Растения которые очищают почву

Растения очищают почву

Зачастую весь «букет» загрязнений не могут выявить и специализированные лаборатории, апромышленные способы очистки рассчитаны на удаление только отдельных загрязнителей. Доступный садоводам метод – фиторемедиация – очистка почвы с помощью растений. Она не только способствует удалению из почвы загрязнителей, но и повышает ее плодородие. Растения испаряют воду листьями, работая как насос, выкачивающий из почвы при помощи корней растворы различных веществ. Загрязняющие вещества остаются в надземной части и корнях растений, постепенно накапливаясь.

Большинство дикорастущих гипераккумуляторов относится к семейству крестоцветных – близких родственников капусты и горчицы. А так же люцерна (Medicago), кукуруза (Zea), подсолнечник (Helianthus).
Одуванчик (Taraxacum) и полынь (Artemisia) накапливают медь, цинк, железо, свинец, марганец.
Овес (Avena), пшеница (Triticum), а также клевер (Trifolium), бодяк (Cirsium) и тысячелистник (Achillea) нейтрализуют тяжелые металлы в почве.
Некоторые декоративные травянистые растения тоже очищают почву. Алиссум (Alyssum) накапливает никель, армерия (Armeria) – цинк и свинец, некоторые молочаи (Euphorbia) и седумы (Sedum)– кадмий и никель, фиалка (Viola) – цинк, пион (Paeonia) – свинец и никель.
Сафлор красильный (Carthamus tinctorius) – декоративный однолетник высотой до 1 м, шириной 30–35 см. Цветет с июня по сентябрь желто- или оранжево-красными цветками. Листья напоминают листья чертополоха с острыми шипами. Сорта менее колючие. У сорта «Orange Grenade» окраска соцветий меняется от оранжевой до почти чисто-красной, «White Grenade» отличается желтыми цветками с ярко-лимонными полосками. Сафлор эффективно аккумулирует тяжелые металлы. Чередование посадок горчицы белой (Sinapis alba) и сафлора ускоряет процесс очистки почвы.
Гречиха сахалинская (Polygonum sachalinense) – многолетнее травянистое растение с ползущим корневищем. Стебли прямые, до 3 м высотой. Листья до 30 см длиной и 20 см шириной. За год плантация этой культуры может поглотить из 1 га почвы 24 кг свинца и около 2 кг кадмия. За лето гречиху скашивают трижды. Ее многолетнее выращивание на одном месте позволяет существенно снизить концентрацию тяжелых металлов в почве.

Очищать почву можно создавая «дикие» разнотравные лужки. Причем, чем больше будет разнообразие растений на этом лужке, чем меньше он будет походить на классический «английский» газон, тем эффективнее он будет очищать почву и воздух участка от разных загрязнителей.

Выделим в саду уголок, где не будем вмешиваться в ход природных процессов. Не надо жалеть места на разнотравье – розы в грязной среде не будут красиво цвести, а, сколько почву ни меняй, загрязнение, если оно есть, все равно просочится.
Постарайтесь заполнить разнотравьем все места, где нет дорожек или газонов. Под деревьями, вокруг кустов, по краям участка – всюду сажайте разнотравье. Чтобы трава была невысокой, сажайте клевер (Trifolium repens) и лапчатку (Potentilla anserina) ползучие, горец птичий (Polygonum aviculare). Включайте смолку (Viscaria vulgaris), купырь лесной (Anthriscus sylvestris), горицвет кукушкин (Coccyganthe flos-cuculi), кориандр (Coriandrum), укроп (Anethum). Не забудьте про бобовые – мышиный горошек (Vicia craca) или заборный горошек (Vicia sepium), чину луговую (Lathyrus pratensis) и лесную (Lathyrus sylvestris), клевер гибридный (Trifolium hybrudum) или луговой (Trifolium pratense). Они, как и другие сидераты, улучшают и обогащают азотом почву.
Хорошо, когда в саду много зонтичных. На них размножаются паразиты вредных насекомых. Можно специально по периметру участка, на краях грядок высевать морковь, петрушку, тмин.
Можно добавить ароматические растения и медоносы. Получим «мавританский газон» на северный лад.
Если позволяет место, создайте «лесную опушку». Она может быть небольшой – если участок мал. Куст лещины, рябинка, несколько березок, ив, а под и перед ними — тимофеевка (Phleum_pratense), лисохвост (Alopecurus pratensis), ежа (Dactylis glomerata), мятлик (Poa pratensis). Добавьте дягиля (Angelica archangelica) и купыря лесного (Anthriscus sylvestris), дикой морковки (Daucus carota) и тмина (Carum carvi), перемешайте с подмаренником (Galium album), чиной (Lathyrus sylvestris), горошком (Vicia craca), оттените лесной геранью (Geranium sylvaticum), разбавьте смолкой (Viscaria vulgaris), кукушкиными слезками (Brisa media), клевером (Trifolium), ясноткой (Lamium album), колокольчиками (Campanula patula) и тысячелистником (Achillea millefolium), не помешает валериана (Valeriana officinalis) и мята (Mentha longifolia). Расположите растения согласно правилам садового дизайна, и вы удивитесь, насколько они декоративны. Все они растут в нашем регионе, их можно принести просто с лесной поляны, и очень скоро ваш сад зажужжит, застрекочет, зацветет, а почва будет очищаться.

Источник

Растения-фильтры и грибы-аккумуляторы. Секреты фитоочистки

З агрязнение окружающей среды оказывает губительное влияние на растительные организмы. Однако многие представители флоры сумели приспособиться к новым условиям обитания. Более того, они научились очищать воздух, почву и воду от вредных химических элементов.

Вредные вещества, поллютанты – пестициды, гербициды, органические растворители, тяжелые металлы, радионуклиды – чаще всего попадают в растительные организмы через корневую систему или листья (через устьица или кутикулу эпидермиса). Соединения, поглощенные корнями, переносятся в надземные части растений или откладываются в запасающих органах.

Разрушающее воздействие

Все загрязняющие вещества могут необратимо влиять на растительные организмы, вызывая как морфологические, так и физиолого-биохимические изменения. Эти воздействия, как правило, носят неспецифичный характер. К примеру, тяжелые металлы и радионуклиды, попадая в растительные клетки, могут взаимодействовать с различными белками, что приводит к изменениям клеточного метаболизма – нарушаются процессы фотосинтеза, дыхания, меняются функции клеточных мембран и т. д.

На морфологическом уровне могут происходить изменения размеров, формы, окраски листьев и цветков, их увядания или опадения. Нередко усыхает крона деревьев, нарушается целостность коры, деформируется корневая система, срастаются некоторые органы. У хвойных деревьев отмечают изменения в размерах хвоинок. При сильных атмосферных загрязнениях у различных древесных и кустарниковых наблюдают нарушение интенсивности ветвления.

Атмосферные поллютанты также могут воздействовать на пыльцу растений, изменяя поверхность и форму пыльцевых зерен, нарушая целостность оболочек и вызывая их слипание.

В целом характер воздействия загрязняющих веществ зависит от их количества в окружающей среде, от их химического строения, а также от генетических и видовых особенностей самих растений, которые различаются по устойчивости к токсическому воздействию повышенных концентраций загрязняющих веществ.

Адаптация и фиторемедиация

Благодаря механизмам адаптации, действующим на разных организменных уровнях, в фитоценозах постепенно отбираются популяции, способные развиваться и расти без серьезных нарушений физиологических процессов при довольно высоких концентрациях загрязняющих веществ в среде.

Так, к примеру, постоянное накопление тяжелых металлов у одних видов сначала вызывает стимуляцию роста, а затем угнетение и гибель. У других же по мере увеличения содержания вредных веществ включается механизм, препятствующий их поглощению. Такое ограниченное поглощение наиболее характерно для опадающих частей (например, листьев) и репродуктивных органов (цветков) растений, неограниченное – для корней, древесины, стеблей.

Способность растительных организмов поглощать, аккумулировать и трансформировать поллютанты используют для фиторемедиации (от греческого phyton – «растение» и латинского remedium – «восстанавливать») – очистки окружающей среды (воды, почвы, атмосферы) при помощи растений.

Растения-фильтры

Травянистые растения применяют для фитостабилизации загрязнений – уменьшения их мобильности в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений (фосфатов, карбонатов, гидроксидов и т. д.). При этом обычно выбирают виды, устойчивые к загрязнениям, способные образовывать плотный травянистый покров, связывать поллютанты в процессе интенсивного корневого обмена.

Бобовые растения совместно с микроорганизмами-симбионтами из прикорневой зоны также могут участвовать в биодеградации – разложении различных органических поллютантов.

Улучшить почвы с повышенным содержанием свинца помогают бобовые

Некоторые растения – осоковые, различные виды фасоли, пшеницы, риса – способны к фитотрансформации пестицидов, растворителей, топливных остатков, преобразуя (метаболизируя) их при помощи собственных внутриклеточных ферментных систем.

Крестоцветные используют для фитоэкстракции – извлечения загрязнений из почвы. Они являются аккумуляторами тяжелых металлов и радионуклидов, которые поступают в растения через корневую систему и откладываются в надземных органах (стеблях и листьях). Растительную биомассу затем можно собрать и переработать. Наиболее широко фитоэкстракцию используют для удаления из почвы свинца, цинка, кадмия, никеля.

Достаточно активно способны аккумулировать тяжелые металлы также и некоторые виды папоротников, которые являются типичными представителями лесных экосистем.

Страусник обыкновенный способен поглощать из почвы ионы кадмия

Древесные биофильтры

Деревья и кустарники часто используют как эффективные и естественные биофильтры в городах и сельской местности:

они обладают высокой продуктивностью;
способны поглощать загрязняющие вещества из нескольких почвенных горизонтов, благодаря большой поверхности и объему корневой системы;
могут адсорбировать пылевые и аэрозольные частицы на высоте до 30 м;
достаточно быстро адаптируются к смене окружающей среды.

Так, к примеру, для создания фитозаградительных барьеров вдоль автомагистралей, улиц с активным движением транспорта для защиты воздушной и водной сред часто высаживают различные виды тополя, клена, каштана, липы. Осину, различные виды берез, сосну используют при проведении комплексных работ по фитомелиорации – очистке почвы от нефти и нефтепродуктов.

Береза способствует очистке почв от нефти и нефтепродуктов

При проведении мероприятий по очистке территорий, загрязненных радионуклидами, высаживают манчьжурский орех и амурский бархат, которые считаются гораздо более устойчивыми к радиационному воздействию, чем хвойные деревья и многие лиственные породы. Эти виды отличаются способностью к быстрому вегетативному восстановлению (корневой и пневой порослью) после облучения, а также обладают сильно развитой листовой и корневой поверхностью, что позволяет им удерживать пылевые частицы и капли воды с радионуклидами и локализовать их в ветках, коре, древесине, плодах.

Клен очищает воду и воздух возле автомагистралей

Большинство деревьев могут вступать в симбиотические взаимоотношения с грибами с формированием микоризы. Микориза улучшает почвенную структуру, связывает ионы тяжелых металлов, защищает растения от токсичных органических соединений, помогая им лучше адаптироваться и выживать в условиях повышенного загрязнения окружающей среды. Благоприятный эффект от такого «сотрудничества» наблюдали, к примеру, для ели обыкновенной, различных видов клена, растущих на урбанизированных территориях в «сожительстве» с грибным мицелием.

Смотрите также:

Корневые симбиозы. Микориза

Грибы внутри тканей корня

Сожительство микоризы и растения, как правило, бывает чрезвычайно взаимовыгодно, что обусловлено объединением имеющихся у них различных способностей.

Селекция и инженерия

Для получения растений, устойчивых к неблагоприятным антропогенным воздействиям, активно применяют методы современной клеточной селекции, а также генетической клеточной инженерии.

Особое внимание также уделяют получению растений-гипераккумуляторов тяжелых металлов. За основу берут виды с высокой продуктивностью и вводят бактериальный геном, который отвечает за формирование у растений способности адсорбировать или трансформировать поллютанты в значительных количествах. Особо эффективно этот метод применяют для выведения устойчивых газонных трав.

Грибы-аккумуляторы

Достаточно интенсивно способны поглощать и накапливать тяжелые металлы грибы. Интересно, что отдельные виды обладают определенной избирательностью по отношению к этим элементам.

Грибы также активно способны сорбировать из лесной подстилки радионуклиды, в частности радиоактивный цезий. Так, в первые годы после аварии на Чернобыльской АЭС грибы использовали как биоиндикаторы радиоактивного загрязнения.

Шампиньоны активно аккумулируют ртуть

Наиболее активно из субстрата грибами поглощаются легкорастворимые соединения тяжелых металлов и радиоизотопов. В молодых плодовых телах отмечают более высокие их концентрации, чем в старых. Наибольшие количества, как правило, аккумулируются в шляпках грибов, особенно в гименофорах. Со временем в условиях постоянного загрязнения эти элементы могут накапливаться в мицелии.

Интенсивность поглощения и накопления тяжелых металлов и радионуклидов грибами сильно зависит от условий окружающей среды, в первую очередь от плотности, состава и степени увлажнения субстрата. К примеру, было установлено, что на увлажненных лесных почвах грибы гораздо интенсивнее накапливают радиоизотопы, чем те же виды, растущие на почвах с глубоким залеганием грунтовых вод. Определяющими также являются различные видовые особенности, в частности глубина расположения мицелия, тип питания. Так, в грибах-симбионтах содержится больше тяжелых металлов, чем в древоразрушающих грибах-сапрофитах.

При употреблении в пищу съедобных грибов, собранных в лесах с высокой степенью техногенного загрязнения, высока вероятность тяжелых отравлений и внутреннего облучения. Даже кулинарная обработка (например, последовательная варка с неоднократной сменой воды) не всегда приводит к снижению концентрации вредных веществ до допустимых величин.

Для справки:

Фиторемедиация – очистка окружающей среды при помощи растений.

Фитостабилизация – уменьшение мобильности поллютантов в почве за счет адсорбции или осаждения на корнях в виде нерастворимых соединений.

Биодеградация – разложение различных органических поллютантов.

Фитоэкстракция – извлечение загрязнений из почвы.

Фитомелиорация – очистка почвы от нефти и нефтепродуктов.