Ячменная солома как профилактика токсичных сине-зеленых водорослей
Ячменную солому рекомендуют применять австралийским фермерам для профилактики токсичного цветения сине-зеленых водорослей. Проблема с токсичным цветением сине-зеленых водорослей хорошо знакома животноводам Австралии, где теплый климат способствует этому виду загрязнения водоемов. Поскольку риск отравления животных, в том числе овец, велик, то владельцам сельхозскота предлагают пробовать самые разные стратегии
Сине-зеленые водоросли — это группа водорослей, включающая виды Nodularia spumigena, Microcystis aeruginosa и Anabaena circinalis. При цветении они образуют ярко-зеленую «простоквашу» на поверхности воды, выделяя отравляющие токсины и неприятный запах.
Причиной роста сине-зеленых водорослей являются:
- избыток фосфора и азота, что приводит быстрому росту и размножению водорослей. Источники веществ: стоки воды с пахотных земель, экскременты животных, разлагающиеся органические вещества и промышленные или канализационные отходы
- теплая вода, причем цветение чаще происходит на спокойном мелководье, когда температура поверхностных вод превышает 18 градусов Цельсия
- отсутствие микроскопических организмов, которые питаются водорослями и держат уровень водорослей под контролем.
В Австралии всем скотоводам рекомендовано летом и осенью ежедневно проверять источники воды на наличие проблем с сине-зелеными водорослями и относится ко всем цветениям водорослей как к потенциально опасному явлению для домашнего скота. В случае обнаружения цветения доступ к водопою перекрывается до тех пор, пока не будет определен уровень токсина.
В то время, как есть несколько вариантов химического контроля, животноводам советуют прибегнуть к мерам профилактики, используя ячменную солому.
Ингибирование сине-зеленых водорослей ячменной соломой хорошо задокументировано в полевых и лабораторных исследованиях с 1990-х годов.
Ячменная солома выделяет химические вещества, которые являются активными агентами против сине-зеленых водорослей Microcystis: овсяная и пшеничная солома в данном случае не работают. Обработка ячменной соломой не опасна для растений, рыб и ракообразных, в отличие от сульфата меди.
Добавление ячменной соломы в загрязненную или потенциально загрязненную воду имеет два эффекта.
1. Удаление питательных веществ — высокое соотношение углерода и азота в ячменной соломе означает, что при разложении она использует имеющийся в воде азот. Это снижает условия, благоприятные для роста водорослей.
2. Высвобождение химических веществ, которые уменьшают рост вредных сине-зеленых водорослей — Салколин А и Салколин В (оба флавонолигнаны) были определены как активные агенты против Microcystis sp.
Как применять ячменную солому против сине-зеленых водорослей
Добавляют ячменную солому весной или в начале лета, до того, как водные условия будут способствовать росту сине-зеленых водорослей, но вода уже достаточно прогрелась — солома более эффективна в теплой воде.
Когда температура поверхности воды превышает 21 ° C, профилактический эффект сохраняется в течение двух недель.
Солому набивают в мешки с грубым плетением (например, в мешки для лука) и подвешивают мешки на поплавках. После разложения соломы мешки выуживают и разбрасывают содержимое подальше от водоема.
Если есть набегающий поток воды, сетку с соломой помещают в таком месте, где вода будет протекать через мешок непрерывно. Это поможет поддерживать кислород в соломе и распространять активные химические вещества по поверхности воды.
Надо учитывать, что такой экологический метод, в основном, служит профилактикой, а не лечением водоема.
Источник
Ячменная соломка против водорослей
Один из методов использования соломки предлагает внесение её в количестве 30 г в фильтр из расчета на 250 литров воды. При этом наполнитель проявляет активность в течение 3 месяцев и не наносит вреда высшим растениям и рыбкам.
Перед тем как появиться на прилавках аквариумных магазинов, данный вид альгистатика пробовался в прудовом хозяйстве. Сведения о том, что ячменная солома может бороться с цветением воды в пресноводных системах накапливаются с конца 1970-х годов. Наиболее активно обработка прудов различного размера, каналов, водосборников и речек применялась на Британских островах (Barrett et al. 1999, Caffrey and Monahan,1999, Harriman et al. 1997, Welch et al. 1990). Многие из опубликованных работ говорят об успехе подобных мер для предотвращения цветение в местах, где оно наблюдалось регулярно. Метод успешно использовался в течение 6 лет без каких-либо сведений о сопротивляемости водорослей или заметном изменении их видового состава (Barrett et al. 1999). Кроме того, ингибирование цветения не причиняло вреда беспозвоночным, рыбам или водоплавающим птицам, а развитие микроскопических растений иногда ускорялось. Не наблюдалось проблем с изменением запаха или вкуса обработанной воды. На самом деле, вкусовые качества могли даже улучшиться после предотвращения цветения (Everall and Lees 1997, Barrett et al. 1999).
Однако, когда ячменная соломка начала применяться в Северной Америке, подобного успеха добиться не удалось (Nicholls et al. 1995, Lembi, 2001, Boylan & Morris 2003). Результативность использования ячменной соломки зависит от многих факторов, к которым относятся: заблаговременность обработки; адекватность дозы и аэрации соломки; характерному расположению соломы в воде; адекватной водной циркуляции и, вероятно, типу (культуре) ячменя. Тем не менее, в Северной Америке ячменная солома и экстракт широко используются для борьбы с водорослями в условиях прудового хозяйства.
До сих пор остается неясным, каков механизм ингибирования водорослей. Возможно, что работают сразу несколько механизмов. Одним их основных объяснений, которое дается многими авторами, является выделение из разлагающейся (гниющей) в аэробных условиях соломы — фенольных соединений. К подобным веществам относится, медленно выделяющиеся в воду, лигнин и окисленные фенольные смолы (Everall & Lees 1997, Pillinger et al. 1994, Ridge & Pillinger 1996). Как лабораторные, так и полевые эксперименты продемонстрировали, что солома выделяет фенольные соединения, которые до и после её гниения подавляют развитие водорослей (Everall & Lees 1997, Pillinger et al. 1994). Ячменный эксудат не влияет на связывание нутриентов или делает их недоступными, хотя это недостаточно изучено.
Непонятно, почему солома других видов растений, например, пшеницы, не проявляет альгистатического эффекта, хотя она может иметь значительную концентрацию фенольных веществ (Ball et al. 2001). Это свидетельствует о том, что конкретный тип фенольных соединений (существует несколько структурных форм лигнина) может иметь решающее значение, либо комплексное действие нескольких веществ отменяет ингибирующее воздействие.
Альгистатический эффект был продемонстрирован при использовании гниющей листвы деревьев, таких как дуб, который содержит большое количество фенольных соединений, а также древесины с коричневой гнилью, которая характеризуется содержанием окрашенных фенольных веществ (Pillinger et al. 1995, Ridge & Pillinger 1996, Ridge et al. 1999).
Альтернативная гипотеза, касающаяся ингибирующих эффектов ячменной соломы, обращается к соломе как источнику углерода, вводимого в озерную систему, а не как к химическому ингибитору. Данная точка зрения применительна к озеру Миннесота, в котором не обнаруживаются фенольные соединения. Солома является источником углерода для углерод-лимитированного микробного развития. В изобилии углерода микробы теснят цианобактерии и занимают господствующую нишу в озерной экосистеме. Присутствие гниющей соломы приводит к недостатку так необходимого сине-зеленым водорослям фосфора (Anhorn 2005).
В контексте данного вопроса стоит отметить, что различные виды водорослей имеют различную восприимчивость к эффектам ячменной соломки (Таблица 1).
| Таксон | Ингибирование | Источник |
| Anabaena | не указано | Molversmyr, A. 2002 |
| Anabaena cylindrica | нет | Holz et al. 2001 |
| Ankistrodesmus falcatus | да | Brownlee, E. F. et al. 2003 |
| Aphanizomenon | не указано | Molversmyr, A. 2002 |
| Aphanizomenon flosaquae | не указано | Wisniewski, R . 2002 |
| Aphanizomenon flosaquae | да | Martin, D. and I. Ridge, 1999; Everall and Lees 1996 |
| Chlorella capsulata | да | Brownlee, E. F. et al. 2003 |
| Chlorella vulgaris | да | Holz, J.C. et. al. 2001 |
| Cladophora glomerata | да | Welch, I. M. et. al. 1990 |
| Cyclotella sp. | нет | Brownlee, E. F. et. al. 2003 |
| Cylindrospermum sp. | нет | Holz, J. C. et. al. 2001 |
| Eucapsis sp. | нет | Holz, J. C. et. al. 2001 |
| Gloeocapsa sp. | незначительное | Holz, J. C. et. al. 2001 |
| Isochrysis sp. | да | Brownlee, E. F. et. al. 2003 |
| Microcystis | не указано | Molversmyr, A. 2002 |
| Microcystis aeruginosa | да | Martin, D. and I. Ridge. 1999 |
| Microcystis aeruginosa | да | Newman, Jonathan R. and P. R. F. Barrett. 1993 |
| Microcystis sp. | да | Ball, Andrew S. et. al. 2001 |
| Prorocentrum minimum | нет | Brownlee, E. F. et. al. 2003 |
| Pseudanabaena sp. | нет | Brownlee, E. F. et. al. 2003 |
| Scenedesmus | да | Ball, Andrew S. et. al. 2001 |
Развитие некоторых цианобактерий и хлорофитов, как показано в таблице, действительно угнетается, однако таксоны других крупных групп водорослей (в том числе диатомовых) не ингибируются.
Данные результаты могли быть вызваны воздействием нескольких неконтролируемых факторов в полномасштабной обработке в условиях лаборатории и полевых исследованиях. Например:
1. Лабораторные эксперименты часто используют питательную среду для культур, которая химически сильно отличается от естественно среды (Ball et al. 2001, Gibson et al. 1990, Holz et al. 2001, Martin & Ridge 1999, Ridge & Pillinger 1996).
2. Лабораторные эксперименты обычно используют культуры одного вида водорослей, а в естественной среде обнаруживается композиция из многих видов. Когда культура не стерильна, её микробный компонент очень сильно отличается от природного аналога.
3. Ячменная соломка в различных экспериментах применялась без предварительного разложения (Ball et al. 2001, Ridge & Pillinger 1996), либо гниение происходило в различных условиях (детали не всегда представлены в авторском описании), с аэрацией (Pillinger et al. 1994) и без (Gibson et al. 1990, Martin & Ridge 1999); в темноте (Martin & Ridge 1999), при флуоресцентном освещении (Ball et al. 2001) или при тепличном освещении (Gibson et al. 1990); при различной температуре в различное время и дозах; в озерной воде (Ball et al. 2001) или воде, отличающейся по химическому и микробному составу от природной (в том числе отстоянная водопроводная вода, Gibson et al. 1990, Ridge & Pillinger 1996).
4. При полевой обработке обычно используется необработанная собранная с полей солома так, что она может оставаться в виде сетей в воде, в то время как в лаборатории часто перемалывают солому в порошок, выщелачивают её кипячением, либо готовят экстракт в течение нескольких недель при различном освещении (почти никогда при солнечном или УФ-излучении). Однако эффективность в лаборатории, как правило, обнаруживается за более короткий промежуток времени, чем в поле.
Для аквариумных наполнителей используют специально приготовленную путем аэробного ферментативного разложения соломку. Вероятно, после обработки её гниение в фильтре значительно ускоряется, что определяет высокую активность.
Факторы, влияющие на эффективность обработки естественных водоемов ячменной соломой
Основываясь на многочисленных полевых испытаниях, которые показали успешность в предотвращении цветения воды, можно сделать следующие рекомендации:
1. Солома должна находиться в воде несколько месяцев перед тем временем, когда ожидается вспышка развития водорослей. Необходимо, чтобы она гнила в течение нескольких недель для выделения достаточного количества дубильных веществ. Показано, что даже большое количество соломы не препятствует уже начавшейся вспышке цветения.
2. Должно использоваться адекватное количество соломы на определенную площадь или объем водоема.
3. Необходима активная аэрация. Кроме того, в речках с сильным течением используются связанные тюки с соломой в виде длинных трубок
4. Солома помещается близко к поверхности воды, обычно в плавучих клетках.
5. Распределение соломы должно быть равномерным на большей части водоема
В таблице 2 указаны дозы ячменной соломы при полевой обработке.
| Источник | Рекомендованная доза | Условия применения |
| Barrett et al. 1999 | 6-28 г/м3; изначально высокая доза была снижена до 6-12 г/м3. Эффективная доза — 9 г/м3 | Резервуар питьевого водоснабжения, С. Шотландия, 0,025 км2 , средняя глубина — 10 м, 250000 м3 |
| Newman 1999 | 50 г/м2 изначальная доза, сниженная до 25 г/м2 для поддержания концентрации 10 г/м2. Больше соломы для мутной воды. Не превышать 500 г/м2 (наблюдается недостаток кислорода). Не для глубоких озер и водосборов. | — |
| WDOE 2004. Newman 2001 and Lembi 2002. | 65 кг/га — 252,2 кг/га | Низкие значения для чистой воды; высокие для мутной |
| Lembi 2001 | чистая вода — 252,2 кг/га; мутная вода и вода с развитием водорослей — 504,4-1008,8 кг/га | Работа в рамках программы «Повышение качества воды» Университета Небраски |
оригинал: Barley Straw — Algae Control: Literature Analysis by Stan Geiger, Eric Henry, Pat Hayes and Kale Haggard November 1, 2005
Источник