Обычному садовому цветку никелевая почва грозит отравлением. Но некоторые растения научились переносить и накапливать металл в тканях, поэтому их называют гипераккумуляторами. Они не превращают землю в слитки: никель находится внутри клеток и сосудов, а концентрации особенно богаты в листьях, стеблях или соке. Эти ботанические странности интересны не только ученым. Исследователи проверяют, можно ли выращивать их на бедных рудах и загрязненных землях, а после сбора извлекать металл из растительной массы.
| Место | Растение | Что оно делает с никелем |
|---|---|---|
| 5 | Odontarrhena chalcidica | Накопление никеля исследуют как основу для агромайнинга |
| 4 | Berkheya coddii | Сочетает высокую концентрацию с большой листовой массой |
| 3 | Noccaea caerulescens | В зависимости от популяции собирает несколько металлов |
| 2 | Phyllanthus balgooyi | Переносит особенно много никеля по флоэме |
| 1 | Pycnandra acuminata | Содержит рекордно концентрированный никелевый латекс |
5. Odontarrhena chalcidica
Эта небольшая желтоцветковая родственница алиссума растет на серпентиновых почвах Балкан, где никеля много даже по меркам металлосодержащих пород. Старое название вида – Alyssum murale – до сих пор встречается в агрономических исследованиях. Ученых привлекает сочетание устойчивости к никелю и надземной массы, которую можно собрать. В опытах растение выращивали даже на техногенных субстратах из гальванических отходов, богатых никелем.
Смысл такой технологии не в том, чтобы пустить цветок в пищу или получить металл прямо из живого листа. Растения срезают, высушивают, сжигают, а металл затем отделяют от золы. Это направление называют фитомайнингом. Пока оно требует точного подбора почвы, урожайности и обработки, поэтому желтый цветок остается не готовой заменой шахте, а необычным участником исследований.
4. Berkheya coddii
В Южной Африке среди никельсодержащих почв растет колючеватая беркея Кодда – высокий многолетник с крупными листьями. Ее преимущество перед миниатюрными гипераккумуляторами в том, что она производит заметную массу надземной ткани. В одном исследовании листья содержали до 7,6 процента никеля от сухой массы. Даже если концентрация уступает экстремальным значениям тропических деревьев, большой сбор биомассы делает растение важным кандидатом для расчета возможного урожая металла с участка.
Беркея также показывает, почему в фитомайнинге важен не только рекордный процент. Маленькое растение может концентрировать никель очень эффективно, но дать мало материала для переработки. Высокая трава, которую можно скашивать, создает другой баланс между концентрацией и объемом урожая. Исследователи рассматривают этот вид и для восстановления загрязненных земель, однако результаты зависят от состава грунта и условий выращивания.
3. Noccaea caerulescens
Ночеа кэрюлесценс – низкое крестоцветное растение, известное ботаникам еще и под прежним именем Thlaspi caerulescens. Это одна из модельных культур для изучения того, как растение переносит избыток металлов, не повреждая собственные клетки. Разные популяции по-разному работают с цинком, кадмием и никелем: в тканях побегов измеряли до 30 тысяч микрограммов цинка и около четырех тысяч микрограммов никеля на грамм сухой массы.
Это не универсальная фабрика всех металлов. Признак зависит от происхождения растения и условий, а отдельные популяции особенно приспособлены к цинку и кадмию. Именно вариативность делает ночеа удобной для исследований: можно сравнить, как растения одного вида выдерживают разные почвы и куда переносят поглощенные элементы. Никель распределяется по листу неравномерно, часто заметно на краях и кончиках.
2. Phyllanthus balgooyi
На Борнео растет кустарниковое дерево Phyllanthus balgooyi, чья внутренняя система переноса никеля выглядит почти невероятно. В исследовании ученые обнаружили в его флоэмном соке более 16 процентов никеля по массе. Флоэма переносит вещества между частями растения, поэтому металл здесь не просто застревает в корнях: он движется по проводящей системе и концентрируется в стеблях и черешках.
Вид растет на ультраосновных породах, богатых магнием, железом и никелем. Для растения такая почва – привычная среда, тогда как для большинства соседей избыток металла стал бы стрессом. Высокая концентрация в соке помогает ученым изучать, как дерево растворяет и удерживает никель, не выводя из строя собственные клетки. Внешне это тропический куст, а не металлический рудник, и именно этот контраст делает его одним из самых необычных гипераккумуляторов.
1. Pycnandra acuminata
В лесах Новой Каледонии растет Pycnandra acuminata – крупное дерево с оранжевым млечным соком. Когда кора повреждается, выступает латекс, в котором обнаруживали концентрации никеля примерно до четверти сухой массы. Это один из самых ярких примеров того, как растение может изолировать металл в специализированной жидкости, а не равномерно распределять его по всей древесине.
Дерево растет медленно и встречается в особых лесных сообществах на ультраосновных почвах. Поэтому сравнивать его с быстрорастущей беркеей как будущую сельскохозяйственную культуру было бы нечестно: концентрация впечатляет, но скорость накопления и объем доступной биомассы тоже важны. Никелевый латекс прежде всего помогает понять биологию переноса и хранения металлов. Пять растений показывают разные стратегии: накапливать никель в листе, переносить по сокам или выигрывать за счет объема побегов. Ни одна из них не отменяет осторожной оценки экологии и экономики участка.