ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ, МОРСКИЕ ВОДОРОСЛИ…

Не много истории…
Первое письменное упоминание о сельскохозяйственном использовании морских водорослей относится к древнегреческой и римской цивилизациям во 2 веке, когда для кормления скота и обертывания корней растений для сохранения использовались пляжные заготовки.

Однако, анализ стабильных изотопов зубов доисторических овец на Оркнейских островах показывает, что ранние народы использовали морские водоросли в качестве корма для скота более 5000 лет назад, и исследователи предполагают, что добытые морские водоросли также использовались в качестве удобрения, потому что остатки морских водорослей были найдены на археологических раскопках.

Такие методы ведения сельского хозяйства, возможно, были ключом к выживанию ранних поселений в Шотландии.

Исторические записи и археологические свидетельства использования удобрений из морских водорослей в прибрежных районах Атлантики обширны и разбросаны, начиная от Скандинавии до Португалии, начиная с периода неолита и заканчивая 20 веком.

Большинство сведений об использовании удобрений из морских водорослей поступают с Британских островов, Нормандских островов, Нормандии и Бретани (Франция), где на протяжении веков использовались различные методы внесения, а некоторые продолжаются и по сей день.

Ирландия имеет долгую историю (12 век) сбора морских водорослей для удобрения бедных питательными веществами послеледниковых почв с использованием компостированного навоза в качестве обогащения, а возросшая продуктивность сельского хозяйства позволила ирландскому населению существенно вырасти

Морские водоросли: невостребованное богатство!
О том, насколько в мире развиты и разнообразны добыча и потребление морских водорослей, можно судить по сводной таблице «Использование морских растений в странах Мира»

Она занимает 30,5 страниц, включая 51 вид зелёных водорослей, 134 вида бурых, 224 вида красных (всего 409 видов), 1 вид цианобактерий и 3 вида морских трав.

При этом для каждого вида указаны области применения – от пищевой промышленности и кулинарии до медицины и производства фикоколлоидов. Число стран, в которых используют водоросли, превышает сорок, включая Австралию и Аргентину, Мексику и Израиль, Германию и Египет, Индию и Исландию...

Великая морская держава Россия упоминается в этой таблице всего 15 раз, в то время как Филиппины – 121 раз, Япония – 97, США – 31, Франция – 21 раз.

Состояние дел в России прекрасно иллюстрирует другая таблица (ровно на одну страницу): в дальневосточных морях добывают 18 видов бурых водорослей, всего 2 вида красных и 3 вида морских трав.

Можно добавить к этому списку ещё 2-3 вида ламинариевых, 2-3 вида фукоидов и одну багрянку из Белого и Баренцева морей, с большой натяжкой – пару цистозир из Чёрного моря, и общая безрадостная картина станет полной. И это в стране, где только разведанные запасы промысловых макрофитов составляют порядка 10-11 млн. тонн: в ДВ морях 8,8-9,3 млн. тонн;

В Белом море 0,7-1,0 млн. тонн (450-700 тыс. тонн ламинариевых, 250-300 тыс. тонн фукоидов, 3 тыс. тонн анфельции), в Баренцевом море – 350-400 тыс. тонн; в Чёрном море 1-1.5 млн. тонн, из которых примерно половина -- в российских водах.

В морях России произрастает 69 видов водорослей, пригодных для культивирования и хозяйственного использования: 8 видов зелёных, 28 бурых и 33 красных.

ТАК ПОЧЕМУ ЖЕ МЫ, ГРАЖДАНЕ ВЕЛИКОЙ МОРСКОЙ ДЕРЖАВЫ, НЕ ИСПОЛЬЗУЕМ МОРСКИЕ ВОДОРОСЛИ В ТЕХ ОБЪЁМАХ, КОТОРЫЕ ДАВНО СТАЛИ НОРМОЙ ДЛЯ ДЕСЯТКОВ СТРАН?

Видимо, ответ на этот почти риторический вопрос лежит в областях как экономической, так и социокультурной.

Добыча и переработка водорослей не может дать такого дохода, какой даёт добыча нефти, газа, алмазов и даже каменного угля, особенно – быстрого дохода.

Поэтому для инициативных людей такое производство не интересно, хотя, если вдуматься, грамотная переработка водорослей оказывается исключительно продуктивной: выход агара составляет 10-15% от массы воздушно-сухих водорослей. Представьте себе, что с каждых 10 кг руды можно было бы получить по килограмму железа или золота…

Польза морских удобрений
В одном из старых журналов начала прошлого века прочитал любопытную заметку. Испытателями в Новой Шотландии было установлено, что в водорослях содержится много калийных солей и значительное количество азота и серной кислоты. Водоросли, введённые в почву, быстро разлагаются. Удобренная таким способом земля весьма плодородна.

Бурые водоросли на 75–90% состоят из воды. Тогда откуда в них столько пользы?

Оставшиеся 10–25% составляют неорганические и органические вещества, и их разнообразие просто поражает!

Более 70 химических элементов, растворённых в морской воде, в том числе йод и селен, витамины, омега-3, полисахариды и фитогормоны.

Водоросли чрезвычайно богаты калием, азотом, фосфором и содержат весь набор макро- и микроэлементов (Fe, Mg, Mn, Zn, Cu, Se) в виде органических соединений, которые легко усваиваются растениями. Кроме этого водоросли богаты белками, которые содержат оригинальные аминокислоты и гормональные комплексы: цитокинины, ауксин-подобные гиббереллины, бетаины, маннит, органические кислоты, полисахариды, аминокислоты и белки, которые являются очень полезными и широко используются в сельском хозяйстве.

Альгиновая кислота (лат. alga — морская трава) — основной структурный компонент клеточных стенок и межклеточного пространства водорослей. 40% от основной массы органических веществ в бурых водорослях — это альгинаты, растворимые и нерастворимые соли альгиновой кислоты.

ЭКСТРАКТЫ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ КАК БИОСТИМУЛЯТОРЫ РАСТЕНИЙ

Появление за последние полвека высокоэффективных минеральных удобрений стало важнейшим фактором значительного роста урожайности большинства сельскохозяйственных культур. Благодаря этому удалось обеспечить резко возросший запрос на продукты питания, вызванный быстрым увеличением численности населения после Второй мировой войны.

Однако, поскольку потребности в питании населения (которое, по расчетам, превысит на планете к 2050 году 9 миллиардов человек) экспоненциально растут одновременно со значительным сокращением пахотных земель и деградацией почв, сельское хозяйство испытывает серьезные проблемы.

К набору инноваций последних лет можно, в частности, отнести применение экстрактов морских водорослей (ЭМВ), представляющих собой новый класс агроресурсов, который вызывает особый интерес и у производителей сельскохозяйственной продукции, и у ученых.

Многочисленные исследования выявили широкий спектр положительных эффектов, которые оказывают ЭМВ на растения. Среди них ускорение прорастания семян и укоренения черенков, повышение урожайности и устойчивости к различным стрессам, увеличение сроков хранения скоропортящихся плодов после сбора урожая.

Неудивительно, что в настоящее время ЭМВ все шире используются в качестве биостимуляторов растений. Источниками экстрактов являются макроскопические многоклеточные морские водоросли, которые населяют прибрежные районы Мирового океана, где существуют подходящие субстраты.

В настоящее время они насчитывают около 10 тысяч видов, среди которых в зависимости от пигментации выделяют три группы: Phaeophyta (бурые), Rhodophyta (красные) и Chlorophyta (зеленые). Наиболее часто в сельском хозяйстве используются бурые водоросли родов Ascophyllum, Fucus и Laminaria

Химический состав ЭМВ сложен: это полисахариды, минералы, витамины, масла, жиры, кислоты, антиоксиданты, пигменты и гормоны. Это затрудняет изучение и понимание механизма их действия, требуя, помимо прочих, мульти дисциплинарного подхода в силу множественных взаимодействий между разными биологически активными веществами в одном экстракте.

Исходя из вышесказанного, целью данного обзора является обобщение и систематизация результатов исследования ЭМВ как особого класса биостимуляторов, накопленных к настоящему времени, а также полученных за десятилетия их коммерциализации.

БИОСТИМУЛЯТОРЫ – это препараты, предназначенные для применения в растениеводстве с целью увеличения продуктивности культурных растений и улучшения качества урожая. Их физиологическая активность прежде всего проявляется в стимуляции ростовых процессов растений и уменьшении негативного действия стресс-факторов.

Биостимуляторы могут также повышать активность «полезных» почвенных микроорганизмов и поглощение растениями питательных веществ из почвы. Биохимические аспекты применения биостимуляторов главным образом связаны с изменением гормонального статуса и метаболизма растений.

Наука о биостимуляторах в настоящее время быстро развивается, а они находят все более широкое применение. Прогнозируется, что мировой рынок биостимуляторов растений увеличится с 2019 к 2024 году на 10 % и достигнет 3,8 млрд долларов США, что продиктовано стремлением правительств большинства стран к сокращению растущего «углеродного следа» (выбросов парниковых газов) сельского хозяйства.

Преимущества, обусловленные растительными биостимуляторами, включают повышенную устойчивость растений к различным стрессам, естественное усиление метаболизма и повышение качества урожая, более эффективное поглощение, транспорт и использование питательных веществ, улучшение плодородия почвы…..

…. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Европейский Союз (ЕС) стал первым крупным объединением многих (27) стран, законодательно признавшим биостимуляторы растений отдельной группой сельскохозяйственных препаратов.

Недавно опубликован регламент, устанавливающий правила размещения удобрений на рынке ЕС (2019/1009), в котором понятие «биостимулятор растений» определяется как «продукт, назначение которого заключается в стимулировании процессов питания растений независимо от содержания питательных веществ в продукте с целью улучшения одной или более из следующих характеристик растения или ризосферы растения:

а) эффективность поглощения и использования питательных веществ растениями,

б) устойчивость растений к абиотическому стрессу,

в) качественные признаки культур,

г) доступность ограниченных питательных веществ в почве или ризосфере».

Таким образом, ЭМВ в странах Европы отнесены к группе немикробных биостимуляторов растений.

Данное решение не является неожиданным, так как из года в год применение ЭМВ в качестве биостимуляторов растений неуклонно расширяется в сельскохозяйственном секторе во всем мире. Этот прогресс достигнут благодаря накопленным научным данным, описывающим их действие и удовлетворяющим в определенной степени запросы производителей сельхозпродукции.

Более того, нововведения в законодательстве, регулирующие рынок биостимуляторов растений в ЕС, открывают новые возможности для расширения использования ЭМВ уже в ближайшем будущем. Очевидно, что более полно преимущества ЭМВ могут быть использованы в растениеводстве прежде всего в результате дальнейших исследований их биохимической природы и тонких механизмов действия.

Вслед за другими авторами назовем первоочередные задачи, решение которых должно определять перспективы использования ЭМВ в ближайшие годы.

Во-первых, необходимо завоевать доверие производителей сельскохозяйственной продукции. Удовлетворение их требований имеет особо важное значение для успеха любого сельскохозяйственного новшества. Фермеры должны рассматривать применение ЭМВ как способ повышения отдачи от своих затрат и как дополнительную возможность для удовлетворения спроса потребителей на «более мягкие» и экологичные формы ведения сельского хозяйства и производство продуктов для здорового питания.

Поэтому по результатам исследований, связанных с ЭМВ, для них должно быть разработано руководство, состоящее из набора рекомендаций по способам и нормам внесения, частоте и срокам применения экстрактов и т. д.

Во-вторых, необходим переход от узкосекторальной экономической ниши к более широкому рынку, в то время как сейчас биостимуляторы растений по-прежнему рассматриваются как продукты специализированного рыночного сектора, поскольку они предназначены исключительно для садоводства и конкретных культур.

Это можно объяснить несколькими факторами, в том числе отсутствием последовательного и строгого законодательного регулирования, методами их применения и мнением фермеров.

Понятно, что использование ЭМВ в сельском хозяйстве сокращает применение вредных агрохимикатов и способствует сохранению окружающей среды. Однако вряд ли целесообразно противопоставлять ЭМВ обычным химическим удобрениям.

Наоборот, внедрение технологий применения ЭМВ совместно с минеральными удобрениями позволит максимально использовать более широкий рынок, сфокусировавшись на повышении экоэффективности удобрений.

В-третьих, и это особенно важно, требуется расшифровка механизма действия ЭМВ. Разумеется, выяснение механизма их действия представляется весьма непростой задачей, которая помимо прочих предполагает использование междисциплинарного подхода с применением сложных технологий для установления специфических эффектов ЭМВ как на физиолого-биохимическом, так и на молекулярно-генетическом уровне.

Сложный химический состав ЭМВ серьезно затрудняет точное определение биоактивных молекул, вызывающих конкретный эффект, что приводит к определенным противоречиям, которые не всегда полностью объясняются, поскольку комплекс растение/ почва представляет собой сложную экосистему, находящуюся под влиянием целого набора переменных, включая почвенно-климатические условия, видо- и сорто-специфичность сельскохозяйственных растений и особенности почвенного микробиома.

Тем не менее эти сложные комплексы необходимо расшифровать с точностью до каждого элемента, чтобы помимо прочего установить возможные синергетические и антагонистические эффекты.

Такая задача может показаться на первый взгляд нерешаемой, так как потребует проведения многочисленных исследований и анализа огромного количества данных. Однако быстрый научно-технический прогресс, появление и использование новых высокопроизводительных методов исследований вселяют определенную надежду.

Добавим к этому, что, учитывая положительное влияние ЭМВ на полезные для растений микроорганизмы, усиление синергии между ЭМВ и микробными биостимуляторами может стать еще одним направлением в разработке биостимуляторов растений следующего поколения.

Наконец, следует сказать, что более широкое применение ЭМВ в практике сельского хозяйства предполагает решение ряда задач научно-прикладного и производственного (технологичного) характера, таких как:

а) правильный выбор времени сбора морских водорослей, зависящий от их видовой принадлежности и условий окружающей среды;

б) оптимизация процесса экстракции и достижение стабильности в составе производимых препаратов;

в) установление наиболее надежных способов хранения и транспортировки ЭМВ и некоторые другие.

Работа выполнена при финансовой поддержке из средств федерального бюджета на выполнение государственного задания КарНЦ РАН (0218‑2019‑0074) и в рамках программы НИР НОЦ «Российская Арктика: новые материалы, технологии и методы исследования».

КУПИТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ: Биостимуляторы Водорастворимые экстракты морских водорослей̆ Элис&Тор 4.1 серия PRO

ИСТОЧНИКИ:

https://goarctic.ru/news/morskie-vodorosli-nevostrebovannoe-bogatstvo/
https://cyberleninka.ru/article/n/ekstrakty-morskih-vodorosley-kak-biostimulyatory-rasteniy/viewer
«Биостимуляторы на основе Ascophyllum nodosum: устойчивое применение в сельском хозяйстве для стимуляции роста растений, устойчивости к стрессам и борьбы с болезнями»
Почему экстракт морских водорослей ускоряет рост растений?
Морские бурые водоросли — перспективный источник БАВ для медицинского, фармацевтического и пищевого применения