Зараз відомо, що з усіх досліджених мікроорганізмів гриби приносять найбільшу шкоду матеріалами. Вони пошкоджують всі природні, багато синтетичні матеріали і навіть сталеві і залізобетонні конструкції. Не уникли руйнуючої дії мікроміцетів і пам'ятники культури і мистецтва. Наприклад, всім відомі ушкодження, викликані грибами на фресці Леонардо да Вінчі «Таємна вечеря».
Руйнування матеріалів грибами залежать від їх складу. У першу чергу ушкоджуються матеріали, що містять живильні речовини для грибів. Це тканини з натуральних волокон, деревні наповнювачі, білкові клеї, вуглеводні. Використовуючи вказані матеріали в якості джерел вуглецю та енергії, гриби приводять їх в непридатність. Крім того, встановлено, що псування піддаються також матеріали, що не містять ніяких поживних речовин, наприклад металеві вироби, оптичні прилади. Наочним прикладом може служити розростання міцелію по поверхні оптичного скла. Навіть невелике проростання грибних спор призводить до того, що оптичні прилади не можуть бути використані за призначенням.
Після видалення грибного нальоту на склі залишаються сліди, що нагадують міцелій, - «малюнок травлення». Це наслідок руйнування поверхні скла продуктами метаболізму біодеструкторів, головним чином органічними кислотами.
У подібних випадках однієї з причин ушкодження є забруднення, що потрапляють на поверхню матеріалу. Так, наприклад, джерелом живлення грибів, що руйнують мармур Міланського собору, служать екскременти голубів. У тропічних країнах грибного пошкодження супроводжує наявність великої кількості пилу, що містить відмерлі залишки тропічної рослинності. Причиною пошкодження матеріалів, що не містять живильні речовини, може бути контакт із зараженим матеріалом. Так, пошкодження біноклів іноді відбувається від пошкоджених шкіряних футлярів. Подібна ситуація виникає у виробах, виготовлених з різноманітних металевих і неметалевих: матеріалів, дотичних один з одним.

1.2.1 Положення грибів в екосистемі

Пошкодження матеріалів, що викликається грибами, мають місце в самих різних екологічних умовах, причому нерідко цей процес є ланками загального кругообігу речовин у природі. Для грибів найбільш звичними субстратами є опале листя, гілки, пні. В обстановці, створюваної людиною, вони розвиваються в першу чергу також на матеріалах рослинного походження - деревині, папері, тканини. У вогнищах пошкодження вказаних матеріалів, як і в природі, виникають певні екосистеми. У них відбувається кругообіг речовин і обмін енергією організмів один з одним і зовнішнім середовищем. Однак потрібно мати на увазі, що біологічні системи, які утворюються на пошкоджених матеріалах, мають більш спрощену структуру, як на матеріалах присутні лише окремі представника природного біоценозу. Крім того, для подібних екосистем характерні укорочені харчові ланцюги і ослаблена саморегуляція, внаслідок чого нерідко переважний розвиток одержують окремі організми.
Процеси, які відбуваються на інших пошкоджених матеріалах-пластмаса, гума, металах, склі не можна ототожнювати з биоценотическом відносинами, що мають місце в природних умовах. Поки передчасно говорити про існування стійких сполучень мікроорганізмів на цих відносно нових для грибів матеріалах, оскільки вважається, що кожен біоценоз повинен мати свою історію, ареал, структуру, ознаки оригінальності і самостійності (Ф. Рамаді, 1981). Тим не менш, можна виділити деякі загальні закономірності в екології грибів-біодеструкторів.
Положення організмів у будь-якій екосистемі визначається, перш за все, їх трофічними зв'язками. Гриби, які викликають биоповреждения, входять до групи гетеротрофних сапротрофов. Вони тісно пов'язані з субстратом, володіють великою поверхнею всмоктування і чинять активний вплив на навколишнє середовище через продукти метаболізму. Незважаючи на те що всі мікодеструктори гетеротрофи, вони дуже різноманітні за своїми харчовим потребам. На підставі ставлення до субстрату їх можна розділити на дві групи: неспецифічні і специфічні сапротрофи.
До неспецифічним сапротрофов відносяться гриби-полифаги зустрічаються на різних субстратах. З них найчастіше на промислових матеріалах розвиваються види родів Aspergillus,, Penicillium, Trichoderma, Alternaria, Fusarium (Див. додаток рис.1).
Гриби цих родів утворюють різноманітні і в рясній кількості ферменти, які сприяють їх активної біохімічної діяльності, яка виражається в руйнуванні матеріалів. Проте навіть для одного й того ж гриба дана речовина може мати неоднакову поживну цінність в залежності від ряду умов, таких, як температура, вологість, наявність інших поживних речовин. Наприклад, розповсюджені на півдні види пеніціллов, що входять в секцію Monoverticillata, мають менше способів до кислотоутворення і руйнування клітковини, ніж пені-Цілла з секції Asymmetrica, домінуючі на півночі. Ізоляти північних районів мають більш високу каталазної активністю, ніж південних.
Специфічні сапротрофи, що зустрічаються на пошкоджений матеріалах, складаються з більш-менш спеціалізованих організмів. Вони сформувалися в процесі пристосувальної еволюції до тих чи інших субстратів. До грибів такого роду відноситься будинковий гриб Serpula lacrymans, що розвивається тільки на діловій деревині. Іншим прикладом може служити Cladosporium resinae, який росте на похідних нафти, вважаючи за краще бензин і гас.
Целлюлозоразрушающіе гриби - менш специфічні за своїми харчовим потребам, так як до них ставляться гриби, у яких властивість руйнувати целюлозу може бути виражене в різній мірі, від дуже слабкої до сильної.
Розподіл мікодеструкторов на екологічні групи залежно від їх ставлення до субстрату було дано М. В. Горленко (1984). Ці групи чітко простежуються при заселенні і подальшому руйнуванні промислових матеріалів різного хімічного складу.
Сукцесії видів, або певна зміна мікодеструкторов, вивчена лише на окремих матеріалах. Так, зміна екологічних груп залежно від харчових потреб добре простежується на такому субстраті, як деревина. У послідовності її заселення велику роль відіграють фізіолого-біохімічні особливості грибів. Першими на мертвих деревних субстратах з'являються гриби, що використовують легко доступні вуглеводи (цукру, крохмаль, геміцелюлози). Цю групу складають тільки швидко зростаючі форми, у яких при наявності відповідного субстрату швидко проростають спори і «покояться клітини. Крім того, багато хто з них утворюють антибіотики. Всі ці властивості дозволяють грибам відразу зайняти господствующе становище. Першими поселяються на деревині мукорових гриби окремі види родів Penicillium і Aspergillus і деякі інші.
У міру використання доступних джерел живлення на перший план виступають целлюлозоразрушающіе гриби, представники сумчастих і недосконалі грибів. Коли все легко засвоювані вуглеводи використані первинними поселенцями, починають розвиватися гриби, руйнують лігнін. Ця група представлена ​​в основному повільно зростаючими базидіоміцетів, які завершують деструкцію деревини.
На окремі стадії cyкцессіі великий вплив робить вологість. Наприклад, за даними Ю. П. Нюкші, в міру зволоження субстрату відбувається рорастаніе суперечка в такій послідовності: Aspergillus echinatus, A. ruber, A. amstelodami, A. restrictus, A. repens, Penicillium brecompactum, P. frequentans, P. turba - tum, А. niger, A. nidulans, A. versicolor.
При наявності подібного субстрату в різних екосистемах складу співтовариства може змінюватися під дією температури. Роботами С.А, Ваксмана, А.І. Райлс Л.І. Курсанова, Т.П. Сизової показано розподіл представників різних секцій роду Penicillium в різних широтах земної кулі: на півночі переважає секція Asymmetrica, в південних районах - секція Monoverticillata. Поступова зміна видового става в міру просування з півночі на південь відома для грибів роду Penicillium і Aspergillus, про що вже згадувалося в розділі «Температура».
Еколого-географічна специфіка розподілу мікроорганізмів і відмінності в активності біологічних процесів у грибів різних грунтово-кліматичних зон знаходить відображення в наборі мікроорганізмів, що використовуються під для лабораторних випробувань в різних країнах. Так, у ФРН і НДР вважають найбільш агресивними видами Alternaria tenuis, З haetomium globosum, Cladosporium herbarum. У Західній Африці та Західній Індії-C. herbarum, Phoma, Alternaria, Trichoden, Penicillium. У Японії - С. herbarum, Aureobasidium pullulans, Trichoderma. В Англії більше 85% випадків руйнування зовнішніх покриттів викликають A. pullulans, Diplodia, Alternaria, Trichoderma (P. Благнік і В. заново, 1965).
Биоповреждения, визиваемиe одним і тим самим організмом в абсолютно різних екологічних умовах, пояснюються гетерогенністю виду грибів-сапротрофов. Про наявність різних екологічних варіантів Penicillium ligricans свідчать роботи Т.П. Сизової та Є. М. Бабьев. які встановили, що штами цього гриба розрізняються по температурному оптимуму в залежності від походження: бразильський штам найкраще росте при 37 ° С, максимальна швидкість росту ізолятів P. nigricans, виділених у північних районах, спостерігається при 18 ° С; оптимальний ріст штамів, ізольованих на півдні, - при 25 ° С.
Крім згаданих чинників на склад грибного ценозу впливає щільність конідій того чи іншого гриба в навколишньому середовищі, яка пов'язана з певною екологічною обстановкою, змінюється в залежності від конкретних причин. Наприклад, встановлено зв'язок збільшення щільності конідій Cladosporium resinae з проведенням лісозаготівель сосни, на якій цей гриб охоче поселяється. Збільшенню щільності конідій в повітрі сприяє проведення земляних робіт, внаслідок чого з грунту в навколишнє середовище потрапляє велика кількість грунтових грибів.
Всі екологічні дослідження грибів, що викликають пошкодження матеріалів, до цих пір в основному зводилися до встановлення набору видів, характерних для того чи іншого матеріалу. В даний час видовий склад організмів-біодеструкторів встановлений досить повно. На підставі цих даних можна зробити висновок, що серед грибів-деструкторів є як постійно зустрічаються види, так і види, характерні для певних екологічних умов.
Процес заселення і подальшого руйнування промислових матеріалів популяціями грибів, які можуть об'єднуватися в співтовариства та біоценози, приймає останнім часом все більш широкі масштаби. Причина такого явища криється в ряді біологічних особливостей грибів.

1.2.2 Біологічні особливості грибів-біодеструкторів

Гриби мають деякі морфологічні, фізіологічні і генетичні особливості, завдяки яким вони займають домінуюче положення серед організмів, що викликають биоповреждения.
Для ушкодження матеріалів необхідна присутність мікроорганізмів у навколишньому середовищі. Гриби дуже широко поширені по всій земній кулі. Вони присутні у грунті, воді та повітрі. Більшість грибів, що викликають пошкодження матеріалів, володіє високою енергією розмноження. Наприклад, сухоспоровие форми (види аспергиллов, пеніціллов, Триходерма, скопуляріопсіса) утворюють таку кількість суперечка, що обчислюється мільйонами і сотнями тисяч. Спори настільки малі і маса їх така незначна, що при найменшому русі повітря вони піднімаються на велику висоту і переносяться на значні відстані. Завдяки своїм мікроскопічним розмірам вони можуть проникати в невидимі оку тріщини і пори, якими пронизані такі щільні матеріали, як граніт і метал. Іноді гриби виявляються на стику полімеру і входять до його складу. Суперечки можуть захоплюватися просочується з поверхні водою вглиб деяких матеріалів, особливо пористих. Ці приклади свідчать про те, що гриби можна зустріти всюди, навіть там, куди не проникають інші організми.
Велику роль при заселенні матеріалів грає здатність суперечка адсорбуватися на гладкій поверхні. Адгезія є першим етапом біопошкоджень твердих нерозчинних субстратів.
Закріпившись на поверхні матеріалів, при сприятливих умовах спори проростають, утворюючи міцелій. Міцеліальні будова грибів є однією з найбільш важливих біологічних особливостей, що визначають їх специфіку взаємини із середовищем. Міцелій швидко поширюється по субстрату і захоплює великі площі. Так, міцеліальні тяжі, які утворюють будинкові гриби, можуть досягати кілька метрів. Іноді вони тягнуться по субстрату, що не має живильної цінності, але при цьому викликають його руйнування. Подібний випадок спостерігали в дослідному тунелі Варшавського метро: тяжі гриба Serpula lacrytnans, виділяючи органічні кислоти, зруйнували бетонні опори.
Домінуюча роль грибів серед мікроорганізмів у процесах біопошкоджень обумовлена ​​їх метаболічними особливостями, які полягають у дуже багатому ферментативному апараті. Гриби утворюють інвертазу, амілазу, протеази, ліпази, фосфатази, танназу, оксидазу а-амінокислот, пектинові ферменти, поліфенолоксидази, каталазу, комплекс целлюлаз та ін Ферментативний апарат грибів найбільш багатий в порівнянні з іншими мікроорганізмами. З його допомогою вони здійснюють різноманітні хімічні перетворення складних субстратів, які не доступні іншим мікроорганізмів. Тому вони здатні призвести до передчасного виходу з ладу будь-промисловий виріб. Здатність грибів-поліфагом рости на найрізноманітніших субстратах є причиною тих масштабів небезпеки грибного ушкодження, з якими ми стикаємося в даний час.
Крім широкого набору ферментів багатьом грибам властива здатність утворювати токсичні продукти, що ще більше підвищує їх конкурентоспроможність за освоєння субстрату.
Небезпека для багатьох матеріалів представляють і інші продукти метаболізму грибів, особливо органічні кислоти. Так, корозія алюмінієвих баків у літаках викликається кислотами, які утворює Cladosporium resinae при зростанні на реактивному паливі (лимонна, цісаконітовая, ізолімонная, а-кетоглутарової, щавлева, оцтова, додекановая).
Важливу роль у мікологічному пошкодженні матеріалів грає здатність грибів рости в біологічно екстремальних умовах. Спори грибів стійки до висихання, відомі випадки, коли вони витримували висушування протягом 20 років і більше. Значна частина грибних спор переносить низькі температури без втрати біохімічної активності. У цьому відношенні показові досліди французького фізика Беккереля, який заморожував і зберігав при температурі рідкого повітря (-190 ° С) спори грибів протягом півроку, після чого вони проростали.
Висока резистентність до перепадів температури, вологості, рН відома у Aspergillus fumigatus. Його конідії, наприклад, не по згину при коливаннях температури, що виникають під час польоту реактивних літаків, від -32 до +60 ° С у водній фазі, і від -32 до +80 ° С в паливі.
Відмінною особливістю деяких грибів, що викликають пошкодження матеріалів, є їх здатність рости на твердих сухих субстратах, за рахунок атмосферного зволоження. До таких грибів-ксерофілам відносяться, наприклад, Aspergillus penicilloides і A. glaucus var. tonophilus Ohtsuki, що ушкоджують оптичні прилади. У звичайних умовах ці гриби не витримують конкуренції із швидко видами, однак при низьких значеннях активності води гриби-ксерофіли займають на субстратах панівне становище.
Умови існування грибів на матеріалах часто пов'язані з низькими концентраціями поживних речовин, що також можна розглядати як екстремум. Багато гриби здатні задовольнятися слідові кількостями поживних речовин. Ця особливість дає певну перевагу оліготрофам при заселенні таких субстратів, як, наприклад, настінний живопис. Гриби-оліготрофи розмножуються набагато повільніше, але, пристосувавшись до життя в таких суворих умовах, завдають чималої шкоди.
Ще однією особливістю грибів є гетерогенність виду, тобто наявність всередині виду штамів, що розрізняються по морфології, фізіологічним, екологічним та іншим ознаками. Внутривидовое різноманітність відомо у гриба A. Niger. З пошкоджених матеріалів, що знаходяться в промерзлій грунті, виділений Кріофільні штам. Він розвивається при температурі 5 - 15 ° С, тоді як зазвичай A. Niger зростає при досить високих температурах. Гетерогенність виду властива й іншим грибам. Вище вже згадувалося про географічні ізолятах Penicillium nigricans. Відомі також біохімічні варіанти Cladosporium resinae, що використовують різні компоненти нафти.
Система внутрішньовидових популяцій (штамів, рас і т. п.) дуже рухлива. Представленість того чи іншого штаму в ній змінюється внаслідок зміни умов навколишнього середовища. Це може, наприклад, відбуватися при попаданні матеріалів, службовців субстратом для гриба, в іншій тепловий режим, в більш вологу або суху середу. При цьому одні штами гинуть, а інші одержують переважний розвиток. Крім того, можливе виникнення нових штамів. Індукторами таких новоутворень можуть бути екстремальні екологічні умови або вживаються для захисту матеріалів біоциди. Відомо мутагенну дію УФ-випромінювання та гама-променів, описано зміну морфолого-культуральних та фізіологічних властивостей Penicillium verrucosum var. cyclopium, A. niger та інших під впливом біоцидів.
Гриби - дуже варіабельна і рухома в екологічному відношенні група організмів. Один з механізмів мінливості грибів - гетерокаріоз. Залежно від умов середовища число ядер того чи іншого типу може варіювати в гетерокаріотіческом міцелії, забезпечуючи цим пристосованість гриба до виникаючих умов. Це властивість грибів має особливе значення у зв'язку з безперервним створенням нових матеріалів і виникненням нових штучно створюваних біотопів.
Описані морфологічні, фізіологічні і генетичні особливості грибів-біодеструкторів, безумовно, не вичерпують усього різноманіття їхніх властивостей, за допомогою яких вони пристосувалися до настільки широкому діапазону навколишніх умов. Проте вони дають уявлення про те, чому гриби відіграють домінуючу роль у процесах біодеструкції природних і штучно створених матеріалів.
Руйнування мікроорганізмами зазвичай відбуваються під дією не однієї якої-небудь групи, а комплексом, що включає і бактерії, і гриби. Одна група мікроорганізмів своєю діяльністю готує субстрат для іншої. При цьому виникають нові зв'язки між окремими мікроорганізмами, постійно формуються взаємопов'язані асоціації, щоб забезпечити виживання і адаптацію кожного виду окремо. Цей процес дуже складний і обумовлений безліччю факторів, серед них найважливіше значення має субстрат, на якому відбувається формування таких нових функціонально взаємопов'язаних одиниць, як мікробна асоціація чи біоценоз. При цьому екологічні умови грають найважливішу роль у їх формуванні. При різних екологічних умовах на одних і тих же матеріалах формуються різні групи мікроорганізмів. Наприклад, при випробуванні матеріалів на відкритому майданчику в умовах природної відносної вологості і температури повітря, при прямому дії сонячної радіації та атмосферних опадів через 8 місяців від початку досліду на випробувальному матеріалі домінували міцеліальні гриби і бактерії, через 15 місяців їх змінювали дріжджі. У складському приміщенні при нерегульованих відносної вологості повітря і температурі, відсутності різких перепадів параметрів навколишнього середовища через 8 місяців на матеріалах в основному переважали міцеліальні гриби; до кінця експерименту на більшості з них домінуючою групою ставали бактерії, з'явилися дріжджі. Під навісом при нерегульованих вологості і температури повітря, виключення впливу сонячної радіації і природної вентиляції через 8 місяців чисельність бактерій на зразках була найбільшою в порівнянні з міцеліальних грибів та дріжджами, через 15 місяців зростала питома вага дріжджів і міцеліальних грибів.
Таким чином, при розробці заходів боротьби з мікробіологічними пошкодженнями слід завжди враховувати можливість утворення на вражаючі матеріалі асоціацій, що включають бактерії і гриби і істотно розрізняються в різних екологічних умовах. Це властивість грибів має особливе значення у зв'язку з безперервним створенням нових матеріалів і виникненням нових штучно створюваних біотопів.
Описані морфологічні, фізіологічні і генетичні особливості грибів-біодеструкторів, безумовно, не вичерпують усього різноманіття їхніх властивостей, за допомогою яких вони пристосувалися до настільки широкому діапазону навколишніх умов. Проте вони дають уявлення про те, чому гриби відіграють домінуючу роль у процесах біодеструкції природних і штучно створених матеріалів.
Руйнування мікроорганізмами зазвичай відбуваються під дією не однієї якої-небудь групи, а комплексом, що включає і бактерії, і гриби. Одна група мікроорганізмів своєю діяльністю готує субстрат для іншої. При цьому виникають нові зв'язки між окремими мікроорганізмами, постійно формуються взаємопов'язані асоціації, щоб забезпечити виживання і адаптацію кожного виду окремо. Цей процес дуже складний і обумовлений безліччю факторів, серед них найважливіше значення має субстрат, на якому відбувається формування таких нових функціонально взаємопов'язаних одиниць, як мікробна асоціація чи біоценоз. При цьому екологічні умови грають найважливішу роль у їх формуванні. При різних екологічних умовах на одних і тих же матеріалах формуються різні групи мікроорганізмів, що було показано в роботах А.Ю. Лугаускаса. Наприклад, при випробуванні матеріалів на відкритому майданчику в умовах природної відносної вологості і температури повітря, при прямому дії сонячної радіації та атмосферних опадів через 8 місяців від початку досліду на випробувальному матеріалі домінували міцеліальні гриби і бактерії, через 15 місяців їх змінювали дріжджі. У складському приміщенні при нерегульованих відносної вологості повітря і температурі, відсутності різких перепадів параметрів навколишнього середовища через 8 місяців на матеріалах в основному переважали міцеліальні гриби; до кінця експерименту на більшості з них домінуючою групою ставали бактерії, з'явилися дріжджі. Під навісом при нерегульованих вологості і температури повітря, виключення впливу сонячної радіації і природної вентиляції через 8 місяців чисельність бактерій на зразках була найбільшою в порівнянні з міцеліальних грибів та дріжджами, через 15 місяців зростала питома вага дріжджів і міцеліальних грибів.
Таким чином, при розробці заходів боротьби з мікробіологічними пошкодженнями слід завжди враховувати можливість утворення на вражаючі матеріалі асоціацій, що включають бактерії і гриби і істотно розрізняються в різних екологічних умовах.

1.3 Матеріали та вироби, що ушкоджуються мікроорганізмами

В даний час важко знайти групу матеріалів, на яку мікроорганізми не надають руйнуючої дії. Біодеструкції піддаються бетон, деревина, папір, пластмаси, гума, електроізоляція, нафтопродукти, метали та їх сплави, металеве обладнання, радіоелектроніка, електротехніка, авіаційна і космічна техніка і т.д. Біодеструкція завдає величезної економічної шкоди, що обчислюється десятками мільярдів рублів на рік. У ряді випадків збиток взагалі не можна виразити в грошових одиницях: сюди відносяться аварії, що призводять до втрати здоров'я та загибелі людей, пов'язані з вибухами, з руйнуванням хімічного обладнання; катастрофи авіалайнерів і судів, викликані біокорозії, і т.д.
Крім того, слід мати на увазі, що безконтрольний розвиток мікроорганізмів на матеріалах також представляє певну небезпеку для здоров'я людей, оскільки бактерії і гриби, які пошкоджують матеріали, можуть бути причиною шкірних, алергічних та інших захворювань, а також джерелом сильно діючих токсинів.
Ознаки ушкодження матеріалів мікроорганізмами досить різноманітні. У ряді випадків спостерігається «пліснявіння» матеріалу, яке помітно неозброєним оком і вказує на участь у його псування грибів. На деревині, папері, тканинах, шкірі, пластмасах, лакофарбових покриттях під впливом мікроорганізмів часто з'являються різні забарвлені плями.
Пліснявіння і пігментація матеріалів нерідко супроводжуються зміною їх фізико-хімічних властивостей. Одні матеріали втрачають міцність, в інших знижуються відносне подовження при розриві, показники модуля пружності і напруги при розтягуванні, у третіх погіршуються діелектричні властивості.
До теперішнього часу, завдяки численним дослідженням, в основному відомі найбільш показові та специфічні представники різних мікроорганізмів, що викликають ушкодження різних матеріалів. Найбільш характерні мікроорганізми, що провокують псування конкретних матеріалів і харчових продуктів, представлені в табл.1 (див. додаток).
Непоправної шкоди завдають мікроорганізми, руйнуючи скарби світової культури - твори живопису, прикладного мистецтва, історичні та архітектурні пам'ятки. (Іллічов В.Д., 1987)

1.3.1 Мікроорганізми-руйнівники настінного живопису

У багатьох пам'ятках архітектури з настінним живописом в силу ряду екологічних факторів складаються сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів. Пліснява, актиноміцети, бактерії можуть використовувати для свого розвитку органічні зв'язуючі барвистого шару, рослинні залишки в штукатурці, реставраційні матеріали, забруднення на поверхні барвистого шару, мертві мікробні клітини, речовини, принесені внаслідок капілярного обсягу вологи у стінах пам'ятника. Розвиток гетеротрофних мікроорганізмів призводить до розпорошення барвистого шару настінного живопису, руйнування штукатурної основи і зміни колориту внаслідок переродження пігментів. Найбільш повними є дослідження, проведені в Різдвяному соборі Ферапонтова монастиря прямими мікроскопічними методами (скануюча електронна мікроскопія), а також результати мікробіологічних аналізів, проведені в соборі Різдва Богородиці у Борівському Пафнутьевском монастирі (Ребрикове та ін, 1988; Ребрикове, Карпович, 1988). Автори довели, що на стінопису розвиваються не які-небудь окремі мікроорганізми, а цілі мікробні спільноти, що включають бактерії, актиноміцети, гриби, а в деяких випадках водорості. Залежно від конкретних екологічних умов на одному і тому ж субстраті можуть формуватися різні мікробні асоціації, а та чи інша група мікроорганізмів - грати домінуючу роль.
Деякими авторами зазначено посилений розвиток мікроорганізмів - деструкторів при порушенні температуро-влажностностного режиму в пам'ятках архітектури. У церквах і соборах, як правило, неопалюваних, різниця літньої і зимової температури досягає 27 ° С. Коливання відносної вологості повітря в таких соборах з настінними розписами також бувають досить різкими (Лелікова, 1983). У роботі Д.С. Куріцин (1969) показано, що в соборах з настінними розписами необхідно прагнути не допускати, щоб відносна вологість повітря піднімалася вище 60-65%, так як при 66%, хоча і слабо, вже можуть розвиватися плісняві гриби. (Ребрикове Н.Л., 1988)

1.3.2 Мікроорганізми-руйнівники мармурових пам'ятників

Відомо, що мікроорганізми заселяють неорганічні будівельні матеріали і сприяють руйнуванню мармуру, вапняку, цегли і подібних субстратів, що знаходяться на відкритому повітрі. Їх розвиток на камені підсилює процеси вивітрювання, призводить до утворення на поверхні скульптур та спорудженні забарвлених плівок, корок, відшаровування луски мармуру. Біоплівки представляють собою cooбщества мікроорганізмів, взаємно підтримують розвиток один одного на мінеральному субстраті за рахунок виділення позаклітинних полімерних речовин (пігментів, полісахаридів, білків). Особливо активно деструктивні процеси протікають в умовах міст з високим рівнем забруднення повітря. Частинки пилу, що осідає на поверхні мармуру, взаємодіють мікробними плівками і продуктами їх метаболізму, що утворюють органічні кислоти.
У дослідженнях останніх років була показана подущая роль мікроміцетів в руйнуванні античного і середньовічного мармуру в Середземномор'ї, Криму та в умовах північної Європи. Мікроколоніальние меланізірованние гриби, які мають дрожжеподобним або меристематичних зростанням, на думку ряду авторів, здатні тривалий час розвиватися на мармурі і викликати поступове руйнування його поверхневого шару. Їх відрізняє висока стійкість до несприятливих зовнішніх факторів і здатність проникати в товщу субстрату. Поряд з ними на поверхні мармуру, що знаходиться на відкритому повітрі, повсюдно присутні пропагул типових грунтових грибів, що потрапляють на камінь з струмом повітря або частками грунту. Їх розвиток відбувається тільки за сприятливих зовнішніх умовах і супроводжується швидкою колонізацією субстрату і зміною його поверхневих властивостей. Очевидно, що інтенсивність деструктивних процесів у поверхневому шарі мармуру залежить від факторів зовнішнього середовища, а також якісного та кількісного складу мікрофлори, вивчення якої є неодмінною умовою при аналізі причин пошкодження каменя.
Численні мармурові скульптури і споруди в Санкт-Петербурзі експонуються на відкритому повітрі і піддаються прямому впливу атмосферних факторів і мікроорганізмів. Роль останніх у вивітрюванні каменю тут вивчалася раніше на прикладі аеробних гетеротрофних і нитрифицирующих бактерій в зразках руйнуються будівельних матеріалів. (Громов Б.В., 1963)

Глава 2. Об'єкти і методи досліджень

2.1 Об'єкти досліджень

Об'єктами дослідження обрано такі експонати:
1. Пам'ятна дошка Б.М. Шаховському, проба на зовнішній стіні головного корпусу АГТУ, встановлений близько 5 років тому. (Пам'ятна дошка)
2. Монумент, присвячений загиблим у ВВВ, розташований в парку АГТУ біля головного корпусу, встановлено близько 10 років тому. (Монумент ВВВ)
3. Пам'ятник викладачам і студентам Астррибвтуза - жертвам політичних репресій, розташований в парку головного корпусу і встановлений близько 3 років тому. (Пам'ятник жертвам репресій)
4. Картина під назвою «Стара Астрахань» - художник Дьяков П.К., написана в 90-х роках CC століття, зберігається у приміщенні Астраханської картинної галереї ім. Кустодієва Б. (Картина)
5. Скульптура під назвою «Робітники кашкети» - невідомого автора, матеріал бронза. (Скульптура № 1)
6. Скульптура - автор Шевченка Д.К., матеріал бронза, зроблена в 90 х роках CC століття. (Скульптура № 2)
Паралельно досліджувалася чистота повітря в приміщеннях музею за показниками обсіменіння спорами грибів.

2.2 Відбір проб

Досліджувані мною проби відбиралися стерильними тампонами, змоченими у стерильній воді, і містилися у пробірки зі стерильною водою для подальшого використання.
Поверхня досліджуваних експонатів протирають тампоном приблизно з однаковою площі 10 × 10 см ^2.
Також бралася проба повітря в приміщенні музею, шляхом відкриття чашки Петрі із середовищем Чапека на 15 хв. Після чого всі проби транспортувалися в лабораторію для негайного дослідження.

2.3 Стерилізація

Стерилізація є одним з найважливіших і необхідних прийомів у мікробіологічній практиці. Слово «стерилізація» в перекладі з латинської означає «знепліднювання». У практичній роботі під стерилізацією розуміють методи, застосовувані для знищення всіх форм життя як на поверхні, так і всередині стерилізуємих об'єктів. Мікробіологи стерилізують живильні середовища, посуд, різні інструменти та інші необхідні предмети з метою не допустити розвиток сторонніх мікроорганізмів в досліджуваних культурах.

2.3.1 Стерилізація живильних середовищ

Стерилізація насиченою парою під тиском - автоклавування. Даний спосіб стерилізації поживних середовищ є найбільш надійним і найчастіше застосовуваним. Він заснований на нагріванні матеріалу насиченою водяною парою при тиску вище атмосферного. Середовища звичайно стерилізують у пробірках, колбах, бутлях. Ємності заповнюють середовищем не більше ніж на половину їхньої висоти, щоб запобігти змочування пробок. Судини з середовищами закривають ватними пробками. Вони оберігають середовище від зараження мікроорганізмами, що знаходяться в навколишньому повітрі.
Пробки повинні бути достатньо щільними.

2.3.2 Стерилізація скляного посуду

Основний спосіб стерилізації скляного посуду - обробка сухим гарячим повітрям при температурі не вище 180 ° С протягом 1 - 3 ч. При цьому гинуть і вегетативні клітини, і спори мікроорганізмів. Стерилізацію здійснюють у спеціальних сухоповітряний (сухожарові) стерилізаторах і сушильних шафах, пристосованих для стерилізації.
Підготовка посуду до стерилізації. Посуд перед стерилізацією повинна бути ретельно вимита і загорнута в папір для збереження стерильності після прогрівання. Посуд розгортають безпосередньо перед вживанням.
Стерилізація. Посуд, підготовлену для стерилізації, завантажують в стерилізатор (або сушильну шафу) не дуже щільно, щоб забезпечити циркуляцію повітря і рівномірний надійний прогрів стерилізується матеріалу. Посуд можна стерилізувати і в автоклаві. Режим стерилізації в цьому випадку істотно залежить від об'єму судин і товщини скла. Для автоклавування посуд готують, як і для сухожарової стерилізації. (Нетрусов, 2005).

2.4 Методи досліджень

Для виявлення, вивчення та обліку чисельності мікроорганізмів, а в даному випадку мікроскопічних грибів, використовують методи посіву на щільні живильні середовища. Метод посіву залишається одним з поширених у практиці дослідження мікроорганізмів, внаслідок, того, що дозволяє, не тільки враховувати кількість, але і груповий (а часто і видовий) склад мікрофлори, а також дозволяє з ізольованих колоній, які виросли на чашках, виділити мікроорганізми в чисті культури для подальшого дослідження та ідентифікації (Теппер, 1987).
Техніка посіву
На щільні живильні середовища посів роблять переважно поверхово. Для цього агаризованому поживні середовища розливають в стерильні чашки Петрі і після охолодження підсушують в термостаті при 40 ° С. На поверхню агарового пластини стерильною градуйованою піпеткою наносять 0,05 мл грунтової суспензії, потім скляним шпателем Дрігальского розтирають краплю насухо, при цьому відкриту чашку тримають у вертикальному положенні близько полум'я пальника.
Можна поверхневий посів виконувати ватяним тампоном, яким відбиралася проба. Тампон віджимають від зайвої води і втирають рідину, що залишилася (культуральна або стерильна вода) в агар.
Засіяні чашки перевертають догори дном і поміщають в термостат. Терміни обліку мікроорганізмів залежать від складу середовища та групи враховуються мікроорганізмів. (Теппер, 1987)
У даному випадку посів здійснювався на наступні середовища:
- Середовище Чапека з додаванням молочної кислоти для придушення бактеріальної мікрофлори - для виділення мікроскопічних грибів;
- Глюкозо-пептонний середовище (Сабуро) - для виділення мікроскопічних грибів і дріжджів;
- Середовище Частухін для виділення целлюлозоразрушающіх мікрорганізмів.

Глава 3. Експериментальна частина

Таблиця № 1. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів пам'ятної дошки.
Таблиця № 2. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів монумента ВВВ.

Таблиця № 3. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів пам'ятника жертвам репресій.

Таблиця № 4. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів картини (зовнішня сторона).

Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів картини (внутрішня сторона).
Таблиця № 5. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів скульптури № 1.
Таблиця № 6. Чисельність і морфологія мікроорганізмів - обростувачів скульптури № 2.