Изменение состава и экологические характеристики слизи дождевых червей под действием различных электрических раздражителей

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 2332 (2023) Цитировать эту статью

684 доступа

Подробности о метриках

Слизь дождевых червей богата питательными веществами, которые могут инициировать минерализацию и гумификацию органического вещества, и имеет большое значение для восстановления загрязненной почвы и повторного использования осадка. В этом исследовании использовались шесть комбинаций напряжения и тока, чтобы стимулировать выработку слизи дождевых червей (5 В и 6 В при токе 10, 20 и 30 мА соответственно), чтобы изучить изменения состава слизи, вырабатываемой под различными электрическими стимулами, и предложить лучшая группа электростимуляции и фракция слизи, применимая для устранения загрязнения почвы тяжелыми металлами и повторного использования осадка. Результаты показали, что слизь, вырабатываемая шестью электрическими стимулами, в основном состоит из белков, аминокислот, углеводов, жирных кислот и полисахаридов с небольшим количеством спирта, фенола и органических эфиров. При различных электрических стимулах каждый компонент достоверно изменялся (P < 0,05). pH и проводимость были выше при 6 В 20 мА, общее содержание азота и фосфора достигало максимума при 5 В 30 мА, а общее содержание калия при 6 В 10 мА. Белки, аминокислоты и углеводы были наиболее распространены в слизи, полученной при 5 В 10 мА, тогда как микроэлементы достигали наименьших значений при 5 В 10 мА. Наконец, на основе анализа главных компонентов и в сочетании с предыдущими исследованиями был сделан вывод, что слизь, полученная при напряжении 5 В 10 мА, была слабощелочной, с высоким содержанием аминокислот и питательных веществ и низким содержанием микроэлементов и наиболее подходящей для компостирования осадка и соломы. эксперименты, эксперименты по восстановлению почвы и эксперименты по внесению поправок.

Дождевые черви — это беспозвоночные, которые живут в почве и часто выполняют функции инженеров-экологов в почвенных экосистемах1. С макроскопической точки зрения дождевые черви способствуют образованию почвенных агрегатов посредством рытья нор, добывания пищи, перемещения и разбрасывания и, таким образом, повышают уровень минерализации почвы, улучшают ее проницаемость и улучшают способность удерживать воду. Отливки дождевых червей также богаты гумусом и питательными веществами для растений и являются экологически чистым, устойчивым и эффективным органическим удобрением2,3,4. На микроскопическом уровне дождевые черви способны изменять богатство и разнообразие микробного сообщества, тем самым ускоряя утилизацию органического вещества, а также обладают способностью поглощать и обогащаться тяжелыми металлами5,6. Дождевых червей и окружающую их среду также называют «кругом контакта дождевых червей». Когда дождевые черви активны в «круге контакта дождевых червей», они выделяют из своего эпидермиса светло-желтую слизь с резким запахом, которая является естественным защитным барьером дождевых червей. Более того, эта слизь содержит белки, аминокислоты, углеводы и другие вещества, необходимые для роста, развития, размножения и устойчивости дождевых червей7,8,9.

Исследования показали, что слизь дождевых червей содержит иммунные клетки, антимикробные пептиды, антимикробные белки и гемагглютинацию, которые выполняют фагоцитарную роль, обеспечивают устойчивость к бактериям и защищают дождевых червей от патогенов10; слизь также содержит такие соединения, как инсектицидные, противогрибковые и противовирусные белки и фитогормоны, которые подавляют рост патогенов растений, таких как Fusarium oxysporum и Candida albicans, тем самым улучшая прорастание семян и повышая потенциал роста растений10,11. Слизь дождевых червей также особенно полезна для почвы и растущих растений. Аминокислоты слизи представляют собой легко усваиваемое жидкое удобрение, которое обеспечивает растения обильными питательными веществами, способствует росту и толерантности к Cd рассады томатов, увеличивает накопление Cd в растениях, а также усиливает микробную активность в субстрате, тем самым увеличивая микробное обогащение за счет 3,4–11 раз4,5,12. Битюцкий и др.13 обнаружили, что слизь может стимулировать и ускорять уровень минерализации и гумификации растительных остатков, что приводит к сильным качественным изменениям в составе гумуса. Аналогичным образом, Пан и др.14 обнаружили, что слизь содержит лиганды, которые эффективно комплексируют с органическими загрязнителями, изменяют распределение органических загрязнителей в почве, улучшают биодоступность загрязнителей и способствуют биоремедиации. Сизмур и др.15 также обнаружили, что слизь оказывает значительное влияние на транспорт и морфологию мышьяка тяжелого металла в загрязненных почвах.