Воден зюмбюл, Воден хиацинт, Айхорния, Понтедерия

Воден зюмбюл, Воден хиацинт, Айхорния, Понтедерия (Eichornia crassipes, Pontederia cordata) представлява водолюбиво, свободно плаващо многогодишно растение - хидрофит. Родът му включва 7 вида, които в субтропическите райони са водни плевели, но в аквариуми или други водни ограничени басейни са изключително атрактивни. Обичайно плават свободно върху повърхността на водата, но в естествената си среда често се вкореняват в плитчинната кал. През август 2016 г. Европейският съюз забранява всякакви продажби на водния зюмбюл в държавите от ЕС.

Устройство на воден зюмбюл

Изображение: Katia from Porto Alegre, Brazil, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

Листата на водния зюмбюл са широки, гъсти, лъскави, овални или бъбрековидно закръглени, събрани в розетка. В основата си са издути, съставени от пореста тъкан, благодарение на която растението остава на повърхността на водата. Може да се издигне над повърхността на водата на височина до 1 метър. Перестите свободно висящи корени са лилаво-черни. Те достигат до половин метър дължина и са изцяло под водата.

Изправеното цветно стръкче поддържа един шип от 8-15 видимо атрактивни цветя, с разкошни бели, розови, сини или виолетови шарки. Когато не е в разцвет, водният зюмбюл може да бъде сбъркан с жабешки (Limnobium spongia) или амазонски жабешки (Limnobium laevigatum). Венчелистчетата са 6 на брой. Зюмбюлът цъфти само за ден. На следващия ден цъфти друг и така дълго време. Размножава се чрез разделяне, като много бързо и за кратко време покрива водната повърхност. Има нужда от много топлина и светлина за своето развитие.

Разпространение на воден зюмбюл

Eichhornia crassipes, обикновено известен като обикновен воден зюмбюл, е водно растение, водещо произходът си от басейна на Амазонка (тропическа и субтропична Южна Америка), и често е силно проблемен инвазивен вид извън родния си ареал на разпространение.

Всяко растение допълнително може да произвежда хиляди семена всяка година, като тези семена могат да останат жизнеспособни за повече от 28 години. Установено е, че някои водни зюмбюли залесяват площ между 2 и 5 метра на ден в някои места в Югоизточна Азия. Обикновеният воден зюмбюл е енергичен производител на цветни "рогозки", като може да се удвои по размер за една до две седмици. А по отношение на броя на растенията, а не по големина, се казва, че се умножават с повече от сто пъти на брой в рамките на 23 дни.

Изображение: Allan Fesalbon Castañeda, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

В родния им диапазон тези цветя се опрашват от пчели с дълги езици и могат да се размножават както сексуално, така и клонално. Инвазивността на зюмбюла е свързана със способността му да се клонира и е възможно най-вероятно всички цветни петна да са част от една и съща генетична форма.

Местообитанието му варира от тропическа пустиня до субтропична или топла умерена пустиня до зоните на тропическите гори. Температурната поносимост на водния зюмбюл е следната; минималната му температура на растеж е 12°C; оптималната му температура на растеж е 25-30°C; максималната му температура на растеж е 33-35°C, а толерантността му към pH се оценява на 5,0-7,5. Листата умират при ниски температури. Водните зюмбюли не растат там, където средната соленост е по-голяма от 15% от морската вода (около 5 гр сол на 1 литър вода).

Azotobacter chroococcum, азотфиксираща бактерия, вероятно е концентрирана около основите на дръжките му. Бактериите не фиксират азот, освен ако растението не страда от изключителен азотен дефицит.

Използваема част на воден зюмбюл

С декоративна и промишлена цел се употребява цялото растение. Изключително рядко намира медицинско приложение, като за това се ползва зеленината му.

Химичен състав на воден зюмбюл

Пресните растения съдържат бодливи кристали, също така алкалоид и тритерпеноид и може да предизвика сърбеж. Растенията, напръскани с 2,4-D, могат да натрупват смъртоносни дози нитрати, и други вредни елементи в замърсена среда.

Лечебни свойства и приложение на воден зюмбюл

Най-често се използва за декоративно оформление на аквариуми и ограничени басейни. Също така се прилага в козметиката. Притежава антиоксидантни свойства. Дръжките на листата се ядат като лечение на диария. Инфузия от гъбестото удебеление на дръжките се използва във ваната за лечение на треска. В Кеда (Малайзия) цветята се използват за лечение на кожни проблеми при конете.

Биоенергия от воден зюмбюл

Изображение: Jacopo Prisco, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Поради изключително високия си темп на развитие, Eichhornia crassipes е отличен източник на биомаса. По този начин един хектар (2,5 декара) растяща култура произвежда повече от 70 000 м3 / ха (1 000 000 куб. фута / декар) биогаз. Според Къртис и Дюк, един килограм сухо вещество може да произведе 370 литра (13 куб. фута) биогаз, давайки стойност за отопление от 22 000 кДж / м3 (590 Btu / cu ft) в сравнение с чист метан (895 Btu / ft3).

Бенгалските фермери събират и трупат тези растения, за да изсъхнат в началото на студения сезон; след това те използват хиацинти за суха вода като гориво. Пепелта се използва като тор. В Индия един тон сух воден зюмбюл дава около 50 литра етанол и 200 кг остатъчни влакна. Бактериалната ферментация на един тон дава 26 500 ft3 газ (600 Btu) с 51,6% метан, 25.4% водород, 22,1% въглероден диоксид и 1,2% кислород. Газификация на един тон сухо вещество чрез въздух и пара при високи температури (800 ° C или 1500 ° F) дава около 40 000 ft3 (1100 m3) природен газ (143 Btu / ft3), съдържащ 16,6% H2, 4,8% СН4, 21,7% CO (въглероден оксид), 4,1% CO2 и 52,8% N2 (азот). Високото съдържание на влага във водния зюмбюл, което повишава толкова много разходите за обработката му, има тенденция да ограничава търговските начинания. Би могла да бъде проектирана непрекъсната хидравлична производствена система, която би осигурила по-добро използване на капиталовите инвестиции, отколкото в конвенционалното селско стопанство, което по същество е пакетна операция.

Трудът, участващ в събирането на воден зюмбюл, може да бъде значително намален, като се локализират местата за събиране и преработвателите на заграждения, които се възползват от преобладаващите ветрове. Системите за пречистване на отпадни води също биха могли да бъдат добавени благоприятно към тази операция. След това събраната биомаса ще бъде превърната в етанол, биогаз, водород, газообразен азот и / или тор. Водният субпродукт може да се използва за напояване на близката площ.

Полезност на растението

Водните зюмбюли са потенциално отличен източник на биомаса. Чрез анаеробна ферментационна процедура замърсените зюмбюли могат да бъдат превърнати в метан с природен газ - скъп процес, който може да стане по-икономичен, тъй като доставките на подземен природен газ се изчерпват.

Изображение: Syrio, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

За водния зюмбюл се съобщава неговата ефективност за отстраняване на около 60-80% азот и около 69% калий от водата. Установено е, че корените му премахват праховите частици и азота в естествена плитка еутрофирана влажна зона. Растението може също да издърпва тежки метали и различни други токсини от замърсена вода.

Растението е изключително толерантно и има висок капацитет за поемане на тежки метали, включително кадмий, хром, кобалт, никел, олово и живак, което би могло да го направи подходящо за биологично почистване на промишлени отпадъчни води. Корените на Eichhornia crassipes естествено абсорбират замърсители, включително олово, живак и стронций-90, както и някои органични съединения, за които се смята, че са канцерогенни, в концентрации 10 000 пъти по-големи от тези в околната вода. Водните зюмбюли могат да се култивират за пречистване на отпадни води (особено млечни отпадни води).

В допълнение към тежките метали, Eichhornia crassipes могат да премахват и други токсини, като цианид, който е полезен за околната среда в райони, които са претърпели операции за добив на злато. Водният зюмбюл премахва арсена от замърсена с него питейна вода.

Живите водни растения могат да служат на борда на космически кораб на дълги разстояния, абсорбирайки отпадъци и превръщайки въглероден диоксид в кислород, след което сами се превръщат в храна. Зюмбюлът, смесен с почва, кравешки тор и дървесина, може да даде полезен компост само за два месеца. Въпреки че потенциалните добиви са невероятни, толкова са и разходите за отстраняване или опит за ликвидиране на този воден плевел. Счита се, че постоянните култури произвеждат маса от 100-120 тона на хектар годишно. При идеални условия всяко растение може да даде 248 потомства за 90 дни. В Африка пресните растения се използват като възглавници в канута и за забиване на дупки в чували с дървени въглища.

Тъй като водните зюмбюли са толкова плодовити, събирането им за промишлена употреба служи и като средство за контрол на околната среда.

Изображение: Katia from Porto Alegre, Brazil, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons

В североизточна Индия, Филипините, Тайланд и Виетнам стъблата на водния зюмбюл се използват като плетещ материал и източник на влакна. Струните от изсушени влакна са тъкани или свързани помежду си, за да образуват плитка или шнур, използван за направата на чанти, обувки, венци, шапки, вази, коледни фенери и други декоративни материали. Изсушените стъбла се използват и за изработката на кошници и мебели. Водни зюмбюлни влакна се използват като суровина за получаване на хартия.

Водният зюмбюл е често срещано фуражно растение в третия свят, особено в Африка, въпреки че прекомерната употреба може да бъде токсична.

В селското стопанство

Изображение: Forest & Kim Starr, CC BY 3.0, via Wikimedia Commons

В местата, където водният зюмбюл е инвазивен, свръхбогат и се нуждае от почистване, тези черти го правят свободен за прибиране на реколтата, което го прави много полезен като източник на органична материя за компостиране в биологичното земеделие. Той се използва в международен план за тор и като храна за животни.

В Бенгал, Индия, се използва предимно за тор, компост или мулч, и второ като фураж за добитък и риба. В Бангладеш земеделските стопани в югозападния регион отглеждат зеленчуци на "плаващи градини", обикновено с основа, изградена от бамбук, с изсушена маса от воден зюмбюл, покрита в почвата като постеля. Тъй като голяма част от обработваемата земя преминава под вода с месеци по време на мусоните в този ниско разположен регион, фермерите използват този метод от много десетилетия.

В Кения, Източна Африка, той е използван експериментално като органичен тор, въпреки че има противоречия, произтичащи от високата алкална стойност на pH на тора.

Други приложения

На различни места в световен мащаб растението се употребява за изработка на мебели, чанти, кошници, въжета и стоки за бита / интериорни изделия (абажури, рамки за картини).

• за тъкани изделия

В Нигерия е показано как това растение може да се употребява като влакно за тъкане на изделия и как от тях се печелят достатъчно средства.

• за хартия

Въпреки че изследване открива водни зюмбюли с много ограничена употреба за производството на хартия, те все пак се използват това. Госвами посочва в статията си, че растението има потенциал да прави здрава и по-здрава хартия. Той открива, че добавянето на каша от воден зюмбюл към суровината от бамбукова каша за хартия, може да увеличи физическата здравина на продукта.

• ядливост

Растението се използва като богат на каротин трапезен зеленчук в Тайван. Яванците понякога готвят и ядат зелените части и съцветия. Виетнамците също готвят растението и понякога добавят младите му листа и цветя към салатите си.

• в агролесовъдството

Растенията могат да бъдат извадени от водата и използвани за подобряване на почвата. Може да се използва като компостен материал; може да се прилага директно върху почвата като зелен оборски тор (вкопан в почвата); или може да се използва като мулч върху почвата.

• като биохербициден агент

Изображение: Asif Ahmed, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Доказано е, че екстрактът от лист на воден зюмбюл проявява фитотоксичност срещу друга инвазивна плевела Mimosa pigra. Екстрактът инхибира покълването на семената на Mimosa pigra в допълнение към потискането на кореновия растеж на разсада. Биохимичните данни предполагат, че инхибиторните ефекти могат да бъдат медиирани чрез засилено производство на водороден пероксид, инхибиране на активността на разтворима пероксидаза и стимулиране на активността на пероксидаза, свързана с клетъчната стена в кореновите тъкани на Mimosa pigra.

Интересно за воден зюмбюл

Разпространен е от колонизатори за разкрасяване на имения. Попада в езерото Виктория, където е наблюдавано за първи път през 1988 г. Поради липса на естествени врагове бързо се размножава като се превръща в екологична бомба. Задушавайки водната повърхност растението довежда до намаляване на рибата (влошава кислородния режим във водоема и с това довежда до намаляване на останалите обитатели) и вреди на местната икономика. Това затруднява придвижването дори на плавателни съдове.

През 1965 г. растението се появява и във водоеми на Етиопия, където благодарение на човешки труд числеността е сведена до минимални граници.

Вреда от водния зюмбюл

Застрашава екологичната среда

Водният зюмбюл се размножава бързо, лесно плава и се разпространява и може бързо да покрие водното тяло, което води до лоша прозрачност на водата. Следователно, в естествените води той се конкурира с други водни (плаващи и потопени) растения и водорасли за минерално хранене, слънчева светлина и др. Отнема тези ресурси, като по този начин инхибира растежа на други водни и водораслови организми. През 2011 г. Ву Фукин и колектив, проследяват резултатите от езерото Юнан Дянчи, при което става ясно, че водният зюмбюл може да повлияе на фотосинтезата на фитопланктона, потопените растения и водорасли чрез качеството на водната среда и да попречи на растежа му. Освен това огнището на водния зюмбюл и неговият стадий на разпад ще консумират едновременно голямо количество разтворен кислород във водното тяло и ще бъде намалено пространството за възпроизвеждане на подводни животни като риба и дори голям брой от рибата ще умре. Подобна е промяната на първоначалната хранителна верига във водното тяло, като по този начин се намалява стабилността на екосистемата в тази водна зона.

Засягат човешкия живот

Изображение: Paul F. Kisak, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Масивният, експлозивен растеж на водния зюмбюл често покрива водното тяло, където се намира, блокирайки речни канали и водни пътища и възпрепятствайки водния транспорт. Според сведения, голяма площ от воден зюмбюл се е появила в долното течение на река Хан в Ухан за 20 последователни дни, което представлява пряка заплаха за безопасното корабоплаване на корабите в долните течения на река Яндзъ. По водите на реките Яоцзян, Fenghua и Minjiang в Нингбо, Zhejiang, корабите също не са успели да плават поради тази причина. Второ, водният зюмбюл може да абсорбира голямо количество вредни тежки метали и други вещества. След смъртта си той ще изгние и ще потъне на дъното на водата, причинявайки вторично замърсяване на водното тяло, разрушавайки естественото качество на водата и дори може да повлияе на качеството на питейната вода. Трето, поради плътният му растеж, той създава големи затруднения на рибарите и често унищожава риболовните съоръжения, което води до голямо увеличение на риболовните разходи. Повърхността на водното тяло, където расте, често е място за размножаване на комари и вредни патогени, което представлява потенциална заплаха за здравето на местните жители.

Контрол на разпространението на воден зюмбюл

Трите често използвани контролни метода срещу заразяване с воден зюмбюл са физични, химични и биологични. Всеки от тях има предимства и недостатъци, въпреки че биологичният контрол е най-доброто решение в родната среда на растението. Оптималният контрол зависи от специфичните условия на всяко засегнато място, като например степента на заразяване с воден зюмбюл, регионалния климат и близостта до човек и дива природа.

Заглавно изображение: Wouter Hagens, Public domain, via Wikimedia Commons