Эфирные масла, батарейки и фармпрепараты — с каждым годом появляется все больше исследований, в которых ищут практическое применение для печально известного борщевика Сосновского. Завезенное в качестве кормовой культуры в 40-х годах прошлого века, сегодня это растение превратилось в масштабное бедствие, захватывающее огромные территории. В чем кроется настоящий вред сорняка, как с ним предлагают бороться эксперты и что в этой истории удивило генетиков, читайте в нашем материале.
Агрессивный вид
Стоит начать с того, что борщевик относится к семейству Зонтичные и насчитывает порядка ста видов. Не все из них одинаково ядовиты. Например, родственные ему борщевик обыкновенный и борщевик сибирский безвредны для природы. Когда-то их употребляли в пищу и, по одной из версий, в честь этих растений назвали хорошо знакомое нам блюдо — борщ.
Впервые борщевик Сосновского был описан в 40-х годах прошлого века. Его родиной считаются горные районы Кавказа и северо-восточные регионы Турции. Высокая урожайность, множество питательных веществ, быстрый рост, неприхотливость и устойчивость к холоду — все эти качества оказались крайне ценными в послевоенные годы, когда перед Советским Союзом стояла задача в кратчайшие сроки восстановить и повысить продуктивность сельского хозяйства. Начались масштабные исследования этого вида, подтвердившие его пользу для аграрных нужд. Уже в 1947 году культуру ввели в качестве нового силосного растения.
Вскоре выяснилось, что борщевик непригоден для откорма животных из-за токсических свойств и ухудшает вкус мяса и молока. Со временем его перестали выращивать, но к тому моменту растение уже активно распространялось самостоятельно, вторгаясь в природные экосистемы.
Угроза за забором
Для человека этот сорняк опасен в первую очередь из-за сока, который содержится в листьях. В его состав входят фуранокумарины — вещества, которые, попадая на кожу, в сочетании с ультрафиолетовым излучением вызывают сильные ожоги. Поэтому при контакте с растением ни в коем случае не стоит находиться под солнечными лучами. Такие ожоги заживают долго, а еще могут вызывать аллергические реакции в виде сыпи или зуда.
Еще одна проблема, более глобальная, связана с биоразнообразием. По словам доктора сельскохозяйственных наук, советника председателя совета директоров ГК «ЭФКО» Екатерины Журавлевой, сорняк вредит не только человеку, но и в целом представляет угрозу для всей экосистемы.
«Борщевик Сосновского относится к так называемым инвазивным видам. Такие растения и животные обладают высоким коэффициентом размножения и быстро завоевывают территории, вытесняя естественные виды», — рассказывает профессор РАН.
«Сейчас можно смело сказать, что практически вся центральная часть нашей страны находится в зоне размножения борщевика Сосновского. Точные цифры, я думаю, никто не назовет. Растение распространяется очень быстро, поэтому фиксировать масштабы в реальном времени невозможно», — отмечает эксперт.
Взгляд из космоса
Бороться с борщевиком действительно сложно — только на одном растении образуется более десяти тысяч семян, способных сохранять всхожесть до десяти лет. У него нет естественных вредителей, оно легко опыляется и плодоносит. Высота сорняка может достигать четырех метров, а сильные и глубокие корни помогут ему прорасти, даже если избавиться от надземной части.
Все это приводит к тому, что на уничтожение сорняка ежегодно тратятся значительные ресурсы. В прошлом году стало известно, что Роскосмос с помощью данных спутника и нейросетей будет определять ареалы его распространения и рассчитывать площадь. Первой с помощью космической съемки исследовали Тульскую область. Дистанционное зондирование помогло выявить более 1 100 очагов произрастания, а также наиболее пораженные районы.
«Распространение сорняка напрямую зависит от обработки пашен. Если изучить ситуацию в регионах, можно заметить, скажем, что в большинстве центральных областей страны борщевик есть, а вот в Белгородской его трудно найти. Связано это, в первую очередь, с активной хозяйственной деятельностью человека. Все поля там обрабатываются, обочины скашиваются», — замечает Екатерина Журавлева.
По мнению агроэколога, руководителя движения «СтопБорщевик» Антона Гладилина, среди эффективных способов борьбы можно выделить биометоды. В том числе доступные на рынке бактериальные культуры, которые распыляют на скошенных участках, где рос борщевик. Но важно учитывать, что эти препараты могут навредить и другим растениям.
«Есть удачные примеры, когда поля обрабатывают с помощью дронов, точечно разбрызгивающих гербициды. Этот метод называется ультрамалообъемным опрыскиванием, и для него используют готовые концентрированные растворы. Кроме того, растение можно скармливать овцам и козам. На их здоровье это никак не повлияет. Что касается естественных вредителей, у борщевика на родине они наверняка есть, поскольку там он ведет себя скромнее. Было бы неплохо отправиться на Кавказ с экспедицией, чтобы изучить его конкурентов, местную флору и фауну. Главное, не завезти потом к нам еще что-то опасное», — говорит специалист.
Есть и более нестандартные методы. Несколько лет назад сотрудники Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН запустили проект под названием «Мороз». Идея заключается в том, что подземные почки и семена растения погибают, если их заморозить до температуры -12 °C. Зимой борщевик защищен от холода снегом, а значит, чтобы заморозить почву, нужно всего лишь ее очистить.
«Эксперимент хорошо показал себя в республике Коми, а также в других северных регионах (а борщевика Сосновского там много). Частично его сейчас применяют в Архангельской области и в республике Удмуртия. В Московской области результаты пока не такие успешные. Метод, конечно, странный, но он экологически безопасный и на практике неплохо работает», — сказал Антон Гладилин.
От медицины до строительства
Между тем в научном сообществе продолжают исследовать свойства растения и ищут способы применения, в которых агрессивный сорняк мог бы пойти на пользу.
Наиболее очевидный вариант — медицина. Те самые фуранокумарины, повышающие чувствительность к воздействию ультрафиолетового света, можно применить в качестве фотосенсибилизаторов. Работают они так: в препарат добавляют наночастицы с экстрактом борщевика. Они доставляют действующие вещества через кровоток к опухолевым тканям. Связываясь с ДНК раковых клеток, молекулы облучаются УФ-светом, в результате чего опасные клетки гибнут. Такую разработку представили в Мордовском государственном университете (МГУ) имени Н. П. Огарева.
Сейчас этот препарат, как пояснили в университете, находится на стадии доклинического исследования. Для разработки рецептуры, технологии промышленного производства и создания образцов для клинических испытаний, а также совершенствования и масштабирования технологии необходимы инвестор и индустриальный партнер, а еще разрешение Минздрава на проведение клинических исследований.
«Если эффект, полученный в эксперименте, подтвердится в условиях клиники, при этом не будет возникать нежелательных явлений — препарат можно регистрировать на территории РФ и внедрять в масштабную практику», — прокомментировала проректор по инновационной деятельности в сфере биотехнологии и медицины Лариса Балыкова.
Применение опасному сорняку, как ни удивительно, нашли и в сфере электроники. Как выяснили сотрудники МГУ им. М. В. Ломоносова и Сколтеха, из переработанной биомассы можно получить компоненты для натрий-ионных аккумуляторов. Такой тип батареек может заменить литий-ионные, для которых необходим дорогостоящий редкоземельный металл. Подробнее об этой технологии мы рассказывали в отдельном материале.
Более того, из опасного сорняка можно строить целые дома. Исследователям Московского государственного строительного университета (МГСУ) удалось создать из предварительно модифицированного борщевика и гипсового вяжущего материала тепло- и шумоизоляционные изделия. В их надежности можно не сомневаться: растение обладает хорошим сцеплением, неплохо сочетается с гипсом и придает материалу армирующие свойства. Такая строительная смесь из борщевика будет дешевле традиционных аналогов, уверены специалисты.
Пока же в активную практику все эти технологии не вошли. Одна из главных проблем, связанных с подобными научными проектами касается логистики и хранения биомассы, считает Антон Гладилин.
Другая проблема таких разработок — информационная или скорее психологическая. Авторы исследований могут применить биомассу на своей научной установке, чтобы протестировать технологию. Увидев в СМИ новость о том, что ученые нашли новый способ утилизировать борщевик, читатель может решить, что отныне бороться с ним не обязательно. Это опасная тенденция, которая может обесценить основную работу, хотя и кажется с точки зрения науки интересной, добавляет Антон Гладилин.
Сильные гены
Однако интересен для исследователей борщевик не только в плане практического применения. Недавно московские генетики впервые проанализировали последовательность генома борщевика Сосновского и сделали неожиданное открытие: выяснилось, что количество генов в сорняке почти в два раза превышает среднее для большинства других растений значение.
На этом открытия не заканчиваются. Авторы исследования изучили генетические маркеры порядка 180 образцов из разных регионов России, от Калининграда до Дальнего Востока. И столкнулись с еще одной загадкой, увидев, что борщевик Сосновского и другой, близкий ему борщевик Мантегацци (распространен в Западной Европе), не различаются по этим маркерам, то есть, возможно, представляют собой один и тот же вид. Предварительные данные указывают также на то, что и считающийся эндемиком Крыма борщевик пушистый — это тот же вид. Вообще, все растения рода борщевик достаточно слабо изучены, поясняет эксперт. Многие из них растут в труднодоступных местах. А вот борщевик Сосновского найти легко, но собирать непросто из-за его большого размера и опасности для здоровья. Так что до сих пор не до конца понятно, где проходит граница, разделяющая некоторые виды.
«Многие биологи допускают существование гибридов борщевика Сосновского с местными, отечественными видами. Самый известный из них — борщевик сибирский. Вопреки своему названию, он распространен не только в Сибири, но и во всей европейской части России. Если эти растения действительно могут образовывать гибриды, значит, борщевик Сосновского способен „захватывать“ не только территории и экосистемы, но и геномы других видов. Но пока генетические исследования не показали наличия подобных гибридов, так что видимо, если такое и происходит, то достаточно редко», — отмечает ученый.
Парадокс инвазий
Еще один вопрос связан с так называемым парадоксом инвазивных видов.
Обычно, чтобы успешно освоить новые территории, тому или иному виду животных и растений необходимо большое генетическое разнообразие. Это позволяет лучше адаптироваться к местным условиям. Но, как правило, у инвазивных видов это разнообразие будет небольшим: зачастую переносится не очень большое количество экземпляров, а порой и вовсе всего несколько семян попадают в новую среду практически случайно. Отсюда возникает вопрос: благодаря чему инвазивные виды настолько успешно осваивают территории?
«Если растения из первичного ареала обитания не подходят к новым условиям, то успешного распространения не произойдет. Если только случайно не будут перенесены экземпляры с генотипами, которые хорошо приживутся (например, так произошло с кроликами в Австралии). А в случае с борщевиком Сосновского мы наблюдаем следующую картину: человек многократно ввозил растение, то есть происходил более-менее постоянный поток, благодаря чему разнообразие не снизилось по сравнению с первичным ареалом, так что тут парадокса по факту и нет», — считает Мария Логачева.
Может ли борщевик Сосновского в будущем исчезнуть сам
Такой сценарий тоже возможен, но, по мнению кандидата биологических наук Марии Логачевой, при определенных условиях, которые, впрочем, довольно трудно соблюсти. Например, если в районах, где растет борщевик, появится лес. Этому растению нужно много света, поэтому появляется оно, как правило, на открытых участках. Конечно, его можно найти на лесных опушках, но вглубь леса сорняк не уходит.
Вторая уязвимость растения: нехватка влаги. Соответственно, если участок, где он растет, станет более сухим и, например, превратиться в степь, борщевику развиваться там станет трудно. Это возможно в недалеком будущем в результате изменения климата, правда, это тот случай, когда лекарство хуже болезни.
Третий вариант, наиболее вероятный, связан с интенсивным хозяйственным использованием. Как показывает многолетний опыт, больше всего борщевик любит осваивать бывшие пашни и заброшенные сельские хозяйства. Если вернуть эти земли в использование, сорняк уйдет.
Однако все эти варианты развития событий — лишь гипотетические, и относиться к ним как к готовому рецепту по избавлению от сорняка не стоит. Реальными и куда более эффективными инструментами все же будут выкапывание и гербициды.
Решение есть
Какие же перспективы видят сейчас эксперты? Некоторые смотрят на ситуацию все еще с опаской и дают неутешительные прогнозы. В частности, в Сколтехе провели исследование с помощью алгоритма машинного обучения и выяснили, что к 2040–2060 годам ареал борщевика Сосновского может распространиться почти на всю европейскую часть России. Причем такой исход возможен даже с учетом глобального потепления.
Другие смотрят на ситуацию более оптимистично, подчеркивая, что битва с борщевиком только набирает обороты. Помимо прочего, в настоящее время Минсельхоз уделяет особое внимание возврату пахотных земель, которые когда-то были утрачены и заросли опасным сорняком.
А в начале этого года Госдума приняла в первом чтении новый законопроект о борьбе с распространением сорняка. Согласно документу, владельцы, арендаторы и пользователи земель должны будут проводить мероприятия по борьбе с инвазивными растениями. Как считают соавторы проекта, эффективность мер связана не столько с ответственностью собственников, сколько с подготовкой реальных рычагов помощи органам местной власти и гражданам.
Аналогичного мнения придерживается руководитель движения «СтопБорщевик» Антон Гладилин, который также видит перспективу в запуске федеральной программы, позволяющей контролировать распространение инвазивных видов.
Сегодня в борьбе с борщевиком участвуют исследователи, ученые и волонтеры. Эксперты выступают с тематическими лекциями, активисты проводят субботники, на просторах сети появляются новые карты распространения сорняка. Становится очевидно, что решить проблему можно только, если подойти к ней комплексно и на действительно масштабном уровне. Ведь если использовать только один метод, пусть и самый эффективный, очистить регионы от вредоносного растения не получится.
Анна Шиховец
