Продолжаем наш проект SFEDUGO, в котором рассказываем об уникальных местах Южного федерального университета, доступных каждому студенту.
Мы уже рассказали о демонстрационных музеях Химического факультета ЮФУ, познакомили вас с лабораторией LEKTRONIKA на Физическом факультете и уделили внимание лаборатории IT-компании «Distillery». Этот выпуск мы посвятим уникальному Центру биоинженерии, который был открыт в начале 2025 года на базе Академии биологии и медицины имени Д.И. Ивановского ЮФУ.
В Академии биологии и медицины имени Д.И. Ивановского Южного федерального университета функционирует Центр биоинженерии, где занимаются решением практических задач, связанных с загрязнением и деградацией почв. Центр был создан в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030», он объединяет специалистов разного профиля — микробиологов, почвоведов, агрохимиков, химиков, физиков, экологов, геологов, метеорологов, информатиков и специалистов в области ИИ и машинного обучения, от студентов до ведущих мировых ученых.
Руководит лабораториями профессор Татьяна Михайловна Минкина, заведующая кафедрой почвоведения и оценки земельных ресурсов АБиМ ЮФУ и руководитель стратегического технологического проекта «Технологии биоинженерии почв» в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).
Большое внимания уделяется участию молодежи: студенты уже с первого курса включаются в исследовательскую работу, осваивают научно-исследовательскую технику и лабораторные методы под руководством опытных коллег, могут проходить здесь производственную практику, а многие впоследствии остаются работать в центре.
Основное направление деятельности Центра — разработка современных технологий восстановления почв, в том числе создание сорбентов для очистки загрязненных земель от тяжелых металлов и полициклических углеводородов.
«Наша задача — это изучение почвы и прикладное применение наших результатов. Мы разрабатываем сорбенты, проводим исследования их свойств и ищем способы практического применения на загрязненных территориях», — рассказал научный сотрудник лаборатории «Здоровье почв» Академии биологии и медицины ЮФУ Анатолий Барахов.
Одной из самых интересных и перспективных разработок Центра является производство и применение биочара и гидрочара — сорбентов, получаемых из органических отходов, по авторским технологиям. Это уголь, который не только улучшает структуру почвы, делая ее более рыхлой, но и служит «домиком» для полезных бактерий.
«Мы используем самые разные материалы: яичную скорлупу, луковую шелуху, шелуху подсолнечника, картофельные очистки. Мы варим "супчик" при высоких температурах и давлении, а потом используем осадок. Этоприродоподобная технология, которая за несколько часов воспроизводит процесс образования угля, когда в природе на это уходят миллионы лет. Такие разработки уже тестируются в полевых условиях с индустриальными партнерами в Ростовской области и Калмыкии», — добавил Анатолий Барахов.
Также учёными ведутся передовые исследования по разработке искусственных почв. Это направление позволяет восполнить нехватку плодородных земель, что особенно актуально в регионах с проблемной экологией и странах с дефицитом почвенных ресурсов. Искусственные почвы создают из природного сырья — песка и гуминовых веществ, подбирая оптимальный состав компонентов в лабораторных условиях и проверяя их эффективность на полевых участках. В состав включают глину, песок и микроорганизмы, которые обычно обитают в естественной среде, что обеспечивает устойчивость и плодородие нового грунта.
«Мы смешиваем различные природные компоненты (торф, песок, минералы), синтезируем новые природоподобные материалы для того, чтобы создать плодородную почву. После добычи ископаемых в карьерах необходимопровести рекультивацию, и создание искусственной почвы — одно из ключевых решений. Важно сформировать состав и подобратьмикроорганизмы для конкретного региона и культуры, чтобы получить полноценный и устойчивый почвенный слой», — рассказала старший научный сотрудник фронтирной лаборатории «Биоинженерия ризосферы» ЮФУ Мария Кобцева.
Помимо этого, центр проводит мониторинг загрязнений на территории Ростовской области, изучает влияние тяжелых металлов, микропластика и других токсичных веществ на почвы. Кроме наблюдения за локальными загрязнениями, специалисты исследуют трансформацию этих элементов и их токсическое воздействие, что помогает понять, какие именно вещества наиболее вредны для окружающей среды и человека.
Еще одним перспективным направлением является разработка наноудобрений пролонгированного действия, которые помогают поддерживать растения питательными веществами длительное время для получения высоких урожаев.
«Подобные наноудобрения создаются с использованием инновационных технологий, обеспечивают медленное и равномерное высвобождение питательных веществ и значительно повышают устойчивость сельскохозяйственных культур к стрессовым условиям. Это способствуют снижению применения токсичных пестицидов и фунгицидов, делая сельхозпроизводство более безопасным и устойчивым», — поделилась лаборант лаборатории «Биотехнологической кластер» Валерия Петроченкова.
В другой лаборатории Центра команда под руководством магистров занимается микроскопией. Они делают тончайшие срезы растений и изучают их на клеточном уровне с помощью сканирующих и трансмиссионных электронных микроскопов.
«Мы смотрим, например, количество хлоропластов. То есть, если их много, это значит, у растения всё хорошо с метаболизмом. А можем смотреть на общие деформации — это когда клетки как-то плохо выглядят. Эта работа — своего рода “медицинская диагностика” для растений. Часто внешне растение может казаться зеленым и здоровым, а на клеточном уровне уже видны серьезные повреждения, вызванные загрязнением почвы. Уловив эти изменения на ранней стадии, можно вовремя принять меры. Мы моделируемв лаборатории различные степени загрязнения, высаживаем растения и смотрим, при каком уровне те начинают “болеть”», — поделился научный сотрудник Академии биологии и медицины ЮФУ Алексей Федоренко.
Центр биоинженерии почв — это еще и мощная IT-платформа. Здесь занимаются созданием цифровых двойников почв — сложных компьютерных моделей, которые позволяют прогнозировать изменения почвенного покрова.
«Задача большая и решать ее в одиночку невозможно. Именно поэтому мы кооперируемся с нашими научными и производственными коллегами со всей страны. В рамках масштабных проектов, включая мегагранты, мы соединяем огромные массивы данных: спутниковые снимки, данные датчиков и архивные карты советских времен. С помощью искусственного интеллекта мы обрабатываем информацию и создаем обучающие выборки для моделей. Один из ярких проектов — уникальная карта, объединяющая данные о почвенном покрове Юга России и результаты микробиологических исследований», — поделился доцент АБИМ ЮФУ Юрий Литвинов.
Параллельно здесь ведется и другая важная работа — составление «Красной книги почв». Ученые выявляют, описывают и берут на учет редкие и исчезающие типы почв, создавая реестр эталонов.
Площадь центра составляет около 650 квадратных метров, где оборудование размещено по функциональным зонам с учетом особенностей исследуемых материалов. Центр оснащен современным исследовательским оборудованием: газовыми и жидкостными хроматографами, микроскопами, приборами для анализа парниковых газов, биореакторами для масштабного выращивания полезных микроорганизмов и другими современными системами, приобретенными благодаря грантам. Такое оснащение позволяет проводить комплексные исследования от молекулярного уровня до экосистемного, обеспечивая высокую точность и глубину научных выводов.
Стоит отметить, что поддержка государства и грантовые инициативы являются ключевыми для деятельности Центра, позволяя закупать дорогостоящее исследовательское оборудование и развивать уникальные технологические решения. Благодаря технологическому оснащению Центр биоинженерии почв ЮФУ сегодня занимает ведущие позиции в России по комплексному исследованию почв, разработке технологий очисткизагрязненных территорий и созданию инновационных удобрений, сочетая фундаментальную науку с реальными практическими задачами.
Немаловажной частью работы центра является взаимодействие с промышленными партнерами и сельхозпроизводителями южного региона, где результаты лабораторных исследований внедряются в практику, например, через внесение биопрепаратов и адаптированных микробиомовдля повышения плодородия и устойчивости почв. Кроме того, центр занимается научно-просветительной деятельностью, проводя лекции и мастер-классы для студентов и школьников, популяризуя науку и формируя новое поколение специалистов.
Несмотря на большое количество рабочих задач, атмосфера в Центре биоинженерии дружелюбная и творческая. Здесь ценят ответственность и безопасность при работе с опасными реагентами на высокоточном оборудовании, а возможности для профессионального роста доступны каждому.
«Коллектив уделяет большое внимание безопасности труда сотрудников: лабораторные работы строго регламентированы. Концентрированные кислоты и щелочи хранятся под ключом у ответственного сотрудника и выдаются только для работы под контролем. Студентов без инструктажа и знания техники безопасности к работе мы не допускаем», — поделилась Мария Кобцева.
Также в коллективе создаются комфортные условия для сотрудников с детьми. Яркий пример — семья ученых Вишну и Приядаршани Раджпут из Индии, которые, несмотря на недавнее пополнение (рождение второго ребенка), продолжают активную исследовательскую работу.
Центр биоинженерии почв Южного федерального университета продолжает расширять свои горизонты, объединяя науку, образование и практику в единое целое. Благодаря развитию технологий и сотрудничеству с российскими и международными партнерами, он вносит значимый вклад в решение экологических и сельскохозяйственных проблем региона и страны в целом. Важно подчеркнуть, что успехи Центра — это результат сплочённой работы многопрофильной команды, где опыт старших учёных гармонично сочетается с энтузиазмом молодых исследователей и студентов. Такой синтез знаний и практических навыков позволяет создавать инновационные решения, которые не только помогают сохранять и восстанавливать почвенные ресурсы, но и формируют устойчивое будущее для экологии Юга России.