Гиацинт водяной обыкновенный | |
---|---|
Научная классификация | |
Королевство: | Plantae |
Клэйд : | Трахеофиты |
Клэйд : | Покрытосеменные |
Клэйд : | Однодольные |
Клэйд : | Коммелиниды |
Порядок: | Коммелиналы |
Семья: | Pontederiaceae |
Род: | Эйхорния |
Разновидность: | E. crassipes |
Биномиальное имя | |
Эйхорния крассипес | |
Синонимы | |
Pontederia crassipes , широко известная как водный гиацинт , является водным растением, произрастающим в бассейне Амазонки , и часто является очень проблематичным инвазивным видом за пределами своего естественного ареала. Это единственный вид Pontederia subg. Ошунаэ . [2]
Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . ( Апрель 2021 г. ) |
Водный гиацинт - это свободно плавающее многолетнее водное растение (или гидрофит), произрастающее в тропической и субтропической Южной Америке . Водяной гиацинт с широкими, толстыми, блестящими яйцевидными листьями может подниматься над поверхностью воды на 1 метр (3 фута) в высоту. Эти листы 10-20 см (4-8 дюймов) через на ножке , который плавает с помощью плавучей колбы типа узелков на ее базу над поверхностью воды. У них длинные, губчатые и луковичные стебли. Перистые, свободно свисающие корни пурпурно-черные. Прямостоячий стебель поддерживает один колос из 8–15 замечательно привлекательных цветков , в основном от бледно-лилового до розового цвета с шестью лепестками. Когда водяной гиацинт не цветет, его можно принять за укус лягушки ( Limnobium spongia[3] ) или амазонский лягушонок (Limnobium laevigatum ).
Одно из самых быстрорастущих известных растений, водный гиацинт размножается в основном в виде побегов или столонов , которые в конечном итоге образуют дочерние растения. Кроме того, каждое растение может давать тысячи семян каждый год, и эти семена могут оставаться жизнеспособными более 28 лет. [4] Некоторые водные гиацинты в некоторых местах в Юго-Восточной Азии вырастали от 2 до 5 метров (от 7 до 16 футов) в день . [5] Водяной гиацинт ( Pontederia crassipes ) энергично выращивает растения, и за одну-две недели маты могут увеличиваться вдвое. [6] Говорят, что с точки зрения количества растений, а не размера, их число может увеличиться более чем в сто раз за 23 дня.
В своем родном ареале эти цветы опыляются длинноязычными пчелами, и они могут воспроизводиться как половым, так и клональным путем. Инвазивность гиацинта связана с его способностью клонировать себя, и большие пятна, вероятно, все являются частью одной и той же генетической формы.
Водяной гиацинт имеет три формы цветков и называется « тристиловый ». Цветочные морфы названы по длине пестика: длинный, средний и короткий. [7] Tristylous популяции, однако, ограничены родным низменным диапазоном водного гиацинта в Южной Америке; во введенном диапазоне преобладает M-морф, изредка встречается L-морф, а S-морф вообще отсутствует. [8] Это географическое распределение цветочных морфов указывает на то, что события-основатели сыграли заметную роль в мировом распространении вида. [9]
Его среда обитания варьируется от тропической пустыни до субтропической или умеренно-теплой пустыни до зон тропических лесов . Температурная переносимость водяного гиацинта следующая; минимальная температура роста - 12 ° C (54 ° F); оптимальная температура роста 25–30 ° C (77–86 ° F); максимальная температура роста составляет 33–35 ° C (91–95 ° F), а устойчивость к pH оценивается в 5,0–7,5. Листья погибают от мороза, а растения не переносят температуру воды> 34 ° C (93 ° F). Водные гиацинты не растут там, где средняя соленость превышает 15% солености морской воды (около 5 г соли на кг). В солоноватой воде на его листьях проявляются эпинастия и хлороз., и в конце концов умрут. Плоты собранного водяного гиацинта сплавляли в море, где он погиб. [10]
Azotobacter chroococcum , вид азотфиксирующих бактерий , вероятно, сосредоточен вокруг основания черешков , но бактерии не фиксируют азот, если растение не страдает от крайнего дефицита азота. [11]
Свежие растения содержат колючие кристаллы . [10] Сообщается, что это растение содержит цианистый водород , алкалоиды и тритерпеноиды и может вызывать зуд . [12] Растения, обработанные 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой, могут накапливать смертельные дозы нитратов [13] и других вредных элементов в загрязненной окружающей среде . [ необходима цитата ]
Этот раздел требует дополнительных ссылок для проверки . ( Апрель 2021 г. ) |
Поскольку водные гиацинты очень плодовиты, их сбор для промышленного использования также служит средством экологического контроля.
В северо-восточной Индии, на Филиппинах, в Таиланде и Вьетнаме стебли водяного гиацинта используются в качестве материала для плетения и источника волокон. Нити высушенных волокон сплетены или переплетены вместе, образуя тесьму или шнур, используемый для изготовления сумок, обуви, венков, шляп, ваз, рождественских фонарей и других декоративных материалов. Сушеные стебли используют для корзин и мебели. Волокна водяного гиацинта используются в качестве сырья для бумаги.
Поскольку в растении много азота, его можно использовать в качестве субстрата для производства биогаза и шлама, полученного из биогаза. Однако из-за легкого накопления токсинов растение подвержено заражению при использовании в качестве корма.
Установка чрезвычайно устойчива и обладает высокой способностью поглощать тяжелые металлы , включая кадмий , хром , кобальт , никель , свинец и ртуть , что может сделать его пригодным для биоочистки промышленных сточных вод. [14] , [15] , [16] , [17] В дополнение к тяжелым металлам Pontederia crassipes может также удалять другие токсины, такие как цианид , что является экологически полезным в районах, где ведется добыча золота. [18]
Водяной гиацинт широко завезен в Северную Америку, Европу, Азию, Австралию, Африку и Новую Зеландию . [19] Во многих областях он стал важным и опасным инвазионным видом . В Новой Зеландии он внесен в Национальное соглашение о вредных растениях , что запрещает его размножение, распространение или продажу. В больших акваториях, таких как Луизиана, заводи Кералы в Индии , Тонлесап в Камбодже и озеро Виктория , он стал серьезным вредителем. Обычный водный гиацинт стал инвазивным видом растений на озере Виктория в Африке.после того, как он был завезен в этот район в 1980-х годах. [20]
Если не контролировать, водный гиацинт может полностью покрыть озера и пруды; это резко влияет на поток воды и блокирует попадание солнечного света на местные водные растения, которые часто погибают. Процессы разложения истощают растворенный кислород в воде, что часто приводит к гибели рыб. [21] Растения также создают основную среду обитания для москитов , [22] классические векторы болезни, а также виды улиток , известных хозяин паразитического Flatworm , который вызывает шистосомоз (улитка лихорадки). [23] Прямо обвиняется в голодающих фермерах, ведущих натуральное хозяйство в Папуа-Новой Гвинее , [ необходима цитата] водный гиацинт остается серьезной проблемой там, где отсутствуют эффективные программы контроля. Водяной гиацинт часто является проблемой в искусственных прудах, если его не контролировать, но он также может служить источником пищи для золотых рыбок, поддерживать чистоту воды [24] [25] и обеспечивать кислород. [26]
Водяной гиацинт часто проникает в водоемы, которые уже были затронуты деятельностью человека. [ необходимая цитата ] Например, растения могут нарушить баланс естественного жизненного цикла в искусственных водоемах или в заболоченных озерах, которые получают большое количество питательных веществ.
Из П. гиацинта " инвазивности, несколько биологических агентов управления , были освобождены , чтобы контролировать его, в том числе два долгоносиков (Coleoptera: Curculionidae), Neochetina bruchi Hustache и Neochetina eichhorniae Warner, и моли Niphograpta albiguttalis (Warren) (Lepidoptera: Pyralidae). [27] [28] Neochetina eichhorniae вызывает «значительное сокращение производства водяного гиацинта» (в Луизиане); он уменьшает высоту, вес, длину корней и заставляет растение производить меньше дочерних растений. N. eichhorniae была завезена из Аргентины во Флориду в 1972 г. [29]Полуводный кузнечик Cornops aquaticum исследуется в Южной Африке как дополнительный агент борьбы. [30]
Приводятся различные сведения о том, как водный гиацинт был завезен в Соединенные Штаты. [а]
Утверждение , что гиацинт вода была введена в США в 1884 году на Всемирной выставке в Новом Орлеане, также известный как мировой хлопковой Centennial , [32] было охарактеризовано как «первый аутентичный счет», [33] , а также " местная легенда ». [34]
В свое время версии «легенды» утверждали, что растения были подарены японской делегацией на ярмарке. [37] Это утверждение отсутствует в соответствующей статье, опубликованной в журнале военных инженеров за 1940 год, [b] [38], но появляется в статье, написанной в 1941 году директором отдела дикой природы и рыболовства в Департаменте штата Луизиана. Автор пишет: «Японское правительство содержало японское здание» на ярмарке, и «японские сотрудники импортировали из Венесуэлы значительное количество водяного гиацинта, которые были розданы в качестве сувениров». [c] [35] Это утверждение было повторено более поздними авторами с различными изменениями в деталях.Таким образом, сотрудник НАННоэль Д. Вьетмейер (1975) писал, что «японские предприниматели» завезли растение в США, и что растения были «собраны из реки Ориноко в Венесуэле» [36], и это утверждение было поддержано в том же духе парой. из НАСА исследователей ( Волвертон & McDonald 1979 ), которые утверждали , что сувенирных растения были небрежно свалены в различных водных путях. [39] Канадский биолог Спенсер Барретт (2004) тем временем поддержал теорию, которую сначала вырастили в садовых прудах, после чего они размножились и сбежали в окрестности. [40] В рассказе рассказчика детских историй Кэрол Марш появляются другие подробности.(1992), который сказал, что «Япония раздала семена водяного гиацинта» во время выставки [41], а другой южный рассказчик, Гаспар Дж. «Бадди» Столл (1998) заверил своих читателей, что японцы дали каждой семье по упаковке этих семян. . [42]
В одном документе также исследовалась роль, которую продажа семян и растений по каталогам могла сыграть в распространении инвазивных растений. Было обнаружено, что P. crassipes был предложен в 1884 году в « Каталоге редких кувшинок и других отборных водных растений в Бордентауне, штат Нью-Джерси, изданном в Бордентауне, штат Нью-Джерси» , [43] и Haage & Schmidt
из Германии. завод с 1864 г. (с момента основания фирмы). [43] К 1895 году он был предложен поставщиками семян в штатах Нью-Джерси, Нью-Йорк, Калифорния и Флорида. [44] [d]Журнал Harper's Weekly (1895) напечатал анекдотический отчет, в котором говорилось, что некий человек из Нового Орлеана собирал и приносил домой водные гиацинты, собранные им в Колумбии, ок. 1892 г., и растение распространилось за 2 года. [46]
По мере того, как гиацинты размножаются в циновки, они устраняют присутствие рыбы и перекрывают водные пути для катания на лодках и судоходства. [47] Этот эффект начал хорошо распространяться в штате Луизиана на рубеже 20-го века. [32]
Завод вторгся во Флориду в 1890 году [48], и, по оценкам, 50 кг / м 2 растительной массы заглушили водные пути Флориды. [49] Засорение реки Сент-Джонс представляло серьезную угрозу, и в 1897 году правительство направило оперативную группу Инженерного корпуса армии США для решения проблемы с водяным гиацинтом, от которой страдают такие государства Персидского залива , как Флорида и Луизиана. [e] [51] [50]
Так, в начале 20 века Военное министерство США (то есть Инженерный корпус армии) испытало различные средства уничтожения растений, включая струю пара и горячей воды, нанесение различных сильных кислот и последующее применение нефти. путем сжигания. [f] Опрыскивание насыщенным солевым раствором (но не разбавленными растворами) эффективно уничтожает растения; К сожалению, это считалось чрезмерно дорогим, и инженеры выбрали гербицид марки Harvesta, активным ингредиентом которого была мышьяковая кислота , в качестве оптимального экономичного средства для искоренения. [52] [53]Этот гербицид использовался до 1905 года, когда его заменили другим соединением на основе белого мышьяка . [53] Инженер, которому было поручено распыление, не считал, что яд является поводом для беспокойства, заявив, что экипаж лодки для распыления обычно ловил рыбу на своих рабочих площадках и съедал ее. [54] Однако опрыскивание имело мало надежды на полное уничтожение водяного гиацинта из-за огромных размеров ускользнувших колоний и недоступности некоторых зараженных территорий, и инженер предположил, что могут потребоваться некоторые биологические средства контроля. [55]
В 1910 году New Foods Society предложило смелое решение . Их план состоял в том, чтобы импортировать и выпустить бегемотов из Африки в реки и залив Луизианы. Затем бегемот съел водяной гиацинт, а также стал производить мясо, чтобы решить еще одну серьезную проблему того времени - американский мясной кризис. [32]
Известный как законопроект об американском бегемоте, HR 23621 был представлен конгрессменом из Луизианы Робертом Бруссардом и обсужден в Сельскохозяйственном комитете Палаты представителей США. Главными сотрудниками New Foods Society и сторонниками законопроекта Бруссара были майор Фредерик Рассел Бернхэм , знаменитый американский разведчик , и капитан Фриц Дюкен., южноафриканский разведчик, который позже стал печально известным шпионом Германии. Выступая перед Сельскохозяйственным комитетом, Бернхэм указал на то, что ни одно из животных, которых ели американцы, - куры, свиньи, коровы, овцы, ягнята, - не было уроженцем США; все они были завезены европейскими поселенцами за несколько столетий до этого, так почему же американцы не решаются вводить гиппопотама и других крупных животных в свой рацион? Дюкен, который родился и вырос в Южной Африке, далее отметил, что европейские поселенцы на этом континенте обычно включали в свой рацион бегемотов, страусов, антилоп и других африканских диких животных и не страдали от каких-либо негативных последствий. Законопроект об американском бегемоте почти был принят, но ему не хватило одного голоса. [32]
По иронии судьбы, водные гиацинты также были введены в воды, населенные ламантинами во Флориде, с целью биоремедиации (см. § Фиторемедиация ниже) вод, которые стали загрязненными и стали жертвами цветения водорослей . [56] Ламантины включают водный гиацинт в свой рацион, [56] но, возможно, это не лучший выбор для них. [57]
В 1956 году E. crassipes была запрещена к продаже или пересылке в Соединенных Штатах , при условии наложения штрафа и / или тюремного заключения. [58] Этот закон был отменен HR133 [59] [60] [116-й Конгресс (2019-2020)] 27.12.2020.
Водяной гиацинт, возможно, был завезен в Египет в конце 18-го - начале 19-го века во времена правления Мухаммеда Али , но не считался угрозой вторжения до 1879 года. [61] [62] Вторжение в Египет датируется периодом между 1879 и 1892 Бридж Гопал . [63] Гопал; Хлам; Дэвис (2000) , Биоразнообразие водно-болотных угодий, 2 стр. 109. </ref>
Растение (африкаанс: waterhiasint [64] ), возможно, вторглось в Южную Африку в 1910 году, [66] [67] [68], хотя были заявлены более ранние даты. [71] [г]
Растение было завезено бельгийскими колонистами в Руанду для украшения своих владений. Затем он естественным путем продвинулся к озеру Виктория, где он был впервые обнаружен в 1988 году. [73] Там, без каких-либо естественных врагов, он стал экологической чумой, задушив озеро, уменьшив рыбные резервуары и нанеся ущерб местной экономике. Это затрудняет доступ к Кисуму и другим гаваням.
Водяной гиацинт также появился в Эфиопии , где впервые о нем было сообщено в 1965 году на водохранилище Кока и на реке Аваш , где Эфиопскому управлению электроснабжения и освещения удалось поставить его под умеренный контроль за счет значительных затрат человеческого труда. Другие заражения в Эфиопии включают множество водоемов в регионе Гамбела , Голубой Нил от озера Тана до Судана и озеро Эллен возле Алем Тена . [74] К 2018 году это стало серьезной проблемой на озере Тана в Эфиопии.
Водный гиацинт также встречается на реке Шир в национальном парке Ливонде в Малави.
Водяной гиацинт был завезен в Северную Америку в 1884 году, а затем в Азию , Африку и Австралию . Поскольку в новой локации нет естественных врагов, она может быстро размножаться и вызывать бедствия.
Водяной гиацинт был завезен в Бенгалию, Индия, из-за его красивых цветов и формы листьев, но оказался инвазивным сорняком, истощающим кислород из водоемов, что привело к уничтожению рыбных запасов. [75] Водный гиацинт был назван «(Прекрасным) Голубым дьяволом» в Бенгалии и «Бенгальский террор» в других местах Индии; в Бангладеш их называли «немецкими травами» (бенгальский: Germani pana ) из-за веры в то, что в их внедрении участвовала миссия немецких подводных лодок Kaiser [76] в начале Первой мировой войны; и назвал «японскими неприятностями» Шри-Ланку из-за слухов о том, что англичане посадили их, чтобы соблазнить японские самолеты приземлиться на небезопасные площадки.[77][78]
В Бангладеш началось осуществление проектов по использованию водяного гиацинта для строительства плавучих огородов. [79]
Водяной гиацинт также вторгся в озеро Тонлесап в Камбодже. Проект Osmose в Камбодже пытается бороться с ним, заставляя местных жителей плести из него корзины.
Завод вошел в Японию в 1884 году для садоводческого оценки, согласно общепринятой точке зрения, [80] [81] , но исследователь посвятил изучению растений обнаружил , что укиё-э художника Утагава Утагава Кунисада (ака Ютагава Тойокуни III, д. 1865 ) произвел гравюру с изображением водяного гиацинта, золотой рыбки и красивых женщин , датированную 1855 годом. [82] Растение плавает на поверхности воды в наполненных (стеклянных) аквариумах, [83] или глазурованных глиняных горшках с водяными лилиями ( горшки хибачи) служит заменителем). [84]
В 1930-х годах водный гиацинт был завезен в Китай в качестве корма , декоративного растения и сточных вод.контрольное растение, и его широко выращивали на юге в качестве корма для животных. Начиная с 1980-х годов, с быстрым развитием внутренней промышленности Китая, эвтрофикация внутренних вод усилилась. С помощью эффективных механизмов бесполого размножения и адаптации к окружающей среде водный гиацинт начал широко распространяться в бассейне реки. Гиацинты перекрывали реку и мешали внутреннему водному движению. Например, многие водные пути в Чжэцзяне и других провинциях были заблокированы быстрорастущим водяным гиацинтом. Кроме того, большое количество водных гиацинтов, плавающих в воде, будет препятствовать попаданию солнечного света в воду, а его распад потребляет много растворенного в воде кислорода, ухудшает качество воды и может привести к гибели других водных растений.Вспышка водяного гиацинта серьезно повлияла на биоразнообразие местных жителей.экосистема и угрожает производству, жизни и здоровью жителей сообщества.
В Ираке водяной гиацинт, который был импортирован в 1990-х годах в качестве декоративного растения, вызвал серьезные проблемы для систем водоснабжения и рыбаков Евфрата .
В 2016 году Европейский Союз запретил любую продажу водяного гиацинта в ЕС. [85] Вид включен в список инвазивных чужеродных видов, вызывающих озабоченность Союза. [86] Это означает, что не только продажа, но и импорт, выращивание или преднамеренный выброс в окружающую среду запрещены на всей территории Европейского Союза. [87]
Водяной гиацинт быстро размножается, его легко плавать и распространять, он может быстро покрывать водоем, что приводит к плохой прозрачности воды. Следовательно, в природных водах водный гиацинт конкурирует с другими водными (плавающими и погруженными) растениями и водорослями за минеральное питание, солнечный свет и т. Д. За ресурсы, тем самым подавляя рост других водных и водорослевых организмов. В 2011 году Wu Fuqin et al. [88]проследили результаты исследования озера Юньнань Дяньчи, а также показали, что водный гиацинт может влиять на фотосинтез фитопланктона, подводных растений и водорослей за счет качества водной среды и подавлять их рост. Кроме того, вспышка водяного гиацинта и стадия его распада потребуют одновременно большого количества растворенного кислорода в водоеме, и пространство для размножения подводных животных, таких как рыбы, будет сокращено, и даже большое количество рыба умрет. Это похоже на изменение исходной пищевой цепи в водоеме, тем самым снижая стабильность экосистемы в этой акватории. [ необходима цитата ]
Массовый рост водяного гиацинта часто покрывает водоем, где он расположен, блокируя русла рек и водных путей и затрудняя транспортировку воды. По имеющимся данным, в течение 20 дней подряд в нижнем течении реки Хан в Ухане появился большой участок водяного гиацинта, который представляет прямую угрозу для безопасного плавания судов в нижнем течении реки Янцзы. В водах рек Яоцзян, Фэнхуа и Миньцзян в Нинбо, Чжэцзян, корабли также не могли ходить из-за обилия растительности. [89]Во-вторых, водный гиацинт может поглощать большое количество вредных тяжелых металлов и других веществ. После смерти он сгниет и опустится на дно воды, вызывая вторичное загрязнение водного объекта, ухудшая качество естественной воды и в тяжелых случаях может даже повлиять на качество питьевой воды жителей. В-третьих, из-за густого роста водяного гиацинта он доставляет большие трудности рыбакам и часто разрушает орудия лова, что приводит к значительному увеличению затрат на ловлю рыбы. [90] Поверхность водоема, где сильно растет водяной гиацинт, часто является местом размножения комаров и вредных патогенов, представляющих потенциальную угрозу для здоровья местных жителей. [91]
Нашествие водяного гиацинта также имеет социально-экономические последствия. Поскольку водяной гиацинт на 95% состоит из воды, уровень эвапотранспирации высок. [92] Таким образом, небольшие озера, которые были покрыты этим видом, могут высыхать и оставлять сообщества без достаточного количества воды или пищи. В некоторых районах плотные маты водяного гиацинта препятствуют использованию водных путей, что приводит к потере транспортных средств (как людей, так и груза), а также к потере возможностей для рыбной ловли. [93] Большие суммы выделяются на удаление водяного гиацинта из водоемов, а также на выяснение того, как уничтожить собранные остатки. [94]Заготовка водяного гиацинта механическим способом требует больших усилий. Для получения миллиона тонн свежей биомассы потребуется 75 грузовиков мощностью 40 м3 в день в течение 365 дней, чтобы избавиться от миллиона тонн водяного гиацинта. [95] Затем водяной гиацинт будет перенесен на свалку и подвергнут разложению с выделением CO2, CH4 и оксидов азота, которые все отрицательно повлияют на качество воздуха и будут способствовать глобальному потеплению. [96]
Контроль зависит от конкретных условий каждого пораженного участка, таких как степень заражения водяным гиацинтом, региональный климат и близость к людям и дикой природе. [97]
Химический контроль используется меньше всего из трех средств борьбы с водяным гиацинтом из-за его долгосрочного воздействия на окружающую среду и здоровье человека. Использование гербицидов требует строгого разрешения государственных органов по защите и квалифицированного специалиста для обработки и опрыскивания пораженных участков. Использование химических гербицидов применяется только в случае сильной инфильтрации водяного гиацинта. [98]Однако наиболее успешное применение гербицидов происходит тогда, когда они используются на небольших участках заражения водяным гиацинтом. Это связано с тем, что на больших территориях большее количество матов из водяных гиацинтов, вероятно, переживет действие гербицидов и может фрагментироваться для дальнейшего размножения больших площадей из водяных гиацинтов. Кроме того, он более экономичен и менее трудоемок, чем механическое управление. Тем не менее, это может привести к экологическим последствиям, поскольку может проникать в систему грунтовых вод и влиять не только на гидрологический цикл внутри экосистемы, но также отрицательно влиять на местную водную систему и здоровье человека. Также следует отметить, что использование гербицидов не является строго избирательным в отношении водных гиацинтов; ключевые виды и жизненно важные организмы, такие как микроводоросли, могут погибнуть от токсинов и разрушить хрупкие пищевые сети. [97]
Химическое регулирование водных гиацинтов можно осуществить с помощью обычных гербицидов, таких как 2,4-Д, глифосат и дикват. Гербициды распыляются на листья водяного гиацинта и приводят к прямым изменениям физиологии растения. [99] Использование гербицида, известного как 2,4-D, приводит к гибели водяного гиацинта за счет ингибирования роста клеток новой ткани и клеточного апоптоза. [100] Может пройти почти две недели, прежде чем маты из водяного гиацинта будут уничтожены с помощью 2, 4-D. Ежегодно в Луизиане обрабатывается от 75 000 до 150 000 акров (от 30 000 до 61 000 га) водного гиацинта и аллигатора . [101]
Гербицид, известный как дикват, представляет собой жидкую бромистую соль, которая может быстро проникать в листья водяного гиацинта и приводить к немедленному отключению растительных клеток и клеточных процессов. Для гербицида глифосата он имеет более низкую токсичность, чем другие гербициды; поэтому для разрушения матов из водяного гиацинта требуется больше времени (около трех недель). Симптомы включают устойчивое увядание растений и изменение цвета листьев растений на желтый, что в конечном итоге приводит к их гниению. [98]
Физический контроль осуществляется наземными машинами, такими как ковшовые краны, драглайны или стрела, или водными машинами, такими как водные сорняки , земснаряды [102] или измельчители растительности. [103] Механическое удаление считается лучшим краткосрочным решением проблемы разрастания растений. В рамках проекта на озере Виктория в Африке использовалось различное оборудование для измельчения, сбора и утилизации 1500 гектаров (3700 акров) водяного гиацинта за 12-месячный период. Однако это дорого и требует использования как наземных, так и водных транспортных средств, но потребовалось много лет, чтобы озеро пришло в плохое состояние, и рекультивация будет постоянным процессом. [ необходима цитата ]
Это может иметь ежегодную стоимость от 6 до 20 миллионов долларов и считается лишь краткосрочным решением долгосрочной проблемы. Другой недостаток механического сбора урожая заключается в том, что он может привести к дальнейшей фрагментации водных гиацинтов, когда растения разбиваются вращающимися ножами машин для сбора растений. Осколки водяного гиацинта, оставшиеся в воде, могут легко размножаться бесполым путем и вызывать новое заражение. [99]
Однако транспортировка и утилизация собранного водяного гиацинта представляет собой проблему, потому что растительность тяжелая. Собранный водный гиацинт может представлять опасность для здоровья человека из-за склонности растения к поглощению загрязняющих веществ и считается токсичным для человека. Кроме того, практика механического сбора урожая неэффективна при крупномасштабных заражениях водяного гиацинта, поскольку этот водный инвазивный вид растет гораздо быстрее, чем его можно уничтожить. Только от одного до двух акров ( 1 / 2 до 1 га) водного гиацинта может быть механически собирали ежедневно из - за огромного количества воды гиацинты в окружающей среде. Поэтому процесс очень трудоемкий. [104]
Поскольку химическое и механическое удаление часто бывает слишком дорогим, загрязняющим и неэффективным, исследователи обратились к средствам биологической борьбы с водяным гиацинтом. Работа началась в 1970-х годах, когда исследователи Министерства сельского хозяйства США выпустили в Соединенные Штаты три вида долгоносиков, которые, как известно, питаются водяным гиацинтом, Neochetina bruchi , N. eichhorniae и водяным гиацинтовым мотыльком Sameodes albiguttalis.. Виды долгоносиков были завезены в штаты побережья Мексиканского залива, такие как Луизиана, Техас и Флорида, где тысячи акров земли были заражены водяным гиацинтом. Было обнаружено, что десять лет спустя, в 1980-х годах, количество водяных гиацинтовых матов сократилось на целых 33%. Однако, поскольку жизненный цикл долгоносиков составляет девяносто дней, это накладывает ограничение на использование биологического хищника для эффективного подавления роста водяного гиацинта. [101] Эти организмы регулируют водный гиацинт, ограничивая размер водяного гиацинта, его вегетативное размножение и производство семян. Также они переносят микроорганизмы, которые могут быть патологическими для водяного гиацинта. Эти долгоносики поедают ткань стебля, что приводит к потере плавучести растения, которое в конечном итоге тонет. [99]Несмотря на ограниченный успех, долгоносики с тех пор были выпущены более чем в 20 других странах. [ необходима цитата ] Однако наиболее эффективным методом контроля остается контроль избыточных питательных веществ и предотвращение распространения этого вида. [ необходима цитата ]
В мае 2010 года Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США выпустила Megamelus scutellaris в качестве дополнительного насекомого для биологической борьбы с инвазивными видами водных гиацинтов. Megamelus scutellaris небольшой дельфацида насекомых родной Аргентине. Исследователи изучали эффекты агента биологической борьбы в обширных исследованиях диапазона хозяев с 2006 года и пришли к выводу, что насекомое очень специфично для хозяина и не будет представлять угрозы для какой-либо другой популяции растений, кроме водяного гиацинта-мишени. Исследователи также надеются, что этот биологический контроль будет более устойчивым, чем существующие биологические средства контроля и гербициды, которые уже используются для борьбы с инвазивным водяным гиацинтом.[105]
Еще одно насекомое, рассматриваемое как средство биологической борьбы, - это полуводный кузнечик Cornops aquaticum . Это насекомое является специфическим для водяного гиацинта и его семейства, и, помимо питания растением, оно вносит вторичное патогенное заражение. Этот кузнечик был завезен в Южную Африку в ходе контролируемых испытаний. [30]
По сообщениям, интродукция ламантинов в водные пути позволила успешно контролировать рост растений в Гайане . [57]
Университет Rhodes Центр биологического контроля является выращивание Megamelus scutellaris скопом для биоуправления на плотинах в Южной Африке. [106] [107]
Из-за чрезвычайно высокой скорости развития Pontederia crassipes является отличным источником биомассы . Таким образом, с одного гектара (2,5 акра) посевов на корню производится более 70000 м 3 / га (1000000 куб. Футов / акр) биогаза (70% CH
4, 30% CO
2). [108] Согласно Кертису и Дьюку, из одного кг (2,2 фунта) сухого вещества можно получить 370 литров (13 куб. Футов) биогаза, что дает теплотворную способность 22 000 кДж / м 3 (590 БТЕ / куб. Фут) по сравнению с чистым метан (895 БТЕ / фут 3 ) [109]
Wolverton и McDonald сообщают приблизительно 0,2 м 3 / кг (3 куб. Фута / фунт) метана, [час], что указывает на потребность в биомассе в 350 т / га (160 коротких тонн / акр) для достижения 70 000 м 3 / га (1 000 000 куб. Футов / акр) урожайности, прогнозируемой Национальной академией наук (Вашингтон). [111] Уэки и Кобаяши упоминают более 200 т / га (90 коротких тонн / акр) в год. [112] Редди и Такер нашли экспериментальный максимум более чем на 1 / 2 тонны на гектар ( 1 / 4 короткую тонну / акр) в день. [113]
Бенгальские фермеры собирают и складывают эти растения для сушки в начале холодного сезона; Затем они используют сухие водные гиацинты в качестве топлива. Зола используется как удобрение. В Индии из одной тонны (1,1 короткой тонны) высушенного водяного гиацинта получается около 50 литров этанола и 200 кг остаточного волокна (7700 БТЕ). Бактериальная ферментация одной тонны (1,1 коротких тонн) дает 26,500 фут 3 газа (600 Btu) с 51,6% метана ( CH
4), 25,4% водорода ( H
2), 22,1% углекислого газа ( CO
2) и 1,2% кислорода ( O
2). Газификация одной тонны (1,1 короткой тонны) сухого вещества воздухом и паром при высоких температурах (800 ° C или 1500 ° F) дает около 40000 футов 3 (1100 м 3 ) природного газа (143 БТЕ / фут 3 ), содержащего 16,6% H
2, 4,8% CH
4, 21,7% CO ( оксид углерода ), 4,1% CO
2, и 52,8% N
2( азот ). Высокое содержание влаги в водяном гиацинте, значительно увеличивающее затраты на обработку, имеет тенденцию ограничивать коммерческие предприятия. [111] [114] Можно спроектировать непрерывную гидравлическую производственную систему, которая обеспечит лучшее использование капитальных вложений, чем в традиционном сельском хозяйстве, которое, по сути, является периодическим процессом. [10] [115]
Трудозатраты на сбор водяного гиацинта можно значительно сократить, разместив места сбора и переработчиков на водохранилищах, которые используют преобладающие ветры . Системы очистки сточных вод также могут быть добавлены к этой операции. Собранная биомасса затем будет преобразована в этанол , биогаз , водород , газообразный азот и / или удобрения . Побочный продукт вода может быть использована для орошения близлежащих пахотных земель . [10]
Водяной гиацинт удаляет мышьяк из питьевой воды, загрязненной мышьяком. Это может быть полезным инструментом для удаления мышьяка из воды трубчатых колодцев в Бангладеш . [116]
Также наблюдается, что водный гиацинт усиливает нитрификацию в ячейках очистки сточных вод живой техники. Их корневые зоны - прекрасные микрорайоны для бактериальных сообществ. [24]
Водяной гиацинт - обычное кормовое растение в странах третьего мира, особенно в Африке, хотя чрезмерное употребление может быть токсичным. Он богат белком (азотом) и микроэлементами, а козьи фекалии также являются хорошим источником удобрений.
Сообщается, что водный гиацинт эффективно удаляет из воды около 60–80% азота [117] и около 69% калия. [118] Было обнаружено, что корни водяного гиацинта удаляют твердые частицы и азот в естественных неглубоких заболоченных территориях. [119] [120]
Завод также может фильтровать тяжелые металлы и различные другие токсины из загрязненной воды. [121]
Эти корни из понтедерия гиацинта , естественно , поглощают загрязняющие вещества , включая свинец , ртуть и стронций-90 , а также некоторые органические соединения , как полагают , чтобы быть канцерогенными , в концентрациях , в 10000 раз , что в окружающей воде. [122] Водные гиацинты можно выращивать для очистки сточных вод (особенно сточных вод молочных предприятий). [10] [ неудачная проверка ]
В местах, где водный гиацинт является инвазивным, избыточным и нуждается в очистке, эти черты делают его свободным для сбора урожая, что делает его очень полезным в качестве источника органического вещества для компостирования в органическом сельском хозяйстве . Он используется во всем мире в качестве удобрений и в качестве корма для животных . [123]
В Бенгалии, Индия, качури-пана использовалась в основном в качестве удобрений, компоста или мульчи и, во вторую очередь, в качестве корма для домашнего скота и рыбы. [124] В Бангладеш фермеры в юго-западном регионе выращивают овощи на «плавучих садах», как правило, с каркасом из бамбука, с высушенной массой водяного гиацинта, покрытой почвой в качестве подстилки. Поскольку большая часть обрабатываемых земель находится под водой в течение нескольких месяцев во время сезона дождей в этом низменном регионе, фермеры выращивают этот метод уже много десятилетий. Метод этого земледелия известен под многими названиями, включая дхап чаш и васоман чаш . [125]
В Кении, Восточная Африка, его экспериментально использовали как органическое удобрение, хотя есть разногласия, связанные с высоким щелочным значением pH удобрения. [126]
В разных уголках мира завод используется для производства мебели, сумок, корзин, веревок и предметов домашнего обихода / предметов интерьера (абажуры, рамы для картин) предприятиями, созданными неправительственными организациями и предпринимателями. [123] [56]
Американо-нигерийский Achenyo Idachaba получил награду за демонстрацию того, как это растение можно использовать для получения прибыли в качестве плетеной продукции в Нигерии. [127]
Хотя исследование показало, что водные гиацинты имеют очень ограниченное применение для производства бумаги [128], они, тем не менее, используются для производства бумаги в небольших масштабах. Госвами указал в своей статье, что из водяного гиацинта можно делать жесткую и прочную бумагу. Он обнаружил, что добавление целлюлозы водяного гиацинта к сырью бамбуковой целлюлозы для обезжиривания бумаги может увеличить физическую прочность бумаги.
Растение используется в качестве столового овоща, богатого каротином, на Тайване . Иногда яванцы готовят и едят зеленые части и соцветия. [10] Вьетнамцы также готовят это растение и иногда добавляют его молодые листья и цветы в свои салаты.
В Кедахе (Малайзия) цветы используются для лечения кожи лошадей. [10] Вид - это «тонизирующее средство». [129] [130]
Было показано, что экстракт листьев водяного гиацинта проявляет фитотоксичность в отношении другого инвазивного сорняка Mimosa pigra . Экстракт подавлял прорастание семян Mimosa pigra в дополнение к подавлению роста корней проростков. Биохимические данные свидетельствуют о том, что ингибирующие эффекты могут быть опосредованы усиленным продуцированием перекиси водорода , ингибированием активности растворимой пероксидазы и стимуляцией активности связанной с клеточной стенкой пероксидазы в тканях корня Mimosa pigra . [131]
Плавучий завод
Цветы
Крупный план цветов
Большой пруд, покрытый водяным гиацинтом
Надутый черешок
Огромное болотное поле, заселенное Pontederia crassipes
Водяной гиацинт образует большие плавающие маты. В идеальных условиях популяция может увеличиваться вдвое каждые 6–18 дней..
Викискладе есть медиафайлы по теме Eichhornia crassipes . |
В Wikispecies есть информация, связанная с Eichhornia crassipes . |