Место обитания — бетон: как бактерии могут помочь в капремонте зданий?

Ученые изучили то, как бактерии попадают в бетон и как их среда меняется с течением времени, — в будущем их можно будет использовать для отслеживания или даже устранения дефектов построек.



В бетоне обитает множество бактерий, некоторые из которых могут оказаться полезными — например, естественным путем ремонтируя микротрещины

Бактерии невероятно упорны в своем стремлении выжить и размножиться, а потому ученые неоднократно находили их в местах, которые, казалось бы, совершенно непригодны для жизни. Среди них — полярный лед, свалки токсических отходов, подледные озера на огромной глубине и самые засушливые участки пустынь. Неудивительно, что они неплохо чувствуют себя даже в бетоне, несмотря на то, что это сухая, соленая, выщелоченная и бедная питательными веществами среда.
Новое исследование было направлено на то, чтобы собрать как можно больше полезной информации о тех микроорганизмах, которые предпочитают селиться в бетонных конструкциях. Команда изготовила 40 бетонных цилиндров и разделила их на две группы. В первую вошли изделия из стандартной смеси, склонной к щелочно-кремнеземной реакции (ASR), которая разрушает бетон; во вторую – изделия из смеси, устойчивой к этому процессу. Цилиндры провели на свежем воздухе два года, при этом пробы ДНК микробиоты ученые брали каждые шесть недель.
Удалив грязь, исследователи выяснили, что от 50 до 60 процентов бактерий попадают в бетон вместе с исходными материалами, такими как гравий и песок. Оставшиеся чаще всего попадают из окружающей среды, просачиваясь сквозь трещины. Наиболее распространенными типами бактерий в бетоне были Proteobacteria, Firmicutes и Actinobacteria.



Склад бетонных цилиндров
Разнообразие микробных сообществ со временем уменьшалось, что неудивительно, учитывая среду, в которой они вынуждены были жить. Интересно, однако, что каждое лето происходило небольшое увеличение микробного состава биоты, а также наблюдались вполне закономерные сезонные колебания. Тем не менее, вопросов у исследователей все еще предостаточно.
Джули Мареска, ведущий автор исследования, призналась, что источник пропитания для микробов остается главным из них. «Возможно, они поедают трупы других микробов. Если нечего есть, некоторые из них могут образовывать споры или впадать в анабиоз и ничего не делать, пока не пойдет дождь. Посоле этого они войдут в активное состояние, съедят столько пищи, сколько смогут найти, и снова войдут в спячку».



Хоть ученым и предстоит еще много работы, чтобы лучше понять этот крошечный мир, потенциальные последствия их работы могут быть огромными. Команда определила несколько типов бактерий, включая Arcobacter, Modestobacter, Salinicoccus, Rheinheimera, Lawsonella и Bryobacter, которые, по-видимому, были связаны с реакцией разложения. Гипотетически мониторинг этих бактерий в бетонных конструкциях, таких как здания и мосты, однажды может быть использован в качестве системы раннего предупреждения для построек, подверженных риску обрушения.
В долгосрочной перспективе микробы даже могут сыграть активную роль в устранении повреждений. Некоторые из них производят карбонат кальция в качестве продукта жизнедеятельности — он поможет залатывать трещины. Авторы статьи надеются, что в будущем исследователи смогут найти способ поставить микробиом бетонных конструкций на службу человеку.