых полисахаридов и увеличению легкоукадизир^емых Сахаров. При этом гриб A. alternate более активно изменяет химический состав соломы и камыша, чем гриб и. botrytis , Деградация гешщеллвлоз грибом a. aiternatanponcxoflHT в основном йа ©чет. трудноэкстрагируемой фракции, причем не зависит от природа еуйет-рата.

8. На основании результатов проведенных исследований и'литературных данных впервые разработан комплексный огнебиозащитдай состав для обработки соломенных и камышовых крыш памятников народной архитектуры, обеспечивающий сохранное® шедшего вида матерка-лов.

'Работы, опубликованные по теме диссертации

%

1. Гончарова И.А., Степненок Н.В., Рубченя А,Г. Оценка био-гойкости целлюдозосодероащих материалов с помощью "агаровой сетки"// Защита древесины и целлшлозосодериащих материалов от баопов-реждений: Тез.докл.- Рига, 1989.- С.91.

2. Степненок Н.В., Гончарова И.А. Действие защитного состава "пинотекс" на плесневые грибы в зависимости от его концентрации// Дендрохронологическое изучение дерева. Состав для защиты древесины от поврскд aiii: Сер.информ.культура.- М.: Государственная библиотека СССР.- ISS0.- С.21-23.

3. Степненок Н.В. Видовой состав грибов, обитающих на соломенной и камышовой кровле памятников народной архитектуры// Материалы юбилейной научно-технической конфиренции по итогам научно-исследовательских работ: Тез. докл.- Шнек,1990,- С.38.

4. Федоров Н. И., Степненок Н.В. Оценка степени деструкции целлюлозосодержащих материалов по их плотности// Древесно-поливерные композиционные материалы и изделия: Материалы УШ международного симпозиума.- Гомель, 1991.- С.54.

5. Федоров Н. И., Степненок Н.В. Заявка № 5р18576 от 15 января 1992 г. на изобретение "Огнебиозащитный состав для обработки целля-

лозосодержащих материалов".

БИОЛОГИЧЕСКИЕ 0СН0Ш КОМПЛЕКСНОЙ ЗАЩИТЫ СОЛОЖНШХ И КАМЫШОВЫХ КШШ ПАМЯТНИКОВ НАРОДНОЙ АРХИТЕКТУРЫ Степненок Наталья Владимировна Подписано в течать 16.12.93 Формат 60x84 Vj-g Печать офсетная Усл.печ.л. 1,4. Усл.кр.-отт.1,4, Уч.-изд.л. 1,2.

Тираж 150 екз. Заказ 5</0. Белорусский государственный технологический университет

220630.Минск, Свердлова, 13а. Отпечатано на ротапринте Белорусского государственного технологического университета.

220630, .Минск, Свердлова, 13