Сальвиния плавающая фото: описание с фото, уход и выращивание в аквариуме

( A ) Фотография скопления S. Molesta , плавающего на воде. ( B ) Один лист в кластере. Поверхность листа густо покрыта волосистыми образованиями. ( C ) Надувной матрас, застрявший на шероховатой структурированной поверхности после свежего погружения под воду, сияет серебристым цветом из-за отражения света. ( D ) Обрушение надувного матраса, вызванное повышением давления до 6,8 атм в герметичной камере. ( E ) Схема процесса пополнения воздуха, когда шприц используется для надувания воздуха в структуры листьев сальвинии.( F ) Пополнение количества воздуха через шприц с иглой прямо над листом. При надувании воздуха на основании листа образуется тонкая воздушная пленка, затем воздушная пленка становится толще и в конечном итоге полностью заполняет волосистые структуры.

Перед каждым экспериментом давление жидкости 6,8 атм применялось для сжатия надувного матраса на погруженных листьях Salvinia.Затем была использована цифровая камера для наблюдения за процессом восстановления. Здесь мы использовали шприц для надувания воздуха в смачиваемые конструкции (рис. 1 E и F ). Как только воздух надулся, на поверхности листа была видна серебристая пленка из-за отражения света на границе раздела вода-воздух, что указывает на возникновение тонкой воздушной пленки, покрывающей всю основу поверхности листа. По мере увеличения объема пополняемого воздуха надувной матрас становился все толще и толще, пока микроструктуры не были полностью заполнены воздухом (что отражается в постепенном увеличении серебристой яркости; Movie S1), который демонстрирует суперводоотталкивающие свойства.Помимо надувания воздуха, другие методы пополнения запаса воздуха, такие как регулирование давления окружающей воды, также могут восстановить сжатый надувной матрас ( SI Приложение , рис. S1 A ). Стоит отметить, что, помимо супергидрофобности, эта сверхисполняемость все еще сохраняется при высоких давлениях жидкости до 7 атм в наших экспериментах. Восстановление надувного матраса может быть достигнуто даже в потоке с числом Рейнольдса до 5000 ( SI Приложение , Рис. S1 B ).Таким образом, это сверхвысокое качество надежно и, как ожидается, сможет выдерживать экстремальные условия. Более того, полное восстановление надувного матраса не зависит от места надувания воздуха ( SI Приложение , рис. S1 C – E ), и, следовательно, укладка нескольких листов Salvinia вместе приводит к образованию большой площади надувного матраса. восстановлено по всем листам ( SI Приложение , рис. S1 F ). Кроме того, идентичные эксперименты были выполнены на листе лотоса в качестве контрольных наблюдений.В отличие от листа сальвинии, на листе лотоса образовались дискретные пузыри вместо сплошного надувного матраса ( SI Приложение , рис. S2). Поскольку и сальвиния, и листья лотоса супергидрофобны, суперотталкивающая способность воды на листьях сальвинии объясняется уникальной иерархической микроструктурой на поверхности листьев, которая раскрывается ниже.

Микроструктуры на поверхности листа сальвинии

Поверхность листьев сальвинии покрыта густым волосатым лесом (рис.2 A ), обладающий тремя геометрическими характеристиками: 1) соединенные между собой микроканавки на эпидермисе, 2) длинные стебли волос и 3) головки в форме взбивалки. Длина волосистых структур (включая стебли волос и головки в форме взбивалки) l и длина прилегающего расстояния d составляют сотни микрометров, что намного меньше длины капилляра. Микроканавки, покрытые кристаллами нановоска (21), образуются на стыке соседних выпуклых эпидермальных клеток и соединяются по всему эпидермису (рис.2 B и C ). Конфокальное изображение на рис. 2 D показывает поперечные сечения микроканавок, морфология которых может быть аппроксимирована как клин с углом половины угла α = 17,2 ○ ± 6,1 ○. Измеренный угол равновесного смачивания на поверхности микроканавок θ = 146,1 ○ ± 7,8 ○ (подробные сведения о свойствах микроструктуры см. В приложении SI , рис. S3 и S4). Обратите внимание, что это большое значение краевого угла связано с остаточным воздухом, который остался в наноструктурах для достижения супергидрофобности (подробные объяснения в SI Приложение ).

( A ) поверхности S. Molesta . Микроструктуры поверхности Salvinia состоят из трех частей: головки в форме яйцеклетки, стебли волос и эллипсоидальные клетки эпидермиса, покрывающие основание листа. От края листа к центру длина волос l варьируется от 500 мкм до 2400 мкм, а расстояние между соседними волосами d варьируется от 350 мкм до 850 мкм. ( B ) Более высокое увеличение желтой рамки в A .Волосатые структуры и основание поверхности сальвинии покрыто клетками эпидермиса. Между соседними ячейками образуются соединенные между собой бороздки. ( C ) Трехмерное конфокальное изображение эпидермальных клеток и микроканавок. ( D ) Поперечное сечение микроканавок в красной пунктирной рамке в C , показывающее профиль клиновидных канавок с углом половины угла α = 17,2 ○ ± 6,1 ○. ( E ) Воздух распространяется по канавкам, на что указывает увеличение яркости границы раздела вода-воздух в пунктирной рамке.( F ) Перемещение TCL, обозначенное перемещением точек 2 и 3 вверх вдоль стеблей волос, что приводит к разрастанию надувного матраса. ( G ) Эффект закрепления у взбивания яиц. Взбиватель яиц закрепляет ранее прибывший TCL в точке 5, чтобы дождаться прибытия более позднего TCL в точке 4, что обеспечивает полное восстановление надувного матраса. ( H ) Схема трех этапов восстановления надувного матраса. Цифры обозначают те же позиции, что и в E , F и G .

Мы увеличили масштаб на микромасштабе, чтобы подробно рассмотреть восстановление надувного матраса ( SI Приложение , Movie S2). Были зафиксированы три стадии, соответствующие трем геометрическим характеристикам, как показано на рис. 2 E – G . Во-первых, сразу после надувания (рис. 2 E ) воздух самопроизвольно расширялся через соединенные между собой микроканавки, пока все микроканавки не были полностью заполнены воздухом. Поскольку надувание осуществлялось непрерывно, пополняемый воздух выливался из микроканавок, образуя тонкую воздушную пленку, покрывающую всю основу поверхности листа. Пунктирная рамка на рис. 2 E выделяет процесс расширения воздуха вдоль одной канавки (точка 1) путем отслеживания серебристого отражения на границе раздела вода-воздух. Во-вторых, на основе тонкой воздушной пленки, покрывающей поверхность листа, линии трехфазного контакта (TCL) на разных стеблях волос скользили вертикально вверх синхронно вдоль стеблей волос (движения точек 2 и 3 на разных TCL на рис.2 F ), что свидетельствует об увеличении толщины всего надувного матраса. В-третьих, из-за неоднородных размеров волосистых структур некоторые TCL поступали рано и прикреплялись (21) к вершине волосистых структур (точка 5 на рис.2 G ), ожидая, пока другие TCL продолжат скользить по волосатым структурам (точка 4 на рис. 2 G ), пока надувной матрас не будет полностью восстановлен. Чтобы более наглядно показать процесс восстановления надувного матраса на поверхности Salvinia, три этапа восстановления суммированы на схемах на рис. 2 H .

Механизм восстановления надувного матраса

В принципе, реализация восстановления надувного матраса требует двух последовательных шагов, т. е.е., 1) образование посевного воздуха и 2) распространение воздуха внутри конструкций. Процесс восстановления надувного матраса на листьях сальвинии можно охарактеризовать как вертикальное нарастание непрерывной воздушной пленки семян синхронно вдоль волосистых структур, при этом перенос пополняемого воздуха по клиновидным канавкам ко всей основе листа. поверхность образует воздушную пленку семян, а волосистые структуры (включая стебли волос и головки в форме взбивалки) создают основу для распространения воздуха.Механизм восстановления надувного матраса на листьях сальвинии рассматривается ниже.

Стабильное полное расширение воздуха в клиновидных канавках является предпосылкой для восстановления надувного матраса, поскольку образование посевного воздуха значительно влияет на процесс разбрасывания. Термодинамическая модель свободной энергии (24) использовалась для анализа устойчивости столба воздуха в клиновидной канавке путем внесения возмущений на границу раздела вода-воздух (см. Схему на рис. 3 A и приложение SI ). , SI Текст для детальной теории).Результаты показывают, что столб воздуха устойчив при любых возмущениях («полное расширение» на рис. 3 B ), когда угол половины угла клина (α) и угол контакта (θ) удовлетворяют условию α + (π − θ) <π / 2. [1] Когда уравнение. 1 не выполняется, столб воздуха теряет устойчивость и распадается на части («полурасширение» на рис. 3 B ). Кроме того, уравнение. 1 демонстрирует эффект впитывания газа, который представляет собой процесс, обратный классическому явлению смачивания внутренних углов, описываемому условием Конкуса – Финна (CF) (т.е.е., α + θ <π / 2 и «без расширения» на рис. 3 B ) (25⇓ – 27). Следовательно, можно определить три режима для описания устойчивости столба воздуха, т. Е. Полное расширение (уравнение -1 ), отсутствие расширения (условие CF) и полурасширение (нестабильные состояния между ними), как показано на фазовая диаграмма на рис. 3 C . Искусственные канавки в форме клина с разными углами наклона и краями смачивания, изготовленные с помощью 3D-печати, были использованы для проверки теории (Рис.3 E – G ), которая показывает хорошее соответствие с фазовой диаграммой (см. SI Приложение , Рис.S5 и S6 для свойств искусственных канавок клиновидной формы). Для листа сальвинии с α = 17,2 ○ ± 6,1 ○ и θ = 146,1 ○ ± 7,8 ○ экспериментальные данные соответствовали режиму полного расширения (рис. 3 C ), который раскрывает механизм устойчивого расширения воздуха. во взаимосвязанных микроканавках.

( A ) Схематическое изображение поперечного сечения столба воздуха в клиновидной канавке, где две прямые представляют угол клина, дуга представляет собой границу раздела вода-воздух, α – Угол угла половинного клина, θ – угол контакта Юнга, r – радиус дуги, а φ – азимутальная координата.( B ) Схема полного расширения, полурасширения и отсутствия расширения воздуха по клиновидной канавке. ( C ) Фазовая диаграмма режимов расширения воздуха. Точки соответствуют экспериментальным результатам для E , F и G . ( D ) Объем воздуха, который можно надуть в микроструктуры, в зависимости от продолжительности плазменной обработки высушенной поверхности Salvinia. Точки – экспериментальные результаты для H , I и J .( E – G ) Трехмерные конфокальные изображения трех мод расширения воздуха вдоль клиновидной канавки, соответствующие изображениям в B . Синий цвет указывает на объем воды, а красный цвет – на границы раздела фаз. ( H – J ) Влияние смачиваемости на восстановление надувного матраса. Восстановительная способность надувного матраса снижается по мере уменьшения гидрофобности поверхности, которая регулируется увеличением продолжительности плазменной обработки t. t = 0, 21 и 30 с в H , I и J соответственно.( K – M ) Трехмерные конфокальные снимки и двухмерные поперечные сечения локальной морфологии границы раздела вода-воздух, показывающие три режима расширения воздуха вдоль клиновидных канавок в H , I и J соответственно.

Для дополнительной проверки важности полного расширения воздуха в клиновидных канавках для восстановления надувного матраса на настоящих листьях сальвинии свежие листья были обезвожены с помощью сушилки для критической точки, которая может поддерживать неизменными как микроструктуру, так и гидрофобность, с последующей сушкой. изменение смачиваемости с помощью обработки кислородной плазмой.По мере уменьшения гидрофобности поверхности (на что указывает увеличение времени плазменной обработки на рис. 3 D ) восстанавливающая способность непрерывного надувного матраса уменьшается (рис. 3 H – J ), что отражается уменьшение объема надутого воздуха в микроструктурах на рис. 3 D . Конфокальная микроскопия используется для наблюдения за локальными деталями морфологии границы раздела вода-воздух в различных надутых условиях, а также демонстрирует три режима расширения воздуха вдоль клиновидных канавок (рис.3 К – М ). Результаты экспериментов убедительно свидетельствуют о том, что полное расширение воздуха (рис. 3 K ) приводит к полному восстановлению надувного матраса (рис. 3 H ), тогда как полурасширение (рис. 3 L ) и отсутствие расширения (Рис.3 M ) приводят к полуоткрытому (Рис.3 I ) и неизвлекаемым условиям (Рис.3 J ), соответственно, что подтверждает значимость расширения воздуха через клиновидные канавки на восстановление надувного матраса.По сути, полное расширение воздуха достигается за счет эффекта впитывания газа, который обеспечивает эффективную и самопроизвольную транспортировку воздуха через соединенные между собой клиновидные канавки и полностью использует пополняемый воздух, чтобы быстро покрыть все основание поверхности, чтобы образуют сплошную воздушную пленку.

Основываясь на тонкой воздушной пленке, образованной клиновидными канавками, волосатые структуры будут обеспечивать основу для увеличения толщины надувного матраса. Когда волосатые структуры пересекают границу раздела вода-воздух, сопротивление распределяется по окружности волосистых структур в вертикальном направлении (Fslidepost в SI Приложение , рис. S7). Когда давление воздуха в паре надувных матрасов преодолевает сумму гидростатического давления pwater и вертикального сопротивления Fslidepost, TCL начнут вертикально скользить по волосатым структурам. С одной стороны, если размеры волосяных структур идеально однородны, вся поверхность раздела вода-воздух будет подниматься равномерно до тех пор, пока надувной матрас полностью не восстановится. С другой стороны, если размеры волосатых структур неоднородны, некоторые TCL прибудут раньше и закрепят на вершине более коротких волосистых структур, чтобы дождаться, пока другие TCL продолжат скользить по более длинным волосатым структурам вертикально, пока не появится надувной матрас. полностью восстанавливается ( SI Приложение , рис.S7), в котором максимальная сила закрепления Fpin, maxtop в верхней части волосистой структуры должна быть больше, чем сопротивление скольжению Fslidepost для поддержания стабильной границы раздела вода-воздух. Эффект закрепления головок в форме взбивалок может значительно увеличить Fpin, maxtop, что повышает надежность восстановления надувного матраса. Следовательно, независимо от того, являются ли волосатые структуры однородными или нет, восстановление надувного матраса будет происходить плавно, что указывает на гибкость требований к конфигурации и распределению волосистых структур (см. Приложение SI , рис.S8 для восстановления надувных матрасов у двух других видов сальвинии с различной структурой волосяного покрова). Волосатые структуры служат только каркасом для роста надувного матраса, в то время как восстановление надувного матраса определяется особенностями клиновидных канавок на основании листьев сальвинии. Напротив, если восстановление надувного матраса регулируется механизмом регулирования волосистых структур, требуется геометрическое ограничение волосистых структур (15). Наши исследования, однако, показывают, что механизм восстановления надувного матраса на листьях сальвинии позволяет волосатым структурам расти за пределы геометрических ограничений (подтвержденных экспериментальными результатами в SI Приложение , рис. S9 и S10), что значительно расширяет геометрический дизайн микроструктур для восстановления надувных матрасов.

Восстановление надувного матраса на искусственной

Вдохновленные природой Salvinia, мы изготовили искусственные поверхности Salvinia, используя технологию 3D-печати (Рис. 4 A ) (28). Искусственная поверхность имитирует основные черты уникальных иерархических структур на листьях сальвинии, а именно: 1) клиновидные бороздки на основании для образования воздушной пленки семян и 2) волосистые структуры для распространения воздуха.Основание искусственной поверхности Salvinia было покрыто выпуклостями полуцилиндрической формы, имитирующими выпуклые клетки эпидермиса. Между соседними ячейками образовывались клиновидные канавки с α = 10 ○ и θ = 156 ○ ± 5,2 ○, которые удовлетворяли условию полного расширения (рис. 3 C ). Искусственные волосатые структуры изготавливаются для поддержки увеличивающегося в толщину надувного матраса (Рис. 4 A ), который включает стержень волоса и головку в форме взбивалки, с высотой волосистых структур la = 69 мкм и расстоянием между двумя соседними волосистые структуры da = 66 мкм.Конфокальная микроскопия использовалась для наблюдения за восстановлением надувного матраса, надутого системой микроинъекции (Movie S3). Полное восстановление сплошного надувного матраса было успешно реализовано, чтобы точно имитировать сверхповторимость листьев сальвинии, как показано на рис. 4 B и C с двухмерной и трехмерной точек зрения соответственно. Кроме того, был изготовлен контрольный образец с той же структурой, что и биомиметическая поверхность Salvinia, но без микроканавок на основании (рис.4 D ). Как и ожидалось, в тех же экспериментальных условиях вместо сплошного надувного матраса образовывались только пузырьки (рис. 4 E ). Более того, были проведены эксперименты на искусственных образцах с различными структурами волосяного покрова, чтобы дополнительно продемонстрировать, что требование восстановления надувного матраса для конфигурации и распределения волосистых структур является гибким ( SI Приложение , рис. S9 – S11).

( A ) СЭМ напечатанной на 3D-принтере искусственной поверхности Salvinia, дублирующее три основные геометрические характеристики микроструктур на листе Salvinia, т.е.е., клиновидные бороздки, стебли волос и головки волос в форме яйцеклеток. На вставке показаны детали. ( B ) Двухмерные конфокальные изображения, последовательно демонстрирующие восстановление надувного матраса путем надувания воздуха на биомиметической поверхности Salvinia. Микроскоп фокусировался на плоскости вершины головок взбивателя. Синий цвет указывает на воду, а черный цвет указывает на то, что вода заменяется воздухом. ( C ) Трехмерные конфокальные изображения, последовательно показывающие процесс восстановления на биомиметической поверхности Salvinia, включая исходное состояние разрушения воздушного матраса, распространение воздуха по клиновидным канавкам и полное восстановление надувного матраса.( D ) СЭМ-изображение контрольного образца с той же структурой, что и в A , но без микроканавок на основании. На вставке показаны детали. ( E ) Двухмерные конфокальные изображения, последовательно демонстрирующие образование пузырьков на контрольном образце в отличие от сплошного надувного матраса на биомиметической поверхности Salvinia. На вставке показана фокальная плоскость на основании образца, которая подтверждает, что кончик иглы расположен глубоко в микроструктурах, чтобы гарантировать прямой контакт надутого воздуха с поверхностью образца.

Заключение

Мы представляем подводную суперотталкивающую способность листьев сальвинии, которая может эффективно и надежно реактивировать непригодный скользкий надувной матрас на подводных поверхностях, задерживая пополняемый воздух для замены воды в поверхностных структурах. Эффективность восстановления надувного матраса отражается в самопроизвольном переносе воздуха в клиновидных канавках, регулируемом эффектом отвода газа, который обеспечивает быстрое образование тонкой воздушной пленки, покрывающей всю поверхность листа.Надежность восстановления надувного матраса отражается в двух аспектах. Во-первых, полное расширение воздуха в клиновидных канавках обеспечивает устойчивость столба воздуха на бесконечной длине при любых возмущениях, что указывает на надежное восстановление надувного матраса. Во-вторых, закрепляющий эффект головок в форме взбивалок может повысить стабильность границы раздела вода-воздух, что повысит надежность восстановления надувного матраса. Благодаря прочности, восстановление надувного матраса на листьях сальвинии может быть достигнуто на большой площади и оставаться действительным в экстремальных условиях, таких как высокое давление, колеблющиеся волны и даже быстрые потоки.И последнее, но не менее важное: следуя принципу иерархической структуры листьев сальвинии, биомиметическая искусственная поверхность, изготовленная с использованием технологии 3D-печати, успешно имитирует суперотталкивающую способность листьев сальвинии полностью восстанавливать сплошной надувной матрас. Это открытие не только раскрывает основные механизмы водоотталкивающих свойств листьев сальвинии, но также способствует широкому применению водоотталкивающих материалов в подводных применениях.

Материалы и методы

Описание материалов и методов, использованных в этом исследовании, доступно в приложении SI . Морфологию натуральных листьев сальвинии и искусственных поверхностей сальвинии измеряли с помощью сканирующего электронного микроскопа и конфокального микроскопа. На натуральных листьях сальвинии были применены два метода восстановления разрушенного надувного матраса, то есть надувание воздуха и сброс давления, и процесс восстановления наблюдали с помощью цифрового микроскопа с переменным увеличением.На искусственных поверхностях Salvinia использовалась микропипетка для надувания воздуха в смоченные микроструктуры для восстановления надувного матраса, и процесс восстановления наблюдали с помощью конфокального микроскопа.

Доступность данных.

Все данные включены в основной текст и SI Приложение .

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая грантами 91848201, 11521202, 11988102, 11872004, 11802004 и 11702003, а также Программой спонсорства молодых элитных ученых Китайской ассоциации науки и технологий в рамках гранта 2017QNRC001.Мы благодарим Ли Чжана и Лицзя Цюй за помощь с сушилкой для критических точек; Юлун Ли, Ицюн Лю и Янь Чжан за помощь с микроманипулятором; Xiangyu Wang и Wei Shi за помощь в обработке данных; Кай Чжан, Синь И и Сииин Ли за полезные обсуждения; и Wanyin Cui из Nanoscribe GmbH (Китай) и Лаборатории передового микро / нанопроизводства Пекинского инновационного центра инженерных наук и передовых технологий за техническую поддержку.

Сноски

• Автор: Ю.Сян и Х. спланированное исследование; Y. Xiang, S.H., T.-Y.H., A.D., D.C., H.L., P.L. и H.D. проведенное исследование; Ю. Сян проанализировал данные; и Y. Xiang, S.H., T.-Y.H., Y. Xue, P.L., и H.D. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

• Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

• Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.15117/-/DCSupplemental.

NSW WeedWise

Сальвиния – это плавающий водяной сорняк с листьями овальной формы с множеством восковых волосков на верхней части. Он образует плотные маты, которые захватывают водные пути и ухудшают качество воды.

Профиль

Как этот сорняк влияет на вас?

Сальвиния образует плотные маты, которые могут задушить поверхность воды. Это:

• препятствует росту местных водных растений
• сокращает корм и среду обитания рыб и других водных животных
• снижает качество воды, вызывает застаивание воды и неприятный запах
• обеспечивает среду обитания для размножения комаров
• сокращает или предотвращает использование водных путей для отдыха и транспорта
• блокирует оросительные каналы и оборудование
• мешает шлюзу
• снижает привлекательность водных путей.

Как это выглядит?

Сальвиния – быстрорастущий плавающий водяной папоротник.

Листья (вайи):

• округло-овальные
• растут в противоположных парах
• с множеством восковых волосков на верхней поверхности
• светло-зеленые (или желтоватые в воде с низким содержанием питательных веществ)

Листья имеют три стадии роста:

1. Первичная стадия: листья шириной менее 15 мм плавают на воде.
2. Вторичная стадия: листья шириной 20-50 мм, слегка чашевидные, только нижняя поверхность листа находится в воде.
3. Третичная стадия: листья шириной до 60 мм плотно сложены, растения плотно сбиты вместе.

Стержни есть:

• зеленый
• покрыты тонкими волосками
• стройное
• под водой
• разветвлены с узлами развития корней.

Корни:

• волосатые и отходящие от узлов стебля
• длиной до 25 см

Мешочки со спорами находятся на стеблях среди корнеподобных нитей, но в Австралии они не производят споры.

Где это найдено?

Сальвиния растет на побережье Нового Южного Уэльса. Это обычное явление в водосборных бассейнах Твида, Ричмонда, Кларенса и Маклея, на центральном побережье и в городских районах Сиднея. Сильные заражения наблюдаются в системе Хоксбери-Непин и в ручье Воломби возле Сесснока.

Есть также заражения на южном побережье Нового Южного Уэльса.

Было незаконно продано как аквариумное растение и иногда встречается в аквариумах и прудах.

В какой среде он растет?

Сальвиния – многолетнее растение, которое легко адаптируется и выживает в различных климатических условиях и при различных уровнях питательных веществ. Лучше всего он растет в теплой пресной воде, которая неподвижна или медленно течет и имеет высокий уровень питательных веществ.

В идеальных условиях он может увеличиться вдвое менее чем за 3 дня. Дождь также может стимулировать рост, смывая питательные вещества с водой.

Сальвиния может выжить:

• низкие температуры и периодические заморозки, если есть толстый коврик для защиты некоторых растений (открытые части растений погибнут от мороза)
• солоноватая вода, хотя морская вода ее убивает
• засушливых периодов, так как толстый коврик может защитить бутоны.

Карты и записи

• Зарегистрированное присутствие сальвинии во время проверки собственности (карта: Информационная система биобезопасности – сорняки, 2017-2021 гг.)
  Эти записи ведутся уполномоченными сотрудниками во время проверок собственности в соответствии с Законом о биобезопасности 2015 . Офицеры зафиксируйте наличие приоритетных сорняков на территории их совета и предоставьте их в Департамент первичной промышленности штата Новый Южный Уэльс.Записи отражают наличие сорняк в день осмотра.
• Расчетное распространение сальвинии в Новом Южном Уэльсе (карта: Местные органы контроля над ядовитыми сорняками штата Новый Южный Уэльс, 2010 г.) На карте
  показано распределение и плотность сорняков, оцененные местными советниками по борьбе с сорняками в 2010 году.

Как распространяется?

По заводским частям

Сальвинию можно производить по частям растений двумя способами:

• Фрагменты растения – Если часть стебля, содержащая узел, отрывается от основного растения, из нее может вырасти новое растение.Поврежденный или мертвый растительный материал стимулирует развитие бутонов. Одна пара листьев может вызвать новое заражение.
• Дочерние растения – Взрослые растения дают почки на стыке между частями стебля, которые развиваются, образуя дочерние растения.

Сальвиния распространяется на новые территории по:

• крепление к лодкам, прицепам и транспортным средствам
• деятельность человека, такая как содержание растений в прудах или аквариумах и неправильная утилизация растений
• прикрепляется к таким животным, как водоплавающие птицы, черепахи или крупный рогатый скот.

Попадая в водный путь, растения могут распространяться водными потоками, особенно наводнениями и ветром.

По спорам

Споры нежизнеспособны в Австралии

Дополнительная информация

Вернуться наверх

Контроль

Успешная борьба с сорняками требует последующих мер после первоначальных усилий. Это означает поиск и уничтожение побегов или новых растений.Обычно более успешным является использование комбинации методов контроля.

Для борьбы с сальвинией:

• обратитесь за советом к местному совету о лучших стратегиях контроля в вашей ситуации
• действуют быстро, чтобы контролировать новые заражения.

Штанги и сети

Плавучие боны или сети на водных путях могут помочь сдержать сальвинию и ограничить распространение на другие районы. Затем растения, собранные за штангами, легко контролируются химическими веществами или удаляются механически.

Управление водным хозяйством

Снижение уровня питательных веществ в водных путях с помощью:

• борьба с эрозией пахотных земель
• контроль доступа акций к берегам и водным путям
• отвод сточных вод до их попадания в водный путь
• не смывает отходы со скотных дворов или молочных заводов в водные пути.

Физическое удаление

Удалите все части растения, чтобы предотвратить быстрое возобновление роста. Обратитесь в местный совет за советом о том, как избавиться от этого сорняка.

Машинным способом

Механическое удаление – дорогое удовольствие и только вариант при небольших заражениях.

Биологический контроль

Salvinia можно эффективно контролировать с помощью долгоносика Salvinia ( Cyrtobagous salviniae ). Взрослый долгоносик сальвинии – маленькое черное насекомое, вырастающее до 2 мм в длину. Взрослые долгоносики питаются отрастающими кончиками, подавляя рост. Личинки туннелируют через горизонтальные стебли, особенно в молодых частях растения, в результате чего сорняк распадается, тонет и разлагается на дне водного пути.

Уровень контроля зависит от местного климата и состояния растений сальвинии. В идеальных условиях долгоносик может завершить свой жизненный цикл за шесть недель. На северном побережье Нового Южного Уэльса в богатой питательными веществами воде он контролировал заражение в течение шести месяцев. Хотя в других регионах формирование популяций долгоносиков может занять 2-3 года.

Долгоносик наносит наибольший урон, когда сальвиния здоровая и зеленая, а температура составляет около 30 ° C. Долгоносики размножаются очень медленно при температуре ниже 20 ° C и прекращают размножение при температуре ниже 17 ° C.

Лучшее время для интродукции долгоносика – ранняя весна. Более теплая погода помогает населению прижиться. Если заражение многослойное или старое, удалите часть сорняков или нанесите гербицид на полоску.

Свяжитесь с вашим местным специалистом по борьбе с сорняками, чтобы узнать больше о том, как занести сальвиний в ваш район.

Химический контроль

Химическая борьба требует хорошего доступа к сорнякам в водотоках. Лучше всего контролировать заражение на ранней стадии. Густые, зрелые заражения трудно контролировать гербицидами.Плотно сложенные и компактные листья затрудняют хороший контакт с гербицидами.

Тростниковые отмели и заболоченные участки защищают растение от гербицидов. Сальвиния может быстро заразить эти участки.

Варианты гербицидов

Для получения дополнительной информации см. Использование гербицидов.

РАЗРЕШЕНИЕ

РАЗРЕШЕНИЕ 83083 Истекает 31/03/2022
Карфентразон-этил 240 г / л (водный гербицид Shark ™)
Норма: 933 мл продукта на га
Комментарии: НЕ применяйте более двух (2) аппликаций в год с минимальным интервалом между повторными обработками в 90 дней между последовательными обработками.
Период удержания: ноль.
Группа гербицидов: G, Ингибиторы протопорфириногеноксидазы (PPO)
Риск устойчивости: умеренный

РАЗРЕШЕНИЕ 14327 Истекает 30.06.2022
Глифосат 360 г / л (Только продукты, зарегистрированные для использования в водной среде)
Норма: 1 л на 100 л воды
Комментарии: Применение ручного пистолета, следуйте указаниям в разрешении
Срок удержания: ноль.
Группа гербицидов: M, ингибиторы ВПСП-синтазы
Риск устойчивости: умеренный

Дикват 200 г / л (Reglone®)
Норма: 400 мл на 100 л воды
Комментарии: Точечный спрей для тщательного увлажнения всей листвы, добавить Agral 600. Соблюдайте период воздержания.
Период удержания: 1 день на пастбище, 10 дней в очищенной воде.
Группа гербицидов: L, ингибиторы фотосинтеза в фотосистеме I (ингибиторы PSI)
Риск устойчивости: умеренный

Дикват 200 г / л (Reglone®)
Норма: 5,0–10,0 л / га
Комментарии: Распылите штангу, чтобы тщательно намочить всю листву, добавьте Agral 600. Соблюдайте период выдержки.
Период удержания: 1 день на пастбище, 10 дней в очищенной воде.
Группа гербицидов: L, ингибиторы фотосинтеза в фотосистеме I (ингибиторы PSI)
Риск устойчивости: умеренный

Апельсиновое масло 55,2 г / кг (Water Clear®)
Норма: 1,0 л на 100 л воды
Комментарии: Распылите на свободно плавающие растения.
Период удержания: ноль.
Группа гербицидов: н / д
Риск устойчивости: н / д

Вернуться наверх

Обязанность по биобезопасности

Содержимое, представленное здесь, предназначено только для информационных целей и взято из Закона о биобезопасности 2015 и подзаконных актов к нему, а также Региональных стратегических планов борьбы с сорняками (публикуемых каждым регионом местной земельной службы в Новом Южном Уэльсе).В нем описываются государственные и региональные приоритеты в отношении сорняков в Новом Южном Уэльсе, Австралия.

Вернуться наверх

Отзыв 2020

Salvinia Molesta / Ядовитые сорняки / Ботаника / Энтомология, нематология и патология растений / Бюро и услуги / Растениеводство / Подразделения и офисы / Домашняя страница

Salviniaceae – Семейство плавающих папоротников

Этот вид плавающих папоротников состоит из круглых или овальных листьев (листьев), обычно длиной в дюйм или меньше , расположенные парами на тонком стебле, но часто кажущиеся перегруженными и похожими на комочки.Верхняя поверхность листьев покрыта очень характерными волосками на тонких конусообразных стеблях с четырьмя сегментами, соединенными на концах, которые выглядят как взбиватель яиц (при малом увеличении). С растения свисают темно-коричневые корнеподобные структуры, которые на самом деле представляют собой видоизмененные листья и тяжи мелких яйцевидных спороносных органов (спорокарпов).

Сальвиния молеста произрастает в Бразилии, но широко натурализована, особенно в тропиках и субтропиках Старого Света.В Соединенных Штатах о нем сообщают в штатах вдоль побережья от Вирджинии до Техаса, а также в Аризоне, Калифорнии и Гавайях.

Этот вид не часто встречается в дикой природе и был зарегистрирован только в двух округах Флориды: Бэй и Кольер. Папоротник распространяется, когда культурный растительный материал попадает из аквариумов в пруды, озера, каналы, болота и тихоходные ручьи.

Salvinia minima очень похожа по внешнему виду и встречается в аналогичных местах обитания, но обычно имеет меньшие листья, а волоски на их верхней поверхности не похожи на взбивалки яиц, а имеют раскидистые кончики.До конца 1990-х этот вид считался родным для Флориды, но исследования показали, что он экзотичен и его следует рассматривать как вредное растение, как и других представителей этого рода.

Этот папоротник производит множество спор, но в первую очередь быстро размножается вегетативным путем. Большие группы растения со временем распадаются и образуют новые. Гигантская сальвиния создает плотный покров на воде, блокируя солнечный свет для других водных организмов.

Все экзотические виды Salvinia классифицируются как Запрещенные водные виды спорта I класса в штате Флорида (Правило 5B-64 DPI). Большинство видов очень похожи на S. Molesta , и многие из них имеют характерные волоски «взбивания яиц», но ни один из них не встречается в дикой природе или культивируется во Флориде в настоящее время. Помимо S. Molesta , в Федеральный список вредных сорняков включены следующие близкородственные виды: S.auriculata, S. biloba и S. herzogii. Salvinia minima в конечном итоге будет добавлена ​​в список запрещенных водных видов спорта I класса штата Флорида.

• Jacono, C.C., T.R. Дэверн и Т.Д. Центр. 2001. Адвентивный статус Salvinia minima и S. Molesta на юге США и соответствующее распространение долгоносика Cyrtobagous salvinae. Castanea, Журнал Ботанического общества Южных Аппалачей, 66: 214-226.
• Дикинсон, Р. и Ф. Ройер. 2014. Сорняки Северной Америки. Издательство Чикагского университета, Чикаго, Иллинойс. 797 с.
• http://wiki.bugwood.org/Salvinia_molesta [доступ 21 октября 2015 г.].
• https://www.cdfa.ca.gov/phpps/ipc/weedinfo/salvinia.htm [по состоянию на 21 октября 2015 г.].

(PDF) Картирование гигантской сальвинии с помощью спутниковых снимков и анализа изображений

Congalton, R.G. & Green, K. (1999). Оценка точности

данных дистанционного зондирования: принципы и практика

(стр.137). Нью-Йорк: Lewis Publishers.

Кук, К. Д. К. (1990). Происхождение, аутоэкология и распространение

одних из самых опасных водных сорняков в мире. В

А. Х. Пейтерс и К. Дж. Мерфи (ред.), Водные сорняки (стр.

, 31–73). Кэри, Северная Каролина: Издательство Оксфордского университета.

Крей, К. (1991). Мародерство под контролем. Ecos, 70

(Австралия), 26–29.

Дечка, Дж. А., Франклин, С. Э., Уотмаф, У. Т., Беннет, Р. П.,

и Инструп, Д.W. (2002). Классификация водно-болотных угодий

и растительных сообществ с использованием разновременных изображений IKONOS

в южном Саскачеване. Канадский журнал

Remote Sensing, 28,679–685.

Erdas, Inc. (2002). Экскурсовод Erdas-Imagine v8.6. Атланта,

GA: Leica Geosystems LLC.

Эверит, Дж. Х., Петтит, Р. Д., и Аланиз, М. А. (1987). Дистанционное обнаружение

змееголова (Gutierrezia sarothrae) и

астры колючей (Aster spinosa).Наука о сорняках, 35, 295–302.

Эверитт, Дж. Х., Янг, К., и Делоач, К. Дж. (2005). Дистанционное зондирование

гигантского тростника с помощью спутниковых снимков QuickBird.

Журнал управления водными растениями, 43,81–85.

Эверит, Дж. Х., Янг, К., Флетчер, Р. С., и Дэвис, М. Р. (2004).

Использование цветной инфракрасной аэрофотосъемки и спутниковых снимков QuickBird

для картографирования растительности водно-болотных угодий. Geocarto

International, 19 (4), 15–22.

Эверитт, Дж.Х., Янг, К., Хелтон, Р. Дж., Хартманн, Л. Х., и Дэвис, М.

Р. (2002). Дистанционное зондирование гигантской сальвинии в океанской воде –

способов. Журнал управления водными растениями, 40,11–16.

Якубаускас, М. Э., Петерсон, Д. Л., Кэмпбелл, С. В., Кэмпбелл,

С. Д., Пенни, Д., и де Нойеллес, Ф. младший (2002). Дистанционное

обнаружение препятствий водным растениям в судоходных водах –

путей. В материалах ежегодной конференции ASPRS-ACSM

и XXII Конгресса FIG, 22–25 апреля 2002 г.,

Вашингтон, округ Колумбия.Bethesda, MD: ASPRS, CD-ROM.

Митчелл, Д. С. (1976). Рост и управление

Eichhornia crassipes и Salvinia spp. в их родной среде

и в чужих ситуациях. В C. K. Varshney &

J. Rzoska (Eds.), Водные сорняки в Юго-Восточной Азии (стр.

167–175). Гаага, Нидерланды: Dr. W. Junk Publisher.

Митчелл, Д. С., и Гопал, Б. (1991). Нашествие чужеродных водных растений в тропических

пресных водоемах.В П. С. Рамакришнане

(Ред.), Экология биологического вторжения в тропики (стр.

139–154).

Оливер, Дж. Д. (1993). Обзор биологии сальвинии гигантской

(Salvinia Molesta Mitchell). Журнал водных растений

Менеджмент, 31, 227–231.

Оуэнс, К. С., Смарт, Р. М., Хоннелл, Д. Р., и Дик, Г. О. (2004).

Влияние pH на рост Salvinia molsta Mitchell.

Журнал управления водными растениями, 42,34–38.

Room, P. M., Harley, K. L. S., Forno, I. W., & Sands, D. P.

(1981). Успешный биологический контроль над плавающим сорняком

Salvinia. Природа, 294,78–80.

Томлинсон, Дж. Р., Болстад, П. В., и Коэн, В. Б. (1999).

Методологии координации для масштабирования класса земного покрова

привязок от конкретных участков к глобальным: шаги к проверке глобальных картографических продуктов. Дистанционное зондирование окружающей среды,

70,16– 28.

USGS (2004). Новости и заметки о Сальвинии. Получено с www.

salvinia.er.usgs.gov.

Ван, Л., Соуза, В. П., Гонг, П., и Бигинг, Г. С. (2004).

Сравнение изображений IKONOS и QuickBird для

картографических видов мангровых зарослей на Карибском побережье

Панама. Дистанционное зондирование окружающей среды, 91, 432–440.

Вебер, К. Т., Гленн, Н. Ф., Мундт, Дж. Т., и Гокхейл, Б. (2006).

Сравнение мультиспектральных и гиперспектральных платформ

для раннего обнаружения лиственных молочай на юго-востоке –

в штате Айдахо.В К. Т. Вебер (ред.), Заключительный отчет: Обнаружение,

прогнозирование, воздействие и управление инвазивными растениями

с использованием ГИС (стр. 186–196). Гринбелт, Мэриленд: НАСА.

40 Environ Monit Assess (2008) 139: 35–40

Биоконтроль гигантской сальвинии в прибрежной Луизиане

Ронни Пай, биолог по рыбам и дикой природе, Управление экологических служб Луизианы 13 ноября 2019 г.

Гигантская сальвиния – инвазивный плавающий папоротник из Бразилии. Растение распространяется вегетативно, от целых растений или фрагментов растений.Гигантская сальвиния может удвоить посевные площади менее чем за неделю. Он распространяется и вызывает проблемы в прибрежных районах Луизианы с 1989 года.

Гигантская сальвиния имеет тенденцию накапливаться в небольших прудах или местах, где отсутствует водообмен. Как только оно покроет поверхность воды, это плавающее растение начнет накапливаться и может подниматься над поверхностью воды на 12 дюймов или более. В таких условиях резко снижается кислородная подпитка нижележащих вод. Коврики сальвинии на поверхности болота могут задушить местную болотную растительность.

Заражение сальвинией снижает качество среды обитания для многих свежих болотных видов рыб и диких животных, включая местную пятнистую утку и ее критически важную среду для выращивания расплода, зимующих перелетных водоплавающих птиц, рельсов и других. Гигантская сальвиния более терпима к засолению, чем водные гиацинты. В результате сальвиния гигантская встречается не только в свежих болотах, но и обычна в промежуточных и даже солоноватых болотах с низкой соленостью.В этих промежуточных и солоноватых болотах сальвиния также оказывает негативное влияние на продуктивность устьевого рыболовства, поскольку потеря кислорода, связанная с сальвинией, может сделать потенциально высококачественные питомники непригодными для использования.

Служба инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (APHIS) провела оценку биоконтроля с помощью долгоносика сальвинии, который произрастает в Южной Америке. Этот долгоносик питается исключительно листьями, бутонами и корневищами видов сальвинии, и APHIS определила, что долгоносики безопасны для выпуска.Этот долгоносик десятилетиями успешно использовался в других странах для борьбы с гигантской сальвинией.

Чтобы решить проблему гигантской сальвинии, Департамент дикой природы и рыболовства Луизианы (LDWF) начал финансирование Университета штата Луизиана (LSU) для размножения долгоносика сальвинии в 2007 году. Однако в 2015 году LSU временно перестало использовать пруды, где был долгоносик. выращивание и производство долгоносика прекратилось на несколько лет.

В связи с увеличением площади заражения сальвинией в частных прибрежных болотах Управление экологических служб штата Луизиана в партнерстве с Управлением по охране и восстановлению прибрежных районов штата Луизиана получило финансирование в размере 3,8 млн долларов США в рамках Закона о планировании, защите и восстановлении прибрежных водно-болотных угодий (CWPPRA) для LSU для размножения долгоносиков и предоставления их бесплатно землевладельцам в течение 20 лет, а также для финансирования LSU и Геологической службы США для мониторинга выбранных участков выпуска.

На это финансирование LSU построило два дополнительных пруда для выращивания долгоносиков, предназначенных для выращивания долгоносиков для прибрежных землевладельцев. В этих прудах выращивают сальвинию, а затем заражают долгоносиками. Сальвинию необходимо регулярно удобрять, а муравьи-пожары по периметру прудов должны контролироваться, потому что муравьи будут молиться личинкам долгоносика и взрослым особям.Когда плотность долгоносиков становится высокой, но до того, как долгоносики убивают сальвинию, сотрудники LSU проводят сбор урожая. Землевладельцы приезжают с прицепами и десятками пустых пластиковых контейнеров емкостью 20 галлонов для приема зараженной долгоносиком сальвинии. Затем землевладельцы распространяют этот материал в местах заражения сальвинией.

Поскольку долгоносик сальвинии произрастает в тропическом климате Бразилии, он не приспособлен к холоду.Долгоносики кажутся неспособными пережить типичные зимы в центральной и северной Луизиане, но они выживают в южной Луизиане. Температура ниже 39 градусов по Фаренгейту смертельна для яиц и личинок; следовательно, в южной Луизиане зимуют только взрослые особи. Однако после двух редких случаев обледенения прибрежных болот в январе 2018 г. популяции долгоносиков на некоторых прибрежных болотах были уничтожены или почти уничтожены. Эти обледенения также временно снизили охват гигантской сальвинией. К сожалению, однако, он находится на пути к выздоровлению, учитывая его тенденцию к быстрому росту и распространению.

Штормовые нагоны иногда вымывают сальвинию из некоторых прибрежных болот. Там, где это происходит, популяции долгоносиков уничтожаются вместе с сальвинией, и землевладельцы должны повторно интродуцировать долгоносиков, когда сальвиний возобновляется. Сильные дожди, связанные с ураганом Харви в 2017 году, вызвали массивное наводнение в верховьях реки Сабина, в результате чего сальвиния оказалась глубоко в болотистых районах, расположенных ниже по течению, где ранее не было проблемы с сальвинией.Эти события демонстрируют, что производство и интродукция долгоносиков будут постоянно необходимы для решения меняющихся условий окружающей среды. Кроме того, необходимы скоординированные усилия на уровне ландшафта для сокращения и / или устранения источников сальвинии вверх по течению, которые продолжают выделять материал в болота и топи вниз по течению.

Взрослые долгоносики сальвинии имеют максимальный размер не более двух миллиметров в длину. В течение своей шести-восьми месяцев жизни одиночный долгоносик не может причинить большого вреда.Моделирование показало, что популяции долгоносиков должны вырасти до очень больших количеств, прежде чем их пищевое повреждение окажет пагубное воздействие на сальвинию. Чем больше биомассы сальвинии, тем больше должна быть популяция долгоносика, чтобы значительно повредить сальвинию. Чтобы добиться таких больших популяций долгоносиков, необходимо от пяти до шести поколений, что, в свою очередь, требует умеренного или длительного вегетационного периода с теплой весной и осенью, чтобы приспособиться к этим поколениям, прежде чем низкие температуры снова воспрепятствуют размножению.

Поскольку для уничтожения гигантской сальвинии необходимо большое количество долгоносиков, борьба с ними может быть невозможна в год выпуска долгоносиков. По неофициальной информации, может потребоваться от двух до трех лет после выпуска, чтобы значительно уменьшить густые и обширные заражения сальвинией. Однако небольшие заражения можно быстрее подавить, если ввести большое количество долгоносиков. По мере того, как популяции долгоносиков увеличиваются и их питание становится все более разрушительным, окраска сальвинии меняется от здоровой зеленой до зелено-коричневой, красновато-коричневой, а затем черной.

Ронни Пай, биолог по рыбам и дикой природе
[email protected], (337) 291-3117

Миссия Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США заключается в сотрудничестве с другими организациями в целях сохранения, защиты и улучшения состояния рыб, диких животных, растений и их сред обитания на благо американского народа.