Воздействие инвазивных видов растений на природную среду и человека на примере вида борщевик Сосновского (Heraclеum sosnоwskyi)

Селекция растений в целях увеличения их продуктивности, а также улучшения таких характеристик, как зимостойкость, фитоценотическая совместимость в травосмесях, эдафическая устойчивость к кислотности, засоленности почвы и другим условиям окружающей среды [1, с. 36] ведет к решению одной из главных задач сельского хозяйства — получению высоких и стабильных урожаев. Но есть и обратная сторона медали — заброшенные агросистемы представляют опасность для сосуществующих с ними экосистем — при открытом «столкновении» внедренного вида с исконными интродуцированный, а позже инвазивный вид вытесняет с территории практически всех представителей растительного сообщества, существовавшего здесь ранее, занимая всё большую площадь. Можно говорить не только о том, что сельское хозяйство непосредственно влияет на окружающую среду путем создания условий для эрозии почвы, внесения удобрений разного состава и использования пестицидов, но и косвенно — при забрасывании сельскохозяйственных земель с чуждыми для данных территорий видами часто происходит внедрение интродуцированных видов в нарушенные экосистемы, что ведёт к уменьшению биологического разнообразия территорий. Некоторые специалисты считают данную проблему более серьезной, чем глобальное потепление [2].

Примерами вторгающихся в экосистемы растений являются такие виды, как люпин многолетний (Lupinus perennis, часто использующийся как сидерат в сельском хозяйстве, произрастает в настоящее время на обочинах дорог, лесных полянах, песчаных карьерах, пустошах, заброшенных полях [3]), ирга колосистая (Amelanchier spicata, североамериканский инвазивный вид, изменяющий лесные сообщества Белоруссии, а также регионов средней полосы и северо-запада России [4; 5, с. 52–59]), борщевик Мантегацци (Heracleum mantegazzianum), ячмень гривастый (Hordeum jubatum, североамериканский инвазивный вид, распространившийся на территориях Северного Казахстана, Оренбургской области, Новосибирской области и других территориях [6, с. 193–197]), борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi). На борьбу с последним выделяются значительные средства во многих регионах Российской Федерации (так, например, в Ленинградской области уничтожение борщевика стоит отдельной строкой в бюджете региона, в 2017 году на борьбу с растением было выделено почти 40 млн. рублей [7]). Большое внимание общественности уделено проблеме распространения борщевика Сосновского — создаются специальные сайты с информацией о распространении данного вида и борьбе с ним, пишется огромное количество статей для привлечения все большего количества людей к этой экологической проблеме. Но почему именно этот вид является наиболее опасным инвазионным видом на территории России?

До 70-х годов XX века вид борщевик Сосновского считался перспективной кормовой культурой, произраставшей в восточной части Большого Кавказа, Восточном и Юго-Восточном Закавказье, на Северо-Востоке Турции в горных лесах и субальпийских лугах. Благодаря уникальным свойствам растения и большому объему зелёной массы, его стали культивировать для получения кормовой базы крупного рогатого скота на территории Восточной Европы, но столкнулись с рядом трудностей — из-за специфических особенностей вегетативных органов растений не только ухудшилось качество сельскохозяйственной продукции, но и нарушилось воспроизведение потомства, а также была зафиксирована опасность получения ожогов при контакте человека с борщевиком. В это время проводились работы по селекционному улучшению борщевика Сосновского — уменьшение содержания кумаринов в биомассе (сорт «Северянин» из республики Коми), создание гибридов с другими борщевиками (сорт «Отрадный БИН-1», созданный И. Ф. Сацыперовой в 1988 г. на основе борщевика понтийского), но они не получили широкого распространения [8]. Отсутствие положительных результатов применения борщевика Сосновского в сельском хозяйстве повлекло за собой принятие решения о прекращении возделывания данного вида сначала в Европе, а позже на территории СНГ. После ослабления антропогенного контроля борщевик стал распространяться за пределами сельскохозяйственных угодий, позже внедрение в экосистемы регионов стало приобретать массовый характер. Сейчас борщевик Сосновского массово произрастает на территории РФ в Псковской, Тверской, Ленинградской, Нижегородской, Тюменской, Пензенской, Ульяновской, Кировской, Вологодской, Самарской, Новосибирской, Сахалинской областях, Республике Коми, Карелия, а также в Белоруссии, Украине, Литве и Чехии [9, с. 36].

Чем обусловлено такое внезапное повсеместное распространение чужеродного растения? В свои работах Н. Н. Лунева, Д. В. Бочкарев, А. Н. Никольский, Н. В. Смолин, М. Ф. Иванов, А. А. Колосов выделяют несколько взаимодополняющих друг друга факторов: во-первых, биологические характеристики вида — основные это раннее прорастание семян, высокая жизнеспособность, быстрый рост, способность расти скученно, самоопыление, содержание угнетающих другие растения биологически активных веществ; во-вторых, человеческий фактор — заброшенные сельскохозяйственные земли, обочины дорог — излюбленные теперь уже места произрастания борщевика Сосновского — это нарушенные человеком экотоны [10, с. 13], не способные самостоятельно справиться с неприхотливым противником; в-третьих, отсутствие естественных сдерживающих барьеров [9, с. 36]. Высокое распространение борщевика зафиксировано на участках с минимальным проявлением деятельности человека, М. Ф. Иванов и А. А. Колосов называют борщевик Сосновского «индикатором бесхозяйственности». В тех местах, где земля возделывается человеком, встречаются лишь единичные экземпляры [11, с. 26].

В условиях первичного ареала борщевик Сосновского, вероятно, не имел столь широкого распространения из-за выпаса скота (преимущественно коз и овец) местным населением. Козы и овцы объедали вегетативные органы растения, что ограничивало количество семян, продуцируемых борщевиком. Предположительно, отрицательных проявлений влияния борщевика на сельскохозяйственную продукцию и состояние животных не наблюдалось, так как основной рацион домашнего скота составляла другая растительность. Новые всходы борщевика после уничтожения верхней части растения возникают через месяц [11, с. 26]. Так, например, монгольские скотоводы используют борщевик как ранневесенний корм, который быстро восстанавливает силы и питает ослабевших за зиму животных [12]. Борщевик Сосновского опасен для человека — прямой контакт с растением ведет к фотохимическим ожогам первой степени, а сок, попав в глаза, может вызвать слепоту. По данным журнала «LIFE» [13] ежегодно ожоги разной степени тяжести получают миллионы человек. При поражении фотохимическими ожогами более 80 % тела наступает смерть. Также сок борщевика Сосновского обладает патогенными свойствами — может проявляться мутагенный эффект и замедляться деление клеток в организме.

Распространившись на большие территории в условиях обитания вторичного ареала предпочитает освещенные малозадернованные места с влажной плодородной почвой, мало используемые человеком [10]. Поэтому большую опасность борщевик Сосновского представляет для пойменных земель, которые из-за стабильной и высокой урожайности, а также богатого флористического состава, определяющего высокое качество и питательность кормов, являются главным запасом кормовых угодий [14]. По результатам проведенных исследований подтверждено, что при внедрении борщевика Сосновского в пойменно-луговой фитоценоз происходит полная его деформация, уменьшение видового разнообразия [9, с. 37]. Причем «силён» борщевик Сосновского не только в физическом ограничении роста других растений (из-за большого размера и высокой плодовитости), но также и в химическом — зафиксировано аллелопатическое влияние борщевика Сосновского на другие виды растений — при наличии борщевика снижается энергия прорастания семян других видов на данной территории [15, с. 5845–5849]. Это происходит потому, что в зеленой массе борщевика содержатся эфирные масла и смолы, а также другие биологически активные вещества, их суммарное аллелопатическое воздействие обеспечивает практически бесконкурентное прорастание семян борщевика Сосновского. Это облегчает растению последующий захват территории [16]. Уничтожение фитоценозов создает продовольственную и фитосанитарную угрозу в регионах Российской Федерации.

Методы борьбы с данным растением различны — 1) биологические (к ним, в частности, относится использование борщевичной моли, личинки которой проникают внутрь ствола растения и продвигаются до соцветия, объедая цветки до их распускания. Негативная сторона метода — внедрение на территорию нового вида насекомых может привести к ещё более необратимым процессам внутри сложившейся экосистемы — следует детально изучить вид и его пищевые связи перед внедрением на территории распространения борщевика Сосновского [17]; 2) физические (выкапывание с корнем растения или подрезание цветоносов борщевика с конца мая до конца июня, что препятствует образованию соцветия. Существенный минус — частое произрастание борщевика Сосновского в местах, недоступных для ручного или моторного скашивания, а также быстрое восстановление растения — через месяц появляются новые соцветия [10]. Так, например, в Новгородской области на опытном участке в период с мая по август ручное скашивание проводилось 8 раз, но борщевик восстанавливался за период меньше месяца [11, с. 27]; 3) химические (использование различных гербицидов в борьбе с борщевиком Сосновского считается одним из самых перспективных методов, но имеются и недостатки — некоторые химические вещества уничтожают не только борщевик, но и всю растительность вокруг, а также не уничтожают корневую систему [18, с. 27–29; 19, с. 27]. Все вышеперечисленные методы неэффективны при их применении на каких-то отдельных территориях, только совместные, запланированные во всех регионах, мероприятия помогут сократить площадь произрастания борщевика Сосновского. Другой путь борьбы с инвазией вида заключается в нахождении ему полезного применения, но это возможно только при полном удалении фурокумаринов и других биологически активных веществ, которые могут использоваться в составе лекарственных препаратов [20]. На региональной научно-практической конференции «Борщевик Сосновского: экологическая проблема или сельскохозяйственная культура будущего?» в Санкт-Петербурге рассматривался вопрос о возможном успешном применении растения в качестве корма для скота (по расчетам поголовье крупного и мелкого рогатого скота можно значительно увеличить при таком объеме кормовой базы), источника сахара, биоэтанола, древесного угля, целлюлозы при правильной подготовке сырья, также растение является медоносным [21; 22]. Данные идеи считаются инновационными в настоящее время, но возможно благодаря ним можно справиться с борщевиком Сосновского и вновь поставить его на службу человечеству.

Распространение борщевика Сосновского на территории Российской Федерации является одной из самых острых проблем во многих регионах. Инвазия данного вида стоит в ряду самых опасных на данный момент потому, что приносит вред не только в долговременной перспективе, изменяя природные ландшафты, но и в настоящее время, так как опасна для человека. Следует обратить внимание на то, что большое количество растений помимо борщевика Сосновского внедрено в несвойственные им экосистемы по всему миру. Они представляют не меньшую угрозу, но при этом не оказывают непосредственного влияния на здоровье человека, вследствие чего проблеме их распространения уделяется намного меньше внимания, что может привести к необратимым последствиям в будущем.

Литература:

1. Шамсутдинов З. Ш. Селекция кормовых культур: достижения и задачи // Сельскохозяйственная биология. — 2014. — № 6. — С. 36–45.
2. Животные и растения-«иностранцы» обходятся Великобритании в 2 миллиарда в год // LENTA.RU. URL: https://lenta.ru/news/2007/11/08/ladybird/ (дата обращения: 11.09.2017).
3. Люпин как сидерат // VSESIDERATY.RU. URL: http://vsesideraty.ru/lyupin-kak-siderat/ (дата обращения: 3.09.2017).
4. Растения-трансформеры угрожают природе Беларуси: половина чужеземцев пришла с дачных участков // Зялёны партал. URL: http://greenbelarus.info/articles/26–09–2016/rasteniya-transformery-ugrozhayut-prirode-belarusi-polovina-chuzhezemcev-prishla (дата обращения: 4.09.2017).
5. Куклина А. Г. Натурализация Североамериканских видов ирги (Amelanchier medik.) во вторичном ареале // Российский Журнал Биологических Инвазий. — 2011. — № 1. — С. 52–59.
6. Иксанова Л. А., Абрамова Л. М. К характеристике ценопопуляций ячменя гривастого (Hordeum jubatum L.) в республике Башкортостан // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. — 2011. — № 3. — С. 193–197.
7. Борщевик сдается // Официальный сайт Администрации Ленинградской области. URL: http://lenobl.ru/news23173.html (дата обращения: 5.09.2017).
8. Сорняки. Борщевик Сосновского // Журнал «Зерно». URL: http://www.zerno-ua.com/journals/2012/dekabr-2012-god/sornyaki-borshchevik-sosnovskogo (дата обращения: 3.09.2017).
9. Бочкарев Д. В., Никольский А. Н., Смолин Н. В. Трансформация пойменно-лугового фитоценоза при внедрении в него адвентивного сорного вида — борщевика Сосновского // Вестник Алтайского государственного университета. — 2011. — № 7. — С. 36–40.
10. Лунева Н. Н. Борщевик Сосновского в России: современный статус и актуальность его скорейшего подавления // Вестник защиты растений. — 2013. — № 1. — С. 29–43.
11. Иванов М. Ф., Колосов А. А. Борьба с борщевиком Сосновского в Новгородской области // Защита и карантин растений. — 2012. — № 9. — С. 26–27.
12. «Месть Сталина» накрывает Россию и Европу ядовитым зонтиком // Комсомольская правда. URL: https://www.nsk.kp.ru/daily/26723.7/3748484/ (дата обращения: 4.09.2017).
13. Ядовитый монстр. Как борщевик победил Россию // LIFE. URL: https://life.ru/t/ %D0 %BD %D0 %B0 %D1 %83 %D0 %BA %D0 %B0/1028497/iadovityi_monstr_kak_borshchievik_pobiedil_rossiiu (дата обращения: 4.09.2017).
14. Экологические проблемы сельскохозяйственного использования земли // Агропромышленный портал «АГРОXXI». URL: https://www.agroxxi.ru/zhurnal-agromir-xxi/stati-rastenievodstvo/yekologicheskie-problemy-selskohozjaistvennogo-ispolzovanija-zemli.html (дата обращения: 29.08.2017).
15. Аллелопатическое влияние борщевика Сосновского (Heracleum Sosnowskyi manden) на культурные растения Чегодаева Н. Д., Маскаева Т. А., Лабутина М. В.// Фундаментальные исследования. — 2015. — № 2–26. — С. 5845–5849
16. Борщевик Сосновского — новый и опасный вид карантинного сорняка в условиях РСО-Алания // ФГБУ Российский сельскохозяйственный центр. URL: https://www.rosselhoscenter.com/stati-73 (дата обращения: 3.09.2017).
17. Правда и вымысел о борщевике, или как нам его извести // Greeninfo.ru. URL: https://www.greeninfo.ru/wild_growing/heracleum_sosnowskyi.html/Article/_/aID/4309 (дата обращения: 4.09.2017).
18. Спиридонов Ю. Я., Протасова Л. Д. Эффективность гербицидов в борьбе с борщевиком Сосновского // Защита и карантин растений. — 2012. — № 9. — С. 27–29.
19. Смолин Н. В., Бочкарев Д. В., Никольский А. Н. Поиск путей борьбы с борщевиком Сосновского продолжается // Защита и карантин растений. — 2011. — № 8. — С. 27–28.
20. Общая характеристика кумаринов // Doctor-V.ru. URL: http://doctor-v.ru/med/kumariny/ (дата обращения: 10.09.2017).
21. Межрегиональная научно-практическая конференция с международным участием «Борщевик Сосновского: экологическая проблема или сельскохозяйственная культура будущего?» // Межрегиональная общественная организация «Петровская академия наук и искусств». URL: http://xn--80ajkthhn.xn--p1ai/ %D0 %BD %D0 %BE %D0 %B2 %D0 %BE %D1 %81 %D1 %82 %D0 %B8/71-latest-news (дата обращения: 11.09.2017).
22. Злостный враг полей борщевик способен накормить и обогреть человечество // Комсомольская правда. URL: https://www.spb.kp.ru/daily/26723.7/3748614/ (дата обращения: 11.09.2017).