Трикотажная одежда для дома и отдыха для мужчин и женщин, в интернет магазине Ирис — домашний трикотаж!

Домашний трикотаж от производителя в Иваново, в интернет-магазине «Ирис — домашний трикотаж» Трикотаж дешево, купить ночные сорочки, купить туники, купить трикотаж

Разное

В каком растении количество железа зашкаливает: Семена чиа: история, полезные свойства, рецепты, пищевая ценность

Содержание

Асбест (!) / Хабр

Однажды у меня закралась мысль, а почему RAMMSTEIN с присущим им надрывом до сих пор не написали композицию про асбест…

Не всем статьям быть популярными, занимательными и интересными. Всегда появляется та, которая не подходит под общепринятое мнение. Сейчас, уважаемый читатель, ты наблюдаешь именно такой случай. Я понимаю, какое отношение в России к асбесту и асбестовым производствам, но тем не менее рискну высказать свою точку зрения, не оглядываясь на «силы хризотиловой мафии». По мотивам апрельских асбесто-заметок в тг, под катом про «народный» теплоизолятор и важную составную часть шифера.


В проведенном в апреле этого года опросе в канале LAB-66 67% респондентов написали о том, что совершенно не знают что такое асбест, где он используется и какое влияние оказывает на здоровье человека.

Распределение голосов

В этом плане европейцы и американцы более осведомлены. В качестве примера можно привести «облако тэгов» в котором сведены все связанные с асбестом термины, упоминающиеся в СМИ.

Чем больше размер текста — тем чаще слово встречается.

Асбест — это уникальная вещь, которая строжайше запрещена в Европе и повсеместно используется у нас.

Cравните сами

Лично для меня асбест с детства ассоциировался с двумя вещами — это фитили в керосиновой лампе и материал

паронит

, из которого отец и дед, прирожденные водители, постоянно вырезали какие-то прокладки то для двигателя, то для глушителя. Позднее я методом логических рассуждений догадался, что асбест входит в состав шифера, распространенных труб (которые шли и на дымоходы и на канализацию), используется в блоках при строительстве домов и есть в коробках старых противогазов. Притом чаще всего акцент делался на том, какой этот материал огнестойкий и химически инертный, разговор про его экологичность как-то не велся. Повзрослев и примкнув к химическому олимпиадному движению. я посмотрел на этот волокнистый материал с другой стороны. Хотя в 21 веке хватает молодых людей, которые к асбесту относятся так же как покойные мои дед и папа.

Недавно я поспорил с товарищем, который пытался резать старый шифер с помощью болгарки. Товарищ краем уха слышал, что, да, асбест — «вроде бы вреден, но сейчас давно уже в шифер кладут другой, безопасный асбест». Как бы не так…

ВВЕДЕНИЕ В «ХИМИЮ И МИНЕРАЛОГИЮ»

Intro. Кроме химического метода познания мира, есть еще и метод поэтический. С его помощью тоже можно оценить тактико-технические характеристики асбеста 🙂 Для этой цели я рекомендую использовать «уральские сказки» легендарного П.П. Бажова, в частности «

асбесто-сказку

» Шелковая горка:

<…> В рукодельне и пряли, и ткали, плели и вязали из каменной кудели, а как случится Демидову в столицу ехать, он всю эту поделку с собой увозил. Мужик, конечно, хитрый был: знал, кому и зачем подарить диковину, коя в огне не горит. Большую, сказывают, выгоду себе от этих подарков получил <…>

Читая сказки Бажова, в асбест как конструкционный материал, можно ненароком и влюбиться, что скорее всего и произошло. Так как с начала 20 века эти волокнистые материалы использовались повсеместно

А потом, примерно в 80-90-х годах произошел перелом в общественном сознании (жителей развитых стран) и от использования асбеста отказались практически полностью. И спрос/интерес к этому минералу переместился… Каждый сам на диаграмме выше сможет увидеть куда переместился.

Про хризотила-богатыря, спонсор — правительство РФ

Сочащиеся елеем, достаточно напряжные мультики. Но там есть все — мое любимое стекловолокно, западные «ураги» и т.д. и т.п.


Часть 1

Часть 2

Между прочим, эти лабораторные сферы сделаны из асбеста. Он отпугивает крыс. Сообщите нам, если во время тестов вас будут мучить удушье, сухой кашель, или остановится сердце. Это не часть эксперимента. Это асбест.

Цитата Кейва Джонсон (Portal 2), спасибо

idelgujin

В общем, почему так произошло придется объяснять с точки зрения химии, одним Бажовым и мультиками от ОАО «Ураласбест» уже не обойтись.

Асбест — собирательное название ряда минералов из класса силикатов, образующих в природе агрегаты, состоящие из тончайших гибких волокон. Существует шесть типов асбестов, каждый из которых состоит из вытянутых тонких волокнистых кристаллов, где каждый пакет в упаковке состоит из множества микроскопических фибрилл.

Минералогическая классификация

Самая распространенная форма асбеста — хризотил или белый асбест. Этот серпентиновый минерал представляет собой гидратированный силикат магния. Попутно существуют асбесты группы амфибола: амозит, антофиллит, крокидолит, актинолит и тремолит. Асбест серпентиновой группы представляет собой свернутый в рулон лист (листовая структура). Асбесты амфиболовой группы — представляют собой вытянутые кристаллические агрегаты (цепочечная структура).

Разнообразие пространственных форм

Замечание про серпентинит (змеевик), парилки и АЭС

Серпентин стоит отличать от серпентинита, или змеевика (текстура камня сходна с текстурой кожи змеи). Эта горная порода активно используется при строительстве бань — его используют в парилке, ибо прочный, быстро греется и длительное время сохраняет тепло. Химически стабилен при нагреве до 450°С.

Серпентинит Mg

6

(Si

4

O

10

)(OH)

8

содержит в себе значительное количество связанной воды и за счет атомов водорода способен замедлять нейтроны в процессе упругого столкновения, это т.н. процесс термализации нейтронов

Термализация нейтронов — последняя стадия процесса замедления нейтронов в различных средах, когда существенную роль начинают играть химическая связь, тепловое движение атомов среды.

Из-за таких свойств серпентинит может использоваться в качестве сухого наполнителя внутри стальных рубашек в некоторых конструкциях ядерных реакторов. В том самом злосчастном чернобыльском РБМК именно серпентинит использовался для защиты операторов от утечки нейтронов. Может он добавлятся в качестве наполнителя в специальные радиозащитные «гидратные» бетоны (для увеличения плотности бетона и эффективности захвата нейтронов).

Гидратные бетоны используются практически на всех АЭС (в т.ч. с реакторами ВВЭР) в элементах, окружающих реактор ~ сухой защите.


Большинство рудных месторождений минералогически неоднородный, как и большинство промышленных форм минерала. Поэтому довольно часто деление на асбест одного единственного класса является условным (=«под бумажные требования»).

Как правило, для того, чтобы определить что за тип асбестового минерала в наличии — используют световую микроскопию. Под микроскопом хризотил выглядит как белое волокно, крокидолит — как голубовато-синее волокно, амозитный асбест, часто называемый коричневым асбестом — как серо-белое волокно. Асбест с тремолитом, антофиллитом и актинолитом встречается относительно редко. На картинке ниже представлены микроскопические снимки различных видов асбеста + графики EDX-анализа индивидуальных волокон. На

EDX

, в отличие от световой микроскопии, разница между разными типами минералов видна очень хорошо. Снимки позволяют оценить структуру и размерности волокон разных асбестов, что в дальнейшем пригодится для понимания написанного в разделе влияния на здоровье.

Очевидно что хризотил и различные минералы группы амфибола различаются по кристаллической структуре, химическим, поверхностным характеристикам, а также по физическим характеристикам волокон, которые обычно описываются как отношение длины волокна к диаметру.

Из-за своих интересных физико-химических свойств и уникальной структуры (неорганические волокна) асбест на протяжении всего 20 века активно использовался везде где только можно. Например, в фильме 1939 года «Волшебник страны Оз» асбест использовался в качестве искусственного снега. Такой «снег» продавался и в магазинах, где любой мог купить себе «асбестовых украшений» на Рождество.

В наших краях это, традиционно, шифер, трубы и всевозможные жаростойкие уплотнения (в т.ч. накладки на тормозные колодки). В Беларуси до сих пор существуют два предприятия, которые с гордостью называют себя «флагманами беларуской асбоцементной отрасли». Это ОАО «Кричевцементношифер» (г. Кричев Могилевской области), выпускающий листы асбестоцементные волнистые и листы хризотилцементные плоские.

И ОАО «Красносельскстройматериалы» (г.п. Красносельск Гродненской области) выпускающие аналогичную продукцию + трубы хризотилцементные. Как пишут рекламные проспекты, мощность цехов предприятия по выпуску асбестоцементных листов составляет 90 тыс. условных плит, асбестоцементных труб – 1 400 км условных труб в год.

На моей памяти (конец 90-х годов) периодически возникали мнения о том, что в процессе производства шифера/труб асбест меняет свою структуру и становится безопасным (из-за химических превращений или благодаря цементному связующему и укрупнению волокон). Многочисленные исследования подтвердили беспочвенность таких утверждений. Более того, стало ясно, что старый асбоцемент под воздействием внешних факторов становится прекрасным источником мелкодисперсных волокон, неотличимых от тех, которые только что добыты из карьера с асбестом. Но в отличие от породы в карьере, волокна со старого шифера может поднимать в воздух даже не слишком сильный ветер (не говоря уж про «чистильщиков» шифера с их мойками высокого давления).

Также стоит отметить и тот факт, что асбест в своих различных вариациях встретить можно не только в шифере или асбоцементных трубах. В качестве примеси может он присутствовать и в таком минерале как вермикулит. Кстати его я упоминал в своей статье Когда молчит Водоканал. Эффективная очистка питьевой воды в домашних условиях

Вспученный вермикулит используется многими садоводами и владельцами комнатных растений в качестве дренажного материала. Естественно, вероятность появления асбеста в вермикулите невелика, но она есть. Поэтому работая с ним необходимо минимальные меры предосторожности соблюдать (см. про них в конце статьи) и избегать дробления/пыления.

Кроме вермикулита примеси асбеста могут встречаться и в тальке (да-да, тот который присыпки). Показательным в этом плане является прецедент с компанией Johnson & Johnson против которой в штате Миссури подали иск 22 женщины, использовавшие продукты (детские присыпки) компании. Женщины утверждали, что тальк содержал примеси асбеста. Жюри присяжных признало обоснованность требований истцов и обязало в 2018 году выплатить компанию 4,69 миллиарда долларов компенсации пострадавшим.

ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ

Как уже упоминалось, одно время было вроде бы всем известно, что асбест — канцероген. Плюс ко всему существует даже отчет Международного агентства по изучению рака (IARC) за 2012 год, в котором черным по белому сказано:

Имеется достаточно доказательств канцерогенности для человека всех форм асбеста (хризотил, крокидолит, амозит, тремолит, актинолит и антофиллит)

Но потом что-то произошло («

бабло победило зло

«) и производители строительных материалов с асбестом стран третьего мира встрепенулись и начали доказывать, что на самом деле канцерогены — это только амфиболы, а хризотил — белый и пушистый, как асбест. Не удивительно, что наибольшей активностью здесь обладали страны, в которых асбест активно применялся (Россия, Бразилия, Пакистан и т.п.) и давал весомую долю прибыли за счет продажи недорогих строительных материалов. В связи с Пакистаном сразу вспоминается

открытое письмо

143 ученых и организаций из 30 стран, в котором они призывали к поддержанию безопасности и ответственному использованию хризотила, вызывающего смертельные заболевания и напоминали что безопасное использование» хризотилового асбеста никогда не было задокументировано.

Интересные мысли высказываются некоторыми лоббистами «хризотил — хороший, амфибол — плохой». В моей авторской интерпретации это звучит как-то так:

Любые запреты на белый асбест (хризотил) могут нанести большой ущерб развивающимся странам, где асбоцементные изделия — водопроводные трубы и кровельный материал — оказались неоценимым подспорьем для беднейших слоев населения. Без асбеста не удастся спасти многие жизни…

Интересно то, что в противоположность исследователям подтверждающим канцерогенные свойства и уточняющим их механизмы, защитников индустрии асбеста не так и много (по пальцам одной руки, их статьи с заметной периодичностью можно встретить на страничках всех без исключения компаний, добывающих асбест, как своеобразная индульгенция совести. Кстати оперируют эти несколько «

известных высокооплачиваемых ученых

» в основном данными медицинской статистики, а не описанием механизмов, по которым действие микроволокон хризотила на организм отличается от механизма действия амфибола…

Чаще всего защитниками асбеста от химии упор делался на то, что дескать разная структура кристаллов приводит к влиянию на здоровье. Амфиболы — иглоподобные, они «пробивают организм» и наносят вред. Благо картинка удобная для показывания страшилок по ТВ:

На самом деле, как я уже упоминал, месторождения асбестов обладают высокой неоднородностью минералов, и никто особенно не зацикливается проверкой кристаллической структуры материала. Способа селективно исключать из куска хризотила включения амфиболов нет. А кроме того, самым сомнительным является то, что именно игольчатая форма виновата в канцерогенности. На картинке выше, с примерами волокон, каждый может сам увидеть, что у хризотила мелкие волокна ничем не отличаются от волокон амфибола, тем более что считается что воздушно-аэрозольные частицы асбеста обитают в диапазоне размеров 5 мкм длиной.

Концепция «иглы хуже частиц», на самом деле универсальна и может применяться к любым волокнам, летающим в воздухе и попадающим в легкие (а не только к тем несчастным кусочкам асбеста-амфибола). Дело в том, что длинные волокна сложнее подвергаются процессу фагоцитоза

Фагоцитоз (др.-греч. φαγεῖν «пожирать» + κύτος «клетка») — процесс, при котором клетки (простейшие, либо специально предназначенные для этого клетки крови и тканей организма — фагоциты) захватывают и переваривают твёрдые частицы.

Короткие волокна или корпускулярные объекты могут быть легко захвачены фагоцитами и ликвидированы

макрофагами

. А с длинными, благодаря их линейным размерам, такое

невозможно

. Имеет место т.н. фрустрированный фагоцитоз — если фагоцит не в состоянии поглотить инородное тело, то все заканчивается разрушением фагоцита и гибелью макрофагов (см. схему ниже):

Короткие волокна и небольшие осколки, которые попадают в легкие при дыхании и не не повреждают мембрану фаголизосом, могут легко поглощаться альвеолярными макрофагами и переноситься в лимфатические сосуды. Как и куда — см. картинку отложения волокон асбеста

после вдыхания

:

После оседания в дыхательных путях начинается достаточно долгий процесс периодического возникновения воспаления:

За счет миграции волокон по организму под удар попадают не только легкие, но и клетки гортани, печени, толстой кишки и т.п. Вдыхаемые волокна могут достигать легочных альвеол, где они выводятся конвективными потоками в легочные лимфатические сосуды. Достигнув вен через лимфатическую систему, они потенциально могут достичь всех органов через систему кровообращения, включая печень, через печеночную артерию. А проглоченные волокна (которых традиционно меньше чем вдохнутых) могут проходить через слизистую кишечника и, наконец, доставляться в печень через воротную вену. В итоге в течение очень длительного латентного периода (30-40 лет) злокачественная трансформация клеток может происходить в результате сложного взаимодействия различных механизмов: хронического воспаления, генерации активных форм кислорода (ROS) / активных форм азота (RNS), хромосомных/геномных аберраций, снижения иммунного ответа, связывания с нуклеиновыми кислотами и белками клеточного ядра.

Интересно, что во многих старых книгах пишут, что волокна асбеста являются отличными адсорбентами. Недаром же их использовали в старых противогазах. Упоминает про этот факт и русская Википедия (ссылаясь на БСЭ):

БСЭ не врет, асбест может находясь в организме

сорбировать

на себя радионуклиды и различные канцерогенные вещества, становясь своеобразным аккумулятором, закрепленным внутри клетки или органа-мишени. Например авторы

работы

указывают о in situ накоплении на асбесте бензопирена и усилении мутагенного эффекта.

Отходя от вопросов текстуры поверхности волокон хотелось бы отметить, что в научных работах по токсикологии нановолокон было неоднократно показано, что реакция организма на вдыхаемое волокно не относится к одному типу, а представляет собой сумму нескольких последующих физиологических ответов, каждый из которых определяется различными физико-химическими характеристиками рассматриваемой частицы. Три основных фактора действуют вместе: форма частицы, ее кристаллический и поверхностный состав, а также время, в течение которого частица остается неизменной в организме, своеобразная «биосовместимость» или биоперсистентность. Сравнение двух форм асбеста по некоторым из параметров показано на картинке ниже. Разница между двумя группами минералов очень невелика.

Относительно недавно появились исследования, которые подтверждают гипотезу о том, что за канцерогенный эффект отвечает не столько форма, сколько химия поверхности волокон асбеста. Исследователи

синтезировали

образцы хризотила в котором были полностью удалены ионы железа. Затем этот образец проверяли на способность генерировать свободные радикалы и воздействовать на эпителиальные клетки легкого человека. В качестве контроля использовался природный хризотил из Родезии. После 24-часовой инкубации природный хризотил уже

проявлял

выраженный цитотоксический эффект, искусственный материал был инертным. Точно так же синтетические нановолокна хризотила, лишенные железа,

не проявляли

генотоксических и цитотоксических эффектов и не вызывали окислительного стресса в линии клеток альвеолярных макрофагов мышей. Чтобы получить прямые экспериментальные доказательства химической роли железа в реакционной способности асбеста

был синтезирован

набор нанохризотилов с 0,6 и 0,9% железа. Даже самая низкая концентрация железа в хризотиле

вызывала

разрывы цепей ДНК, липопероксидирование, ингибирование окислительно-восстановительного метаболизма и нарушения целостности клеток, т.е. действие анлогичное природному хризотилу. Авторы не без оснований предполагают, что ионы металлов играют решающую роль в окислительном стрессе и генотоксических эффектах, вызываемых хризотиловым асбестом. Касается это и амфиболов, у которых содержание железа самое высокое (см. таблицу). Логично, что амозит и крокидолит (лидеры по содержанию железа) считаются и наиболее канцерогенными из всех асбестов. Так что смело смейтесь в лицо тому, кто утверждает что один асбест — полезен, а второй — канцероген.

В копилку историй

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В чистом остатке у нас остается следующее: микро- и нановолокнистые материалы способны проникать через легкие в организм, разносится по органам и тканям, оседать там и вызывать постоянный (хронический) иммунный ответ (воспаление). Этому очень способствует удлиненная форма волокон. Длинные волокна не «утилизируются» защитными механизмами организма человека. Короткие волокна утилизируются, но вызывают сильную воспалительную реакцию, которая через оксидативный стресс и механизмы перикисного окисления липидов рано или поздно приводит к онкологическим заболеваниям. В этом плане нановолокна похожи на ионизирующую радиацию.

Применимо к асбесту, основной токсический эффект возникает не благодаря форме частицы, а благодаря содержанию в силикатных слоях ионов железа. Так что канцерогенным эффектом обладает в одинаковой степени и асбест группы амфибола, и асбест группы серпентина (хризотил). В развитых странах практически все это понимают, поэтому асбест и материалы с его участием практически исключены из хозяйственной деятельности человека. На территории пост-СССР пока же это «дешевый и важный строительный материал». В статичном состоянии шиферы/трубы более или менее устойчивы, но унос волокон асбеста начинается при а)механической обработке (резать/дробить), б)с течением времени за счет деградации связующих, а далее — ветер, мойка высокого давления и т. п. асбесто-пыль в воздухе, ну и в)разрушение/снос старых построек, в которых использовался асбест. Особенно сильно будет «чадить» снос с помощью направленного взрыва…

Что же нам делать?! Во-первых, зайти в канал LAB-66 и через поиск прочитать все связанное с фильтрацией воздуха и HEPA. Выбрать наконец (если это еще не было сделано в рамках подготовки к пандемии коронавируса) хорошие средства защиты органов дыхания. Во-вторых постараться убрать из своего «строительного» обихода все асбесто-содержащие материалы — шифер, трубы и т.п. В-третьих держаться подальше от мест сноса старых домов, в которых подобные материалы использовались. В лучшем случае — необходимо вообще покинуть место сноса, в худшем — хотя бы использовать P3 фильтры для дыхания. Но здесь остается открытым вопрос защиты дыхания детей, т.к. хорошие полумаски в абсолютном большинстве случаев создаются под взрослые размеры.

Памятка для тех кто работает в асбестовой пыли

При работе с асбестом важно понимать, что основная активная его часть — это аэрозольная форма, диспергированная в воздухе пыль/микроволокна. Неповрежденный монолитный асбест и изделия из него достаточно устойчивы. Как и в случае коронавируса, основной путь поступления пыли — через легкие. Большинство производственных наборов для безопасной работы с абестом включают полумаски с противоаэрозольными фильтрами. При работе с хрупким асбестом (свежий асбоцементный шифер) допускается использование фильтров класса защиты Р2, при работе с рыхлым, старым асбестом — используют фильтры класса Р3. В качестве примера можно привести

«антиасбест» комплект 3М

: полумаска 3M 7500 + фильтры класса P100 (2097/2091/2297/2096/2291/2296~5935~6035~6098). Подходят и отечественные противогазы с противоаэрозольными коробками класса не ниже P3.

ВАЖНО! Работать с асбестом нужно только когда он во влажном состоянии, без применения высокоскоростных инструментов. Все отходы хранить под водой или хотя бы в увлажненном состоянии.

Сухой способ удаления применяется в исключительных случаях, когда нет возможности использовать воду (например в случае наличия электрической проводки под напряжением, опасность повреждения электрооборудования из-за контакта с водой и т. п.). Вся рабочая зона должна быть закрыта полиэтиленовой пленкой с вытяжкой (пылесосом с HEPA). Специалисты непосредственно удаляющие асбест должны носить полнолицевые маски/противогазы, желательно с принудительной подачей воздуха. Все отходы должны быть помещены во герметичные контейнеры/емкости с водой.

Оптимальным методом удаления асбеста является удаление во влажном состоянии. Материалы увлажнятся с помощью аэрозольного распылителя или т.н. «огородного» шланга с пистолетным распылителем при небольшом давлении воды, избегая образования сильных струй. Увлажнение — только через стадию тумана. В простейшем случае используется вода, желательно добавить моющего средства для улучшения смачивающей способности. Оптимально использовать для увлажнения разбавленную эмульсию ПВА. Влажный рыхлый асбест удаляется по частями и помещается в герметичные контейнеры заполненные водой. В случае толстого слоя рыхлого асбеста (утепляющие и термостойкие плиты) асбест предварительно пропитывается на протяжении нескольких часов через импровизированные форсунки/инжекторы с многочисленными боковыми отверстиями.

ВАЖНО! При любых работах с асбестом и содержащими асбест материалами необходимо полностью исключить инструменты и оборудование, которые образуют пыль — высокоскоростные механические и пневматические инструменты — угловые шлифовальные машины («болгарки»), пилы, дрели и перфораторы; мойки высокого давления; аппараты использующие сжатый воздух. Нельзя использовать метлы и щетки.

Подытоживая можно сказать следующее: резать асбестоцементный шифер/трубы или утилизировать подобные материалы можно только во влажном состоянии (ручное увлажнение и/или работа в дождливую погоду) с помощью ручных инструментов, не создающих пылящих аэрозолей.

Если в воздухе города где вы проживаете существует возможность появления волокон асбеста, то основная рекомендация — использование в квартире приточной системы вентиляции (т.н. бризеры) с предварительной HEPA-фильтрацией. При выходе на улицу — использование СИЗОД с противоаэрозольными фильтрами упомянутыми в начале заметки. Гулять лучше в дождливую погоду. В целом, жить в городе с такими условиями небезопасно. Специфичных лекарств и антидотов от асбеста не существует и все лечение чаще всего заключается в поддерживающей терапии.

Асбест — это ярчайший пример, когда предупредить болезнь гораздо легче и дешевле, чем ее лечить. Будьте внимательны и берегите себя!

Кстати по поводу сноса старых домов. Считается, что в США после теракта 11 сентября в воздух было выброшено

более 1000 тонн

асбеста. И что именно аэрозоли асбеста

стали причиной

необычно высокого уровня смертности от рака среди работников служб экстренной помощи после теракта. Мэрия Нью-Йорка даже запрашивала федеральную помощь для проверки индивидуальных квартир, которые находились рядом с Всемирным торговым центром на предмет наличия волокон асбеста. А в это время у нас… режут болгаркой шифер даже без простейшей хирургической маски.

Не удивительно, что американцы вообще рекомендуют при работе с асбестом и вовсе использовать дыхательные системы с положительным давлением:

Если вдруг кто-то на даче задумал резать шифер или асбоцементные трубы на дымоход, то как минимум стоит попытаться посоветовать делать это с использование болгарки с подключением пылесоса для сбора пыли (а мешок-сборник пыли лучше всего класса HEPA-фильтрации). Несмотря на то, что в промышленности отходы с асбестом сплавляют при достаточно высоких температурах. При 1000–1250 °C образуются различные соединения кремния, а выше 1250 °C вообще силикатное стекло. Есть упоминания и про микроволновое спекание, с помощью которого из опасного асбеста

получают

безопасный керамогранит.

Почему шифер в огне взрывается

Сжигать шифер в обычных условиях для утилизации асбеста — плохая идея. Хотя бы потому, что этот композитный материал очень неоднородный, при нагревании возникают внутренние напряжения (из-за неравномерного расширения асбеста и цемента и быстрого испарения накопленной влаги) которые в итоге шифер разрывают с высвобождением части кинетической энергии и образования осколков. Притом разрушение происходит крайне быстро и лавинообразно, а осколки острые.

Есть упоминания про то, что комбинация щавелевой кислоты с ультразвуком

полностью разрушает

волокна хризотилового асбеста. Процедура в домашних условиях вполне подъемная, благо что ультразвуковые мойки сейчас достаточно распространены.

Оптимально было бы полностью запретить работу с асбесто-содержащими материалами и переходить уже на более экологичные материалы. Тем более, что даже ВОЗ в своем докладе опубликовала список замен для асбеста.

Но возникает резонный вопрос: куда же деть загруженные под завязку склады. Не жертвовать же ими ради какого-то там здоровья населения. Похожая ситуация была в Беларуси с коронавирусом — см. «экономика важнее населения». Что приносит такой подход? Лучше всего на него ответил У. Черчиль «

Если страна между войной и позором выбирает позор, она получит и войну, и позор

»

P.S. Большой привет жителям городов, где до сих пор существуют асбоцементные производства (в Беларуси это цементные заводы Красносельска и Кричева). Я очень сомневаюсь, что в этих городах ведется проверка содержащейся в воздухе пыли на предмет наличия в ней волокон асбеста. Но с точки зрения гражданской инициативы поинтересоваться вполне можно. Если у вас есть друзья или знакомые — поинтересуйтесь, какие средства индивидуальной защиты используются на этих флагманах беларуской асбоцементной промышленности…

На этом повесть про асбест подошла к своему завершению. По мере появления новой интересной информации я буду актуализировать статью. Вопросы, пожелания и комментарии жду в

cвоем тг-канале

или

на Patreon

.

UPD. Доказательство того, что статья вызвала живой отклик

Впервые в моей «практике на хабре» такое количество минусов с мотивацие «не согласен с автором». Вроде бы надо огорчаться (минусы же), но у меня наоборот возникает радость, ведь каждый несогласный скорее всего попытается сам провести маленькое расследование, а значит, в потенциале, появится еще один человек разбирающийся в теме асбеста…






С хабрауважением, коллоидный химик и public safety evangelist Сергей Бесараб (Siarhei Besarab)

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  • Separation And Characterization Of Respirable Amphibole Fibers From Libby, Montana Inhal Toxicol. 2008 June; 20(8): 733–740.
  • Iarc Monographs On The Evaluation Of Carcinogenic Risks To Humans, Volume 81, Man-Made Vitreous Fibres, Pp. 45-54, 2002, Iarcpress, Lyon, France
  • Albin M, Magnani C, Krstev S, et al. Asbestos and cancer: An overview of current trends in Europe. Environ Health Perspect. 1999;107 Suppl 2:289–298
  • Dumortier P, De Vuyst P, Yernault JC. Non-fibrous inorganic particles in human bronchoalveolar lavage fluids. Scanning Microsc. 1989;3:1207–1216
  • Edelman DA. Exposure to asbestos and the risk of gastrointestinal cancer: a reassessment. Br J Ind Med. 1988;45:75–82
  • Enterline PE, Hartley J, Henderson V. Asbestos and cancer: a cohort followed up to death. Br J Ind Med. 1987;44:396–401
  • Whittaker, E. J. W. (2009). Structure and properties of asbestos 1 1Reprinted from Fibre Structure, J.W.S. Hearle and R.H. Peters (eds), “Asbestos”, pp. 594–620. Copyright Butterworth & Co. (Elsevier) and the Textile Institute, 1963. Handbook of Textile Fibre Structure, 425–449.
  • Gualtieri, A. F., Lusvardi, G., Pedone, A., Di Giuseppe, D., Zoboli, A., Mucci, A., … Lassinantti Gualtieri, M. (2019). Structure model and toxicity of the product of bio-dissolution of chrysotile asbestos in the lungs. Chemical Research in Toxicology.
  • Whysner, J., Covello, V. T., Kuschner, M., Rifkind, A. B., Rozman, K. K., Trichopoulos, D., & Williams, G. M. (1994). Asbestos in the Air of Public Buildings: A Public Health Risk? Preventive Medicine, 23(1), 119–125.
  • Virta, R. (2011). Asbestos. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology.
  • Foresti E, Fornero E, Lesci IG, Rinaudo C, Zuccheri T, Roveri N. Asbestos health hazard: a spectroscopic study of synthetic geoinspired Fe-doped chrysotile. J. Hazard. Mater. 167(1–3), 1070–1079 (2009)
  • Gazzano E, Foresti E, Lesci IG et al. Different cellular responses evoked by natural and stoichiometric synthetic chrysotile asbestos. Toxicol. Appl. Pharmacol.206(3),356–364 (2005)
  • Gazzano E, Turci F, Foresti E et al. Iron-loaded synthetic chrysotile: a new model solid for studying the role of iron in asbestos toxicity. Chem. Res. Toxicol.20(3),380–387 (2007)
  • Foresti E, Hochella MF, Kornishi H et al. Morphological and chemical/physical characterization of Fe-doped synthetic chrysotile nanotubes. Adv. Funct. Mater.15(6),1009–1016 (2005)
  • Turci F, Tomatis M, Lesci IG, Roveri N, Fubini B. The iron-related molecular toxicity mechanism of synthetic asbestos nanofibres: a model study for high-aspect-ratio nanoparticles. Chem. Eur. J.17(1),350–358 (2011)

ГБУЗ РХ «Республиканская Детская Клиническая Больница»

Изменения в работе

Уважаемые родители и пациенты!

Администрация ГБУЗ РХ «Республиканская детская клиническая больница» информирует Вас, о изменениях в работе учреждения с 28.10.2021 г.

 

Профилактическое отделение, Чертыгашева 120

Каб.10 – МЭХО, РЭГ

Каб.8 – ЭКГ

Каб.18 – Узи все виды

Детское поликлиническое отделение № 3, К.Перекрещенко 1б

Каб.204 – Дерматолог

Каб.209 – Психолог

Каб.111 – Невролог

Детское поликлиническое отделение № 2, Гагарина 46

Каб. 107 – Крицкая И.А. невролог

Детское поликлиническое отделение № 1, Чертыгашева 59, корпус 2

Функциональная диагностика

Каб.307 – ЭНМГ, Спирография

Каб. 309 – Холтер, СМАД, ВЭЭМ

Консультативно- диагностическое отделение, Чертыгашева 59, корпус 3

Каб.202 – Узи сердца

Каб.203 – Узи все виды

Каб.213 — ЭЭГ

 

С уважением, Администрация.

Объявление

Уважаемые родители и пациенты!

В период с 27 сентября по 29 октября прием пациентов 6 педиатрического участка будет осуществляться по адресу ул.Чертыгашева 59 (1 поликлиническое отделение) в 211 кабинете.

С уважением, Администрация.

Обследование перед поездкой в оздоровительные лагеря

Уважаемые родители!

Для обследования детей в загородный оздоровительный лагерь сдать биоматериал (кал на я/гл и соскоб на энтеробиоз) можно:

для пациентов ДПО 1, 2,4 в
— ДПО1 каб. 108
— КДЦ   каб.219

с 8.00 до 15.00 , с понедельника по пятницу

Выдача справок будет strong> осуществляться в рабочие дни:

ДПО 1 и 2 в каб. 210, с 8 до 16
ДПО 3  в каб. 105, с 8 до 16
ДПО 4 в каб. 132, с 8 до 12

Справка действительна 3 дня.

С Уважением Администрация ГБУЗ РХ «РДКБ»

Горячая линия по коронавирусу COVID-19

В ГБУЗ РХ «РДКБ» работает Телефон горячей линии по коронавирусу COVID-19 по номерам: 
8 (983) 585-02-46 — Круглосуточно
8 (913) 050-60-01 — Рабочие дни 8.00-16.00

Оказание неотложной помощи

Уважаемые родители!

В выходные и праздничные дни
в детской больнице организована работа CALL-центра, для вызова врача по оказанию неотложной медицинской помощи:
с 8-00, до 16-00, по телефону  30-60-50.

С уважением, Администрация ГБУЗ РХ «РДКБ».

Вызов на домУважаемые родители!

C 02.11.20, проживающие в городе Абакане, смогут вызвать медицинского работника на дом для заболевшего ребёнка через электронную почту [email protected].

В письме нужно указать:
-полное имя ребёнка,
-дату рождения,
-адрес, с указанием номера подъезда и этажа,
-телефон родителя и повод для вызова,
-имелся ли контакт с COVID-19

Заявки принимаются в рабочие дни с понедельника по пятницу до 11.00.
Заявка подтверждается ответным письмом до 14.00.

С уважением Администрация ГБУЗ РХ «РДКБ»

Чек-лист «Коронавирусная инфекция»

Уважаемые родители!

В целях качественного и быстрого прохождения медицинского осмотра, Вы можете заранее (дома) распечатать и заполнить Чек-лист «Коронавирусная инфекция». Обращаем Ваше внимание, что дату необходимо указывать  в день проведения медицинского осмотра.

При невозможности заполнения формы в домашних условиях, вы можете это сделать в медицинском учреждении.

С уважением, Администрация.

Порядок допуска детей

По span>рядок допуска детей в дежурные группы ДОУ г. Абакана в период распространения новой коронавирусной инфекции span>

1. Допуск детей, посещающих ДОУ «Солнышко», «Орлёнок» будет осуществляться медицинскими работниками в условиях вышеназванных дошкольных организаций.

2. Детям, посещающим другие ДОУ, выдача справок о состоянии здоровья и отсутствии контактов с инфекционными больными будет производиться в детских поликлиниках по территориальному принципу дежурным врачом-педиатром:

— законные представители ребенка будут предварительно информированы участковыми медицинскими сестрами о дате и времени посещения врача-педиатра в поликлинике. Приходить без приглашения по собственной инициативе не нужно!

— законному представителю вместе с ребенком необходимо явиться в строго назначенное время в поликлинику (наличие медицинских масок при посещении поликлиники является обязательным!)

 

— в случае невозможности прийти на определенную дату и время в поликлинику,  необходимо заранее предупредить об этом по телефону колл-центра ГБУЗ РХ «РДКБ»: 30-60-50.

Порядок допуска детей в дежурные группы ДОУ г. Абакана в период распространения новой коронавирусной инфекции

1. Допуск детей, посещающих ДОУ «Солнышко», «Орлёнок» будет осуществляться медицинскими работниками в условиях вышеназванных дошкольных организаций.

2. Детям, посещающим другие ДОУ, выдача справок о состоянии здоровья и отсутствии контактов с инфекционными больными будет производиться в детских поликлиниках по территориальному принципу дежурным врачом-педиатром:

— законные представители ребенка будут предварительно информированы участковыми медицинскими сестрами о дате и времени посещения врача-педиатра в поликлинике. Приходить без приглашения по собственной инициативе не нужно!

— законному представителю вместе с ребенком необходимо явиться в строго назначенное время в поликлинику (наличие медицинских масок при посещении поликлиники является обязательным!)

— в случае невозможности прийти на определенную дату и время в поликлинику, необходимо заранее предупредить об этом по телефону колл-центра ГБУЗ РХ «РДКБ»: 30-60-50.

Рекомендации для населения Праздничные дни

Уважаемые родители!

Администрация ГБУЗ РХ «Республиканская детская клиническая больница» информирует Вас, о работе учреждения в выходные и праздничные дни с 12.06.2020 г. по 14.06.2020 г.

13 июня осуществляется прием врача-педиатра по ул. Чертыгашева, 59, корпус 2 (1 детское поликлиническое отделение), каб. 100 — с 8:00 до 14:00.

13 июня работает рентгенологический кабинет по ул. Чертыгашева, 59, корпус 3 (КДЦ), каб. 324 — с 9:00 до 12:00.

12, 13, 14 июня работает процедурный кабинет по ул. Чертыгашева, 59, корпус 2 (1 детское поликлиническое отделение), каб. 206 — с 8:00 до 14:00.

13 июня вызов врача по телефону 215163 с 8:00 до 13:00.

12 и 14 июня вызов врача по телефонам 03, 112 круглосуточно.

Памятка для родителей на период коронавирусной инфекции

Внимание

Уважаемые родители!

В целях реализации мер по профилактике и снижению рисков распространения новой коронавирусной инфекции, в ГБУЗ РХ РДКБ с 01. 04.2020 приостановлено оказание плановой медицинской помощи в условиях дневных стационаров (в поликлинике и стационаре):
1. Проведение профилактических медицинских осмотров несовершеннолетних, диспансеризации пребывающих в стационарных учреждениях детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей, усыновленных (удочеренных), принятых под опеку (попечительство), в приемную и патронатную семью.
2. Проведение комплексных медицинских осмотров в Центре Здоровья.

С уважением, Администрация.

Информация о новой короновирусной инфекции Европейская неделя иммунизации

20-26 апреля — Европейская неделя иммунизации.

Что надо знать о коронавирусе Порядок работы кабинетов экстренной профилактики ГБУЗ РХ «РДКБ»

(при укусе клеща)

 

Кабинеты экстренной профилактики клещевых инфекций

Режим работы

кабинетов экстренной

профилактики

Клинико-диагностическое отделение
(г. Абакан, ул.Чертыгашева, 59А, вход с улицы)
Кабинет инфекционных заболеваний (КИЗ), каб. № 119
(направление клеща на исследование, назначение профилактического лечения, наблюдение)
— Хирургический кабинет № 326 (удаление клеща, доставка в КИЗ для направления на исследование)

Поликлиника №1 (г.Абакан, ул.Чертыгашева, 59)
Введение противоклещевого иммуноглобулина
(по направлению врача инфекциониста):
— Процедурный кабинет № 206

— Прививочный кабинет № 311


с 08-00 до 15-42

с 08-00 до 16-00

с 08-00 до 14-00

с 14-00 до 16-00

Стационар 
(г. Абакан, ул. Чертыгашева, 63)
— Приёмное отделение (удаление клеща, доставка в КИЗ для направления на исследование,консультация врача инфекциониста)
с 15-42 до 08-00
в выходные, праздничные дни — круглосуточно
Памятка о гриппе

Вегетативная петуния лучшие сорта

Петунии давно стали любимицами как у профессиональных цветоводов, так и у новичков. Все это благодаря огромному выбору видов, сортов и расцветок и возможности выбора условий содержания растения. Они неприхотливы и за ними очень легко ухаживать поэтому их часто используют для украшения балконов, садов и подоконников.

Вы точно слышали о вегетативных петуниях. Что же это такое? Чем отличается от других? И почему стоит выбрать именно ее? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье.

Что это такое?

Вегетативная петуния – это растение, которое размножается исключительно черенками. Их выращивают в Германии и Голландии. Растение имеет небольшую корневую систему.

ВНИМАНИЕ: Отличается разнообразием расцветок, силой роста и очень обильным цветением. Побеги разрастаются большими красочными шапками.

Сорта: описание и фото

Cурфиния

После дождя сохраняется их декоративность, имеет более пышное цветение. Сурфиния наиболее устойчива к болезням и вредителям в отличие от других петуний.

Как ухаживать:

  • Выбирайте светлое и хорошо прогреваемое место.
  • Перед посадкой грунт необходимо дренировать.
  • Регулярно поливать, вода не должна застаиваться, но и не допускать пересыхания.
  • Для ветвления можно прищипнуть верхнюю часть цветка.
  • Подкармливать каждую неделю.

Смотрите видео об особенносятях выращивания петунии Сурфиния:

Фриллитуния

Имеют более крупные цветы, чем другие петунии, формируют густые кустики с крупной и яркой, но простой зеленью. У Фриллитунии очень крепкие побеги.

Особенности ухода:

  • Стабильная влажность.
  • Избегать переувлажнения и сырости.
  • Умеренный полив, контроль степени пересыхания, поливать после того, как верхний слой грунта подсох.
  • Частая подкормка — удобрения с калием каждые 10 дней, начинать подкормки через неделю после посадки.
  • Увядшие соцветия снимать вручную.
  • Не требует прищипки.
  • При желании можно выполнять обрезки.

Смотрите видео об особенностях выращивания петунии Фриллитунии:

Кардинал

Цветы насыщенного пурпурного окраса, гофрированные края, рано цветет и до самых заморозков. Мощный рост, обильное цветение, устойчив к неблагоприятным условиям.

Папайя

Очень обильное цветение, за которым не видно листьев, образует шапку из многочисленных оранжевых цветков, цветет с лета до поздней осени.

Каскадис Рим

Неприхотлив, плотная листва, имеет обильное цветение. Петуния Каскадис Рим напоминает плотный шарообразный куст.

Особенности

  • Вегетативные растения сохраняют все признаки исходного растения, во всем повторяют их качества.
  • Такие растения зацветают гораздо раньше других, сокращают период развития растения, сокращают срок вступления в цветение.
  • Селекционеры постоянно увеличивают разнообразие расцветок и количество и форму цветков, изменяют силуэт и очертания растений, повышают устойчивость к болезням.
  • Эти растения можно передерживать как домашние.

Уход: посадка и размножение

Основные правила

  1. Освещение — вегетативка хорошо и обильно цветет как на солнце, так и в затененных местах.
  2. Температура — зимой 10-18оС, летом 25-30оС. Необходимая температура для цветения не ниже 19оС.
  3. Полив — умеренный для зимы и более обильный летом. Летом в жаркие дни поливать утром и вечером. Вечерний полив можно заменить опрыскиванием. Не допускать застоя воды — это пагубно скажется на растениях.
  4. Подкормка — проводить регулярно начиная со второй недели после посадки, далее с интервалом 7-10 дней:
    • Для ускорения роста — азотосодержащие удобрения;
    • Для бутонов — с фосфором и калием;
    • Для общего развития растения и профилактики заболеваний — удобрения с железом.

Выращивание в горшке

  1. Выбор емкости – отдавайте предпочтение просторным емкостям.
  2. Своевременная посадка – лучше все высаживать в марте.
  3. Выбор места — место посадки должно быть хорошо освещенное и открытое, избегайте ветреных зон.
  4. Своевременная подкормка:
    • рассады – азотосодержащими удобрениями;
    • для обильного цветения – коричневым или розовым кристаллом;
    • для профилактики заболеваний – раствором бора или калийными препаратами.
  5. Достаточный полив – проводить полив утром или вечером.

    СОВЕТ: Вода должна быть отстоянная с температурой на 3 градуса выше комнатной, поливать каждый день, не допускать застоя воды.

Цветение

  1. Используйте легкую, дренированную почву, солнечное место и обильный полив.
  2. Во время полива в жесткую воду помимо удобрений нужно добавлять удобрение, содержащее железо. Это поможет избежать хлороза.
  3. Регулярно удаляйте отцветшие, засохшие цветки и побеги – это способствует образованию новых бутонов.

Как сохранить зимой?

Содержать растение в зимний период очень сложно. Есть два способа сохранения петунии на зиму:

Преимущества сохранения зимой:

  • ранее цветение;
  • легкость получения рассады;
  • сохранение до весны вегетативных сортов.

Возможные трудности

Болезни и вредители

  1. Черная ножка — стебель темнеет, становится мягким. Причина густая посадка, высокая влажность, почва с кислой реакцией. Вылечить невозможно.
  2. Серая гниль — бурые пятна на листьях и веточках. Образуется из-за высокой влажности воздуха или грунта.
  3. Бурая пятнистость — бурые пятна на листьях и стеблях. Причина высокая влажность воздуха и грунта. Не допускайте застоя воды, обработайте препаратами с медью в составе.
  4. Мучнистая роса — белый налет на растении. Из-за избытка влаги и резкого нарушения температурного режима. Нужно удалить поврежденные участки цветка.
  5. Белокрылки — мелкие белые насекомые. От нее желтеют и увядают листочки растения. Используйте Кондифор и Актелит.
  6. Тля — серые и зеленые насекомые, прячутся на обратной стороне листа. От них листья деформируются и скручиваются. Используйте Актару, Децис.
  7. Паутинный клещ — проявляется тонкой паутинкой на растении. Избавляемся химическими средствами.

Петуния — широко распространенное растение, одно из самых любимых цветоводами. Цветки растения имеют разнообразные цвета и их оттенки, формы и размеры.

Селекционерами было создано, и создаются по сей день, огромное количество сортов этой культуры. Разнообразие сортов позволяет выращивать ее в кашпо, в горшках, на клумбах, в бордюрах, устройствах для вертикального озеленения.

Растения выращивают в открытом грунте, высаживают в напольные и подвесные кашпо и вазы. С помощью них оформляют клумбы, декорируют аллеи, создают рабатки.

Выделяют следующие разновидности петуний:

  • Ампельные;
  • Кустовые;
  • Каскадные.

На заглавном фото представительница особой серии петуний — светуния “Sweetunia White Merlot”.

Ампельные и для кашпо

Ампельные петунии — любительницы тепла и солнца. В связи с этим растение в теплых странах более распространено, нежели в России.

Ампельные петунии прекрасны в обрамление балконов, окон. Побеги растения — длинные и свисающие, растут вниз. Любит свет и солнце, растет быстро и отличается очень пышным цветением. Размеры цветков различны. Прекрасно подходит для высадок в кашпо, вазы, в том числе подвесные.

Ампельные сорта

Изи вэйв (Easy Wave) —  американский сорт, является улучшенной формой сорта Вэйв. Изи Вэйв является одним из самых простых в выращивании сортом. Расцветки растения разнообразны: красные, розовые, лиловые, голубые, желтые, бургунди. Больше считается полуампельной петунией, поскольку образуют собой крону шарообразную или куполообразную. Чаще всего растение сажают в напольных кашпо, но и в подвесных используется нередко. Сажают сорт и в открытым грунте. Плети могут достигать длины до 1 метра. На одно растение требуется брать около 8 литров грунта.

Разнообразие оттенков сортосерии Easy Wave

Цветение Изи Вэйв очень плотное, даже листвы практически не видно, разные расцветки цветут одновременно. Это позволяет формировать разнообразные многоцветные композиции. Высота  — около 35 см. Предпочитает солнце, цветет вплоть до начала заморозков.

Сурфиния — популярная по всему миру сортосерия. Быстро растет, не боится неблагоприятных погодных условий. Цветки растения являются крупными, имеют разнообразные расцветки: белые, пурпурные, голубые, красные, лиловые и другие. Вырастает до 70 см. Цветок предпочитает солнце или полутень.

Сурфиния в подвесном кашпо

Сурфинию чаще всего сажают в подвесных кашпо или напольных. Реже выращивают ее прямо в открытом грунте. Одним из самых новых сортов серии Сурфиний является сорт Тэйбл Еллоу. Эти петунии превосходно сочетаются с другими ампельными формами. Цветки имеют небольшие размеры, выделяются желтыми жилками.

Сурфиния Table Yellow

Шок Вэйв (Shock Wave) — еще один ампельный сорт из серии Вэйв. Отличается мелкими размерами цветочков и листков. Сорт не боится ни дождя, ни ветра. Выращивается в напольных и подвесных емкостях, иногда в открытом грунте. Для выращивания на одно растение требуется брать около 8 литров грунта. Расцветки: белая, синяя, розовая, желтая.

Петуния Шок Вэйв в подвесном кашпо

Опера Суприм (Opera Supreme) — это японская ампельная петуния. Длительность светового дня для этого сорта не имеет значения. Выращивание не представляет собой особых сложности. Цветки имеют некрупные размеры. Растение образует плети длиной до 1 метра.

Опера Суприм в напольном горшке

Прекрасно смотрится на балконах и в подвесных вазах. Иногда выращивают и в открытом грунте. Для одного растения требуется брать около 8 литров грунта. Для того чтобы цветение было обильным, необходимы регулярные подкормки растения и удаление увядших побегов. Расцветки разнообразны: белые, синие, розовые, пурпурные и другие.

Кустовые петунии

Кустовые петунии — это самая распространенная подгруппа этой прекрасной культуры. Красочность, разнообразие и множество сортов — это признаки кустовых петуний. Цветки крупные, сочно окрашенные, имеют разнообразные оттенки.

Сорта

Дэдди (Daddy) — это сортосерия крупноцветковой кустовой петунии. Это растение с многочисленными крупными цветками. Высота — около 25 см. Дэдди не боится ветра и дождливой погоды, а также устойчив к засухе. Этот сорт любит солнце. С помощью растения украшают клумбы и рабатки. Также Дэдди выращивается в балконных и садовых контейнерах.

Дэдди

Цветки бывают синими, красными, ярко-розовыми, белыми и другими.

Пикоти (Picotee)— один из наиболее популярных кустовых сортов петунии. Крупные цветки этого растения имеют разнообразнейшие оттенки. Лепестки имеют характерную белую окантовку, что придает им очень нарядный вид. Растение не боится дождей. Кусты имеют высоту около 25 см. Растение цветет все лето и вплоть до начала заморозков.

Пикоти

Пикоти выращивают в балконных ящиках, вазах и подвесных корзинках. Также растение превосходно смотрится в клумбах. Им украшаются аллеи.

Шторм (Storm)— серия крупноцветковых кустовых петуний. Станут прекрасным украшением дома, балкона или сада. Растениям не страшна дождливая и ветреная погода. Цветки растения имеют крупные размеры и округлую форму. Серая гниль не страшна цветкам серии Шторм, поэтому если лето может быть сырым, это отличный выбор. Куст имеет высоту около 35 см. Почва для посадки этого сорта должна быть богата питательными веществами.

Петуния Storm Lavendеr

Разнообразие оттенков не уступает другим сортосериям, цветки бывают сними, лиловыми, розовыми, белыми, красными.

Петуния Шторм часто используется в озеленении городских парков и аллей.

Полярис (Polaris)— это кустовая однолетняя сортосерия петуний от Аэлита. Сравнительной новый сорт вызовет восторг у даже самых опытных цветоводов. Растение не боится ни жары, ни дождей, ни ветра. Рост растения отличается быстротой. Цветение раннее и очень обильное. Огромное количество цветков скрывает длинные побеги растения. Высота цвета около 30 см.

Петуния Полярис

Петуния Полярис станет великолепным украшениям сада или балкона. Она превосходно смотрится в кашпо, подвесных корзинах, а также на балконах и террасах.

Вегетативные

Вегетативными называют те растения, которые размножаются исключительно черенками. Черенки привозят в Россию из различных стран, например, Голландии и Америки.

Корневая система этих цветов небольшая. Побеги разрастаются, образуя крупные красочные шапки, и прекрасно смотрятся в напольных и подвесных кашпо.

Лучшие сорта

Кардинал (Cardinal)— это вегетативный сорт культуры. Цветки обладают насыщенной пурпурной окраской. Краешки лепестков слегка гофрированные. Кардинал начинает цвести рано. Цветение продолжается до заморозков. Устойчив к неблагоприятным условиям. Рост очень мощный, цветение обильное.

Cardinal

Папайя (Papaya) отличается невероятным обильным цветением, листьев практически не видно. Рост около 20 см. Многочисленные оранжевые цветки образуют собой шапку. Все лето до поздней осени радует глаз своим цветением.

Papaya

Каскадиас Рим (Cascadias Rim) отличается простотой размножения и неприхотливостью. Листва очень плотная. Каскадиас Рим отличается обильным цветением. Это декоративная культура визуально напоминает собой плотный шарообразный куст.

Cascadias Rim

Каскадная форма

Каскадная петуния — это отличный выбор для декорирования беседок, балконов и лоджий. Побеги этих растений длинные и вьющиеся. Разрастаются они во все стороны. Цветущему разросшемуся кусту потребуется достаточно много места.

Выращивать каскадные формы лучше всего в подвесных горшках. Для одного растения требуется около 5 литров грунта.

Лучшие сорта каскадных петуний

Рамблин (Ramblin)— серия каскадных петуний родом из Америки. Цветки растений отличаются крупными размерами. Чаще всего Рамблин выращивают в напольных кашпо и вазах, но сорт прекрасно смотрится и в подвесных емкостях, а также и в открытом грунте. Для лучшего цветения требуется брать на одно растение около 10 литров грунта, регулярно подкармливать цветок, а завядшие побеги удалять. Высота растения не превышает 30 см.

Рамблин

Существует много различных расцветок растения: белая, розовая, красная, фиолетовая и другие. На фото выше Рамблин с персиковыми цветами.

Джоконда (Jokonda)— один из самых популярных сортовых разновидностей каскадной петунии. Отличается длинными побеги до 1 метра, огромным количеством цветков. Высота растения достигает 20 см. Цветки имеют небольшие размеры. Джоконда любит свет. Цветение раннее. Цветки бывают пурпурными, розовыми, алыми, оранжевыми и другим.

Выращивать Джоконду можно как в открытом грунте, так и в подвесных вазонах. Свисающие длинные вьющиеся побеги из кашпо напоминают гирлянды с многочисленными цветками.

Тайфун (Taifun) не имеет аналогов среди иных культиваров петунии. Растение цветет в течение длительного времени. Стебли длинные и мощные. Растение очень быстро растет, формируется огромное количество небольших цветков. Цветет вплоть до заморозков.

Тайфун выращивается в контейнерах, а также в клумбах. В открытом грунте одно растение разрастается на площади, равной 2 кв.м. Растение любит солнце и регулярные подкормки. Растение быстро восстанавливается после ухудшения погодных условий в виде дождей и сильных ветров.

Тайфун

Лучшие низкорослые сорта

К низкорослым относятся растения, высота которых не превышает 30 см. Низкорослые петунии бывают и махровыми, и каскадными.

Махровая петуния Валентин (Valentine)— это гибрид. Его высота не больше 30 см. Махровые цветки имеют бахромчатые края. Окраска бутонов — густо-лососевая.

Сорт Валентин

Валентин идеально подходит для выращивания в рабатках и в клумбах. Растение цветет с начала лета и до начала заморозков. Цветок предпочитает свет, не боится засухи. Для выращивания цветка требуется питательный грунт.

Высота Пируэт (Piroet) не превышает 15 см. Цветки махровые и очень крупные. Растение подходит для посадок в клумбы, балконные контейнеры и кашпо. Цветок требователен к почве. Грунт для выращивания должен быть обогащен питательными веществами.

Цветки двухцветые: красно-белые, бело-пурпурные, бело-розовые.

Пируэт и Алладин

Эспрессо Фраппе (Espresso Frappe)— это новый сорт карликовых петуний. Сочетает в себе все лучшие качество растений серии Эспрессо. Отличается низкорослостью и компактностью. Цветки крупные с кудрявыми лепестками. Диаметр цветка — 10 см. Рост цветка не превышает 25 см.

Эспрессо Фраппе

Эспрессо Фраппе — отличный выбор для выращивания в горшках. Благодаря коротким стеблям цветки очень эффектно возвышаются над листьями. Цветки имеют пурпурный, розовый, красный, бордовый цвета.

Низкорослая Дувет (Duvet) отличается не только компактностью, но и крупными размерами цветков. В основном они выращиваются в открытом грунте. В периоды цветения растения представляются прекрасным цветочным ковром. Цветки эффектно возвышены над листвой. Они имеют окраску: белую, розовую, красную, синюю и лососевую.

Петуния гибридная Duvet, оттенок лососевый — Salmon.

Высота взрослого куста не превышает 20 см. Сорт отличается раннем цветением. Не боится дождей и обильных поливов. Петуньи идеальны для городских клумб, дачных участков и балконов.

Для клумб

Цветоводы и ландшафтные дизайнеры очень часто используют петунию для создания и оформления клумб. Создают моноклумбы из одних петуний, также их сочетают с другими цветами и даже кустарниками. Какие сорта лучше сажать в клумбах?

Тайдал Вэйв (Tidal Wave) — отличный выбор для декорирования клумбы. Это одна из самых высоких петуний. Ее высота может достигать 55 см. Цветки имеют средние размеры, но их многочисленное количество придает великолепия этой петунии. Сорт считается одни из лучших имеющихся в продаже. Побеги достигают длины свыше 1 метра.

Яркие цветки с четкими жилками бывают красного, белого, розового и пурпурного цвета. Все цвета очень насыщенные.  Устойчив к самым неблагоприятным условиям погоды.

Тайдал Вэйв

Эксплорер (Explorer) зачастую используется садоводами в качестве почвопокровника. Это ампельная петуния имеет способность сильно разрастаться. Плети вырастают до 100 см. Цветение начинается еще весной, а заканчивается в середине осени.

Explorer Pink

Данный сорт любит тепло и свет, плохо переносит тень, холод и засуху. Цветки имеют средние размеры, восковую текстуру. Расцветки: красная, белая, лавандовая, розовая и ярко-розовая, пурпурная.

Софистика (Sophistica)— относительно новый. Отличается быстрым ростом и развитием. Все петунии зацветают одновременно, что является огромным плюсом для клумбы. Очень хорошо и равномерно разрастается. Одно растение имеет около 10 цветков. Рост культуры — до 40 см. Цветки имеют крупные размеры и яркий насыщенный цвет. Расцветки: голубая, светло-розовая, желто-лиловая, черничная, желтая.

Sophistica Blue Morn

Особое внимание стоит уделить петунии Софистика Блэкберри (Sophistica Blackberyy). Ее цветки имеют насыщенный красновато-ежевичный цвет, практически черный. Сорт радует своим цветением с мая до начала первых заморозков. Для клумб сорт желательно сочетать с растениями других цветов (белых, красных и т.д.), чтобы клумба не выглядела мрачной. На фото очень сложно уловить точный цвет бархатных цветков, особенно на постановочных, но фото ниже более-менее правдиво передает оттенок.

Софистика Блэкберри

Мультифлора

Мультифлора — это многоцветковые петунии. Сортовые разновидности и гибриды многоцветковых петуний отличаются обилием цветков средних размеров. Эти растения являются устойчивыми к любым неблагоприятным условиям погоды. Одиночные визуально похожи на цветочные шары, а в цветниках напоминают сплошной цветочный ковер.

Среди многоцветковых сортов следует выделить:

Мерлин (Merlin) — это многолетняя многоцветковая петуния, но выращивается как однолетник. Сорт прост в выращивании. Культура предпочитает солнце, легко переносит небольшие заморозки, засуху и дожди. Существует около 17 окрасок бутонов. Встречаются не только однотонные цветки. Есть также и с жилками, и с каймой другого цвета. Это компактная петуния с небольшими, но многочисленными цветочками идеальна для озеленения веранд и клумб. Считается низкорослой, поскольку высота не превышает 25 см.

Merlin Blue Morn

Мамбо (Mambo) — низкорослая однолетняя петуния, относящаяся к группе многоцветковых (мультифлоры). Это очень популярная в цветоводстве культура. Окраска бутонов разнообразна. Мамбо весь сезон радует своим обильным цветением.

Используется для оформления клумб, разнообразных композиций, а также может выращиваться и в домашних условиях. Отлично сочетается с другими цветами: бархатцы, колеус, бегония и другие.

Mambo red и Mambo Purple

Неприхотливые сорта

Петуния — неприхотливая садовая культура. Большинство сортов нетребовательны к почве. Им не страшны дождь и ветер. Единственное, что любят все петунии — это тепло. Поэтому выращивать цветок желательно в солнечных местах или в полутени.

Растение боится заморозков, поэтому на зиму его заносят в теплое помещение, домой или на веранду. Культура является многолетней, но пережить зиму в России ей очень сложно, поэтому у нас она выращивается как однолетник. Вырастить красивую петунию возможно и в Сибири, тем более есть сорта, которые устойчивы к небольшим заморозкам, однако необходим правильный уход и подбор сортов.

Пикобелла (Pikobella) — очень простой в выращивании сорт за счет своей устойчивости к непогоде. Данная сортовая разновидность более других терпимо относится к всевозможным неблагоприятным условиям погоды. Однако Пикобелла не выносит заморозков и отсутствие свет. Это мелкоцветковая культура с многочисленными цветочками маленьких размеров.

Многоцветковый сорт Снежный шар украсит любой садовый участок или балкон, не создав хозяину особых хлопот. Прекрасные белые цветки будут радовать своим обильным цветением до самых заморозков. Этой культуре не страшны ни дождь, ни ветер, ни засуха.

Снежный шар

Самые крупные

Наиболее крупными цветами обладают растения группы грандифлора.

Триумф — это сорт петуний грандифлора. Махровые цветки очень крупные до 16 см в диаметре. Вырастают до 60 см. Триумф выращивают в разнообразных цветниках, на балконах.

Триумф от Аэлита.

К крупным сортам также следует отнести Лимбо (Limbo). Диаметр его цветков может достигать 12 см. Сама культура является низкорослой. Этот сорт устойчив к непогоде. Выращивается в клумбах, контейнерах, на балконах.

Серия петуний Лимбо

Сорт Призм также относится к крупным растениям. Цветки имеют диаметр 8-10 см. Это компактная и низкорослая культура. Цветение очень раннее. Окраски различны. Выращивается Призм в клумбах, рабатках.

Петуния из серии Prism, цвет Blackberry Sundae.

В ландшафтном дизайне

Растение очень популярно в ландшафтном дизайне. С помощью него создаются клумбы, цветники, рабатки, бордюры. Цветок выращивается в напольных и навесных кашпо и вазонах. Им украшают веранды и балконы.

На фото ниже изображена прекрасная городская клумба крупных размеров. Это моноклумба. Она состоит только из петуний. Но они имеют разные расцветки. Высажены прямыми вертикальными линиями.

Здесь ампельные представительницы этой культуры выращиваются в крупных емкостях, которые располагаются на разных уровнях. В каждой из представленных композиций используются растения одного сорта и одной расцветки.

На данном фото петунии высажены вдоль забора. Все они одного сорта и одного цвета. Цветут плотно и ровно.

На фото мультифлора серии Мерлин. Сорта: синий и розовый. Высажены в напольные горшки.

Это клумба не только из петуний. В центре растут яркие оранжевые бархатцы. Вокруг них — ярко-розовая петуния. А вокруг нее расположился прекрасный колеус.

На фото представлена роскошная разноуровневая клумба из петуний ампельных разных окрасок и ипомеи батата.

Разноуровневая клумба из камней. На верхнем уровне растут петунии ярко-бледного и бледно-розового цвета. По низу растут желтые, светло-оранжевые и темно-оранжевые бархатцы.

Обзор на видео

Красочный упаковки с семенами настолько привлекательны, что невольно задумываешься, а будет ли соответствовать выросшее растение обещанной картинке? Обзор надежных сортов от канала «Любимый сад».

Петуния – род многолетних и однолетних растений с прямостоячими, стелющимися, густоветвистыми побегами. Жан Батист Ламарк, французский естествоиспытатель, впервые упомянул о растении в 1793 году. Но с описанием цветка вышла некоторая ошибка. Когда через 10 лет были найдены подобные растения, их выделили в род Petunia. С тех пор селекционеры работают над выведением новых сортов и гибридов. Появились разновидности петунии, выращивание и уход за которыми требует определенных знаний и умений.

Ботаническое описание

Петуния – однолетние и многолетние растения, относятся к семейству Пасленовые. Выращиваются в основном в качестве однолетней культуры.

Роскошная шапка полумахровых цветков петуний

Все представители вида имеют кустовидную форму, отличаются быстрым ростом зеленой массы, хорошим ветвлением побегов. На растениях образуется множество цветков как с нежной, так и с яркой эффективной окраской.

Немногие растения превышают 40 см в высоту и 30 см в диаметре. Зеленая или темно-зеленая листва овальной формы, длиной 5-10 см.

Оформление балкона с помощью разных сортов петуний

Типы петуний:

  • многоцветковая (Multiflora)
  • крупноцветковая (Grandiflora)

Цветки петунии многоцветковой имеют насыщенную окраску, небольшие размеры, до 5 см в диаметре. Красивые кустики могут украсит цветочную клумбу или миксбордер. Все сорта в меньшей степени подвержены неблагоприятным погодным условиям, быстро восстанавливаются после дождя.

Крупноцветковые петунии предназначены для выращивания в подвесных кашпо. Цветы довольно внушительных размеров: от 10 см в диаметре и выше. Сорта страдают от дождей и не стремятся быстро оправится от стресса.

Выращивание из семян

Чтобы получить раннее цветение петуний, потребуется в феврале-марте посеять семена на рассаду. Цикл развития петуний имеет продолжительный срок, растение зацветает только через 10 недель после посева. Выращиванием рассады занимаются в домашних условиях.

Смесь сортов махровой и полумахровой петунии

Чтобы сеянцы получились здоровыми и крепкими, потребуется соблюсти ряд условий, ведь петуния только на первый взгляд – безобидное растение. А практика показывает, что она требует должного ухода, только в таком случае радует хозяина обильным цветением.

Выбор семян

Создание красивых композиций из петуний начинается с правильного подбора семян.

Особенности выбора семян петунии, на которые стоит обратить внимание:

  • Для украшения подвесных кашпо или ящиков нужно выбирать ампельные сорта. Важно знать, что даже при регулярном прищипывании рассада петунии все равно плохо разрастается, поэтому при пересадке сеянцев в контейнеры рассаду придется поплотнее высадить друг к другу.
  • Кустовые сорта подходят для украшения клумб, рабаток.
  • Какие семена лучше: дражированные или обычные? С обычными семенами меньше проблем, да и уход за ними привычен. А вот с дражированными придется повозиться. Дело в том, что они прорастают только во влажной почве, если допустить даже легкое пересушивание земляного кома, семена высохнут. То сеть, при посеве дражированных семян необходимо постоянно наблюдать за влажностью почвы.
  • Смесь сортов стоит намного дешевле, однако ожидание и реальность не всегда оправдывают друг друга: можно получить растения одинаковой расцветки и тогда не придется говорить о создании какой-либо композиции. Лучше выбирать петунию по конкретным сортам.

Дражированные и семена без оболочки. Как показала практика, дражированные семена – залог успешного выращивания растений, но при условии поддержания влажности воздуха и почвы

Многие цветоводы жалуются на плохую всхожесть семян. При покупке важно обращать внимание не только на дату изготовления и срок годности, но и на фирму-производителя.

От чего зависит срок посева семян на рассаду?

В журналах для цветоводов многие рекомендуют приурочить посев семян к концу марта. Это время отличается хорошей продолжительностью светового дня, что позволит сеянцам образовать хорошую розетку и не тянуться к свету. Если сеять раньше, придется досвечивать растения.

Многообразие сортовых петуний: фото цветов

Рассмотрим правила посева семян в зависимости от комнатных условий:

При ранней посадке без возможности досвечивания рассада будет плохо развиваться: рост замедлится, сеянцы будут выглядеть хилыми, не способными противостоять заболеваниям.

При поздней посадке срок цветения немного будет отодвинут по времени. Нельзя слишком рано, и слишком поздно сеять семена.

Необходимо знать, что цветение наступает спустя 3,5-4 месяца от посева семян.

Выбор почвогрунта

Для успешного выращивания рассады необходимо подобрать качественный грунт, содержащий все полезные вещества. Важно, чтобы почва не слеживалась со временем, иначе на поверхности образуется грибковая среда и растения погибают.

В специализированных магазинах продаются грунты, предназначенные для посева семян и выращивания рассады. Несомненно, плюсы в таком грунте есть, однако, требуется смотреть на состав почвы.

Если входит большое количество верхового торфа, от такого грунта лучше отказаться, так как спустя 2 недели от начала его использования, грунт закисает и на поверхности появляется плесень.

Это не потому, что осуществляли неправильный уход, просто грунт изначально не предназначался для использования в чистом виде. Его лучше использовать как добавку к обычной земле и то, в небольших количествах.

Лучший грунт для посадки цветочных культур. Причем всех!

Однако, хочется обратить внимание на то, что покупать лучше не огромные пакеты по 25 л, а лучше по 10 л. Дело в том, что меньший объем быстрее раскупается и земля долго не лежит в магазинах.

Верховой торф имеет кислую среду, поэтому понижает кислотность почвы. Понизить кислотность можно с помощью доломитовой муки или извести, но это не придется по вкусу молодым сеянцам петунии.

При выборе грунта важно обратить внимание на его состав

И, если на пакете прописано, что в составе верховой торф – от покупки лучше отказаться, иначе все ваши усилия при выращивании рассады петунии потерпят крах.

Хорошо себя зарекомендовал грунт «ТерраВита». Он не слеживается, в основе производства лежит кокосовое волокно, что обеспечивает хорошую воздухопроницаемость. В такой почве семена не только быстро прорастают, сеянцы быстро набираются сил и быстрее трогаются в рост, что является немаловажным условием при выращивании рассады петунии.

Грунт

Для приготовления грунта в домашних условиях потребуется взять дерновую землю, торф и песок. При выборе песка предпочтение стоит отдать речному, но никак не уличному, рыжему. В обычном песке зашкаливает содержание оксида железа. Цвет речного песка – сероватый или белый.

Перед составлением смеси каждую из составляющих необходимо просеять, для удаления комков и мелких камешков

После этого, соединить дерновую землю, торф и песок в соотношении 2:2:1. Для обеззараживания почвы потребуется прокалить ее в духовом шкафу, извлечь и оставить на 2 дня для обогащения почвы естественной микрофлорой. Только после этого можно будет сеять семена петунии.

Подбор емкостей и посев семян

Для посева используют рассадные емкости, торфяные стаканчики или торфяные таблетки.

Что советуют опытные цветоводы?

Все емкости хороши, однако, по отзывам цветоводов, не рекомендуется использовать торфяные стаканчики, так как почва в них быстро пересыхает, да и развивается петуния очень слабо.

Семена петунии прорастают на свету, поэтому при посеве гранул не следует их заглублять в почву, можно лишь слегка прижать.

При соблюдении температурного режима семена проклевываются очень быстро. Оптимальная температура воздуха – +25 °C. Важна влажность воздуха, которая должна составлять не менее 98%.

Рассада петунии

Конечно, условия простые, но их требуется выполнить. Для поддержания влажности можно посадки укрыть полиэтиленовой пленкой и поставить стаканчики на подоконник. Хорошо, если под ним находятся батареи.

Чтобы сеянцы могли дышать, мини-тепличку время от времени придется проветривать. Пленку можно заменить нетканым полотном. После того как сеянцы немного подрастут, их приучают к комнатной температуре, лишь на пару часов в день снимая укрытие.

Торфяные таблетки – хороший вариант для выращивания рассады, но хорош только в том случае, если посев семян проводят только для себя, так как таблетки стоят не так уж и дешево, если учесть, что в одной таблетке выращивают только одну розетку петунии.

Перед посевом семян таблетку окунают в воду, дожидаются, пока она размокнет, извлекают из воды и кладут по семечку. Размокают таблетки в течение 10 минут. Многие боятся, что она чересчур разбухнет. Нет, таблетки впитывают столько влаги, сколько необходимо.

Перед использованием торфяные таблетки придется «насытить» водой, чтобы они увеличились в размерах

При выращивании в таблетках рассаду не придется пикировать, она будет развиваться в ней вплоть до самой пересадки в грунт.

После посева семян таблетки помещают в контейнер с крышкой для создания тепличных условий. Далее уход аналогичен, как за рассадой в стаканчиках. Важно наблюдать за рассадой и не допускать скопления конденсата на крышке.

Чтобы убрать излишки влаги, потребуется снять крышку и проветрить посадки. В первые недели жизни сеянцы очень капризны. В это время идет наращивание корневой массы и, практически отсутствует развитие зеленой массы.

Сеянцы пускаются в рост спустя 1,5 месяца после появления всходов.

Пикировка сеянцев в отдельные стаканчики

Когда рассада подрастет, ее пересаживают в отдельные емкости: пластиковые одноразовые стаканчики, небольшие горшочки с хорошими дренажными отверстиями, баночки из-под йогурта или сметаны (бюджетный вариант).

При выборе размера емкостей следует учесть, что петунии имеют хорошо разветвленную корневую систему, поэтому мелкие и маленькие стаканчики не смогут обеспечить ей нормального развития. От всходов до посадки в грунт пройдет около 2-3 месяцев, поэтому корневой системе нужно предоставить достаточно места и выбрать объемные емкости.

Довольно мощная и разветвленная корневая система, требующая определенного пространства для развития

Проводить пикировку следует в 2 этапа: первую проводят после появления на растении 2 настоящих листочков, вторую – спустя месяц после первой, но только в том случае, если сеянцы хорошо развиваются и им не хватает места.

Лучше, если рассада выращивается в прозрачных стаканчиках. Таким образом, можно наблюдать как корневая система оплетает весь земляной ком и не упустить возможности вовремя пересадить в большую емкость.

Не рекомендуется высаживать рассаду сразу в большие контейнеры, так как не занятая корневой системой часть земли может «скиснуть».

Полив растений: смотрим на качество воды

Сеянцам петунии необходим умеренный полив, только после просыхания земляного кома.

Правильный полив – залог успешного выращивания петунии

Во время увлажнения почвы важно соблюдать правила:

В солнечную погоду полив проводят вечером, так как в дневное время вода сильно испаряется, а интенсивный рост растения наблюдается ночью.

Как и когда прищипывать рассаду?

Важная процедура, игнорирование которой приведет к формированию куста неправильной формы. От правильно проведенного прищипывания зависит внешний вид взрослого растения и такие характеристики, как ширина куста, пышность, от прищипки будет зависеть, сколько почек может образоваться.

Процедуру прищипывания можно повести с помощью ножниц, можно просто отщипнуть руками

Появляясь из семян, петуния имеет только центральный побег, который постоянно тянется вверх. Когда на нем образуется 4 настоящих листочка, побег прищипывают чуть выше почки. Отщипывая точку роста, мы позволяем растению нарастить новые побеги. Кустики становятся пышными, густыми и компактными, похожими на «шарик».

Пересадка рассады на ПМЖ

Петуния устойчива к переменам погоды, в том числе, и к снижению температуры воздуха.

Красиво выглядит петуния в подвесном кашпо

Однако пересаживать растения рекомендуется в то время, когда минует угроза заморозков, иначе ночные низкие температуры окажут негативное влияние на дальнейшее развития рассады. Лучшее время для пересадки – конец мая – первые числа июня.

Выбор удобрений для подкормки

Полноценное развитие растений невозможно без внесения дополнительного удобрения. В период вегетации петунии необходимо подкармливать, ведь рост и пышное цветение зависит от наличия питательных веществ. Если их достаточно, кустики петуний будут обильно цвести вплоть до самых заморозков.

Выбирать нужно специализированные удобрения

Желательно выбирать комплексные удобрения, чтобы не пришлось рассчитывать концентрацию каждого из них. Петунии больше нуждаются в калийных подкормках, поэтому при выборе удобрений желательно прочитать состав и посмотреть, чтобы содержание калия имело высокий процент.

При выращивании в домашних условиях лучше пользоваться жидкими удобрениями. Первый полив проводят спустя неделю после пересадки растений. Удобрять петунии нужно 1 раз в 2 недели.

Читайте также:

  • Антуриум: экзотическое разноцветье в домашних условиях: виды, размножение и уход
  • Гортензия (90+ Фото): описание, уход в домашних условиях, размножение, пересадка, болезни
  • Георгины: описание 10 самых красивых сортов, посадка и уход (100 Фото) +Отзывы
  • Цветок гиппеаструм домашний: многоликий гибрид: описание, виды, уход, выращивание, размножение и другая полезная информация (160 Фото) +Отзывы
  • Папоротник: описание, виды, как ухаживать в домашних условиях (90 Фото) +Отзывы
  • Лилейники – многообразие из тропиков: описание, классификация сортов, выращивание, уход и размножение (Фото & Видео) +Отзывы

Уход за цветущими растениями

Если петунии растут на клумбе необходимо постоянно рыхлить почву вокруг растений и поливать их. После отцветания требуется оборвать засохшие соцветия, чтобы растения не тратили силы на завязывания семян.

Выращивание ампельных петуний в подвесных кашпо: красота и компактность куста зависят от правильного прищипывания верхушек растений

Кроме этого, даже взрослые, цветущие растения требуется прищипывать. Удаление верхушек способствует кущению петуний.

Виды и сорта

Мир петуний представлен многими видами и разновидностями

В зависимости от пожеланий в оформлении, на выбор покупателю представлены семена кустовых, ампельных, низкорослых, многоцветковых, махровых и фантазийных сортов. Особую группу составляют вегетативные петунии. Особенность растений данного вида заключается в том, что их можно размножать черенками.

Кустовая

Самая разнообразная и многочисленная группа, в которой собраны красивые растения с крупными цветками, достигающими в диаметре 10-12 см. Разновидность включает растения с различной формой цветков и окраской лепестков. Среди них можно встретить экземпляры с однотонными бутонами правильной формы, махровыми и двуцветными цветками.

Кустовые петунии используются в ландшафтном дизайне для оформления клумб и цветников, для создания ярких композиций на газоне. Особенность группы заключается в том, что при разрастании петунии занимают все пространство и покрывают его ярким цветочным ковром.

Однако, нельзя не отметить и недостатки вида:

  • неустойчивость цветков к порывам ветра
  • потеря декоративности в дождливую погоду
  • малое образование цветков и бутонов на одном растении

Но, несмотря на это, декоративность растения восстанавливается в скором времени.

Пируэт F1

Густомахровые цветки сорта Пируэт F1 имеют внушительные размеры

  • Крупные, махровые цветки изысканной формы распускаются над компактными, хорошо разветвленными кустами.
  • Взрослое растение не превышает 35 см в высоту и 30 см в ширину: растет таким вот «шариком».
  • Благодаря сильной махровости цветков, обильному цветению и большим размерам «шарика», сорт заслужил всеобщую популярность. Один цветок в диаметре может достигнуть 10-13 см.
  • Зацветает очень рано, имеет устойчивость к изменению погодных условий, сорт длительное время не теряет окраску цветков – они все время яркие.
  • Посев семян в последней декаде февраля – вначале марта (все зависит от возможности организовать дополнительное освещение). При посеве не рекомендуется заглублять семена, нужно рассыпать их по поверхности и слегка придавить пальцем или ладошкой, чтобы они лучше соприкоснулись с землей.
  • Применяется для украшения рабаток, клумб, бордюров, используется для посадки в балконные ящики, подвесные кашпо, вазы.

Анастасия F1

Анастасия F1

  • Невысокое однолетнее растение, отличающееся обильным и продолжительным цветением.
  • Лепестки цветков окрашены с светло-фиолетовый цвет.
  • На каждом из них хорошо заметны сиреневые жилки.
  • Размер цветков – 6 см.
  • Сорт устойчив к неблагоприятным условиям, используется для украшения клумб, балконных ящиков, для посадки на газоне.

Мелкоцветковая

В отличие от кустовых петуний, данный вид имеет мелкие цветки, которые впечатляют немногих садоводов. Однако, недостаток размера цветков компенсируется обильностью цветения. Кустики мелкоцветковых петуний всегда усыпаны роскошью цветков.

Вид разнообразен, включает махровые и двуцветные формы, характеризуется устойчивостью к погодным условиям, обильным и продолжительным цветением.

Некрупные цветки многоцветковой петунии плотным ковром покрывают все пространство, отведенное для выращивания

Выведенные сорта данного вида имеют преимущества перед другими растениями:

  • мелкие цветки полностью покрывают кустик петунии
  • ранние сроки цветения
  • имеют устойчивость к холоду и ветрам, не поникают при дождливой погоде

Современные гибриды F1, выведенные селекционерами, смотрятся декоративно, а если посажены в палисаднике, то от цветущих «шариков» просто нельзя отвести взгляд.

Шарм (пестрая смесь окрасок)

Шарм (пестрая смесь окрасок)

  • Однолетнее растение с продолжительным периодом цветения. На компактном кустике высотой до 25 см распускается множество мелких цветков.
  • Из смеси мелкоцветковой петунии Шарм можно создать интересные композиции и украсить балконные ящики, высадить на клумбу.
  • Добиться раннего цветения помогает посев семян в ранние сроки – конец февраля. На постоянное место высаживают после того, как минует угроза возвратных заморозков.
  • Хорошо растет и развивается на плодородной почве, богатой полезными веществами. Не любит чрезмерного полива, только по мере необходимости. Для пышного и продолжительного цветения рекомендуется вносить минеральные удобрения.
  • Цветение начинается в июле и продолжается до сентября.

Мираж

Сорт Мираж с яркими малиновыми цветками и бело-зеленым зевом

  • Однолетнее растение с высотой куста до 30 см. В серию входят петунии с разнообразной окраской цветков, в диаметре достигающим 6-8 см.
  • Компактные кустики на протяжении вегетационного периода полностью усыпаны цветками.
  • Серия отличается одновременным формированием нескольких розеток. При должном уходе цветение может продолжаться до заморозков.
  • Подходит для выращивания на открытых участках, так как отличается способностью быстро восстанавливать декоративность цветков после дождя.

Ампельные

Ампельные петунии

  • Длинные побеги стелющихся петуний, полностью покрытые цветами, поспособствовали открытию новой группы цветов. Ампельные петунии не растут вверх, их побеги склонны опускаться вниз.
  • Ампельные сорта высаживают в подвесные кашпо, контейнеры, некоторые садоводы выращивают ее прямо на клумбе. Среди сортов ампельной петунии можно встретить многолетние растения.
  • Ампельные сорта используются для посадки в высоких горшках на ножках. Шикарные композиции служат украшением дачного участка.
  • Длинные побеги цветущих петуний позволяют создать красивый каскад, который может спадать с подвесных контейнеров.

Популярные сортовые серии:

  • Conchita
  • Supertunia
  • Futura
  • Surfinia
  • Cascadias

Surfinia

Surfinia петуния

  • Surfinia – самая популярная серия. Сурфиния отличается повышенной устойчивостью к неблагоприятным условиям, характеризуется быстрым ростом побегов.
  • В группу входят многочисленные сорта с разнообразными характеристиками: низкорослые и высокорослые, мелко- и крупноцветковые, с нежными и яркими цветками.
  • При выращивании низкорослых сортов есть возможность постричь их и сформировать аккуратный шарик.
  • Сурфиния обильно цветет, а цветки характеризуются насыщенностью оттенков. Многие отожествляют ампельную петунию с сурфинией, однако, не стоит путать, ведь сурфиния – это только серия сортов.
  • Сурфиния отличается изящностью цветков и многообразием расцветок.

Уважаемые цветоводы! Вы должны знать, что сурфиния размножается преимущественно только черенками, поэтому, если вам будут предлагать семена – вежливо откажитесь!

Преимущества:

  • быстрое наращивание зеленой массы
  • многообразие палитры цветков
  • устойчивость к изменчивым погодным условиям
  • хорошая кустистость

Богатая палитра цветов сурфинии представлена следующими сортами: Lime, Pink Vein, Giant purple, Double Purple.

Supertunia

Супертуния в горшках

  • Серия сортов принадлежит японским селекционерам.
  • Внешний вид новых сортов подобен сурфинии, однако технические характеристики имеют некоторые отличия.

Lavender Morn

Lavender Morn

  • Цветки с палитрой от нежно розовых до сиреневых оттенков. Широко открытые цветки с легка бахромчатыми краями.

Mystic Pink

Mystic Pink, изумительная роскошь малиново-розовых цветков

Royal Magenta

Royal Magenta, лепестки окрашены в ярко-малиновый цвет

Royal Velvet

Royal Velvet, роскошь фиолетовых оттенков

Tumbelina

Tumbelina

  • Открытие сортовой серии принадлежит японским селекционерам.
  • Изюминка данной серии кроется в цветках небольших размеров. Цветки густомахровые, на каждом лепестке хорошо заметны темные прожилки.

Priscila

Priscila, на фоне бледно-сиреневых лепестков хорошо заметы фиолетовые жилки

Wonderwave

Wonderwave

  • Серия сортов российской селекции. Особенностью растений является возможность размножить петунии не только черенками, но и семенами.
  • Характеристики мало чем отличаются от самих ампельных растений.
  • Цветки средних размеров, в диаметре могут быть от 5 см до 8 см.
  • Окраска цветов: лиловая, малиновая, фиолетовая, белая, розовая, лососевая, лиловая.
  • Сочетание белых и фиолетовых оттенков сорта Wonderwave создают впечатление чистоты и невинности, как комнатные сорта «Жениха и невесты».

Conchita

Conchita

  • По внешнему виду цветков петуния напоминает калибрахоа.
  • Окраска цветков различна.
  • Расцветка может быть белой, зев окрашен в зеленоватый цвет, сиреневой, встречаются темно-малиновые сорта.
  • Серия сортов включает простые и махровые сорта.
  • Contita подходит для выращивания в подвесных кашпо.
  • Цветы-граммофоны красивым каскадом ниспадают вниз.

Вегетативные петунии

Относительно новая серия петуний. Семян растения не завязывают, размножаются только черенками.

В нашу страну петунии поступают с разных стран, например, хорошо зарекомендовали себя голландские и американские петунии. Все сорта имеют слаборазветвленную корневую систему.

Все сорта быстро наращивают зеленую массу, обильно цветут. Если посмотреть на цветущую вегетативную петунию – перед глазами встает огромный шар, усыпанный яркими цветками.

Кардинал

Кардинал

  • Самый распространенный и красивый сорт вегетативной петунии.
  • Окраска цветков – насыщенно-пурпурная. По краю лепестки немного гофрированные.
  • Сорт зацветает очень рано.
  • При хорошем уходе цветение может продолжаться до первых заморозков. Неприхотлив и устойчив к переменам погодных условий.
  • Насыщенные оттенки сорта Кардинал величественны. Красиво смотрится в подвесном кашпо.

Каскадные

Изящными растениями можно задекорировать беседки, разместить в подвесных кашпо на балконах и лоджиях или террасах.

Каскадные петунии имеют длинные, вьющиеся побеги. Для полноценного развития цветам требуется много места (пространства), так как побеги разрастаются во все стороны.

Каскадные петунии рекомендуется выращивать в подвесных кашпо. Корневая системы довольно развитая, на 1 растение требуется не меньше 5 литров питательной почвы.

Рамблин

Петуния Рамблин с персиковой окраской цветков

  • Серия получена селекционерами из Америки.
  • Среди любителей декоративных цветущих садов занимает первое место.
  • На прямостоячих побегах, длиной до 35 см в высоту, развиваются боковые побеги, длина которых превышает 1 м.
  • Цветки поражают воображение своими крупными размерами.
  • Встречаются сорта с белой, персиковой, фиолетовой, красной, розовой, сиреневой окраской цветков.

Для обильного цветения сорту необходимо много пространства. Выращивать Рамблин нужно в глубоких и широких горшках, объемом в 10 л. Продлить цветение можно с помощью нехитрых процедур: своевременного внесения удобрений, рыхлении почвы, удалении отцветших бутонов.

Джоконда

Джоконда

  • Популярность завоевал благодаря длинным побегам, достигающим 1 метра.
  • Когда растение разрастается, побеги становятся подобны на цветущие гирлянды.
  • Кроме этого, радует обильным цветением, хотя цветки нельзя назвать крупными.
  • Кустики не превышают 20 см. Джоконда предпочитает яркий солнечный свет.
  • Кустики с ярко-малиновыми, светло-сиреневыми и насыщенно-розовыми цветками ярким пятнышком выделяются на газоне.
  • Возможно выращивать в подвесных кашпо, на клумбах.
  • Пурпурные, алые, розовые и оранжевые цветки.

Тайфун

Тайфун

  • Эксклюзивное растение, не имеющее себе подобных.
  • Отличается продолжительным цветением.
  • Кустики мощные, раскидистые, побеги упругие и длинные.
  • Характеризуется быстрым ростом, на одном кусте формирует много бутонов и цветков.
  • Цветение продолжается до самых заморозков.
  • Растение хорошо кустится и требует большого пространства.
  • Можно выращивать на клумбе и в подвесном кашпо.
  • При посадке в открытом грунте не любит загущения посадок.
  • Следует знать, что одному растению потребуется площадь 2 м2.
  • Предпочитает солнечные участки, нуждается в регулярных подкормках.
  • Быстро восстанавливает декоративность после проливных дождей.

Соната F1

Соната F1

  • Каскадный махровый сорт. Однолетнее растение достигает в высоту 40 см, диаметр цветка – 12 см.
  • Красивые гофрированные звездочки появляются на растении на 14 дней раньше, чем у других сортов.
  • Кустики очень быстро разрастаются, побеги достигают длины в 40 см, свисают каскадом вниз.
  • Белоснежная россыпь крупных махровых цветков гибридного сорта Соната F1.

Характеристика сорта:

  • продолжительное цветение
  • ранний срок появления бутонов
  • неприхотливость в уходе
  • устойчив к засухе
  • предпочитает солнечные места

Посевной материал продается в гранулах. Для тех, кто не знает, гранулы нужно раскладывать по поверхности влажной почвы, слегка придавливая их пальцем, чтобы они только соприкоснулись с грунтом. Ни в коем случае нельзя заглублять семена внутрь.

  • Прорастают только при постоянной влажности, поэтому нельзя допускать пересушивания поверхности.
  • Если посев семян приходится на февраль, рассада нуждается в дополнительной подсветке.
  • Пикировку проводят, когда на растении появятся 2 настоящих листа.
  • Нуждается в прищипывании над 5 листочком.
  • Посадка на постоянное место проводится после минования угрозы заморозков.

Махровые

Среди махровых гибридов ежегодно появляются новые сорта. Причем они могут быть в каждой группе, неважно, ампельные это или кустовые петунии.

Махровые сорта требует большего внимания, нежели простые. Многие садоводы отмечают, что сталкиваются с трудностями при выращивании именно таких сортов с волнистыми цветками.

Махровый цветок сам по себе – цветок огромных размеров, поэтому сорта рекомендуется выращивать в защищенном от ветра месте, чтобы под тяжестью цветов не полегли и не сломались побеги.

Сорт Пируэт F1

Сорт Пируэт F1. Огромные шапки бело-бордовых цветков пышной шапкой возвышаются над темно-зеленой листвой

  • Среди махровых гибридов ежегодно появляются новые сорта. Причем они могут быть в каждой группе, неважно, ампельные это или кустовые петунии.
  • Махровые сорта требует большего внимания, нежели простые. Многие садоводы отмечают, что сталкиваются с трудностями при выращивании именно таких сортов с волнистыми цветками.
  • Махровый цветок сам по себе – цветок огромных размеров, поэтому сорта рекомендуется выращивать в защищенном от ветра месте, чтобы под тяжестью цветов не полегли и не сломались побеги.

Тот же Пируэт F1, только розовые цветки окаймлены белой полосой

Мистический черный цвет петунии для любителей темных оттенков

8.8 Общий Балл

Благодаря тому, что петуния приспосабливается к условиям содержания, неприхотлива к климатическим условиям и составу почвы, она завоевала всеобщую популярность. Садоводы отмечают, что уход за петунией не сложен, хотя многие цветоводы-любители отмечают капризность растения, однако, красота распустившихся цветов позволяет забыть о возникших трудностях во время выращивания. Для нас очень важно Ваше мнение и оценка данного материала. Если Вы не согласны с данными оценками, оставьте свой рейтинг в комментариях с аргументацией Вашего выбора. Благодарим за ваше участие. Ваше мнение будет полезно другим пользователям.

Актуальность информации

Доступность применения

8.5

Достоверность информации

9.5

Добавить свой отзыв

Петуния Софистика F1 Блэкбери от Биотехники.

Посажена была в 20 числах февраля. С досветкой. Из 16 семян взошло 15, очень хороший результат! Как обычно, на первые майские празд ники все стоят в бутонах. Домашние переживали, что за траурные цветки я посадила, а как распустились бутончики — всем понравились, особенно в композиции. Цвет насыщенный, глубокий. Очень крепкие кустики.

Я в этот год только долгоиграющие положила в кашпо, в течение лета ничем больше не кормила. Посадила с белыми и красными сортами (финские семена, не помню название), в каждое кашпо по 14 литров по 8 растюшек. Цвели очень обильно. В середине лета, как всегда, МР напала на всех. Я обстригла под ноль и уехала. Через две недели — снова пышная шевелюра, как и не остригала. Черная петуния забила белый сорт, ей просто нечем было дышать. Красная получше себя чувствовала. Хотя сажала по 4 штуки каждой в кашпо.
У меня закрытые лоджии, и хоть окна нараспашку открываю круглосуточно, все-таки проветривания им не хватает, и каждый год одно и тоже. Мучнистая нападает на всех. Подпорки не ставила в этот раз, поэтому все заваливались, высокие кустики получились, или это у меня так…

Обязательно буду сажать еще. Все гости приходили и сразу обращали внимание на необычную расцветку. На следующий год попробую скомбинировать с чем-нибудь нежно-сиреневым, красиво будет смотреться. С красным цветом было ярковато, вызывающе, как мне показалось, правда я разбавляла белой лобелией, но мне не айс, напоминало советскую клумбу (фото пока не могу найти).

Профессиональные семена цветов и овощей semki-olga.ru

Мангольд красный Руби Ред 

Мангольд (или листовая свекла) — декоративная и ценная пищевая культура, которая впечатляет своим широким спектром полезных свойств. Это родственник обыкновенной сахарной свёклы, но в отличие от неё, мангольд все полезные вещества содержит в ростках, а не в корнеплоде.

Ростки мангольда широко используются в итальянской и средиземноморской кухне. Но в настоящее время они становятся все более популярными и в других культурах. Обычно их добавляют сырыми в салаты, готовят или тушат с другими овощами.

Микрозелень мангольда имеет характерный мягкий, сочный и немного соленый вкус, чем-то напоминающий смесь вкусов свеклы и шпината. Её стебли красивого яркого розового цвета и станут прекрасным украшением ваших блюд.

Полезные свойства:

Одним из редких свойств ростков мангольда является их способность регулировать уровень сахара в крови. Благодаря содержанию одного из уникальных флавоноидов — сириновой кислоты, они предотвращают резкие скачки сахара, которые так опасны при диабете или для людей с высоким риском развития диабета. 
Молодые побеги мангольда являются источником как калия, так и витамина К, которые содержатся в значительных количествах в мозге и являются неотъемлемой частью стимулирования когнитивного развития.

Благодаря меди и железу (важные составляющие эритроцитов) ростки улучшают кровообращение, насыщают кислородом все органы и предотвращают анемию. А ввиду наличия кальция, витамина К способствуют прочности костей.

Антиоксиданты, содержащиеся в этой микрозелени, наряду с калием, способствуют снижению кровяного давления и нагрузки на сердечно-сосудистую систему. Таким образом, обеспечивая защиту от таких заболеваний, как атеросклероз, сердечные приступы и инсульты.

А благодаря содержанию бета-каротина, побеги листовой свеклы поддерживают здоровье глаз и снижают риск дегенерации желтого пятна, глаукомы, ночной слепоты и других глазных заболеваний.

Кроме того, в них имеется значительное количество биотина. Биотин — органическое соединение, которое способствует здоровью и красоте волос, стимулирует фолликулы и повышает блеск.

Питательная ценность:

В 100 г микрозелени мангольда всего 15 ккал, белков — 1,8 г, жиров — 0,2 г, углеводов — 3,74 г.

В ней большое количество витаминов, таких как: A, С, Е, К, бета-каротин, альфа-каротин, а также B1, B2, PP, B4, B5, B6 и B9. Особенно много витамина К — 830,0 мкг в 100 г (суточная норма для взрослых — 120 мкг).

Что касается минералов, ростки мангольда содержат много магния, марганца, калия, железа, натрия и меди. Кроме того, в них содержится значительное количество полифенольных антиоксидантов, фитонутриентов и ферментов, которые уникальны и очень полезны для здоровья.

Агротехника:

Для получения микрозелени можно использовать низкие широкие емкости. Заполнить выбранную емкость стерильным субстратом для выращивания рассады или комнатных растений. Распределить семена по поверхности с расстоянием около 0,5 см и присыпать слоем субстрата 0,3-0,5 см. Хорошо увлажнить из опрыскивателя.

При выращивании в специальной емкости для выращивания микрозелени (прорастители) почва не используется.

В этом случае выращивают следующим образом:

  • Заполняют поддон до уровня решетки водопроводной водой.
  • Распределяют семена по поверхности решетки.
  • Накрыть емкость крышкой и поместить в теплое, светлое место.
  • После прорастания семян ежедневно проветривать всходы, снимая ненадолго крышку;
  • Обновлять воду и следить за ее уровнем.
  • Содержать при комнатной температуре и постоянной влажности.
  • Микрозелень готова к употреблению при наличии первой пары листьев (у мангольда через 5 дней).
  • Растения можно срезать ножницами и использовать в различных блюдах.
  • После сбора зелени необходимо очистить и вымыть емкость от оставшихся корешков.
  • Готовый продукт экологически чист и абсолютно безопасен для приема в пищу.
  • При досвечивании ростки содержат больше витаминов и полезных веществ.
  • Хранить в холодильнике до 5 дней.

Для регулярного получения микрозелени посевы проводить каждые две недели.

Периодическая система элементов

Периодическая система элементов

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА

H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr

Be 4 9.0122

Бериллий

Можно найти в изумрудах и орбитальных телескопах, но не стоит трогать руками.

B 5 10.811

Бор

Возможно, помог зародиться жизни, причём не на Земле.

F 9 18.9984

Фтор

Спасёт жизнь и разрушит всё на своём пути.

Na 11 22.9898

Натрий

Помогает клеткам жить и охлаждает атомные реакторы.

Si 14 28.0855

Кремний

Сопровождает нас от каменного века до века информационного.

Co 27 58.9332

Кобальт

Сверлит чугун, красит стекло и вызывает прыщи.

As 33 74.9216

Мышьяк

В прошлом нёс мучительную смерть, а теперь помогает искать жизнь за пределами Земли.

Br 35 79.904

Бром

Успокаивает и спасает от пожара.

Nb 41 92.9064

Ниобий

Летал на Луну, ускорял частицы на коллайдере и пробрался в самое сердце термоядерного реактора.

Cd 48 112.411

Кадмий

Добавляет  ярких красок картинам, защищает от коррозии технику и помогает увидеть невидимый свет далёких галактик.

I 53 126.9045

Йод

Жжёт, разгоняет облака и выявляет некачественный мёд.

Yb 70 173.04

Иттербий

Скрывался на острове в Балтийском море, а потом проник в твердотельные лазеры.

Lu 71 174.967

Лютеций

Последний из лантаноидов.

Os 76 190.23

Осмий

Тяжёлый, дорогой и совсем не пчела.

Pb 82 207.2

Свинец

Крайне токсичен и защищает от радиации.

Th 90 232.0381

Торий

Освещал путь морякам, а в будущем поможет сделать самые точные часы во Вселенной.

Хорошее, плохое и ионом

1. ВВЕДЕНИЕ

Fe необходим для роста растений. В то же время Fe обладает высокой реакционной способностью и токсичен из-за реакции Фентона. Следовательно, растения жестко контролируют гомеостаз Fe и реагируют как на его дефицит, так и на перегрузку Fe. Способность растений реагировать на доступность Fe в конечном итоге влияет на питание человека, как с точки зрения урожайности, так и концентрации Fe в съедобных тканях. Таким образом, выяснение механизмов поглощения и транспорта Fe имеет важное значение для выращивания сельскохозяйственных культур, которые более богаты питательными веществами и более устойчивы к почвам с ограниченным содержанием железа.

Этот обзор охватывает транспорт Fe и гомеостаз в растениях, уделяя особое внимание исследованиям, опубликованным за последние пять лет. Поскольку переносчики Fe часто имеют широкий спектр субстратов, мы также исследуем взаимосвязь между Fe и токсичными металлами, которые часто сопровождают поглощение Fe, а именно Cd, ​​Co и Ni. Мы начинаем с обсуждения поглощения Fe корнем, затем переноса на большие расстояния к побегам и, наконец, загрузки Fe в семена. И поскольку Fe играет важную роль в метаболизме митохондрий и хлоропластов, мы также смотрим на недавние открытия в транспорте Fe и гомеостазе на внутриклеточном уровне.Мы не рассматриваем регулирование этих перевозчиков, поскольку эта тема была недавно пересмотрена. 1

2. ПОНИЖЕНИЕ Fe

Растения в основном получают Fe из ризосферы. Хотя Fe является одним из самых распространенных металлов в земной коре, его доступность для корней растений очень низкая. Доступность железа определяется окислительно-восстановительным потенциалом почвы и pH. В аэробных почвах или почвах с более высоким pH Fe легко окисляется и преимущественно находится в форме нерастворимых оксидов железа.При более низком pH трехвалентное Fe освобождается от оксида и становится более доступным для поглощения корнями. Поскольку 30% пахотных земель в мире слишком щелочные для оптимального роста растений, 2 и некоторые основные сельскохозяйственные культуры, такие как рис, особенно чувствительны к дефициту Fe, 3 большое количество исследований было сосредоточено на том, как растения справляются с ограничением Fe.

Ответы на дефицит Fe включают изменения морфологии корня, 2 и активацию генов, участвующих в поглощении Fe. 4 , 5 Фактически, у Arabidopsis thaliana до 85% генов, экспрессируемых в определенных областях корня, по-разному регулируются Fe. 4 Этот анализ транскриптома стал возможным благодаря выделению посредством анализа сортировки клеток с активацией флуоресценции клеток из определенных слоев корня, которые экспрессировали GFP под контролем клеточно-специфических промоторов. 6 Затем измеряли уровни транскрипта в каждом слое с помощью анализа микрочипов. Это позволяет обнаруживать профили дифференциальной экспрессии среди определенных типов клеток, которые нельзя увидеть при исследовании корня в целом. Были идентифицированы большие различия в транскрипции между слоями в ответ на дефицит Fe, что указывает на специфические для слоя роли ().Экспрессия генов, связанных с транспортом металлов и хелатированием, увеличивалась в эпидермисе, тогда как гены, связанные с морфогенезом корневых волосков, подавлялись; в стеле активируются гены, связанные с передачей сигналов и стрессовыми ответами. Эти результаты предполагают, что определение уровней Fe и контроль реакции дефицита Fe происходит в сосудистой сети, в то время как регулирование уровней Fe в корнях облегчается за счет модуляции поглощения в эпидермисе.

Транскрипционные изменения в ответ на дефицит Fe в определенных слоях корня

(A) Слои корня, отмеченные окрашиванием йодидом пропидия клеточной стенки (красный) и экспрессией GFP в стеле и энтодерме.Epi — эпидермис, Cor — кора, End — энтодерма, Ste — стела, QC — покоящийся центр, Cei — кора / начальная энтодерма. 153 (B) Категории обогащенной генной онтологии. миРНК, микроРНК; РНКаза, рибонуклеаза; ГТФаза, гуанозинтрифосфатаза. 4 Перепечатано с разрешения, авторское право 2001 Nature Publishing Group, 2008 Американская ассоциация содействия развитию науки.

Когда эти вызванные дефицитом Fe изменения сравнивали с реакцией на солевой стресс, было обнаружено, что подавляющее большинство транскриптомов изменено стрессом окружающей среды, и что эти изменения наиболее драматичны в эпидермисе корня.Интересно, что есть также небольшой набор генов, не подверженных стрессу; это ядро ​​может определять существенные особенности каждого типа клеток и опосредовать соответствующие транскрипционные ответы на стрессы окружающей среды. Из изменений эпидермиса у растений были идентифицированы две специфические стратегии поглощения Fe. Незерновые растения восстанавливают Fe 3+ через мембраносвязанную редуктазу, чтобы сделать его доступным для поглощения переносчиком Fe 2+ , в то время как травы секретируют фитосидерофоры (PS), которые легко связывают Fe 3+ , а Fe Комплексы -PS затем транспортируются обратно в корни.

2.1 Стратегия, основанная на сокращении

Компоненты стратегии сокращения были описаны для многих незерновых видов, 7 10 , но лучше всего она охарактеризована у Arabidopsis (). В ответ на дефицит Fe протоны высвобождаются в ризосферу с помощью AHA H + -АТФаз, экспрессируемых в эпидермисе. 11 , 12 Это снижает pH почвы, делая Fe более растворимым. В то время как AHA1, AHA2 и AHA7 активируются в корневом эпидермисе в ответ на дефицит Fe, 4 , 5 AHA2 является первичной корневой H + -АТФазой в ответе на дефицит Fe. 13 Уровень экспрессии AHA2 является самым высоким из трех, и было обнаружено, что только потеря AHA2 снижает закисление ризосферы во время дефицита Fe. 13

Поглощение Fe из почвы, стратегия сокращения

В ответ на дефицит Fe у незлокачественных видов протоны выделяются в ризосферу, скорее всего, с помощью AHA2 H + -АТФазы. Хелатредуктаза железа FRO2 экспрессируется, восстанавливая Fe (III) до Fe (II), которое затем может транспортироваться в эпидермис корня с помощью переносчика двухвалентного металла IRT1.Внутри эпидермиса выделяющий двухвалентный металл FPN2 экспрессируется во время дефицита Fe на вакуолярной мембране и может служить буфером для поглощения Fe за счет изоляции избытка свободного Fe в вакуоли. Fe может связываться с фитатом или NA в вакуоли. Fe предположительно выходит из эпидермиса через плазмодесмы.

НАДФН-зависимая хелатредуктаза железа, AtFRO2, затем восстанавливает Fe 3+ до Fe 2+ . Электроны передаются от NADH + через четыре группы гема к Fe в ризосфере. 14 Это, по-видимому, этап, ограничивающий скорость поглощения Fe арабидопсисом. 15 Фактически, трансгенная сверхэкспрессия хелатредуктаз трехвалентного железа в корнях риса, табака и соевых бобов оказалась успешной в повышении устойчивости к железо-ограничивающим условиям. 16 18

После восстановления Fe (II) может транспортироваться в эпидермальные клетки корня с помощью транспортера двухвалентных металлов AtIRT1. 19 21 AtIRT1 также транспортирует Zn, Mn, Cd, Co, 22 , 23 и Ni. 24 Дополнительные корневые эпидермальные переносчики этих металлов еще не идентифицированы; но у мутанта с потерей функции irt1-1 накопление в побегах Fe, Mn, Zn и Co значительно снижается, и растения становятся устойчивыми к Cd, 20 , 25 , что позволяет предположить, что AtIRT1 является первичным переносчиком. для этих металлов при дефиците железа. Было обнаружено, что такой же широкий спектр металлов переносится ортологами томатов LeIRT1 и LeIRT2, которые дополняют мутанты дрожжей, дефектные по поглощению Fe, Zn, Mn и Cu. 7 Таким образом, реакция дефицита Fe также приводит к поглощению других металлов, кроме Fe, которые все потенциально токсичны.

2.1.1 Токсичные металлы и дефицит Fe

Было показано, что присутствие Cd и Co усугубляет дефицит Fe. Cd препятствует перемещению Fe от корня к побегу, поскольку обработка Cd Brassica napus приводит к резкому увеличению накопления Fe в корнях, в то время как побеги становятся голодными. 26 Уровень Fe в соках ксилемы и флоэмы также значительно снизился, а уровень Cd увеличился.Это указывает на то, что присутствие Cd ухудшает доступ Fe к флоэме, а не поглощение, по крайней мере, у B. napus . Похожий фенотип наблюдался у проростков маша, обработанных Co: поглощение Fe увеличивалось, но Fe не могло перемещаться от корня к побегу. 27 Кроме того, реакция дефицита Fe у Arabidopsis активируется у совместно обработанных растений (Morrissey and Guerinot, неопубликованные данные).

Поглощение Cd при дефиците Fe представляет особый интерес, поскольку Cd считается одним из самых токсичных загрязнителей сельскохозяйственных культур.Cd имеет противоположный профиль биодоступности по сравнению с Fe: в аэробных условиях, когда Fe окислен и нерастворим, Cd становится более растворимым. 28 Таким образом, почвенные условия, которые запускают экспрессию IRT1, также увеличивают доступность Cd для поглощения IRT1. Поскольку употребление растений в пищу является основным путем воздействия кадмия на некурящих, 29 были предприняты усилия, чтобы понять и изменить избирательность IRT1. Экспрессия мутагенизированного IRT1 в дрожжах обнаружила, что аминокислотные замены в первой трети белка, особенно в первой внеклеточной петле, могут модулировать селективность по Fe, Zn, Mn и Cd. 30 Мутации, разрушающие функцию IRT1, были обнаружены почти исключительно в двух альфа-спиралях, составляющих четвертый и пятый трансмембранные домены; Считается, что эта область образует карман для связывания металла, который облегчает перемещение ионов через мембрану. В конечном итоге это демонстрирует, что можно регулировать широкий диапазон переносчиков Fe в субстрате, создавая варианты, оптимизированные для биообогащения сельскохозяйственных культур, исключая при этом токсичные загрязнители.

2.1.2 Секвестрация и буферизация притока металлов

Притоку токсичных металлов через IRT1 частично противодействует экспрессия оттока металла FPN2 (IREG2) во время дефицита Fe.FPN2 локализуется в вакуолярной мембране 24 в двух крайних слоях корня Arabidopsis и, по-видимому, связывает металлы в вакуоли. При экспрессии в дрожжах FPN2 придает толерантность к Ni 24 и Со (Моррисси и Герино, неопубликованные данные). Fe-регулируемый паттерн экспрессии и локализация в корне FPN2 предполагает, что он служит адаптацией к притоку Ni и Co во время дефицита Fe; соответственно, потеря FPN2 приводит к повышенной чувствительности к Ni и Co (Моррисси и Герино, неопубликованные данные).Сходная роль была описана для MTP3, который также регулируется Fe, локализуется в вакуолярной мембране и, как полагают, связывает Zn в вакуоли во время дефицита Fe. 31

Fe само по себе очень реактивно и потенциально токсично. Неясно, какие лиганды связывают Fe после транспорта, но очевидно, что буферное поглощение Fe имеет важное значение. Действительно, было обнаружено, что фенотип, долгое время относившийся к дефициту фосфора, был вызван токсичностью Fe. 32 Было известно, что ингибирование удлинения корня у арабидопсиса экотипа Col-0 происходит во время ограничения фосфора и, как полагают, вызывается регуляторным путем, чувствительным к фосфору.Вместо этого недавно было показано, что рост корней восстанавливается при дефиците фосфора путем простого удаления Fe из питательной среды. Фактически ингибирование было вызвано токсическим действием Fe, которое, вероятно, больше не образовывалось в комплексе с фосфатом, что значительно увеличивало его биодоступность. Приток Fe через IRT1 может буферизироваться во внешних слоях корня за счет экспрессии FPN2, который транспортирует Fe (неопубликованные данные), предположительно изолируя избыток Fe в вакуоли. Сходная буферная роль была предложена для IRT2, который транспортирует Fe и Zn 33 и локализуется в пузырьках эпидермиса. 34

2.1.3 Поглощение апопластного Fe

Другим аспектом реакции дефицита железа у незерновых растений является секреция фенольных соединений в ризосферу 2 и поглощение апопластного Fe. Было замечено, что до 75% Fe в корнях прикреплено к апопласту, 35 , поскольку отрицательно заряженные карбоксильные группы клеточных стенок служат поглотителем катионов. 2 Этот пул уменьшается, когда растение становится дефицитным по Fe, что указывает на мобилизацию в симпласт. 36 Как это Fe поглощается, неясно, но недавно было обнаружено, что фенольные соединения, выделяемые корнем в ответ на дефицит Fe, способствуют утилизации апопластного Fe и восстановлению после дефицита Fe. 37 Было показано, что фенольные соединения, секретируемые корнями красного клевера, эффективно удаляют Fe из очищенных клеточных стенок. Чтобы определить, является ли это важным компонентом реакции дефицита Fe, фенольные смолы отфильтровывали из жидкой питательной среды путем постоянной рециркуляции через колонку со смолой.В нормальных условиях роста было обнаружено, что уровень апопластного Fe снижается в ответ на ограничение Fe, и, хотя первоначально листья были хлоротичными, они начали снова зеленеть. Однако фильтрация фенольных соединений не привела к снижению содержания Fe в апопласте, а концентрация Fe в побеге снизилась. Это привело к появлению гораздо более хлоротичных растений, которые не могли восстановиться после дефицита железа. Активность хелатредуктазы железа и экструзия протонов также увеличивались, но одно это не могло противодействовать тяжелому хлорозу.Таким образом, мобилизация апопластного Fe, опосредованная фенолами, является неотъемлемой частью реакции дефицита железа (по крайней мере, у красного клевера), хотя неясно, как фенольные соединения способствуют его усвоению. Возможно, фенольные соединения опосредуют извлечение Fe из отрицательно заряженных клеточных стенок, обеспечивая транспортировку в симпласт корня. Переносится ли комплекс Fe-фенол непосредственно в корень, неясно, поскольку потенциальные переносчики хелатов Fe еще не охарактеризованы в корневом эпидермисе не злаков. Кандидатом может быть транспортер Fe-никотианамина (NA), AtYSL3, который активируется в эпидермисе корня при дефиците Fe, 4 , хотя он не был протестирован на транспорт Fe-фенола.

2.2 Стратегия на основе хелатирования

Травы зависят от поглощения Fe, хелатированного растворимыми сидерофорами с высоким сродством к Fe 3+ . 2 В ответ на дефицит Fe, PS семейства мугиновых кислот (MA) синтезируются из L-метионина и высвобождаются из эпидермиса корня (), возможно, через анионные каналы или везикулы. 38 В ячмене гены, необходимые для поглощения серы, синтеза метионина и синтеза PS, резко активируются в первые 24 часа дефицита железа. 39 В рисе экспрессия фактора транскрипции OsIRO2 резко возрастает в течение первых пяти дней голодания по Fe и, как полагают, активирует экспрессию генов, связанных с синтезом PS и поглощением Fe. 40

Поглощение Fe из почвы, стратегия хелатирования

В ответ на дефицит железа PS синтезируются и секретируются в ризосферу. PS легко хелатирует Fe 3+ , а комплекс PS-Fe (III) транспортируется в корень членами семейства YS / YSL (YS1 в кукурузе и ячмене и OsYSL15 в рисе).

Полученные комплексы Fe (III) -PS легко транспортируются в эпидермис корня через высокоаффинную систему захвата. 41 Стратегия хелатирования менее чувствительна к pH, чем стратегия снижения, и существует сильная корреляция между объемом высвобождаемого PS и устойчивостью к Fe-лимитирующим почвам. Например, ячмень, который адаптирован к щелочным почвам, выделяет гораздо больший объем PS, чем большинство видов риса, 39 , которые адаптированы для выращивания в анаэробных почвах, где Fe более растворимо.Действительно, в Oryza sativa var. japonica , которая плохо растет на известковых почвах, сверхэкспрессия ферментов в пути синтеза ФС ячменя значительно увеличивала секрецию ФС. 3 Это привело к четырехкратному увеличению урожайности зерна риса, выращенного на почве с ограниченным содержанием железа.

2.2.1 Желтая полоса 1

Наиболее хорошо охарактеризованным переносчиком PS-Fe является член семейства переносчиков олигопептидов кукурузы (OPT), ZmYS1. ZmYS1 экспрессируется в корнях в ответ на дефицит Fe, и его потеря приводит к снижению поглощения Fe и ответу конститутивного дефицита Fe; в листе уменьшение содержания Fe-содержащих белков нарушает синтез хлорофилла, что приводит к пожелтению между жилками или межжилковому хлорозу. 42 , 43 Транспортировка Fe-PS с помощью ZmYS1, по-видимому, хорошо адаптирована к растворам с высоким pH — типу среды, которая ограничивает содержание Fe для растений. Хотя восстановление Fe 3+ становится более трудным с увеличением pH почвы из-за оптимума pH редуктазы, экспрессия ZmYS1 в ооцитах показала, что транспорт Fe-PS все еще эффективен при очень высоком pH. 44

2.2.2 Хелатирование и токсичные металлы

Дезоксимугиновая кислота кукурузы (ДМА) также легко хелатирует другие металлы, и было показано, что ZmYS1 транспортирует PS в комплексе с Zn, Cu и Ni с той же скоростью, что и Fe. -PS. 44 ZmYS1 также переносил Ni, Fe (II) и Fe (III) в комплексе с предшественником PS NA. Таким образом, подобно IRT1 у незерновых видов, ZmYS1 также служит воротами для широкого спектра металлов, в том числе токсичных для растений и человека. Интересно, что HvYS1, который на 95% похож на ZmYS1, транспортирует только Fe-PS 45 . Обмен доменов между двумя переносчиками показал, что внеклеточная петля между шестой и седьмой трансмембранными областями обеспечивает селективность. 46 Когда петли были синтезированы in vitro , пептид HvYS1 образовал альфа-спираль в растворе, в то время как пептид ZmYS1 оставался гибким, что позволяет предположить, что это структурное различие диктует субстратную специфичность.

DMA кукурузы также, по-видимому, связывает Cd в почве, и, хотя Cd нарушает гомеостаз Fe в кукурузе, комплекс Cd-PS нелегко транспортируется ZmYS1. 47 Однако присутствие Cd в ростовой среде активирует реакцию дефицита Fe у кукурузы и приводит к снижению уровней Fe в ксилемном соке. В то же время уровень поглощения Cd у кукурузы был сходным у мутантов дикого типа и ys1 , что позволяет предположить, что Cd в первую очередь попадает в корни через другой транспортер, 47 , возможно, транспортер или канал Ca или аналогичный транспортер двухвалентного металла. к IRT1.Ортолог IRT1 был недавно идентифицирован у ячменя, и гетерологичная экспрессия в дрожжах указывает на то, что он может транспортировать Fe, Mn, Zn и Cd. 48 Как и AtIRT1, HvIRT1 активируется в ответ на дефицит Fe, но тканеспецифическая локализация еще не определена. Таким образом, пока преждевременно говорить о том, переносит ли ячмень свободное Fe в корневой эпидермис, как это происходит с травами. HvIRT1 также активируется при дефиците Mn, и более высокая экспрессия HvIRT1 коррелирует с повышенным поглощением Mn эффективным генотипом ячменя. 48

2.3 Комбинация стратегии восстановления и хелатирования

Другой злаковый вид, рис, сочетает в себе компоненты стратегии восстановления, наблюдаемой у незерновых растений, с поглощением Fe-PS. Из 18 генов, подобных желтой полосе ( YSL ) риса, OsYSL15 является основным переносчиком, ответственным за захват Fe-PS из ризосферы. 49 , 50 OsYSL15 активируется в ответ на дефицит Fe и экспрессируется на плазматической мембране в эпидермисе корня, в дополнение к стеле, цветкам и развивающимся семенам.Два инсерционных мутанта osysl15 проявляли хлоротические фенотипы в условиях дефицита Fe и имели пониженные концентрации Fe в их побегах, корнях и семенах. 50 Снижение экспрессии OsYSL15 с помощью РНКи приводило к серьезным дефектам прорастания, указывая на важную роль в гомеостазе Fe, хотя они могли больше относиться к загрузке семян Fe, чем к поглощению Fe-PS корнями. 49

Но, как упоминалось выше, рис производит гораздо меньше PS, чем кукуруза и ячмень, что делает его менее устойчивым к известковым почвам.Рис компенсирует это за счет экспрессии транспортеров двухвалентных металлов OsIRT1 и OsIRT2 в эпидермисе корня в ответ на дефицит Fe. Оба похожи на AtIRT1 и транспортируют Fe при экспрессии в дрожжах. 51 Фактически, у мутантов риса, не обладающих способностью синтезировать PS, эти транспортеры Fe (II), как было обнаружено, резко активированы в корнях: в 30 раз для OsIRT1 и в 64 раза для OsIRT2. 52 Это компенсируется поглощением Fe в переувлажненной почве, где легко доступно Fe 2+ ; неожиданно оказалось, что мутантные растения даже накапливали больше Fe в корнях и побегах, чем растения дикого типа в этих условиях.В аэробных почвах (где Fe является ограничивающим фактором) и в гидропонном растворе, где подавалось только Fe 3+ , эти мутантные растения погибли; таким образом, одна стратегия восстановления неадекватна в условиях ограничения по Fe 2+ .

Повышенная экспрессия OsIRT1 и OsIRT2 у мутантов риса, лишенных PS, также приводила к повышенным концентрациям Zn, Cu, Mn и Cd в побегах, 52 , в то время как эктопическая экспрессия OsIRT1 увеличивала накопление Fe, Zn и Cd. 53 Это говорит о том, что эти транспортеры имеют такой же набор субстратов, что и AtIRT1.При экспрессии в дрожжах и OsIRT1, и OsIRT2 транспортируют Cd, а ограничение Fe в рисе увеличивает захват и транслокацию Cd, 28 , как у Arabidopsis.

Несмотря на использование транспортеров Fe 2+ , корни риса обладают очень низкой активностью хелатредуктазы железа. 16 Вероятно, это связано с тем, что многие сорта риса адаптированы к анаэробной среде рисовых полей, где легко доступно Fe 2+ . Чтобы воссоздать систему стратегии редуктазы, обнаруженную в незлокачественных растениях, рис трансформировали хелатредуктазой трехвалентного железа. 16 Ген, кодирующий дрожжевую хелатредуктазу железа FRE1, которая имеет оптимальную активность в кислых условиях, был мутагенизирован и выбран для повышения активности в средах с высоким pH. Распространенной мутацией в аллелях, толерантных к высокому pH, была замена метионина на аргинин в положении 312, рядом с одним из четырех сайтов, координирующих гем. Было бы интересно определить структурное и функциональное значение этого изменения. Полученная последовательность, кодирующая хелатредуктазу железа, была слита с промотором OsIRT1 , чтобы гарантировать, что экспрессия модифицированного гена регулируется Fe и что он будет экспрессироваться в той же ткани, что и транспортер Fe 2+ .В результате были получены растения, которые процветали на почве с высоким pH по сравнению с диким типом, и давали в 7,9 раз больший урожай зерна. Интересно отметить, что концентрация Fe в побегах увеличилась незначительно, а в семенах не увеличилась совсем. Это указывает на жесткую регуляцию гомеостаза Fe в рисе, и это поглощение сразу же снижается, как только будет поглощено необходимое количество Fe. 16 Это также демонстрирует, что компоненты стратегии сокращения могут быть включены в виды трав, чтобы увеличить поглощение Fe и улучшить урожай.

Точно так же включение компонентов стратегии хелатирования может увеличить поглощение Fe нетравяными культурами, хотя это еще не было успешно продемонстрировано. Все растения синтезируют предшественник PS NA, и было показано, что конститутивная сверхэкспрессия фермента синтеза PS никотианаминаминотрансферазы (NAAT) в табаке потребляет NA, что приводит к промежуточному хлорозу и бесплодию. 54 Это говорит о том, что введение синтеза PS в не злаки возможно, но мы все еще не понимаем, как PS секретируются из корней, поэтому это может представлять собой еще один шаг, который необходимо будет разработать.

3. ТРАНСПОРТ Fe на большие расстояния

После проникновения в эпидермис Fe, вероятно, связывается неизвестными хелаторами или шаперонами из-за его потенциальной реактивности. Fe движется симпластически через взаимосвязанную цитоплазму корня, возможно, диффундируя по градиенту концентрации. 2 На перицикле Fe выходит в ксилему и движется к побегу через транспирационный поток. Хотя Cu шапероны были идентифицированы у многих организмов, 55 включая растения, 56 существование цитозольного Fe шаперона у растений не доказано.Интересно, что первый цитозольный Fe шаперон был недавно идентифицирован у людей: PCBP1, повсеместно экспрессируемый связывающий РНК белок, который также способствует загрузке ферритина Fe. 57 Когда ферритин человека экспрессируется в дрожжах, он загружает очень мало Fe, что указывает на потребность в шапероне; когда PCBP1 коэкспрессируется, ферритин наполняется Fe. PCBP1 также находится в комплексе с ферритином in vivo и способен связывать Fe in vitro; кроме того, нокдаун PCBP1 увеличивает уровни цитозольного Fe в культивируемых клетках.Таким образом, PCBP1, вероятно, доставляет цитозольное Fe к ферритину, облегчая загрузку Fe. В геноме арабидопсиса гены, наиболее похожие на HsPCBP1, были охарактеризованы за их роль в связывании вирусной РНК (BTR1) и регуляции развития цветков (HEN4 и FLK). Однако PCBP1 также был впервые охарактеризован как связывающий РНК белок, 58 , и его функция Fe была идентифицирована только в 2008 году.

В сосудистой сети Fe, вероятно, хелатирован для предотвращения преципитации. Хелаторы, которые, как полагают, связывают Fe, обладают свойствами, соответствующими их окружающей среде: цитрат легко связывает Fe при pH ксилемы, равном 5.5, в то время как NA предотвращает осаждение Fe при pH сока флоэмы 7,5. 59 Прогнозируется, что обмен Fe из цитрата на NA происходит при pH 5,5. 60

3.1 Ксилема

Считается, что когда Fe входит в ксилему, он образует комплекс с цитратом. 59 У Arabidopsis цитрат отталкивается в ксилему через FRD3, который экспрессируется в сосудистой сети корня. 61 FRD3 является членом семейства экструзионных соединений с множеством лекарственных и токсичных соединений (MATE), из которого несколько других членов также выделяют цитрат для снижения токсичности алюминия; 62 64 действительно, сверхэкспрессия FRD3-GFP увеличивает толерантность к алюминию у Arabidopsis. 65 В то время как мРНК FRD3 обнаруживается при достаточности Fe, она активируется в два раза в ответ на дефицит Fe. Потеря FRD3 приводит к тяжелому хлорозу и ответной реакции дефицита железа. 66 Экссудат ксилемы, собранный с верхушки мутантных корней frd3 , содержал почти на 50% меньше транслоцированного Fe, в то время как окрашивание Perls показало значительное накопление Fe 3+ в сосудистой сети корня. 65 Было показано, что в побегах растений frd3 накапливается немного меньше Fe, чем у растений дикого типа. 61 , 65 , 67 Без цитрата Fe не может эффективно перемещаться через ксилему и не используется побегами; вместо этого он, вероятно, осаждается на стенках апопласта. Соответственно, добавление цитрата к питательной среде озеленело растения, устраняло накопление Fe 3+ в сосудистой сети корня и снижало реакцию дефицита Fe до уровней дикого типа. 65 Несмотря на тяжелый фенотип, наблюдается снижение цитрата в ксилеме только на 40%, что предполагает роль других источников цитрата.

Ответ конститутивного дефицита Fe мутанта frd3 приводит к повышенной экспрессии IRT1 и захвату Fe. Но когда растения увеличивают экспрессию IRT1, потребление Zn, Mn, Co и Cd через IRT1 также возрастает. Рост побега зависит от наличия Fe; следовательно, концентрация Fe остается относительно постоянной при ограничении, так как рост замедляется. Однако концентрации Zn, Mn, Co и Cd в побегах продолжают увеличиваться с увеличением экспрессии IRT1.В то же время концентрации Мо снижаются, так как закисление ризосферы снижает его доступность в почве. Этот уникальный образец у Fe-дефицитных растений был дополнительно подтвержден путем анализа профилей металла побегов более 70 000 растений Arabidopsis, выращенных с различными уровнями добавления Fe в системе управления информацией Purdue Ionomics (PiiMS) 68 . Он был описан как иономный признак дефицита железа, 69 , и может использоваться в качестве биомаркера для идентификации растений с дефицитом железа.

Ортолог FRD3 был недавно идентифицирован у риса. Было обнаружено, что OsFRDL1, хотя и не регулируется Fe, может транспортировать цитрат при экспрессии в ооцитах Xenopus , а потеря OsFRDL1 приводит к хлоротическим растениям с осаждением Fe в ксилеме. 70 И, как atfrd3 , мутант с потерей функции osfrdl1 со вставкой функции увеличил экспрессию OsIRT1 и накапливал больше Zn и Mn в побеге. Точно так же повышенная экспрессия OsIRT1 и OsIRT2 в мутантах риса без МА также приводила к повышенным концентрациям Zn, Cu, Mn и Cd в побегах. 52 Это говорит о том, что признак дефицита Fe Arabidopsis может быть адаптирован для риса, поскольку субстратная специфичность поглощения и транслокации в побеги не отличается между этими двумя видами или, возможно, даже между злаками и травами. Интересно, что потеря OsFRDL1 снижает концентрацию Fe 3+ в ксилемном соке, но не Fe 2+ . 70 Это говорит о том, что помимо цитрата существует дополнительный хелатор, участвующий в перемещении Fe в ксилеме.

3.2 Флоэма

3.2.1 NA и YSLs

Ортологи Arabidopsis ZmYS1 и HvYS1 не переносят Fe-PS из почвы, но играют важную роль в распределении Fe, скорее всего, через флоэму. Предполагается, что восемь транспортеров Arabidopsis Yellow Stripe Like (YSL) для транспортировки Fe, хелатированного предшественником PS NA, внутрь и из флоэмы. 59 Характер экспрессии YSL риса также предполагает роль в переносе комплексов Fe на большие расстояния, включая доставку к семенам. 49 OsYSL15 и OsYSL2 активируются в ответ на дефицит Fe и могут координировать транспорт Fe на большие расстояния от корня к побегу к семени через флоэму: OsYSL15 в сосудистой сети корня, цветках и развивающихся семенах; и OsYSL2 в клетках-компаньонах флоэмы побега. 49 , 71 Интересно, что экспрессия в ооцитах показала, что OsYSL2 транспортирует Fe-NA, но не Fe-PS, 71 , тогда как OsYSL15 транспортирует Fe-PS, но не Fe-NA. 49 OsYSL18, как и OsYSL15, также транспортирует Fe-PS, но, по-видимому, не участвует в поглощении из ризосферы.Скорее, исходя из паттерна его экспрессии, он может участвовать в DMA-опосредованном распределении Fe в репродуктивных органах, суставах пластинки и клетках флоэмы в основании оболочки. 72

3.2.2 Никотианамин

NA — это непротеогенная аминокислота, повсеместно встречающаяся в высших растениях, синтезируемая путем конденсации 3 молекул S-аденозилметионина в реакции, катализируемой никотианаминсинтазой (NAS). Комплексы NA с Fe 2+ и Fe 3+ ; он имеет более высокое сродство к Fe 3+ , но образует более стабильный комплекс с Fe 2+ . 73 NA также легко связывает Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ , Zn 2+ и Mn 2+ в порядке убывания сродства. 59

Иммуномечение NA в срезах корня и побегов томата показало увеличение NA в клетках в ответ на повышение уровня Fe. 74 Это контрастирует с ячменем, где экспрессия NAS1 в корнях активируется дефицитом Fe, 75 , поскольку NA используется в качестве предшественника MA.Точно так же все три гена NAS риса были активированы в корнях в ответ на дефицит Fe, особенно в сосудистой сети. 76 Однако, в то время как корни ячменя накапливают (и секретируют) более высокие уровни МА, рис накапливает гораздо больше НА в своих корнях, как при достаточности железа, так и при его дефиците. Это говорит о том, что экспрессия NAS в рисе используется для производства NA преимущественно для транспорта Fe на большие расстояния. Уровни NA и MA также были очень высокими в листьях риса с дефицитом железа, тогда как в ячмене были обнаружены только следовые количества. 75 Это дополнительно указывает на более значительную роль NA в транспорте Fe на большие расстояния в рисе по сравнению с ячменем, а также на возможную роль MA в транслокации Fe. Низкие уровни NA в ячмене поднимают вопрос о том, какие хелатирующие агенты ячмень использует для транспортировки Fe на большие расстояния. Интересно, что существует такое расхождение между злаковыми видами, и что рис, по-видимому, использует компоненты, обнаруженные в незлокачественных видах, как для поглощения Fe, так и для переноса на большие расстояния.

У Arabidopsis четыре гена NAS .Во время дефицита Fe в корне активируются NAS2 и NAS4 , что указывает на роль 77 в транслокации Fe к побегу. Экспрессия NAS3 увеличилась в четыре раза после перехода от вегетативного к репродуктивному росту, предполагая, что NA также опосредует перемещение Fe к цветкам. Несмотря на различные паттерны и регуляцию Fe, все одиночные мутанты имели уровни NA дикого типа, что указывает на функциональную избыточность, предположительно потому, что NA подвижна. Фактически, межжилковый хлороз и стерильность наблюдались только при создании четверного мутанта. 77

3.2.3 Уровни NA и локализация Fe

Уровни NA оказывают значительное влияние на гомеостаз металлов. Сверхэкспрессия NAS в табаке и Arabidopsis увеличивает уровни NA, что приводит к увеличению накопления Fe, Zn, Mn и Ni в побегах. 54 , 78 , 79 Неясно, являются ли эти изменения результатом большей транслокации корня к побегу, чему способствует NA, или повышенным поглощением металла корнями, вызванным созданием новых стоков Fe в побеги.Точно так же повышение уровня NA в рисе и арабидопсисе изменяет локализацию Fe. Растения риса с нарушенным синтезом ФС накапливали до 43 раз больше НА в корнях, лишенных железа, чем дикого типа; это резкое изменение NA увеличило перенос Fe на большие расстояния, в результате чего семена накапливали значительно больше Fe, чем семена дикого типа. 52 Повышенное движение Fe-NA к семенам, скорее всего, связано с OsYSL2, который был значительно активирован. У Arabidopsis линия со сверхэкспрессией NAS накапливала в 100 раз больше NA, что приводило к снижению корневого Fe и конститутивной экспрессии IRT1 и FRO2. 80 Эти растения накапливали значительно больше Fe как в корнях, так и в побегах в условиях дефицита железа, но при этом оставались хлоротичными по сравнению с диким типом. Это указывает на то, что повсеместная NA увеличивает транслокацию Fe, но снижает эффективное использование Fe в побегах.

И наоборот, потеря NA из-за потери функции NAS у томатов и арабидопсиса или истощение NA из-за сверхэкспрессии NAAT, потребляющего NA, приводит к симптомам дефицита железа, таким как межжилковый хлороз, замедление роста и бесплодие. . 54 , 77 , 81 Когда NA истощалась в табаке из-за сверхэкспрессии NAAT, Fe накапливался только в жилках листа; добавление экзогенной NA, однако, привело к перемещению Fe по всему листу. 54 Это говорит о том, что NA важна для мобилизации Fe из сосудистой сети в межжелковые ткани. Основываясь на том, что известно о транспорте Fe-NA у Arabidopsis, YSL, вероятно, играют роль в этой мобилизации. 59

3.2.4 Допуск на NA и Ni

NA также играет важную роль в устойчивости и локализации Ni. У Arabidopsis воздействие Ni вызывает экспрессию всех четырех генов NAS, , 79 , а сверхэкспрессия NAS придает устойчивость к Ni. 79 , 82 Напротив, мутант с четырехкратным нокдауном NAS оказался очень чувствительным к Ni. 77 В гипераккумуляторе Ni Thlaspi caerulescens высокий уровень экспрессии генов NAS в побегах (по сравнению с Arabidopsis thaliana ), по-видимому, является ключевым компонентом толерантности к Ni и транспорта на большие расстояния. 83 При обработке Ni экспрессия NAS была обнаружена только в побегах, но NA начала накапливаться в корнях. В то же время в ксилеме обнаруживается Ni-NA и быстро накапливается Ni в побегах. Это предполагает, что у T. caerulescens NA перемещается от побега к корню для связывания Ni, а затем Ni-NA перемещается обратно, по крайней мере частично, через ксилемный сок. Кроме того, три члена семейства TcYSL имеют гораздо более высокую экспрессию, чем их ортологи Arabidopsis, и, хотя и не регулируется Ni, было продемонстрировано, что TcYSL3 легко транспортирует Ni-NA при экспрессии в дрожжах. 84 Таким образом, может иметь место совместное использование транспортеров и путей транслокации Ni-NA и Fe-NA.

3.2.5 YSL и перенос Fe на большие расстояния у Arabidopsis

Из восьми членов семейства Arabidopsis YSL были охарактеризованы три члена — YSL1, YSL2 и YSL3. Все, кроме YSL3, транспортируют Fe-NA при экспрессии в дрожжах, и было обнаружено, что все они экспрессируются в широком диапазоне тканей, особенно в сосудистой сети. 41 , 85 88 Часто предполагается, что YSL служат для перемещения Fe из ксилемы во флоэму, чтобы оно могло перемещаться в молодые растущие ткани.Также считается, что YSL загружают Fe из стареющих листьев для транспортировки на большие расстояния к цветку для загрузки в развивающиеся семена. Кюри и др. 59 недавно проверили YSL.

Особый интерес представляет двойной мутант ysl1 ysl3 , который имел более низкие уровни Fe как в листьях, так и в семенах. 88 Особенно пострадали цветы и завязывающиеся семена, что обсуждается в разделе о семенах ниже (Раздел 4.1). Двойной мутант также обнаружил то, что было описано как межжилковый хлороз, что-то вроде хлороза, наблюдаемого у мутанта томатов chloronerva без NA. 81 Несмотря на хлороз, реакция дефицита железа не изменилась, 88 в отличие от мутанта томата без NA. Интересно, что недостатка железа в межжилковых областях листа недостаточно для запуска реакции дефицита железа. Это предполагает тканеспецифический компонент чувствительности к Fe у Arabidopsis, в котором вены могут быть более важными, чем межжелковые ткани. Сходная роль была предложена для сосудистой сети корня на основе специфической для стел активации сигнальных генов во время дефицита Fe. 4

3.2.6 OsIRT1

У риса экспрессия OsIRT1-GUS была обнаружена во флоэме корней и побегов. 51 Экспрессия повышалась в ответ на дефицит Fe, особенно в клетках-компаньонах. Предполагается, что OsIRT1 транспортирует Fe (II) во флоэму, где он затем хелатируется NA. Эта роль, по-видимому, не применима к AtIRT1, поскольку его экспрессия в корне обнаружена только в эпидермисе. 20

3.2.7 ITP

Помимо NA, в соке флоэмы семидневных побегов клещевины был идентифицирован Fe-связывающий белок. 89 Белок-переносчик железа, или ITP, представляет собой дегидрин, экспрессирующийся в побегах как проростков, так и взрослых растений. Когда радиоактивно меченый Fe был нанесен на семядоли, почти все было восстановлено в соке флоэмы, связанном с белком ITP 17 кДа, что указывает на то, что Fe быстро перемещается во флоэму и почти все связывается ITP. Было обнаружено, что очищенный белок ITP предпочтительно связывает Fe 3+ , но не Fe 2+ .К сожалению, получение большого количества сока флоэмы от модельных растительных организмов затруднено, и по-прежнему сообщается о ИТП только для клещевины. Наиболее похожие гены у Arabidopsis имеют аннотации, связанные со стрессом, а некоторые из них сильно активируются в ответ на дефицит Fe в корне (BTI1, BTI2, At1G54410, At2G44060), хотя ни один из них не является специфичным для стелы. 4 Но, исходя из предположения, что ITP существует у других видов растений, было предложено, что NA служит челноком, облегчая перемещение Fe внутрь и из флоэмы (через YSL), в то время как фактическое перемещение Fe внутри флоэмы происходит через ИТП.

3.3 Контроль переноса Fe на большие расстояния в ячмене

В ячмене центр дискриминации Fe (DC) в базальном побеге был идентифицирован путем мониторинга динамики поглощения и транслокации Fe с помощью системы визуализации излучающих позитронов (PETIS). 90 PETIS позволяет осуществлять неразрушающую визуализацию движения металла в живых растениях в реальном времени. Как в Fe-достаточных, так и в Fe-дефицитных растениях ячменя было обнаружено, что 52 Fe сначала накапливается в центральном месте в базальной части побега (), однако Fe перемещается только в листья у Fe-дефицитных растений, что позволяет предположить, что эта область регулирует распределение Fe в ячмене. 90 Они также обнаружили, что повреждение флоэмы нарушает движение Fe к молодым листьям, но не к старым. Это является дополнительным свидетельством того, что молодые листья получают Fe в основном из флоэмы, тогда как более старые листья получают Fe из ксилемы. PETIS также использовался для визуализации и количественной оценки поглощения и транслокации радиоактивно меченных 52 Fe и 62 Zn в растениях риса. 16 , 91

Realtime 52 Движение Fe в побегах ячменя

(A) Общее изображение Fe-дефицитного (слева) и Fe-достаточного (справа) ячменя проанализировано с помощью PETIS.Тот же самый кадр был использован для изображений B и C. (B) PETIS накопления 52 Fe через 6 часов. (C) Динамика накопления радиоактивности проанализирована с помощью PETIS. Изображения отображаются с интервалами 15 и 30 мин (0–60 и 60–360 мин соответственно). Данные оценивались каждые 3 мин. Стрелки указывают на первое обнаружение DC (центр распознавания) (левая стрелка –Fe, правая стрелка + Fe). Эта цифра воспроизведена из 90 Creative Commons.

4. Fe И СЕМЕНА

Fe перемещается к семенам, скорее всего, через флоэму, поскольку поток ксилемы управляется транспирацией, а семена не просвечиваются 92 .Развивающиеся семена получают Fe из корней и стареющих листьев. Уровень ремобилизации от побега к семени варьируется в зависимости от вида: рис переносит только 4% Fe из побегов к семенам, 93 по сравнению с пшеницей, которая переносит 77% Fe из побегов к семенам. 94 Было показано, что время и регуляция старения оказывают значительное влияние на накопление Fe в семенах. Было обнаружено, что у пшеницы нокдаун факторов транскрипции семейства NAC с помощью РНКи задерживает старение более чем на три недели и снижает содержание Fe в семенах более чем на 30%. 95 Как взаимодействуют онтогенетические изменения, деконструкция фотосистемы и ремобилизация Fe, все еще неясно. Следует отметить, что селекция сельскохозяйственных культур часто выбиралась для улучшения времени созревания зерна, но игнорировала накопление питательных веществ в зерне как желательный признак. Следовательно, многие основные культуры являются агрономически продуктивными, но имеют низкий уровень питательных веществ, таких как Fe, в семенах.

Семена злаков обеспечивают более 50% мирового потребления энергии, 96 и составляют значительную часть рациона во многих развивающихся странах.Поскольку растительная диета предлагает относительно небольшое количество биодоступного Fe, большая часть развивающихся стран страдает от дефицита Fe, в том числе более 60% всех детей в Африке и Юго-Восточной Азии. 97 В ответ на это, исследования были сосредоточены на понимании того, как питательные вещества переносятся в семена и как это можно увеличить. Однако сверхэкспрессия генов, связанных с Fe, часто приводит к образованию раковин в листьях, а не в семенах. 98 Это показывает важность определения того, как уровни Fe воспринимаются на тканевом и внутриклеточном уровне, и как это в конечном итоге влияет на выделение Fe семенам.

4.1 ЗАГРУЗКА Fe

4.1.1 NA, YSL1 и YSL3

Fe-NA необходим для развития цветов и семян. Утрата или истощение НА приводит к деформации цветков и бесплодию, а также к значительному снижению накопления железа в цветках. 54 , 81 Это хорошо согласуется с наблюдаемым паттерном экспрессии NAS в табаке, причем наибольшая экспрессия наблюдается в цветках, особенно в пыльниках и пыльце. 54 Интересно, что прививка обедненных NA побегов табака на побеги с избыточной экспрессией NAS восстанавливала мобилизацию Fe в листьях и развитие цветов, но не могла полностью спасти нарушенный набор семян. 54 Таким образом, кажется, что потребность в Fe-NA для нормального развития семян особенно высока. Мутант с четырехкратным нокдауном Arabidopsis NAS также становится хлоротичным, когда начинается репродуктивный рост, и накапливает значительно больше Fe в листьях во время цветения (+ 216%). 77 В то же время уровень Fe в семенах снизился только на 46%, в то время как экспрессия IRT1 в цветке увеличилась, что предполагает компенсацию. Когда был создан второй четверной мутант с полностью отмененным синтезом NA, результатом была стерильность.Следует также отметить, что экспрессия IRT1 в цветке также происходит исключительно в пыльнике, 20 , что указывает на роль как Fe-NA, так и Fe (II) в развитии цветка.

Таким образом, поскольку Fe-NA имеет решающее значение для развития семян, YSL играют важную, если не существенную, роль в доставке Fe-NA к развивающимся семенам. У Arabidopsis экспрессия YSL1 была обнаружена в жилках листа и вокруг них, особенно в стареющих листьях, в дополнение к экспрессии цветка, пыльцы, молодых стручков и зародыша. 87 Это предполагает роль Fe в загрузке стареющих листьев для транспортировки к развивающимся семенам. Действительно, семена мутантных линий ysl1 с потерей функции содержали на 30–65% меньше Fe и медленнее прорастали на среде с дефицитом Fe. Полив растений экзогенным Fe не может восстановить накопление Fe в семенах, что указывает на то, что YSL1 играет роль в загрузке семян, которая не может быть компенсирована другими переносчиками или хелаторами. Характер экспрессии YSL3 в чем-то похож на YSL1: в сосудистой сети побегов, в пыльце и пыльниках. 88 Когда два мутанта с потерей функции были скрещены, полученный двойной мутант был хлоротичен, и большинство цветков не давало силикатов. Немногочисленные семена были маленькими и неправильной формы, и вероятность их прорастания на 80% ниже, чем у семян дикого типа. Эти фенотипы сходны с деформацией цветков и стерильностью, наблюдаемыми у растений без NA, 54 , 81 , что указывает на то, что для развития семян требуется не только наличие NA, но и специфических транспортеров Fe-NA.

4.1.2 OPT3

OPT3, член семейства, которое включает ZmYS1 и AtYSL, играет важную роль в загрузке семян Fe. OPT3 экспрессируется в пыльце, кремнистой сосудистой сети и развивающемся эмбрионе; кроме того, экспрессия в сосудистой сети корня и побегов активируется в ответ на дефицит Fe. 99 , 100 В отличие от мутантов ysl , нулевой мутант opt3 является летальным для эмбриона, что указывает на важную роль AtOPT3 в развитии семян.Линия нокдауна opt3 , opt3-2 , позволяла формировать зародыши в семенах, но они накапливали значительно меньше Fe. 101 Растения opt3-2 также обнаруживают конститутивную экспрессию генов, участвующих в реакции дефицита Fe в корнях, независимо от экзогенного поступления Fe. Это приводит к накоплению очень высоких уровней Fe в листьях, что приводит к появлению коричневых некротических пятен, особенно на стадии заполнения семян. Субстрат OPT3 неизвестен, но его фенотип и связь с YSL предполагают, что он, вероятно, транспортирует хелатный Fe или хелатор Fe.Есть восемь других членов подсемейства OPT Arabidopsis, и многие из них экспрессируются в сосудистой сети и репродуктивных органах; однако ни один из них не сообщил о фенотипах, скорее всего, из-за функциональной избыточности. 100

4.2 ХРАНЕНИЕ Fe

У Arabidopsis было замечено, что развивающиеся семена накапливают Mn и Zn в комплексе с фитатом в вакуолях зародыша и эндосперма и временно в ER. 102 Состояние хранения Fe в семенах Arabidopsis было неизвестно, хотя долгое время считалось, что оно хранится в ферритине в пластиде.Это было основано на более ранних экспериментах с бобовыми, в которых было обнаружено до 90% Fe в ферритине. 103 Недавние исследования Arabidopsis показали, что в семенах очень мало ферритина, 104 , что позволяет предположить, что у Arabidopsis большая часть Fe семян связана с фитатом или каким-либо другим хелатором в вакуоли.

4.2.1 VIT1

У Arabidopsis, VIT1 транспортирует Fe 2+ в вакуоль и экспрессируется в сосудистой сети, особенно во время развития зародыша и семян. 105 Хотя потеря и сверхэкспрессия VIT1 не влияет на общие уровни Fe в семенах, Fe сильно неправильно локализован в мутанте с потерей функции. Визуализация распределения Fe с помощью синхротронной рентгенофлуоресцентной микротомографии 106 показала концентрацию Fe в проваскулярных цепях зародыша в семенах дикого типа, в то время как у мутанта vit1 Fe не был связан с сосудистой системой, а скорее наблюдался повсюду. гипокотиль и корешок и был сконцентрирован в слое клеток внутри абаксиального эпидермиса семядолей (). 105 Эта неправильная локализация Fe привела к снижению жизнеспособности проростков на почве с ограниченным содержанием Fe. Таким образом, загрузка вакуолярного Fe через VIT1 важна для правильного распределения Fe в эмбрионе, что, в свою очередь, определяет жизнеспособность проростков в условиях низкого содержания Fe. Fe, хранящееся в вакуолях сосудистой сети, может быть в форме Fe 3+ , поскольку окрашивание Fe по Перлсу у эмбрионов 101 сильно напоминает сосудистую локализацию Fe, продемонстрированную с помощью SXRF. 105

Потеря переносчика VIT1 изменяет распределение Fe в семенах

(A) Трехмерная визуализация полного поглощения рентгеновских лучей семенами Arabidopsis дикого типа.(B и C) Трехмерная визуализация рентгеновской флуоресценции Fe Kα в Col-0 и vit1-1 , соответственно, с одинаково ориентированными обоими семенами. 105 Перепечатано с разрешения, авторское право 2006 Американская ассоциация содействия развитию науки.

4.2.2 NRAMP3 и NRAMP4

У Arabidopsis, NRAMP3 и NRAMP4 также локализуются в вакуолях в сосудистой сети, но транспортируют Fe из вакуолей. Подобно vit1 , семена двойных мутантов nramp3 nramp4 содержат тот же уровень Fe, что и семена дикого типа, но дают проростки, которые плохо растут на почве с ограниченным содержанием Fe. 107 Визуализация семян дикого типа с помощью электронной микроскопии показала, что, вероятно, были глобоиды Fe-фитата в вакуоли, которые исчезали по мере прорастания. Но в двойном мутанте nramp3 nramp4 глобулы оставались во время прорастания, что указывает на то, что Fe не мобилизуется из вакуоли, вызывая дефекты прорастания, наблюдаемые на среде с ограничением Fe. Поскольку транспортер захвата Fe IRT1 не экспрессируется до третьего дня прорастания, первые два дня роста зависят от мобилизации вакуолярных запасов Fe через NRAMP3 и NRAMP4; отсюда фенотипы прорастания мутантов vit1 и nramp3 nramp4 .Интересно, что это также продемонстрировало, что первичной формой хранения Fe в семенах Arabidopsis является не ферритин, как предполагалось на основании более ранних работ с семенами бобовых. Вместо этого вакуолярные глобоиды, которые представляют собой комплекс ионов с фитатом, 108 , по-видимому, являются первичной формой хранения Fe в семенах арабидопсиса. Таким образом, было бы интересно определить форму запаса Fe в мутанте Arabidopsis с восстановленным фитатом. 109 Возможно, для компенсации повышаются уровни ферритина, или другой хелатор (например,г. NA) может связывать Fe в вакуоли.

Таким образом, как загрузка Fe в вакуоль семян через VIT1, так и его высвобождение во время прорастания через NRAMP3 и NRAMP4 важны для жизнеспособности семян в условиях ограниченного содержания Fe и подразумевают вакуоль как неотъемлемый компонент хранения Fe в семенах.

4.2.3 FER2

Помимо вакуолей, Fe находится в пластидах, связанных с ферритином. Arabidopsis имеет четыре гена ферритина, из которых только FER2 экспрессируется в развивающихся семенах и во время прорастания. 110 Соответственно, FER2 является единственным ферритином, активируемым в ответ на растительный гормон абсцизовую кислоту (ABA). Мутант с потерей функции fer2 не влияет на накопление Fe или жизнеспособность семян при нормальных условиях; Фактически, ферритин составлял только 5% от общего количества Fe в семенах. 104 Когда три других гена ферритина были отключены, цветы накапливали больше Fe и были очень чувствительны к добавлению Fe. Это привело к деформированным, менее функциональным цветкам и усилению окислительного стресса.Таким образом, ферритин, вероятно, больше служит Fe-буфером, связывая свободное Fe для предотвращения окислительного стресса.

4.3 БИОДоступность Fe для человека

Семена основных сельскохозяйственных культур содержат большое количество антинутриентного фитата в зародышах кукурузы и алейроновых клеток пшеницы, риса и ячменя 111 . Фитат состоит из фосфорилированного myo -инозитольного кольца и сильно хелатирует катионы металлов, включая Fe, Zn и Mn 112 ; эти соли накапливаются в вакуоли в виде глобул, как упоминалось выше.Поскольку фитат составляет около 1-2% от сухой массы семян злаковых 113 , это представляет собой серьезное препятствие для поглощения железа с пищей. Считается, что в развивающихся странах преобладание фитата в растительной диете способствует высокому уровню дефицита железа и анемии. 114 На самом деле было показано, что диета с высоким содержанием клетчатки вызывает дефицит железа у здоровых женщин, 115 , поскольку фитат предположительно связывает Fe из других продуктов в кишечнике, что делает его недоступным для усвоения.И наоборот, Fe, хранящееся в ферритине, считается безопасным и имеет высокую биодоступность. 116 Таким образом, было использовано несколько стратегий для уменьшения количества фитата в семенах при одновременном увеличении количества ферритина.

Один из очевидных подходов — нарушить биосинтез фитата. Ранние попытки уменьшить количество фитиновой кислоты во всем растении успешно уменьшили накопление в семенах, но эти растения часто плохо прорастали и были более восприимчивы к стрессу. 117 Недавно было обнаружено, что у арабидопсиса разрушение инозитолполифосфаткиназ, необходимых для более поздних стадий синтеза фитата, AtIPK1 и AtIPK2, привело к образованию семян с содержанием фитата на 93% меньше. 109 Хотя эти мутации не повлияли на урожай или всхожесть семян, потеря предшественников фитата повлияла на восприятие фосфата. Авторы отметили, что это можно решить, используя промоторы, специфичные для семян. Соответственно, семена кукурузы и сои с низким содержанием фитата были получены за счет специфичного для семян подавления транспортера ABC. 118 Хотя неясно, на какой мембране локализуется транспортер или даже что он транспортирует, его потеря предотвращает накопление фитата в семенах без ущерба для их жизнеспособности.Как уменьшение фитата в семенах влияет на гомеостаз Fe, не исследовалось, но было бы интересно посмотреть на взаимодействие между вакуолярным и пластидным пулами Fe у этих мутантов.

Второй подход — избыточная экспрессия ферритина в семенах. Хотя механизм поглощения ферритина с пищей в кишечнике человека неизвестен, считается, что Fe в комплексе с ферритином легко всасывается и является очень доступным источником Fe. 116 Следовательно, ферритин рассматривается как средство увеличения биодоступности Fe в основных культурах.Действительно, сверхэкспрессия ферритинов сои и бобов в семенах риса приводила к двух-трехкратному увеличению содержания Fe в семенах; 119 121 крыс, получавших рис со сверхэкспрессией ферритина, выздоровевших от дефицита железа, что указывает на биодоступность железа. 122 Конечно, избыточная экспрессия ферритина имеет последствия для растений. Избыточная экспрессия ферритина сои в табаке привела к конститутивной реакции дефицита Fe, вызывая большее поглощение и накопление Fe, но также к 2-кратному увеличению Cd при выращивании на загрязненной почве; в то же время, увеличение секвестрированного Fe привело к повышению устойчивости к окислительному стрессу. 98 , 123 Избыточная экспрессия ферритина люцерны в табаке вызывает повышенную устойчивость к перегрузке Fe, окислительному стрессу и инвазии патогенов. 124 Сверхэкспрессия ферритина с более мощными промоторами вызвала такое же кратное увеличение Fe, что и трансгены с более слабыми промоторными конструкциями, что позволяет предположить, что дальнейшее увеличение накопления Fe ограничивается захватом и транспортом Fe, а не уровнями ферритина. 125

Наконец, была предпринята комбинация двух подходов.Были созданы трансгенные растения кукурузы для эктопической экспрессии фитазы Aspergillus и ферритина сои в эндосперме. 126 Это увеличило общее содержание Fe в семенах на 20–70% и привело к деградации почти всего эндогенного фитата. Когда пасту из полученных семян скармливали культивируемым клеткам человека, поглощение Fe было значительно выше по сравнению с пастой из семян дикого типа. Таким образом, попытки увеличить биодоступность Fe в семенах становятся все более успешными.

5.ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ Fe

5.1 ПЛАСТИДЫ

Считается, что хлоропласты содержат почти 90% железа внутри листа. 127 Действительно, Fe требуется для фотосинтеза, биосинтеза гема и сборки кластеров Fe-S, которые происходят в хлоропласте, но очень мало известно о том, как Fe транспортируется в эту органеллу и из нее. Транспортеры, вероятно, служат воротами для Fe, регулируя его уровни в пластиде в ответ на потребность клеток вне пластиды.

5.1.1 FRO7

Экспрессия трехвалентной редуктазы FRO7 на хлоропластной мембране указывает на то, что некоторое количество Fe транспортируется в хлоропласт в форме трехвалентного железа и должно быть восстановлено, чтобы попасть в хлоропласт. 128 Предыдущие эксперименты с очищенными хлоропластами гороха показали, что Fe, вероятно, транспортируется через внутреннюю оболочку в железистом состоянии. 129 , 130 Соответственно, хлоропласты мутанта fro7 содержат на 33% меньше Fe, что приводит к снижению эффективности фотосинтеза и меньшему количеству здоровых фотосистем 128 .Кроме того, импорт двухвалентного Fe в пластиду, обеспечиваемый FRO7, необходим для роста проростков в условиях ограниченного содержания железа. В то время как двойной мутант nramp3 nramp4 плохо растет при прорастании на почве с ограниченным содержанием железа, 107 мутант с потерей функции fro7 погибает. Таким образом, как мобилизация Fe из вакуоли, так и импорт Fe в пластиду важны для развития проростков, когда Fe лимитирует. Это означает, что пул пластидного Fe в семенах незначителен, что коррелирует с низким уровнем ферритина, обнаруженным в семенах Arabidopsis. 104 Это дополнительно подразумевает вакуоль, а не пластиду, как первичный сайт для хранения Fe в семенах и последующий сайт для мобилизации во время прорастания.

5.1.2 PIC1

PIC1 (Tic21) был первоначально идентифицирован как компонент транслокона хлоропластов, поскольку он иммунопреципитирует с основными компонентами транслокона Toc и Tic. 131 Однако также было высказано предположение, что дефекты развития, наблюдаемые в мутанте с потерей функции, связаны с нарушением гомеостаза Fe в хлоропласте, а не с транслокацией белка.PIC1 располагается во внутренней оболочке хлоропласта 131 , 132 и необходим для гомеостаза Fe в пластиде и растении в целом. 132 Гетерологичная экспрессия локализованного в пластиде транспортера в дрожжах предполагает, что PIC1 транспортирует Fe и Cu через мембрану. Хотя общие уровни Fe в листе не изменяются у мутанта pic1 , растения карликовые и хлоротичные, с нарушением развития хлоропластов. В этих пластидах также обнаружено повышенное содержание ферритина и отсутствие тилакоидов; это говорит о том, что Fe больше не используется должным образом в пластиде, а вместо этого накапливается в ферритине.Эта неправильная локализация Fe также изменяет экспрессию непластидных Fe-регулируемых генов в клетках побегов, и экспрессия корневого транспортера захвата Fe IRT1 подавлялась. Это указывает на то, что хлоропласт является неотъемлемой частью механизма восприятия Fe, поскольку статус Fe хлоропласта влияет на гомеостаз Fe всей клетки, в дополнение к экспрессии генов ответа на дефицит Fe в корне.

5.1.3 ФЕРРИТИН

Предполагается, что у Arabidopsis FER1, FER2 и FER3 локализуются в пластиде; Предполагается, что FER4 локализуется в митохондриях или имеет двойную направленность на обе органеллы. 110 Роли паралогов ферритина различаются по локализации и регуляции: FER2 экспрессируется только в семенах, тогда как три других ферритина экспрессируются в побегах и цветках, в дополнение к экспрессии FER1 в корнях. 110 Кроме того, экспрессия трех несемянных ферритинов увеличивается в ответ на высокие уровни Fe, тогда как FER2 семян экспрессируется в ответ на растительный гормон ABA. 110 Ферритины, по-видимому, буферируют уровни Fe и секвестрируют избыток свободного Fe для предотвращения окислительного стресса. 104 Когда три гена, кодирующие не семенные ферритины, были нокаутированы, тройной мутант показал сдвиг в накоплении Fe от стебля к цветку при добавлении Fe, что привело к усилению окислительного стресса и деформации цветков. Это подтверждает гипотезу о том, что хлоропласты являются важным поглотителем Fe и что ферритины могут связывать некоторое количество Fe в пластидах листа. Это предотвращает избыточное перемещение Fe к цветку, хотя неясно, происходит ли это за счет физического связывания Fe в побеге, или же статус Fe пластиды регулирует транспортировку Fe к цветку на большие расстояния.Тройной мутант также не показал снижения фотосинтеза, 104 , что указывает на то, что ферритины не важны для развития или функции хлоропластов. Вместо этого ферритины предотвращают накопление избыточного свободного Fe в цветке, которое вызывает повреждение.

5.2 MITOCHONDRIA

Митохондриям растений требуется Fe для дыхания, биосинтеза гема и синтеза кластеров Fe-S, 133 , но комбинация электронов и свободного Fe очень токсична. Таким образом, правильный гомеостаз Fe в митохондриях жизненно важен, и было обнаружено, что и транспортеры, и белки, изолирующие Fe, необходимы для функции митохондрий.Развитие цветов, особенно микроспорогенез, сильно зависит от энергии митохондрий. 134 Таким образом, поддержание уровня железа в митохондриях имеет большое значение, поскольку дефицит железа приводит к деформированию митохондрий в рисовой пыльце и снижает урожай семян. 135 Соответственно, многие гены, связанные с Fe, высоко экспрессируются в пыльниках (часть мужского органа цветка, содержащая пыльцу), например NtNAS , AtOPT3 , AtYSL1 , AtYSL3 и AtIRT1 . 20 , 54 , 88 , 100

5.2.1 ФЕРРИТИН и ФРАТАКСИН

Недавно Fe-связывающие белки ферритин и фратаксин были локализованы в митохондриях нескольких организмов. 136 138 , включая Arabidopsis. 139 По-видимому, они играют очень важную роль в гомеостазе металлов не только в митохондриях, но и во всей клетке.

Было проведено очень мало исследований митохондриальных ферритинов в растениях, кроме подтверждения их присутствия в очищенных митохондриях гороха и арабидопсиса. 139 Исходя из своего предполагаемого транзитного пептида, AtFER4 с наибольшей вероятностью локализуется в митохондриях, хотя он также может нацеливаться на хлоропласт (база данных мембран растений Aramemnon). Мутант с потерей функции fer4 не имеет фенотипа, возможно, потому что один или несколько его паралогов также нацелены на митохондрии, или фратаксин способен компенсировать это. Более вероятно, что FER4 не важен для функции митохондрий в нормальных условиях. Хотя он экспрессируется в ответ на перегрузку железом, он подавляется в ответ на окислительный стресс. 110 Подобно митохондриальному ферритину у людей и плодовых мушек, 136 , 137 FER4, по-видимому, играет важную роль в репродуктивных органах, богатых митохондриями, поскольку экспрессия FER4 и была максимальной в цветках и цветочных стеблях. . Было бы интересно увидеть эффекты сверхэкспрессии FER4 у растений, поскольку избыточная экспрессия митохондриального ферритина в клетках человека была связана с цитозольным истощением Fe. 140 , 141

Подобно FER4, фратаксин экспрессируется в митохондриях цветков, 142 в дополнение к развивающемуся эмбриону. 143 В отличие от митохондриального ферритина, фратаксин не регулируется Fe, и его потеря приводит к летальному исходу для эмбриона. 143 , 144 Фратаксин необходим для роста, потому что он имеет функции, выходящие за рамки секвестрации митохондриального Fe. В дополнение к секвестру Fe, фратаксин, как полагают, служит шапероном, опосредуя доставку Fe в каркас сборки кластера Fe-S. 145 Нокдаун фратаксина в Arabidopsis не является летальным, но приводит к увеличению ROS и снижению вегетативного роста и завязывания семян. 144 Нокдаун линия также накапливает больше Fe в корне, а экспрессия FER1 и FER4 увеличивается, предположительно для предотвращения окислительного стресса. 146 Интересно, что гены, связанные с кластером Fe-S, в митохондриях активируются у мутанта; однако полученные в результате белки, содержащие Fe-S (такие как аконитаза), обладают пониженной активностью. 144 Это указывает на то, что фратаксин Arabidopsis необходим для функциональных кластеров Fe-S, и что даже пониженная экспрессия фратаксина имеет серьезные фенотипические последствия с точки зрения секвестрации сборки свободных Fe и Fe-S кластеров.

5.2.2 ATM3

У Arabidopsis единственными идентифицированными митохондриальными переносчиками Fe являются ATM — полумолекулярные белки ABC, которые являются ортологами ScATM1. ScATM1 располагается на внутренней мембране митохондрий и, как полагают, выводит кластеры Fe-S из матрикса. 147 ATM Arabidopsis были впервые идентифицированы по хлоротичному, карликовому фенотипу мутанта с потерей функции atm3 (или sta1 ). 148 Как и дрожжи Δatm1 , митохондрии этих растений накапливали больше негемового и небелкового Fe, чем дикого типа, что приводило к усилению окислительного стресса.При экспрессии в дрожжах ATM Arabidopsis локализовались в митохондриях, но только AtATM3 был способен спасти дрожжи Δatm1 . 148 , 149 Эти результаты предполагают, что ATM3, если не другие ATM, мог бы выполнять аналогичную функцию экспорта кластера Fe-S из митохондрий Arabidopsis.

ATM3, по-видимому, также играет роль в детоксикации Cd у Arabidopsis. 150 ATM3 активируется в корнях, обработанных Cd или Pb, а карлики atm3 были более чувствительны к Cd, чем дикий тип, тогда как сверхэкспрессия ATM3 усиливала устойчивость к Cd.Поскольку ATM3 тесно связан с делящимися дрожжами SpHMT1, вакуолярным транспортером фитохелатин-Cd, было высказано предположение, что ATM3 может также функционировать для экспорта хелатных комплексов Cd из митохондрий в дополнение к его роли в транспортировке кластеров Fe-S. Растения, сверхэкспрессирующие ATM3, также накапливают больше Cd в корнях и побегах, но о концентрации Fe и других металлов не сообщалось. Было бы очень интересно исследовать, как конститутивный экспорт кластеров Fe-S из митохондрий влияет на реакцию дефицита железа.Увеличение Cd побега предполагает, что экспрессия IRT1 может быть повышена.

5,3 ВАКУОЛЬ

Как описано ранее, вакуоль служит наиболее важным запасом железа в семенах Arabidopsis. Вакуоль также играет роль в корнях и побегах, накапливая и высвобождая Fe в ответ на изменения в уровнях Fe в цитозоле. Интересно, что недавно было продемонстрировано, что доступность фосфора контролирует субклеточную локализацию Fe в листьях Arabidopsis. 151 Используя рентгеновскую зондовую микроскопию, срезы листьев растений, выращенных при достаточном количестве фосфора, показали наличие Fe и фосфата в глобулах в вакуоли.Интересно, что эти вакуолярные глобулы Fe наблюдались только в клетках, окружающих сосудистую сеть, но не в других слоях ткани. Однако при дефиците фосфора локализация Fe сдвигается в хлоропласт и экспрессия FER1 увеличивается, что указывает на то, что теперь ферритин связывает Fe.

5.3.1 NA и ВАКУОЛЬ

NA обнаруживается в вакуоли 74 и, вероятно, там хелатируется с Fe. Если комплексы Fe-NA действительно транспортируются в вакуоль и из нее, кандидатами являются YSL4 и YSL6, поскольку они были обнаружены в протеоме вакуоли суспензионных клеток Arabidopsis. 152 В побегах томатов и гороха NA обнаруживалась в основном в цитоплазме во время дефицита Fe и недостаточности Fe, но было показано, что она концентрируется в цитоплазме и вакуоли во время перегрузки Fe. 74 Было высказано предположение, что NA действует как поглотитель Fe (II), защищая клетку от окислительного стресса, 73 , 74 , и этот избыток Fe-NA может затем быть изолирован в вакуоли.

Когда табак истощает NA, электронная микроскопия хлоротичных срезов листьев показала появление глобул электронной плотности в вакуоли. 54 Хотя они не были проанализированы, похожие вакуолярные глобулы были идентифицированы как содержащие Fe и фосфат. 151 Таким образом, стоит задуматься, сдвигает ли истощение NA секвестрацию Fe внутри вакуоли в фитатные комплексы.

5.3.2 VIT1, NRAMP3 и NRAMP4

Оба AtNRAMP3 и AtNRAMP4 экспрессируются на вакуолярной мембране в сосудистой сети корней и побегов в ответ на дефицит Fe. VIT1, скорее всего, загружает Fe в вакуоль, 105 и подобно NRAMP3 и NRAMP4, VIT1 экспрессируется в сосудистой сети.Таким образом, роль VIT1 может заключаться в заполнении вакуоли Fe, которое затем высвобождается в клетки сосудистой сети во время дефицита Fe NRAMP3 и NRAMP4.

Удобрение океана железом — Океанографическое учреждение Вудс-Хоул

«Дайте мне половину цистерны с железом, и я дам вам ледниковый период», возможно, самая запоминающаяся фраза, которую когда-либо произносил биогеохимик. Ответственным человеком был покойный Джон Мартин, бывший директор Морской лаборатории Moss Landing, который обнаружил, что разбрызгивание железной пыли в правильных водах океана может вызвать цветение планктона размером с небольшой город.В свою очередь, миллиарды произведенных клеток могут поглотить достаточно удерживающего тепло углекислого газа, чтобы охладить нагревающуюся атмосферу Земли.

Неважно, что Мартин был серьезно настроен лишь наполовину, когда сделал это замечание (со своим «лучшим акцентом доктора Стрейнджлава», как он позже вспоминал) на неофициальном семинаре в Океанографическом институте Вудс-Хоул (WHOI) в 1988 году. Глобальное потепление уже надвигается. проблема, другие были склонны воспринимать его всерьез.

В то время записи ледяных кернов предполагали, что в прошлые ледниковые периоды естественное удобрение железом неоднократно выводило из атмосферы до 60 миллиардов тонн углерода.Лабораторные эксперименты показали, что каждая тонна железа, добавленная в океан, может удалить от 30 000 до 110 000 тонн углерода из воздуха. Ранние климатические модели намекали, что преднамеренное удобрение железом по всему Южному океану может сократить выбросы углерода от 1 до 2 миллиардов тонн ежегодно — от 10 до 25 процентов от общемирового годового объема.

С 1993 года 12 небольших океанских экспериментов показали, что добавки железа действительно втягивают углерод в океан, хотя, возможно, менее эффективно или постоянно, чем предполагалось ранее.Ученые того времени согласились, что нарушение нижнего звена морской пищевой цепи сопряжено с риском.

Двадцать лет спустя фраза Мартина по-прежнему рассматривается то как хвастовство, то как шутка; возможность слишком хорошая, чтобы упускать ее, или ошибочное средство, обреченное на обратный эффект. Тем не менее, за тот же период неумолимый рост выбросов углерода и растущее количество свидетельств изменения климата вывели дебаты за пределы академических кругов и вывели их на свободный рынок.

Сегодня эту идею замечают политики, инвесторы, экономисты, экологи и юристы.Несколько компаний планируют новый раунд более крупных экспериментов. Отсутствие четких правил проведения экспериментов в море или продажи результатов на рынках «компенсации выбросов углерода» усложняет картину. Но экономисты приходят к выводу, что растущая потребность планеты в решении проблемы выбросов вознаградит любого, кто сможет заставить железные удобрения работать.

В прошлых экспериментах «мы пытались ответить на вопрос« как устроен мир? », А не« как заставить мир работать на нас? »» Кеннет Коул, нынешний директор Moss Landing Marine Lab, сказал недавно.«Они совершенно разные. Мы не проводили эксперимент, чтобы решить проблемы, о которых мы сегодня говорим ».

«Мы находимся в процессе обучения, который включает в себя баланс науки, коммерции и целого ряда социальных мероприятий и интересов», — сказал Энтони Майклс, директор Института экологических исследований Ригли при Университете Южной Калифорнии. «Мы должны создать взвешенный процесс для продвижения вперед».

Два ученых выступали на осенней конференции 2007 года, собравшей около 80 участников, представляющих научную, коммерческую, регулирующую и экономическую стороны дискуссии.Конференция была созвана морскими геохимиками WHOI Кеном Бюсселером и Скоттом Дони, а также Хауке Кайт-Пауэллом из Центра морской политики WHOI. В ходе бесед и широких дискуссий участники высказали серьезные сомнения в практичности, эффективности и безопасности крупномасштабного удобрения железом. Тем не менее, многие, похоже, соглашались с тем, что больше науки — в форме тщательно разработанных и проведенных экспериментов — было лучшим способом развеять эти сомнения.

Не так просто, как кажется

Мартин сделал свое заявление в шутку, потому что он знал, что он замалчивает несколько препятствий к использованию железных удобрений для связывания углерода в океане.Противники идеи сразу же выделяют три основных: она может быть менее эффективной, чем кажется на первый взгляд; это вызывает множество новых тревожных последствий; и его эффективность трудно никому измерить.

В некоторых регионах, включая экваториальную и северную часть Тихого океана и весь Южный океан, простая добавка железа действительно вызывает быстрый рост фитопланктона. Но крошечный зоопланктон, известный как «травоядные», съедает большую часть цветения почти сразу после его начала. Это начинает цепочку рециркуляции, которая идет от поверхности моря к морскому дну, когда травоядные, криль, рыба, киты и деструкторы питаются друг другом.Большая часть огромного углеродного приза, полученного за счет добавления железа, быстро просачивается обратно в атмосферу в виде углекислого газа.

Что критически важно для эффективности схем удобрения железом, так это количество органического углерода, который фактически опускается на поверхность и улавливается на глубине. Лишь небольшой процент углерода — в виде мертвых клеток и фекалий — падает на морское дно и остается там неиспользованным в течение тысячелетий. Более высокий процент (от 20 до 50 процентов), по крайней мере, достигнет вод средней глубины, где углерод будет оставаться в подводных течениях в течение десятилетий.Сторонники считают этот результат достаточно хорошим, чтобы выиграть время у общества, чтобы придумать другие, более постоянные решения проблемы увеличения выбросов парниковых газов.

Помимо неэффективности связывания углерода, удобрение железом, вероятно, вызовет другие изменения «ниже по течению» от участков океана, куда было добавлено железо. Огромное зеленое цветение фитопланктона потребовало бы не только железа, но и других питательных веществ — нитратов, фосфатов и кремнезема — по существу истощая близлежащие воды строительных блоков, необходимых для роста планктона.

«Вы можете сделать часть океана более зеленой за счет обогащения железа, но вы сделаете большую часть океана более синей», — сказал Роберт Андерсон, старший научный сотрудник Земной обсерватории Ламонт-Доэрти.

Другие участники конференции WHOI — Джон Каллен, биолог-океанограф из Университета Далхаузи в Канаде, Эндрю Уотсон, биогеохимик из Университета Восточной Англии, Великобритания, и Хорхе Сармьенто, разработчик моделей в Принстонской лаборатории геофизической гидродинамики, — отметили несколько другие экологические проблемы.Крупномасштабное удобрение железом, изменяя основу пищевой цепи, может привести к нежелательным изменениям в рыбных запасах и популяциях китов. Усиленное разложение тонущего органического вещества может лишить глубоководные воды кислорода или произвести другие парниковые газы, более сильные, чем углекислый газ, такие как закись азота и метан. Загрязненные планктоном поверхностные воды могут блокировать солнечный свет, необходимый более глубоким кораллам, или нагревать поверхностный слой и изменять характер циркуляции.

С другой стороны, большее количество планктона может производить больше химического вещества под названием диметилсульфид, которое может уноситься в атмосферу и способствовать образованию облаков, тем самым охлаждая атмосферу и помогая противодействовать парниковому потеплению.А другие утверждают, что увеличение запасов планктона может увеличить рыбные запасы.

Тогда есть практическая проблема проверки. Компании по производству железных удобрений будут получать прибыль, измеряя, сколько углерода они улавливают, а затем продавая эквивалент компании (или людям), которые либо хотят, либо обязаны компенсировать свои выбросы. Любой план по продаже секвестрированного углерода требует надежного учета, а это обещает быть трудным в океане.

По словам Филипа Бойда из Национального института водных и атмосферных исследований Новой Зеландии, на данный момент только три из 12 экспериментов по добавлению железа смогли убедительно показать, что какое-либо связывание вообще происходило.Возможно, инвестора больше беспокоило то, что эти показатели связывания были низкими — около 1000 тонн углерода на тонну добавленного железа, в отличие от 30 000 — 110 000, предложенных лабораторными экспериментами.

Тщательно продуманное исследование

Несмотря на предполагаемые недостатки полномасштабного удобрения железом, частные компании и многие ученые поддерживают идею проведения еще одного раунда экспериментов. Они утверждают, что узнавать больше об океане в интересах всех, и предлагаемые сейчас более крупные эксперименты все еще слишком малы, чтобы нанести ущерб окружающей среде.

В то время как прошлые эксперименты показали очень разные результаты, сторонники рассматривают это как возможность для уточнения с помощью инженерных разработок. На протяжении тысячелетий люди повторяли процессы, которые поначалу были мало полезными, и настраивали их на наши цели. Продолжение исследований могло бы ответить на ряд ключевых вопросов (см. Вставку ниже), и эти ответы могли бы указать путь к более высокой урожайности и эффективности.

Сторонники добавления железа признают возможность вредного воздействия на окружающую среду.Тем не менее, такие эффекты не были обнаружены в течение последних 12 экспериментов, вероятно, потому, что эксперименты были небольшими — около тонны железа добавлено на несколько сотен квадратных километров океана. Постепенно увеличивая масштабы, они считают, что могут обнаруживать экологические проблемы и избегать их.

Что касается проблемы проверки, то как углеродные рынки, так и международное право Мирового океана переходят к так называемым проектам «поглотителя углерода», таким как удобрение железом, при котором углерод улавливается и улавливается из воздуха, по словам Тилля Неффа из EcoSecurities, ведущей компании трейдер углеродных кредитов, базирующийся в Лондоне.По его словам, к тому времени, когда наука будет разработана, можно будет разработать и экономику.

В основе всех аргументов в пользу продолжения исследований лежит жестокий факт глобальных выбросов углерода. Самая практическая надежда на борьбу с выбросами на данный момент заключается в разрозненной стратегии «стабилизационных клиньев». В соответствии с этим предложением мир разрабатывает портфель проектов по сокращению выбросов и улавливанию углерода, каждый из которых компенсирует один кусок глобального пирога выбросов. В совокупности эти клинья должны начать замедлять рост и в конечном итоге привести к чистому сокращению наших текущих глобальных выбросов на 7-8 миллиардов тонн углерода в год.Но при минимальном прогрессе по каким-либо клиньям, а также с учетом того, что Китай и Индия взяли на себя обязательства по значительному увеличению выбросов по мере их развития, удобрение железом манит как один инструмент в наборе частичных решений.

«Нет выбора без его воздействия, — сказал биогеохимик WHOI Кен Бюсселер, — используем ли мы ветряные турбины, выращиваем биотопливо или используем энергосберегающие люминесцентные лампы, содержащие ртуть».

Но законно ли это?

В настоящее время удобрение железом находится в серой зоне как в международном праве, так и на официальных рынках торговли углеродом, но ситуация меняется.

Удобрение железом может произойти в открытом океане, который не принадлежит ни одной стране, по словам Дэвида Фристоуна, старшего советника Юридического управления Всемирного банка, который проинформировал участников симпозиума. В то время как международные договоры, такие как Лондонская конвенция, регулирующая сброс и загрязнение океана, могут касаться добавления железа, страны-участницы еще не решили, может ли это представлять собой загрязнение, поскольку его возможные побочные эффекты остаются неизвестными. Кроме того, не существует всеобъемлющего международного агентства для обеспечения соблюдения договора, поэтому ответственность ложится на отдельные страны, сказал он.Экипажи судов, намеревающиеся нарушить международный договор, могли сделать это, выбрав флаг страны, не подписавшей его — маршрут, который уже был публично рассмотрен одной компанией.

Рынки торговли углеродом молоды, но растут, — сказал Нефф. Строго регулируемые рынки, приведенные в действие соглашением о Киотском протоколе, в прошлом году обменяли 430 миллионов тонн углеродных компенсаций (на миллиарды долларов) между компаниями, которые должны были сократить общие выбросы. (Одна тонна углерода равна 3.67 тонн углекислого газа.) Регулирующие рынки в настоящее время не допускают внесение железных удобрений, но это может измениться по мере того, как будет одобрено больше проектов по поглощению углерода.

Кроме того, по словам Неффа, существуют добровольные рынки, на которых заинтересованные лица или компании покупают квоты на выбросы углерода, чтобы успокоить свою совесть или укрепить свой имидж. На этих рынках трейдеры смогут продавать компенсацию от внесения железных удобрений. По словам Неффа, добровольные рынки быстро растут, но пока они намного меньше регулируемых рынков, эквивалентных 7 миллионам тонн углерода на сумму около 400 миллионов долларов в год.

Добровольные рынки представляют собой еще одно беспокойство для противников удобрения железом. Компании, производящие железные удобрения, могут делать поверхностные оценки количества улавливаемого углерода и вносить значительный баланс в свои торговые книги. Любая крупная прибыль, полученная от недостаточно регулируемых кредитов, побудит другие компании заняться бизнесом. По словам Каллена, коллективные воздействия на мировые воды могут быть катастрофическими, и их невозможно будет отследить до какой-либо одной ответственной стороны.

Но это сценарии будущего.По словам Кайт-Пауэлла, к тому времени, когда удобрение железом перейдет от эксперимента к производству, вполне могут появиться законы, регулирующие его. По его словам, за тот же период рост спроса на компенсацию выбросов углерода, вероятно, обеспечит прибыльность использования железных удобрений, ссылаясь на недавний экономический анализ, указывающий на потенциальную стоимость в 100 миллиардов долларов в следующем столетии.

Следующие шаги: ученые и промышленность

Удобрение железом развивается в двух направлениях, как стало ясно из комментариев во время панельной дискуссии на конференции.

Удобрение железом — не серебряная пуля, сказала Маргарет Лейнен, главный научный сотрудник фирмы Climos и бывший помощник директора по наукам о Земле в Национальном научном фонде. Но, учитывая огромные масштабы проблемы парниковых газов и отсутствие прогресса, «давайте посмотрим на нее в нашем портфеле для смягчения последствий», — сказала она. «Неопределенность в отношении воздействия не должна препятствовать тщательному исследованию».

Лиза Спир из Совета по защите природных ресурсов придерживается другой точки зрения: «У нас есть ограниченное количество денег и времени, чтобы справиться с этой проблемой», — сказала она.«Худшее, что мы могли бы сделать для технологий, связанных с изменением климата, — это инвестировать во что-то, что не работает и имеет большие последствия, которых мы не ожидаем».

Между этими точками зрения возникла золотая середина: «Есть много способов сделать это неправильно, но если сделать правильно, [удобрение железом] действительно улавливает углерод в течение сотен лет там, где он в конечном итоге все равно останется», — сказал Уотсон. . По его словам, это может быть огромным преимуществом по сравнению с более привычными, но менее безопасными подходами, такими как посадка деревьев.Скептики не должны сразу отказываться от этой идеи до того, как ученые получат возможность проработать детали.

Один из способов развеять сомнения заключается в тщательном проведении более масштабных экспериментов. Но производство железных удобрений вряд ли получит гораздо больше федерального финансирования. Предприниматели, озабоченные проблемой климата, должны финансировать эту работу, и им необходимо участие ученых, чтобы гарантировать, что правильные вопросы будут заданы и даны ответы.

Параллельно с тем, как университеты регулярно проводят испытания безопасности и эффективности потенциальных фармацевтических препаратов, Майклс указал, что океанологам, возможно, необходимо научиться участвовать в тестах на удобрение железом.«Мы должны развивать в нашем сообществе набор навыков, чтобы выполнять такие роли», — сказал он. «Кто еще должен это выяснить, кроме нас?»

Хотя многие ученые увлечены идеей будущих исследований, меньше людей готовы объединиться с частной компанией для их проведения, опасаясь реального или предполагаемого воздействия на беспристрастность своих исследований. Тем не менее, исследователям, возможно, необходимо убедить себя в том, что то, что идея потенциально прибыльна, не означает, что она неправильна, или просто признать, что будут проводиться дальнейшие исследования.

«Коммерческие усилия продвигаются вперед с научным вкладом или без него», — сказал Бюсселер. «Мы должны быть в состоянии оценить их влияние и изменения в углеродном цикле океана на основе наилучших океанографических методов».

Со своей стороны частные компании надеются на сотрудничество с исследователями. Из горстки, уже занятой бизнесом, одна — Climos — недавно предложила этический кодекс, поддерживающий участие ученых и полный экологический аудит планов экспериментов. Расс Джордж, президент конкурирующей компании Planktos, который также присутствовал на конференции, в принципе согласился с кодексом.5 ноября Planktos объявил, что отправил корабль, оборудованный для эксперимента по удобрению железом, но не сделал никаких заявлений о том, как он может соответствовать кодексу.

В ближайшие несколько лет появится перспектива серии экспериментов с участием около 100 тонн железа, что в 100 раз больше, чем проводилось ранее. Финансируемые частными компаниями, они могут проводиться либо частными заинтересованными сторонами с ограниченным набором инструментов для отбора проб, либо группами ученых через гранты.Новая автономная технология обещает увеличить продолжительность мониторинга и улучшить измерения того, как углерод поглощается океаном.

Урожайность предыдущих экспериментов не может быть использована для прогнозирования того, вызовут ли крупномасштабные удобрения миллионы, тысячи или даже меньше тонн углерода в средние глубины океана, сказал Бюсселер. Тем не менее коммерческие группы, спонсирующие новые эксперименты, надеются продать эти эквиваленты углекислого газа в качестве добровольных компенсаций. В то время как научные исследования будут сосредоточены на том, чтобы больше узнать о том, как устроен океан, участвующие компании будут искать способы повышения эффективности, увеличения цветения в будущем и отслеживания любых негативных последствий.По мере того как в разных странах проводятся спонсируемые правительством исследования по удобрению железом, финансирование более крупных экспериментов может развиться в частные и государственные партнерства.

Эксперименты в таком масштабе приводят к одному заключительному пункту: ближайшее будущее удобрения железом скромно по всем параметрам — размеру экспериментов, вероятной прибыли, экологическим побочным эффектам и количеству связывания углерода. Каким бы прибыльным ни было удобрение, содержащееся в железе, снижение уровня углерода в атмосфере в ближайшие годы останется небольшим.Пока эти океанологи работают над сборкой своего стабилизационного клина, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа, они напоминают остальному миру, что необходимо найти гораздо больше клиньев.

Симпозиум по удобрению океана железом: около 80 ученых-естественников и социологов из нескольких стран — наряду с защитниками окружающей среды, представителями бизнеса, политиками, юристами, экономистами и журналистами — собрались в Океанографическом институте Вудс-Хоул (ВОЗИ) 26-27 сентября. , 2007, чтобы обсудить плюсы и минусы удобрения океана железом как средства борьбы с глобальным потеплением.В этой серии статей Oceanus обобщается широкий круг вопросов, поднятых на конференции, созванной учеными WHOI Кеном Бюсселером, Скоттом Дони и Хауком Кайт-Пауэллом. Они просмотрели и отредактировали эти статьи при участии многих участников конференции. Все статьи этой серии будут опубликованы на следующей неделе в печатном издании Oceanus (Vol. 46, No. 1). Видео и PDF-версии презентаций на конференции доступны по адресу http://www.whoi.edu/conference/OceanIronFertilization. Спонсорами симпозиума выступили Элизабет и Генри Морсс-младшие.Фонд коллоквиумов, Кооперативный институт климатических исследований при WHOI, Центр морской политики WHOI, Институт океана и изменения климата WHOI, Институт океанической жизни WHOI и грант Woods Hole Sea.

Нерешенные вопросы

Двенадцать небольших экспериментов показали, что цветение фитопланктона неизменно является результатом преднамеренного добавления железа в океан. Но эффективность и экологические последствия удобрения железом остаются неопределенными, особенно в случае крупномасштабных экспериментов.Если и когда начнется новый раунд экспериментов, эти вопросы будут первыми в списке:

  • Как долго углерод будет удерживаться в океане?
  • Насколько глубоко это достаточно глубоко?
  • Как можно повысить эффективность секвестрации?
  • Как меняется трофическая сеть океана во время и после цветения?
  • Какой фитопланктон и травоядные повышают эффективность связывания?
  • Какие части океана лучше всего подходят для удобрения железом?
  • Участок какого размера и какой формы следует удобрять?
  • Как часто и как постоянно нужно добавлять утюг?
  • Какие виды токов и условия на поверхности дают наилучшие результаты?
  • Как можно проверить количество и судьбу углерода от цветения?
  • Как можно было обнаружить эффекты после экспериментов?
  • Как можно было контролировать производство других парниковых газов?

Оплодотворение океана — обзор

10.2.2 Удобрение железом: поддержание здорового распределения планктонной биомассы в океанах

Железо является важным питательным веществом в морской воде, необходимым для поддержания здорового распределения фитопланктона в океанах. Некоторые первоначальные исследования показывают, что в некоторых районах океана морской фитопланктон растет быстрее с добавлением железа, таким образом поглощая больше углекислого газа. Сейчас общепринято, что сброс железа в океанические районы с дефицитом железа стимулирует рост планктона, который удаляет из атмосферы углекислый газ, парниковый газ.

Помимо удаления CO 2 из атмосферы, выброс углерода в морскую воду не менее важен с точки зрения обеспечения здоровой морской экосистемы. Углерод — это валюта жизни. Откуда берется углерод, какие организмы его используют и как они сами выделяют углерод — это вещи, которые многое говорят о том, как работает экосистема океана. Однако до недавнего времени никто не мог точно определить, сколько углерода в этих растениях удаляется в глубокий океан.В последующих исследованиях ученые количественно оценили перенос углерода из поверхностных вод в океанские глубины в ответ на удобрение океана железом, важным питательным веществом для морских растений, или фитопланктоном.

Кен Бюсселер из Океанографического института Вудс-Хоул (WHOI) и Филип Бойд из Университета Отаго, Новая Зеландия, сообщили, что следует изучить удобрение железом как средство «удержания» углерода в океанах, но они также отметили что сокращение атмосферного углекислого газа, парникового газа, связанного с глобальным потеплением, путем удобрения океанов железом, возможно, не столь привлекательное решение, как считалось ранее (см. Sea Technol ., 2003, 44 (5), 61–62).

Идея удобрения железом как быстрого решения климатических проблем получила распространение в 1980-х годах не только среди ученых, занимающихся климатом и океаном, но и среди океанских предпринимателей и венчурных капиталистов, которые видели потенциал для расширения рыболовства. Планктон поглощает углерод в поверхностных водах во время фотосинтеза, создавая цветение, которым питаются другие животные. Углерод планктона интегрируется в продукты жизнедеятельности этих животных и другие частицы и оседает на морское дно в виде «морского снега» в процессе, называемом «биологическим насосом».«Железо, добавленное к поверхности океана, увеличивает производство планктона, поэтому теоретически удобрение океана железом будет означать, что больше углерода будет удалено из поверхностных вод, где он обменивается с атмосферой и переносится в глубокие моря.

Но, говоря о том, подействует ли удобрение океана, Бюсселер и Бойд указывают на три эксперимента в открытом океане, в которых железо использовалось для удобрения больших участков Южного океана. 13-дневный эксперимент по обогащению железа в Южном океане, 21-дневный эксперимент по Эйзену или железному эксперименту и последний месячный эксперимент U.Эксперименты с железом в Южном океане (SOFeX) под руководством С. привели к значительному увеличению планктонной биомассы и снижению растворенного неорганического углерода в толще воды. Однако имелось ограниченное количество свидетельств того, что частицы переносили большое количество углерода в океанские глубины. Исследователи выразили озабоченность по поводу пространственных и временных масштабов, необходимых для коммерческих приложений, и неэффективности этого процесса.

Бюсселер участвовал в нескольких экспериментах по удобрению железа и изучал торий, природный элемент, который является «липким» по своей природе и служит легко поддающимся измерению показателем экспорта углерода в морской воде.Недавние эксперименты с торием, которые он и его коллеги провели в Аравийском море и вокруг Антарктиды, показывают, что многие факторы влияют на поглощение углерода планктоном в поверхностных водах.

Например, биологические сообщества и производство планктона различаются в зависимости от местоположения и сезона, поэтому баланс между поглощением углерода морскими растениями и экспортом углерода тонущими частицами сильно варьируется, и, как правило, лишь небольшая часть углерода опускается в глубокие океанские глубины. Исследования Аравийского моря и антарктических вод, по-видимому, подтверждают эти новые данные и демонстрируют, что простое добавление железа в океан может не привести к усиленному удалению углекислого газа из поверхностных вод в глубокие океанские глубины.

Растет коммерческий интерес к эксперименту по оплодотворению в промышленном масштабе. Территориальные воды Маршалловых островов в южной части Тихого океана и у берегов Чили были предложены для крупномасштабных проектов по удобрению железа, и некоторые предприятия предположили, что страны могут получать прибыль, торгуя углеродными кредитами с промышленно развитыми странами. Другие утверждают, что увеличение рыболовства будет положительным результатом добавления железа в поверхностные воды.

Бюсселер отметил, что на основании исследований, проведенных до сих пор, количество необходимого железа и площадь океана, которая будет затронута, слишком велики, чтобы поддерживать коммерческое применение железа в океане в качестве решения нашей проблемы парниковых газов.Кроме того, добавление железа в океан может непредвиденным образом изменить состояние океана. Было предупреждено, что этот вопрос должен обсуждаться многими людьми, от коммерческих интересов, экономистов и рыбаков-биологов до национальных правительств, разработчиков климатических моделей и ученых-океанологов.

Данные, полученные в ходе одного из крупнейших экспериментов по удобрению океана, SOFeX, о котором сообщил Buesseler et al. (2004), предполагают, что существует прямая связь между удобрением железа и повышенным потоком углерода и, следовательно, уровнями углекислого газа в атмосфере, но что количества, которые могут быть удалены, не превышают количества естественного цветения планктона и недостаточно велики, чтобы служить в качестве быстрое решение наших климатических проблем.SOFeX проводился с использованием трех кораблей в январе и феврале 2002 года на двух участках в Южном океане, океанах, окружающих континент Антарктида. Более 100 ученых участвовали в международных усилиях под руководством США, финансируемых Национальным научным фондом (NSF) при дополнительной поддержке Министерства энергетики США.

В исследовании 2002 года основное внимание уделялось двум областям площадью 15 км 2 (около 10 квадратных миль) в Южном океане между Антарктидой и Новой Зеландией. Участки были выбраны так, чтобы отображать контрастирующие экологические и химические условия Южного океана.Чуть более одной метрической тонны (2200 фунтов) железа было добавлено в поверхностные воды, чтобы стимулировать биологический рост на южном участке, который был изучен. Ученые на борту трех кораблей наблюдали за биологическим участком в течение 28 дней и измерили количество углерода, который переносится глубже в океан в виде тонущих частиц органического углерода.

Бюсселер и исследователи-исследователи впервые количественно определили, сколько углерода удаляется в ответ на железо из поверхностных вод до глубины 100 м (около 300 футов), что, по их оценкам, составляет 1800 тонн (около 4 миллионов фунтов) для площади 400 квадратных миль.Они были удивлены, обнаружив, что частицы переносятся в глубокое море более эффективно в ответ на добавление железа, но отметили, что этот поток углерода все еще довольно низок по сравнению с естественными вариациями на этих широтах.

Растворенное железо (DFe) оказалось ограничивающим питательным веществом для роста фитопланктона даже на продуктивных континентальных шельфах, окружающих антарктический континент, в частности, на леднике Пайн-Айленд (PIG) ​​в море Амундсена (Южный океан), где находятся самые высокие концентрации фитопланктона где-нибудь в Антарктиде.Было обнаружено, что вероятным источником железа, обеспечивающим столь продуктивное и продолжительное цветение фитопланктона, являются тающие ледники острова Пайн. В свинье макроэлементы и DFe потребляются цветением фитопланктона, поэтому их концентрации очень низкие. Поступление железа из PIG удовлетворяет общую потребность в железе для цветения фитопланктона за счет боковой адвекции железа на расстоянии 150 км от ледника.

Boyd and Trull (2007) обнаружили, что большие площади океанов, которые содержат постоянно высокие запасы питательных веществ (NO3- и PO43-), демонстрируют низкий уровень хлорофилла a (таким образом, ограничивая первичную продуктивность) из-за дефицита железа.Во время эксперимента по удобрению железа в Южном океане LOHAFEX, Martin et al. (2013) дважды искусственно удобряли замкнутое вихревое ядро ​​в субантарктическом Атлантическом океане двумя тоннами железа (как FeSO 4 ), а удобренный участок площадью 300 км 2 изучали в течение 39 дней, чтобы проверить эффект удобрения. на сетевом производстве сообщества. Они обнаружили, что хлорофилл a и первичная продуктивность удвоились после внесения удобрений, что ясно указывает на то, что удобрение железом увеличивает чистую продуктивность сообщества.

Дэвид Гриффит и другие исследователи из WHOI провели новое исследование по измерению уровней углерода на различных глубинах в Северном Ледовитом океане. В исследовании представлены данные, которые помогут исследователям лучше понять углеродный цикл Северного Ледовитого океана: путь, по которому углерод входит в морскую экосистему и используется ею. Это также станет важной отправной точкой для определения того, как эти уровни углерода меняются с течением времени и как экосистема реагирует на повышение глобальной температуры.Согласно Гриффиту и соавт. (2012), если повышение температуры вызовет возмущение в Северном Ледовитом океане, то то, как углеродный цикл проходит через эту систему, может измениться. Команда Гриффита взяла пробы взвешенных частиц органического вещества, а также органического углерода и двуокиси углерода (CO 2 ), растворенных в окружающей воде. Это первый случай, когда исследователи сосредоточились на измерении нескольких типов углерода одновременно и в одном месте в Северном Ледовитом океане. Из-за удаленности Северного Ледовитого океана и проблем, связанных с работой в морском льду, до этого исследования там проводилось несколько всеобъемлющих исследований углерода.

Сложная роль железа в здоровье океана и изменении климата | Наука

Пыль, богатая железом, поднимается в воздух вихрями ветров вокруг Южного океана. Понимание того, как химический состав железа меняется во время его путешествия от земли к воздуху и морю, будет иметь важное значение для разработки более совершенных моделей климата. Уильям Патнэм и Арлиндо да Силва, НАСА / Центр космических полетов Годдарда

В один свежий апрельский день 2013 года, проезжая с коллегами по южному побережью Патагонии, Майк Каплан заметил сокровищницу геолога — активный гравийный карьер со свежими стенами.Он остановился, схватил рюкзак, полный землеройных инструментов, уложенных в багажнике машины, и вошел в большую яму.

К югу от Каплана лежал Южный океан, тянувшийся к Антарктиде. Вокруг него были разбросаны свидетельства последнего ледникового периода Земли: груды щебня и гравия, выброшенные одним из многочисленных ледников, которые когда-то покрывали Северную и Южную Америку. Стоя в яме, Каплан заметил то, что искал: слой мелкого серого ила, отложенный ледяными щитами примерно 20 000 лет назад.

Геолог из Колумбийского университета в Нью-Йорке, Каплан более десяти лет собирал отложения, из которых образуется пыль, и изучал, как эта пыль, выброшенная с земли в воздух и в море, влияет на климат Земли в прошлом и настоящем. Десятки интригующих образцов были доставлены вместе с ним домой, спрятаны в его чемодане или отправлены в картонной коробке с клейкой лентой. Соскребая темно-серый осадок в пластиковый пакет, он ощутил прилив предвкушения. Учитывая местонахождение образца, он подумал, что это могло быть именно то, что ему нужно для проверки одного из аспектов спорной идеи, известной как гипотеза железа.

Гипотеза, предложенная в 1990 году покойным океанологом Джоном Мартином, предполагает, что потоки пыли, унесенные с холодных и сухих ландшафтов, например, смыв ледников, где сейчас стоял Каплан с лопаткой в ​​руке, сыграли решающую роль в последнем крупном ледниковом периоде. Мартин утверждал, что когда эта пыль приземлится в измученном железом Южном океане, железо внутри нее оплодотворило бы массовое цветение диатомовых водорослей и другого фитопланктона. Одноклеточные водоросли с замысловатыми оболочками из кремнезема, диатомеи фотосинтезируют, вытягивая углерод из атмосферы и превращая его в сахар для своего роста.Идя дальше, Мартин предположил, что использование железа для запуска цветения диатомовых водорослей может помочь в борьбе с глобальным потеплением. «Дайте мне половину цистерны с железом, и я дам вам ледниковый период», — сказал он однажды полушутя на семинаре, как сообщается, с его лучшим акцентом доктора Стрейнджлава.

Спустя тридцать лет после смелой идеи Мартина ученые все еще спорят о том, сколько железной пыли способствовало возникновению ледникового периода и может ли геоинженерия океанов — перспектива, которую все еще лоббируют некоторые — действительно может сработать. Хотя в настоящее время точно установлено, что всплеск удобрения железом произошел в Южном океане во время, например, последнего крупного ледникового периода, ученые все еще спорят о том, насколько это снизило уровень углекислого газа в атмосфере.И хотя гипотеза Мартина вдохновила на 13 крупных экспериментов по удобрению железом, которые способствовали росту водорослей, только два продемонстрировали удаление углерода в глубину моря; другие были неоднозначными или не оказали воздействия, говорит Кен Бюсселер, морской радиохимик из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе.

В 2008 году озабоченность по поводу возможных экологических последствий удобрения железом, таких как токсичное цветение водорослей и повреждение морских экосистем, побудила Конвенцию Организации Объединенных Наций о биологическом разнообразии ввести мораторий на все крупномасштабные эксперименты по удобрению океана.По словам Бюсселера, запрет «поставил крест на» такой деятельности «. Проблема с этим, как сейчас утверждают многие ученые, заключается в том, что самые фундаментальные вопросы об удобрении железом — может ли оно улавливать достаточно углерода, чтобы изменить климат, и каковы будут его экологические последствия — остаются без ответа.

Поскольку уровень углерода в атмосфере взлетает выше 400 частей на миллион, некоторые исследователи считают, что замораживание экспериментов по внесению железных удобрений должно быть пересмотрено, в том числе Бюсселер. «Я не сторонник геоинженерии, но считаю, что мы обязаны изучить» способы активного удаления углерода из атмосферы, включая удобрение железом, — говорит он.

Независимо от того, решат ли люди когда-нибудь использовать железосодержащие удобрения для борьбы с изменением климата, ученым все равно необходимо понять влияние на окружающую среду богатой железом пыли и золы из природных источников, таких как вулканы, и от антропогенных загрязнителей, — говорит Вики Грассиан, химик-физик из компании. Калифорнийский университет в Сан-Диего. Чтобы решить эту проблему, лаборатории по всему миру изучают, как железо влияет на климат и здоровье океана. Их работа варьируется от крошечной кристаллической структуры наночастиц, усыпанных железом, до крупномасштабного моделирования глобального климата.В конечном итоге ученые надеются понять роль железной пыли в морских системах, — говорит Кристен Бак, химический океанограф из Университета Южной Флориды. «Когда вы добавляете железо в систему, как это вызывает изменения в системе?»

В древних морях железо в изобилии

Чтобы узнать, как удобрение железом может работать в будущем, некоторые исследователи смотрят в прошлое на палеоклиматические записи, такие как ледяные керны и глубоководные отложения. С этой точки зрения многие эксперименты по естественному удобрению железа уже проводились, говорит Гизела Винклер, климатолог из обсерватории Земли Ламонта-Доэрти в Колумбии и коллега Каплана.

Три миллиарда лет назад океан был битком набит железом, как показывают древние месторождения полезных ископаемых. Железа было в изобилии, когда жизнь только зародилась, и металл был включен в длинный список основных клеточных функций. Животным нужно железо, чтобы транспортировать кислород в крови и расщеплять сахар и другие питательные вещества для получения энергии. Растениям нужно железо для передачи электронов во время фотосинтеза и для производства хлорофилла. Фитопланктону он нужен, чтобы «закрепить» азот в пригодной для использования форме.

Древние слои оксидов железа, как правило, магнетита или гематита, разделенные кремнем (разновидностью кварца), образуют осадочные породы, называемые полосчатыми образованиями железа.(Один показан здесь из водопада Фортескью в Западной Австралии.) Считается, что железо, которое когда-то было в изобилии в океанах, начало формировать такие отложения на дне океана между 2,5 и 1,9 миллиардами лет назад, когда повысился уровень кислорода. Грэм Черчард через Википедию под лицензией CC BY 2.0

Несмотря на то, что железо является четвертым по распространенности элементом в земной коре, в современном океане его практически не хватает. Он начал исчезать из морей более 2,4 миллиарда лет назад, когда цианобактерии эволюционировали и начали вдыхать углекислый газ и выдыхать кислород.Когда это произошло, растворенное железо быстро соединилось с вновь появившимися атомами кислорода, образуя оксиды железа, такие как гематит, обычный минерал, содержащий форму элемента, известного как железо (III). Большинство фитопланктона и других живых организмов не могут использовать железо в этом состоянии. Им нужна другая форма — железо (II), которое легче растворяется и усваивается клетками.

У гематита

есть еще один недостаток: он тонет. В течение миллиардов лет слой за слоем падал на морское дно, образуя залежи железной руды глубиной от сотен до тысяч футов.Между тем, содержание железа в водах наверху уменьшилось до едва заметного уровня — в среднем литр морской воды содержит примерно 35 граммов соли, но лишь порядка миллиардной доли грамма железа. Примерно в трети океана железо настолько редкое, что его отсутствие может препятствовать росту диатомовых водорослей и другого фитопланктона. Южный океан, в котором Мартин разработал свою гипотезу, является одним из океанов мира с наибольшим количеством железа. Даже при изобилии других важных питательных веществ, таких как азот и фосфор, наличие железа имеет значение для диатомовых водорослей и других организмов.

Если, конечно, порыв ветра не принесет шлейф частиц железа. Стоя в только что выкопанном гравийном карьере в Патагонии, Каплан находился прямо с подветренной стороны Южного океана — недалеко от того места, где Мартин предположил, что пыль ледникового периода помогла оплодотворить океан около 20 000 лет назад. Это было идеальное место, чтобы проверить, могут ли эти богатые железом ледниковые отложения стать хорошим удобрением для диатомовых водорослей. Исследователи уже знали, что во время последнего ледникового периода было больше переносимого пылью железа, большая часть которого высвободилась в результате таяния ледников.Но никто еще не проверил, находится ли железо в той форме, которую могут поглощать диатомовые водоросли, говорит Каплан.

Каплан соскреб темно-серый ил и принес его в Колумбию, где передал его тогдашней аспирантуре Элизабет Шенфельт Тройн, которая сейчас работает докторантом Массачусетского технологического института. Шенфельт Тройн прилетел к Стэнфордскому источнику синхротронного излучения в Менло-Парке, Калифорния. Там, вместе со своим советником Бенджамином Бостиком и аспирантом Цзин Сун, она провела много долгих ночей, удаляя отложения с помощью мощных рентгеновских лучей, чтобы выявить его минеральный состав.

Только определенные типы минералов образуют пыль, богатую растворимыми формами железа, включая железо (II), которое легко переваривают диатомовые водоросли, как описали Грассиан и его коллеги в 2008 году в Ежегодном обзоре физической химии . Например, глинистые минералы, содержащие железо, дают железо (II) легче, чем гематит, как они обнаружили в экспериментах с пылью со всего мира, включая пустыню Сахара в Африке, китайский лесс и пляжный песок Саудовской Аравии. Другая группа обнаружила, что ветры, дующие с Сахары, являются одним из самых важных источников железной пыли в океане, доставляя более 70 процентов растворенного железа в Атлантический океан.Но есть несколько других путей, по которым железо (II) попадает в океаны, включая реки, гидротермальные источники, вулканы и ледниковые заливные равнины, подобные той, где Каплан нашел свой образец в Патагонии.

Железо является одним из самых распространенных элементов на Земле, но редко встречается в его чистой металлической форме (Fe). Вместо этого он легко реагирует с кислородом с образованием различных оксидов железа, а с другими элементами — с образованием большого количества минералов. Гематит является основным источником железа, используемого для производства стали, но живые организмы могут с большей готовностью использовать железо в степени окисления +2.Добавление воды к оксиду железа может привести к образованию ржавчины в виде гидратированного оксида железа. А. Муруган / New Castle University 2011 г.

Ледниковые отложения содержали гораздо больше железа (II), чем образцы, отложенные в неледниковые периоды в том же регионе, обнаружил Шенфельт Тройн. По словам Винклера, когда ледники измельчают коренные породы, образующиеся свежемолотые отложения обычно содержат больше железа (II), чем отложения, образовавшиеся в результате выветривания под действием ветра и воды, которые более богаты железом (III).Вернувшись в Колумбию, Шенфельт Тройн скармливал богатые железом (II) ледниковые отложения распространенному виду диатомовых водорослей Phaeodactylum tricornutum , и диатомовые водоросли размножались в 2,5 раза быстрее, чем на выветрившихся отложениях, сообщила команда в Science. Прогресс в 2017 году. Это приведет к примерно пятикратному увеличению поглощения углерода по сравнению с неледниковыми отложениями, подсчитала команда.

Когда команда исследовала керны морских отложений из нескольких ледниковых и межледниковых периодов, охватывающих 140000 лет, Винклер, Шенфельт Тройн и его коллеги обнаружили, что пыль ледниковых периодов содержала в 15-20 раз больше железа (II), чем пыль из текущего межледникового периода. .Это говорит о том, что сила ледниковых отложений привела к самоусиливающемуся циклу, в котором более высокие темпы удобрения железом в океанах снижали углерод в воздухе, что приводило к более низким температурам, что, в свою очередь, увеличивало ледники, сообщила команда в исследовании . Труды Национальной академии наук в 2018 году. Также предполагается, что не все железо одинаково, когда дело доходит до удобрения, и что свежее добытое тонкоизмельченное железо может быть более эффективным, чем другие формы, говорит Винклер.

В большинстве геоинженерных экспериментов в 1990-х и начале 2000-х годов ученые смешивали порошкообразную форму железа, называемую сульфатом железа, с кислой водой и подавали жидкость с задней части корабля, говорит Дэвид Эмерсон, геомикробиолог из Лаборатории океанов Бигелоу. Наук в штате Мэн. По его словам, судьба сульфата железа (II) после попадания в океаны полностью не известна, но разумно предположить, что часть его окисляется до железа (III), которому пренебрегают диатомовыми водорослями, и тонет, даже если часть остается в верхних слоях воды в течение долгого времени. дней.Emerson недавно предложила использовать самолет для распространения мелкодисперсной железной пыли, вырабатываемой железо-питательными бактериями, называемой биогенным оксидом. Эта форма состоит из наночастиц железа, связанных с органическими соединениями, и, вероятно, будет оставаться во взвешенном состоянии дольше, чем сульфат железа, в освещенных солнцем поверхностных водах, где растут диатомовые водоросли, говорит он.

Не все железо одинаково, когда дело касается удобрений диатомовых водорослей. Когда ученые скармливали этому обычному виду диатомовых водорослей, Phaeodactylum tricornutum , ледниковым отложениям, богатым растворимым железом (II), фитопланктон воспроизвел 2.В 5 раз быстрее, чем при удобрении осадком, содержащим менее растворимую форму железа. Команда подсчитала, что более высокие темпы роста приведут к увеличению поглощения углерода примерно в пять раз. Алессандра Де Мартино, Ecole Normale Superieure, Париж / NSF

Однако удержание железа в поверхностных водах не обязательно гарантирует, что углерод, поглощенный диатомовыми водорослями, действительно достигнет морских глубин. По словам Бюсселера, примерно 90 процентов органического углерода, который создают диатомовые водоросли во время фотосинтеза, сбрасываются обратно в океан в растворенной форме, когда водоросли умирают, гниют и потребляются бактериями, зоопланктоном и рыбой.Лишь 10 процентов углерода, производимого обитателями океана, мигрирует в глубины, где может оставаться в течение сотен и тысяч лет — отрезка времени, необходимого для смягчения последствий изменения климата. Всего лишь 1 процент навсегда захоронен на морском дне. По его словам, что критически важно, ни один эксперимент по удобрению железом еще не длился достаточно долго, чтобы отследить, сколько углерода, которое захватывают диатомовые водоросли, на самом деле улавливается в океанских глубинах.

По словам Винклера, местоположение также играет жизненно важную роль в том, насколько эффективно удобрение железом.Основываясь на кернах морских отложений, Винклер и ее коллеги восстановили 500 000-летний рекорд уровня железной пыли в Тихом океане, чтобы увидеть, происходили ли — и где — заметные всплески удобрения железом в прошлом. Команда знает, насколько изменился уровень пыли, и параллельно измеряет биологическую реакцию на пыль, чтобы определить, действительно ли фитопланктон «заботится об изменении», — говорит она. Она заключает, что гипотеза железа применима только к некоторым частям Южного океана, а не к другим регионам с низким содержанием железа, таким как экваториальная часть Тихого океана, где прошлые эксперименты по удобрению железа ускорили рост фитопланктона, но не смогли показать ученым степень улавливания углерода. ожидал.

Существует множество сложных факторов, влияющих на определение того, где может работать удобрение железом, включая восходящие потоки, которые доставляют железо из более глубоких вод и доступность других жизненно важных питательных веществ. Тем не менее, «люди часто просто смотрят на одну часть этой головоломки, а затем делают важные выводы», — говорит Винклер.

До попытки GEOTRACES нанести на карту глобальные источники железа путь металла был несколько неясен. В своей статье 2019 года ученые использовали данные GEOTRACES, чтобы «идентифицировать» происхождение растворимого железа в частицах пыли, падающих в океан.Человеческая деятельность, такая как сжигание угля или бензина, обеспечивала до 80 процентов растворимого железа, которое попадает на поверхность моря во всех океанах — намного больше, чем предполагала предыдущая модель (показанная слева). Минеральная пыль, уносимая из засушливых регионов, таких как Сахара, составляла меньшую часть железа океана. Т. Conway et al / Nature Communications 2019 согласно CC BY 4.0

Грассиан изучает еще один фактор, который может неожиданным образом влиять на удобрение железом: химические реакции, которые преобразуют частицы, содержащие железо, когда они летают по небу под воздействием воздуха, воды и солнечного света.В своей лаборатории в Сан-Диего она моделирует воздействие водяного пара и переносимых по воздуху загрязнителей на частицы железа. Она и ее коллеги обнаружили, что химические вещества, такие как диоксид серы и азотная кислота, делают железо более растворимым и, таким образом, легче усваиваются диатомовыми водорослями, покрывая их кислотой.

Частицы железа, образующиеся в результате антропогенного загрязнения, также являются сильнодействующими удобрениями, как выяснили она и другие исследователи. Например, частицы железа в летучей золе угля представляют собой аморфные частицы, которые растворяются легче, чем кристаллы, обнаруженные в минеральной пыли.В результате, даже если в угольной летучей золе содержится меньше железа, его влияние на водоросли может быть столь же важным, как и влияние минеральной пыли, — говорит Грассиан.

Железо может быстро изменять свой молекулярный состав или состояние по мере того, как оно перемещается от земной коры в океан, и такие изменения определяют, находится ли железо в химической форме, которую диатомовые водоросли и другие фотосинтезирующие водоросли могут использовать, и, следовательно, сколько углерода они захватывают. Тем не менее, на протяжении десятилетий модели климата и химии атмосферы не учитывали сложность железа, которая включает в себя множество форм железа, присутствующих в пыли, а также то, как пыль изменяется в результате старения и химического воздействия.«Как физико-химики, мы пытаемся понять детали… чтобы не думать о вещах слишком упрощенно», — говорит Грассиан.

Другие исследователи изучают, что происходит, когда переносимое пылью железо растворяется в океане. Когда молекулы воды сталкиваются с резким переходом в воздух, многие больше не могут найти партнеров для всех своих водородных связей. В результате каждая четвертая молекула воды имеет что-то вроде хватательной конечности — единственную гидроксильную (ОН) группу, направленную вверх, без которой не с чем связываться, создавая неравномерный химический ландшафт.Эта изменчивость может повлиять на то, как железо превращается в одну из своих бесчисленных химических идентичностей, а затем на то, как организмы, такие как диатомовые водоросли, взаимодействуют с металлом, говорит Хизер Аллен, физик-химик из Университета штата Огайо.

Иногда железо взаимодействует не только с водой, но также встречается с миллиметровым гелем из углеводов, белков и липидов, известным как микрослой поверхности моря или «кожа» океана. В этом слое могут концентрироваться следы металлов, таких как железо, особенно когда присутствуют масляные загрязнители, часто встречающиеся на маршрутах транспортировки, такие как гидравлические жидкости, говорит Аллен.

Железа настолько мало в океане, что даже немного ржавчины, отслаивающейся от корпуса корабля, может привести к искажению результатов измерений в 10 раз. Инструменты, используемые для обнаружения железа, очень чувствительны: «Если кит какает, весь ваш эксперимент проходит. — говорит Бак. В рамках проекта GEOTRACES Бак и международный консорциум других ученых изучили более 20 000 измерений, чтобы составить карту того, откуда железо поступает в океан, куда оно попадает и как изменяется. Чтобы избежать заражения, ученые обрабатывают образцы морской воды в закрытых пластиком пузырьковых лабораториях, которые, похоже, больше подходят для изучения смертоносных микробов, чем одного из самых распространенных на Земле элементов.

Они обнаружили, что железная пыль, образовавшаяся естественным путем, чаще всего выдувается из Сахары и других пустынь, но большие количества также выбрасываются в виде шлейфов горячих растворенных минералов из гидротермальных источников. Еще один важный источник — вулканы, которые могут выбросить в атмосферу тысячи килограммов железа за одно извержение. Хотя доказательства косвенные, удобрение железом из вулканического пепла могло способствовать кратковременному перерыву в накоплении углерода в атмосфере после извержения вулкана Филиппин в 1991 году.«Пинатубо», — говорит Эмерсон. К сожалению, в то время не было мониторинга, чтобы определить, привело ли это к крупномасштабному событию по внесению железных удобрений, говорит он.

Добытчики железа в океане

Учитывая, насколько быстро железо ржавеет и тонет, в морской воде должно быть очень мало растворенного железа, включая хорошо растворимое железо (II). Тем не менее, GEOTRACES обнаружила больше, чем предсказывали ученые. Бак и другие полагают, что некоторые из этих скудных следов растворенного железа можно объяснить активными усилиями, предпринимаемыми живыми существами по его удалению.Кроме того, они указывают на присутствие органических молекул, называемых лигандами, которые удерживают железо в растворимой, благоприятной для диатомей форме. Один из распространенных примеров лиганда — сидерофоры, химические соединения, которые бактерии выделяют для разрушения частиц железа.

Некоторые организмы активно добывают железо из пыли. Например, на самом северном берегу Красного моря морской биогеохимик Йеала Шакед из Еврейского университета в Иерусалиме изучает, как нитевидный красноватый фитопланктон под названием Trichodesmium использует богатую железом пыль, которая доносится из Сахары.Этот вид Trichodesmium собирается в колонии в форме клубочков, каждая из которых состоит из десятков и тысяч отдельных нитей. Когда эта пыль приземляется, колонии переносят богатые железом минеральные частицы в центр колонии и начинают извлекать железо (II). Колония может преобразовать пул железа (III) в железо (II) за 30 минут, как выяснили Шакед и ее коллеги в лабораторных экспериментах.

Даже небольшие изменения численности и продуктивности фитопланктона могут оказать значительное влияние на морскую жизнь и скорость глобального потепления, поэтому такие организмы, как Trichodesmium , являются ключевыми для моделей глобального климата.Например, в Массачусетском технологическом институте была предпринята амбициозная попытка включить в моделирование множество различных видов фитопланктона.

Несмотря на предполагаемое влияние железа на климат, климатические модели в настоящее время не содержат подробных сведений об элементе, говорит Андреас Шмиттнер, климатолог из Университета штата Орегон. Хотя сейчас точно установлено, что удобрение железом происходило, например, в древнем Южном океане, до сих пор ведутся оживленные дискуссии о том, насколько оно повлияло на прошлые уровни углекислого газа.Некоторые ученые утверждали, что удобрение железом не имело особого значения, и что большая часть снижения примерно на 100 ppm углекислого газа во время последнего ледникового периода может быть объяснена изменениями океанских течений и морского льда.

Но в июне 2019 года Шмиттнер и его коллеги опубликовали другой подход в Science Advances, , подсчитав, что более низкие температуры и удобрение железом были ответственны за большую часть снижения, а циркуляция океана и морской лед оказали «почти нулевое» воздействие, говорит он. .Одно только внесение железных удобрений привело к снижению содержания углерода в атмосфере на 25–35 частей на миллион в течение этого периода, «больший эффект, чем мы ожидали», — говорит он.

По словам Грассиана, после того, как ученые получат больше информации о сложном химическом составе железа, им все равно придется узнать, когда включать и выключать определенные факторы в этих климатических моделях, чтобы точно имитировать реальность. Более совершенные модели также будут зависеть от точной настройки множества других факторов, которые могут повлиять на степень связывания углекислого газа в ответ на цветение фитопланктона, в том числе от того, как слои океанской воды смешиваются, а также от присутствия зоопланктона, крошечных морских организмов, которые пасутся на водорослях.

В нескольких экспериментах по удобрению железом одни виды фитопланктона были предпочтительнее других, что могло непреднамеренно привести к реорганизации морских пищевых сетей. Известно, что крупное цветение водорослей, как естественное, так и искусственное, истощает кислород в воде, создавая мертвые зоны. Один из рисков заключается в том, что удобрение железом может нанести ущерб экосистемам ниже по течению, лишив их питательных веществ, которые обычно достигли бы их, говорит Бюсселер. «Что происходит, когда эта вода поднимается где-то еще и [а] рыболовство прекращается, потому что … вы как бы лишили всех сочных питательных веществ в одной части океана?»

Между тем, споры по поводу удобрения железом как геоинженерного подхода не прекращаются.По мере того, как видение инструмента для настройки климата ослабевало, некоторые компании пытались применить эту идею для оживления рыболовства. В 2012 году американский бизнесмен Расс Джордж убедил представителей народа хайда профинансировать сброс примерно 100 тонн сульфата железа у побережья Канады, удобряющий цветение водорослей на площади 10 000 квадратных километров. Джордж продал спорный проект как способ увеличить популяцию лосося и улавливать углерод, но последующие исследования не смогли найти убедительных доказательств его эффективности.

В 2013 году в Лондонский протокол, международный договор, запрещающий сброс в океан, были приняты поправки, позволяющие исследователям подавать заявки на исключение из моратория на эксперименты по удобрению железом. Винклер не поддерживает использование железных удобрений в качестве инструмента геоинженерии, но она относится к тем, кто считает, что необходимы более строгие эксперименты для определения эффективности подхода, а также потенциальных рисков и преимуществ, даже если люди решают никогда не использовать его. «Мы переживаем климатический кризис, и мы должны задуматься над этими вопросами», — говорит она.

Эта статья впервые появилась в Knowable Magazine , независимом издании Annual Reviews. Подпишитесь на рассылку новостей.

Изменение климата Геология Океаны

Рекомендованные видео

Этикетки для удобрений: что означают числа N-P-K

Красивые газоны и сады начинаются со здоровых, хорошо ухоженных растений.Потребности каждого растения — от трав до цветущих кустарников — различаются, но некоторые основы применимы ко всем. Выбор подходящих удобрений для вашего газона и сада не должен быть сложным. Вооружившись основами удобрений, сделать правильный выбор так же просто, как 1-2-3:

.

Все удобрения должны содержать некоторую единообразную информацию, чтобы потребители могли легко сравнивать товары. На каждой этикетке есть три заметных числа, обычно прямо над или под названием продукта. Эти три числа образуют так называемое соотношение N-P-K удобрения — соотношение трех питательных веществ для растений по порядку: азота (N), фосфора (P) и калия (K).

Числа N-P-K продукта отражают процентное содержание каждого питательного вещества по массе. Например, на этикетке 12-фунтового мешка Pennington Ultragreen Lawn Fertilizer 30-0-4 указано, что оно содержит 30 процентов азота, 0 процентов фосфора и 4 процента калия, помимо других полезных ингредиентов. Это удобно, когда результаты анализа почвы рекомендуют количество фактического азота в фунтах, а не конкретные удобрения. Умножив 12 фунтов на 0,30, вы увидите, что в этом 12-фунтовом мешке содержится чуть больше трех.6 фунтов реального азота.

Пышные травы цветут благодаря удобрениям с высоким содержанием азота.

Растения нуждаются в большем количестве азота, фосфора и калия, чем любые другие питательные вещества для растений. Эти три вещества, часто называемые первичными макроэлементами, входят в число 17 питательных веществ, необходимых для жизни всех растений. Другие элементы, такие как железо, не менее важны для выживания растений, но растениям они нужны в гораздо меньших количествах. Кроме того, у разных растений разные потребности.Азалии, например, нуждаются в большем количестве железа, чем многие другие растения, поэтому специальные удобрения, такие как Pennington UltraGreen Azalea, Camellia & Rhododendron Plant Food 10-8-6, содержат железо, магний и 3 хелатных незаменимых питательных вещества для растений, придающих растению жизненную силу и красоту. цветет. Это количество железа указано на панели ингредиентов на этикетке продукта, но не в соотношении N-P-K.

Растения естественным образом получают все необходимые питательные вещества из воздуха и почвы, но почва может истощаться, особенно в цветущих лужайках и садах.Поскольку растения используют большее количество N-P-K, эти питательные вещества нуждаются в частом пополнении. Есть и другие факторы. Азот свободно перемещается в почве, поэтому вода из-за проливных дождей или ирригации крадет азот в процессе, называемом выщелачиванием. Удобрения вступают в действие и восполняют использованные и потерянные питательные вещества, чтобы газоны и сады оставались ухоженными.

Удобрения для азалии обеспечивают дополнительное железо для здоровых кустов.

Каждое из трех питательных веществ в N-P-K выполняет свою особую работу.Азот (N) стимулирует энергичный рост листвы и насыщенный зеленый цвет газонных трав и других растений. Без достаточного количества азота рост замедляется, а газоны и растения бледнеют. Из-за слишком большого количества азота цветущие и плодоносящие растения прилагают усилия к зеленому росту и теряют цветение и плоды.

Фосфор (P) направляет энергию на сильное развитие корней и цветов, фруктов и семян, а также помогает растениям эффективно использовать другие питательные вещества. Недостаток фосфора приводит к ослаблению корней и недостатку цветов и плодов . Все больше штатов и округов ограничивают внесение фосфора на газоны из-за экологических проблем, связанных со стоком фосфора в водные пути. В этих штатах или округах домовладельцы обычно могут применять стартовые удобрения для газонов с высоким содержанием фосфора, такие как Pennington UltraGreen Starter Fertilizer 22-23-4, если анализ почвы показывает дефицит питательных веществ. Проконсультируйтесь с агентом по оказанию помощи в вашем округе, чтобы узнать об ограничениях по внесению питательных веществ.

Калий (K) ускоряет общий рост.Он помогает регулировать рост корней и верхушек, а также сохраняет растения здоровыми и сбалансированными. Это влияет на все аспекты благополучия газона и сада, от устойчивости к холоду и засухе до устойчивости к болезням и вредителям.

Дополнительный фосфор и калий поддерживают большие, сочные помидоры.

Красивый газон нуждается в интенсивном росте и насыщенном цвете, обильном поступлении азота, поэтому удобрения для газонов имеют соотношение N-P-K, причем первое число намного выше, чем два других. Почва обычно обеспечивает достаточное количество фосфора и большую часть калия, в котором нуждается трава, поэтому количество этих питательных веществ невелико.

Вкусным помидорам и другим овощам тоже нужен азот, но для цветения и сбора урожая требуется больше фосфора и калия. Вот почему второе и третье числа являются самыми высокими для таких продуктов, как Pennington UltraGreen All Purpose Plant Food 10-10-10.

Здоровые корни цветущих луковиц зависят от фосфора, поэтому удобрения для луковиц, в том числе Lilly Miller Bone Meal 6-12-0, имеют высокое среднее число. Универсальные удобрения, такие как Lilly Miller All Purpose Planting and Growing Food 10-10-10, обеспечивают сбалансированный N-P-K, разработанный для всестороннего здоровья сада.

Понимая основы этикеток удобрений, вы можете с уверенностью выбирать продукты, подходящие для ваших газонов и садов. Ассортимент удобрений Pennington для газонов и сада может помочь вашему газону и саду полностью раскрыть свой потенциал красоты и удовольствия.

Источник:

1. Джолин Хансен, «Как определить и исправить дефицит питательных веществ в растениях», Earth Juice, май 2021 г.

pH почвы и наличие питательных веществ для растений

Это артикул о

  • Правый источник
  • Правильная ставка
  • Правильное время
  • Правильное место

pH почвы — это характеристика, которая описывает относительную кислотность или щелочность почвы. Технически pH определяется как отрицательное (-) значение по логарифму или по основанию 10 концентрации ионов водорода (H +). Чистая вода будет иметь pH, близкий к нейтральному, то есть от 10 до минус 7 концентрации ионов H + (10-7 [H +]). Эта концентрация выражается как 7. Любое значение выше 7 означает, что концентрация ионов H + ниже, чем при нейтральном pH, а раствор является щелочным и присутствует больше ионов гидроксила (OH-), чем ионов H +. Любое значение ниже 7 означает, что концентрация ионов H + выше, чем при нейтральном pH, и раствор является кислым.Почвы считаются кислыми при pH ниже 5 и очень кислыми при pH ниже 4. И наоборот, почвы считаются щелочными при pH выше 7,5 и очень щелочными при pH выше 8. Обычно значения pH почвы измеряются при 10 г почвы. высушенная на воздухе почва смешивается с 20 мл бидистиллированной воды или 20 мл 0,01 М раствора CaCl 2 , и pH измеряется с помощью соответствующего электрода, подключенного к pH-метру. Этот анализ почвы является регулярной частью большинства, если не всех протоколов испытаний почвы.

Доступность некоторых питательных веществ для растений в значительной степени зависит от pH почвы. «Идеальный» pH почвы близок к нейтральному, а нейтральные почвы считаются находящимися в диапазоне от слабокислого pH 6,5 до слабощелочного pH 7,5. Было определено, что большинство питательных веществ для растений оптимально доступны для растений в диапазоне pH от 6,5 до 7,5, плюс этот диапазон pH, как правило, очень совместим с ростом корней растений.

Азот (N), калий (K) и сера (S) являются основными питательными веществами для растений, которые, по-видимому, меньше зависят от pH почвы, чем многие другие, но все же в некоторой степени.Фосфор (P), однако, подвержен прямому воздействию. Например, при щелочных значениях pH выше 7,5 ионы фосфата быстро реагируют с кальцием (Ca) и магнием (Mg) с образованием менее растворимых соединений. При кислых значениях pH ионы фосфата реагируют с алюминием (Al) и железом (Fe), снова образуя менее растворимые соединения. Большинство других питательных веществ (особенно микронутриентов), как правило, менее доступны, когда pH почвы выше 7,5, и фактически оптимально доступны при слабокислом pH, например 6,5 к 6.8. Исключением является молибден (Mo), который, по-видимому, менее доступен при кислых значениях pH и более доступен при умеренно щелочных значениях pH.

В некоторых случаях в почву добавляют материалы для регулирования pH. В полевых условиях это чаще всего делается для кислых почв, чтобы повысить pH с 4,5 до 5,5 до 6,5 или приблизиться к нейтральному. Это делается путем нанесения и включения известкования, часто тонкоизмельченного кальцитового известняка или доломитового известняка, который разбрасывается с помощью специальных разбрасывателей извести или центробежных разбрасывателей, оснащенных вибрационными системами для предотвращения закупоривания материала в бункерах разбрасывателей.Можно снизить pH почвы, используя жидкий кислотный раствор или тонко измельченный элементарный S, который окисляется до серной кислоты под действием почвы, населяющей S-окисляющие бактерии. Однако это редко делается в масштабе поля из-за высокой стоимости. Это чаще всего делается в производственных приложениях садоводства, где отдельные контейнеры для растений или ограниченные участки (например, <10-20 акров) управляются для снижения pH для растений, адаптированных к кислой почве, таких как некоторые цветы, деревья и / или небольшие фрукты (т.е. черника и клюква). Важно отметить, что большая часть производимых сельскохозяйственных культур будет постепенно снижать pH почвы, поскольку ионы H + высвобождаются и превращаются в нитраты почвенными микробами. Это особенно верно при внесении азотных удобрений, таких как безводный аммиак, сульфат аммония и мочевина.

Независимо от того, пытаетесь ли вы отрегулировать pH, важно понимать другие методы увеличения доступности и использования добавленных питательных веществ. Это можно сделать несколькими способами для упомянутых выше питательных веществ, на которые неблагоприятно влияют экстремальные значения pH почвы, кислые или щелочные.Например, фторсодержащие удобрения можно вносить в посевной ряд или рядом с ним при посеве, чтобы способствовать поглощению фосфат-ионов корнями сельскохозяйственных культур в начале сезона, прежде чем дать им возможность вступить в реакцию с почвенными катионами, которые преобладают в условиях кислого или щелочного pH почвы. При щелочных значениях pH почвы фосфатные удобрения можно вносить полосами с удобрениями, которые генерируют ионизированную форму аммиака (NH 4 ). Это позволит слегка подкисить почву, прилегающую к полосе удобрений.Другой метод заключается в производстве гранул сложных питательных удобрений, содержащих азот, фосфор и даже элементарные S-содержащие удобрения, для внесения в щелочные почвы. Почва, прилегающая к гранулам, также будет слегка подкислена и позволит увеличить поглощение фосфора, когда корни сельскохозяйственных культур перехватывают гранулы. Еще одним примером является внекорневое внесение растворимых соединений Fe-удобрений в Fe-дефицитные культуры, выращиваемые на почвах с высоким pH, где удобрения настолько быстро реагируют с почвой, что питательные вещества связываются и становятся недоступными для растений.Вот почему удобрения, вносимые в почву, часто не помогают устранить дефицит железа. Избегая почвы и применяя Fe к листьям, небольшое количество Fe, необходимого для растений, успешно вводится в урожай.

В следующий раз, когда у вас будут взяты пробы почвы на ваших полях, найдите время, чтобы отметить, какие значения pH указаны в ваших результатах. Полезно сравнить эти значения с предыдущими значениями pH теста почвы и определить, есть ли тенденция изменения pH почвы. Регулярно отслеживая значения pH (каждые 2–3 года) в поле, вы можете рассмотреть возможность повышения pH почвы с кислых до почти нейтральных значений pH путем известкования.Повышение доступности питательных веществ и улучшение роста сельскохозяйственных культур могут быть достигнуты при добавлении известкования в чрезмерно кислую почву. Это может быть особенно важно для сельскохозяйственных культур, требующих нейтрального pH, таких как бобовые корма или зернобобовые, поскольку бактерии вида Rhizobia не образуют клубеньков и не фиксируют азот эффективно при значениях pH менее 5,5

Исходный материал

Дженсен, доктор Томас Л., «pH почвы и доступность питательных веществ для растений», IPNI Plant Nutrition TODAY, осень 2010 г., No.2, www.ipni.net/pnt

Четыре вещи, которые вам нужно знать о pH почвы

Не спешите обвинять ужасно звучащие недуги, такие как «вертициллий» и «фузариоз», или любые другие болезни в болезненном пожелтении листьев вашего дуба или герани. Проблема может быть в том, что pH вашей почвы не в порядке. У каждого растения есть свой предпочтительный диапазон кислотности почвы, и когда уровень pH выходит за этот диапазон, может последовать множество болезней. Базовое понимание pH не только поможет сохранить ваш сад здоровым, но и поможет вам, если что-то пойдет не так.Вот что вам нужно знать, чтобы принимать правильные решения об управлении pH почвы.

1. Что такое pH?
Кислотность или щелочность вещества измеряется в единицах pH по шкале от 0 до 14. pH 7 является нейтральным. По мере уменьшения числа с 7 кислотность повышается. По мере увеличения числа от 7 увеличивается и щелочность. Почвы обычно варьируются от чрезвычайно кислого pH 3 до очень щелочного pH 10. Этот диапазон является результатом многих факторов, в том числе материнского материала почвы и количества ежегодных осадков, которые получает территория.Большинство культурных растений находятся в слабокислой среде с pH около 6,5. Дуб булавочный, гардения, черника, азалия и рододендрон относятся к числу растений, требующих очень кислого pH от 4,5 до 5,5.

2. Что делает pH? pH почвы имеет косвенное, но далеко идущее воздействие на растения. Питательные вещества для растений становятся доступными или недоступными в зависимости от уровня pH почвы (диаграмма справа). Пожелтение между прожилками молодых листьев указывает на дефицит железа — состояние, возникающее не из-за недостатка железа в почве, а из-за недостаточной кислотности почвы для превращения железа в форму, которую растение может усвоить.Большинство растений хорошо себя чувствуют в слабокислой почве, потому что такой pH обеспечивает им хороший доступ ко всем питательным веществам.

Более темная сторона pH почвы — отравление растениями. Слишком низкий уровень pH может сделать питательный марганец доступным для растений на токсичных уровнях; герань особенно чувствительна к этому, проявляя дискомфорт из-за пожелтевших, коричневых или мертвых листьев. Слишком низкий уровень pH также высвобождает алюминий — не питательное вещество для растений — в количествах, которые могут задерживать рост корней и препятствовать усвоению растениями питательных веществ.При высоком уровне pH питательное вещество для растений молибден становится доступным в токсичных количествах.

pH почвы также влияет на живущие в почве организмы, благополучие которых, в свою очередь, влияет на состояние почвы и здоровье растений. Слабокислые условия, которыми обладают большинство растений, также нравятся дождевым червям, как и микроорганизмы, которые превращают азот в формы, которые могут использовать растения.

3. Как отрегулировать pH?
Прежде чем пытаться изменить pH почвы, вы должны знать его текущий уровень.Это определит, насколько вам нужно его поднять или опустить, если вообще нужно. Простой анализ почвы можно провести дома или в лаборатории по исследованию почвы. Вы также должны знать структуру своей почвы, будь то глина, песок или что-то среднее между ними. Для изменения уровня pH глинистой почвы требуется больше материала, чем песчаной почвы, потому что заряженные поверхности глин делают их более устойчивыми к изменениям pH, чем незаряженные поверхности песчинок.

Обычно известняк используется для повышения уровня pH, а сера — для его понижения.Известняк представляет собой относительно чистый карбонат кальция, но доломитовый известняк представляет собой смесь карбоната кальция и магния. Фунт за фунт, доломитовый известняк нейтрализует больше кислотности, чем чистый известняк, и добавляет в почву магний, что идеально подходит для тех, кто занимается садоводством на востоке или северо-западе Тихого океана, где этого питательного вещества мало.

Известняк и сера доступны в порошкообразной или гранулированной форме, причем последние легче распределяются равномерно и вызывают меньшую опасность для здоровья из-за пыли.Избегайте использования порошковой серы, продаваемой в качестве фунгицида, потому что она мельче и дороже, чем требуется для подкисления почвы. Ни известняк, ни сера не растворяются в воде, поэтому тщательно перемешайте эти материалы с верхними 6-дюймовыми слоями почвы, когда требуются быстрые действия. В противном случае просто положите материал на землю и дайте ему постепенно стечь вниз.

4. Почему вам следует контролировать свой pH? После того, как уровень pH будет отрегулирован для растений, которые вы выращиваете, не выбрасывайте это из головы.Поддержание правильного уровня pH для вашей почвы — постоянная задача, особенно в естественно кислых почвах Востока и Северо-Запада, где осадки вымывают кальций и другие щелочнообразующие элементы. Естественно щелочные почвы будут продолжать сдвигать шкалу pH из-за минералов породы, из которых они образовались. В некоторых случаях подкисление этих почв невозможно. Даже удобрения могут со временем изменить pH почвы: такие вещества, как сульфат аммония и нитрат аммония, понижают уровень pH, а нитрат калия или кальций — повышают.Следовательно, существует потребность в регулярном добавлении известняка или серы.

.

LEAVE A RESPONSE

Ваш адрес email не будет опубликован.