Борщевик Сосновского

Борщевик Сосновского
Научная классификация
Домен: Эукариоты Царство: Растения Клада: Цветковые растения Клада: Эвдикоты Клада: Суперастериды Клада: Астериды Клада: Кампанулиды Порядок: Зонтикоцветные Семейство: Зонтичные Подсемейство: Сельдерейные Триба: Tordylieae Подтриба: Tordyliinae Род: Борщевик Секция: Pubescentia Вид: Борщевик Сосновского
Международное научное название
Heracleum sosnowskyi Manden., 1944
Систематика в Викивидах Изображения на Викискладе NCBI   360622 GRIN   t:70345 IPNI   843172-1 POWO  843172-1 WFO   0000720213

Борщеви́к Сосно́вского (лат. Heracléum sosnówskyi) — крупное травянистое растение, вид рода Борщевик (Heracleum) семейства Зонтичные (Umbelliferae). Растение обладает способностью вызывать сильные и долго не заживающие ожоги на коже.

С середины XX века растение культивировалось в СССР как силосное. Впоследствии выяснилось, что оно легко дичает и проникает в естественные экосистемы, практически полностью разрушая их. Листья и плоды богаты эфирными маслами, содержащими фуранокумарины — фотосенсибилизирующие вещества, которые при попадании на кожу могут повысить чувствительность её клеток к ультрафиолету, что может привести к буллёзному дерматиту, протекающему по типу ожога. Эти обстоятельства побудили к отказу от попыток промышленного культивирования.

Выделившая и описавшая новый вид борщевика в 1944 году И. П. Манденова назвала его в честь исследователя флоры Кавказа Дмитрия Ивановича Сосновского (1885—1953). В 1977 году в сообщении агробиолога К. А. Моисеева (при рассмотрении материала Коми филиала АН СССР на включение нового сорта борщевика «Северянин» в государственное испытание) указывалось, что исходный семенной материал для испытания борщевика был собран в 1951—1952 годах в окрестностях Нальчика, в естественных условиях произрастания.

Официальным бюллетенем ФГБУ «Госсорткомиссия» от 20 апреля 2012 г. № 6(176) районированный сорт борщевика Сосновского «Северянин» исключён из Государственного реестра селекционных достижений, допущенных к использованию, как утративший хозяйственную полезность.

В декабре 2014 года коды продукции борщевика Сосновского (зелёная масса и семена) исключены из Общероссийского классификатора продукции, с 1 января 2015 года борщевик утратил статус сельскохозяйственной культуры, с декабря 2015 года борщевик Сосновского внесён в Отраслевой классификатор сорных растений Российской Федерации.

Ботаническое описание

Двулетник или многолетник, монокарпик (то есть цветёт и плодоносит один раз в жизни, после чего отмирает).

Крупное травянистое растение высотой более метра, но во многих местах могут встречаться экземпляры высотой до 3 и даже 4-5 метров. Стебель бороздчато-ребристый, шероховатый, частично ворсистый, пурпурный или с пурпурными пятнами, несёт очень крупные тройчато- или перисто-рассечённые листья обычно желтовато-зелёного цвета длиной 1,4—1,9 м. Корневая система стержневая, основная масса корней располагается в слое до 30 см, отдельные корни достигают глубины 2 метров.

Соцветие — крупный (до 50—80 см в диаметре) сложный зонтик, состоящий из 30—75 лучей. Цветки белые или розовые; наружные лепестки краевых цветков в каждом зонтичке сильно увеличены. Каждое соцветие имеет от 30 до 150 цветков. На одном растении, таким образом, может быть более 80 000 цветков.

Плоды обратнояйцевидные или широкоэллиптические, длиной до 10—12 мм и шириной до 8 мм, по спинке усажены длинными, а у основания — шиповатыми волосками. Масса 1000 семян 12—16 г. Срок сохранения всхожести семян — 2 года.

Цветёт с июля по август, плоды созревают с июля по сентябрь.

• Внешний вид
• 
  Нижняя часть стебля
• 
  Полог купола и верхняя часть стебля
• 
  Соцветие
• 
  Плоды
• 
  Лист

Распространение

Естественные места произрастания борщевика Сосновского — Центральный и Восточный Кавказ, Закавказье и Ближний Восток, где он растёт в горных лесах и на субальпийских лугах.

В связи с культивированием борщевика Сосновского как силосной культуры он получил распространение в Восточной и Северной Европе (известен в Германии, Белоруссии, Скандинавии, Эстонии, Латвии, Литве, Польше, России и Украине, однако точных данных о его распространении нет), постепенно переселившись и в дикую природу, засевая берега водоёмов, пустыри, полосы отвода дорог, необрабатываемые участки полей, лесные поляны и опушки, склоны гор, долины рек. В России особенно проблемными по распространению борщевика являются северо-западный и центральный регионы. В печатных СМИ сообщения о диком распространении борщевика начали появляться в конце 1990-х годов. Проводится работа по картографированию распространения борщевика Сосновского. Для этих целей разработана и регулярно пополняется открытая база данных.

В 2019 году для мониторинга распространения борщевика Сосновского исследователи Сколтеха создали программный комплекс распознавания растения на основе компьютерного зрения. Технология основана на применении свёрточных нейронных сетей, которые позволяют делать высокопроизводительные вычисления (обработку фото- и видеоматериала) в режиме реального времени. Обученную нейросеть устанавливают на бортовой мини-компьютер, помещаемый на беспилотник.

По некоторым оценкам, борщевик занимает более миллиона гектаров в европейской части России.

В 2022 году российские учёные, опираясь на модель распространения видов, опубликовали прогноз распространения борщевика Сосновского, в соответствии с которым растение будет себя чувствовать более комфортно в северных регионах России, особенно если там станет на градус теплее и чуть сместится количество осадков, и через 15-20 лет может появиться за Полярным кругом.

Биологические особенности и экология

Растение влаголюбивое, но переносит временную засуху, которая заметно снижает урожайность. При застое воды весной частично вымокает. Плохо растёт при близком стоянии грунтовых вод. Требователен к плодородию почвы, предпочитает нейтральные почвы. Отличается хорошей зимостойкостью — выдерживает заморозки до —7 °C, под глубоким снегом до —40 °C. Всходы появляются ещё под снегом.

Около 1 % особей в ценопопуляции могут быть поликарпиками (растения, многократно цветущие и плодоносящие в течение жизни). Некоторые растения могут партикулировать (полная партикуляция соответствует вегетативному размножению).

Цветки опыляются насекомыми. Обычно появление семян является результатом перекрёстного опыления, но возможно также и самооплодотворение. В последнем случае семена также жизнеспособны, более половины из них прорастает и даёт нормальные проростки. Таким образом, одно изолированное растение может дать целую популяцию. В среднем одно растение даёт около 20 000 семян (почти половина из них в центральном соцветии), но отдельные экземпляры могут продуцировать более 100 000 семян.

Семена борщевика способны распространяться на большие расстояния, но большая часть семян находится вблизи материнских растений. Распространение семян происходит как естественным путём, так и с помощью человека.

Почти все семена, появившиеся в конце лета, находятся в состоянии покоя и не прорастают осенью. Прорастанию предшествует период роста эмбриона и выход из состояния покоя. Обязательным условием прорастания является воздействие в течение одного-двух месяцев низких среднесуточных температур 2—4 °C в период пребывания их во влажном состоянии.

По окончании периода покоя семена легко прорастают (около 90 % прорастает в лабораторных условиях при температуре 8—10 °C). В полевых условиях при прогревании почвы до 1—2 °C семена прорастают очень густо — несколько тысяч на м². Хотя в естественных условиях большинство проростков погибает, выжившие растения на следующий год обеспечивают семена для новой популяции. Благодаря быстрому развитию популяций, гигантские борщевики вытесняют другие растения и сохраняют доминирующую позицию на захваченных территориях. В среднем в популяции 10 % растений цветут и завершают жизненный цикл, в то время как прочие сохраняются в вегетирующем состоянии до следующего года.

Зацветает борщевик на 2—7 год жизни в зависимости от степени развития. Неплодоносившие на второй и последующие годы растения к осени формируют розетку из 9—15 листьев. У неплодоносящих экземпляров накопление массы в середине лета практически прекращается, и они в вегетативном состоянии остаются до глубокой осени, хорошо перезимовывают и на следующий год отрастают сразу же после схода снега.

Весной растения переносят заморозки до −7…−9 °C, а осенью — до −3…−5 °C. Через 40—45 дней после начала весеннего отрастания их высота достигает 1,5—1,7 м. Примерно через месяц (конец июня — начало июля) наиболее развитые растения зацветают. Продолжительность цветения 30—40 дней. На центральных зонтиках семена созревают через 40—45 дней, на боковых на 7—10 дней позже.

После плодоношения растение отмирает. Если нет условий для цветения (из-за недостаточного количества питательных веществ, затенённости, засухи или регулярного скашивания), оно задерживается. В таких случаях растения могут жить до 12 лет.

Особо высоким уровнем содержания токсичных веществ отличаются взрослые растения в стадии цветения и созревания семян.

• Заросли борщевика Сосновского
• 
  Заросли молодых растений
• 
  Цветущие растения
• 
  Плодоносящие растения

Значение и применение

Борщевик Сосновского ранее был классифицирован как силосное растение. В конце 1940-х годов селекционер Пётр Вавилов из Института биологии Коми АССР убедил руководство Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук в том, что борщевик поможет восстановить после войны сельское хозяйство. Позднее были выявлены опасные для человека свойства, и растение занесено в список сорных и опасных растений — «Чёрную книгу флоры Средней России», а с 2012 года исключено из достижений селекции.

Основная статья: Кормовая ценность борщевика Сосновского

Даёт ранний весенний корм и охотно поедается на пастбище и в сене всеми видами животных, кроме лошадей. Во второй половине июля — начале августа стареющие растения плохо поедаются козами, овцами и совсем не поедаются коровами. В природе служит кормом для диких животных — лосей, оленей, бурых медведей и других. Отмечено, что борщевик Сосновского является излюбленным кормом серны и тура, а также беловежского зубра.

Борщевик Сосновского впервые был описан в 1944 году. Это выносливое растение, хорошо произрастающее в холодном климате. На северо-западе России он впервые был интродуцирован в 1947 году. Как кормовое растение его вводили в Латвии, Эстонии, Литве, Белоруссии, Украине и в бывшей ГДР (Nielsen et al, 2005^{[уточнить]}). В России первый образец был собран в гербарий в 1948 году в районе Серпухова (Московская область). До 1970-х годов борщевик Сосновского отмечали редко, но позже вид получил широкое распространение (Игнатов и др., 1990^{[уточнить]}). В ботанических садах растение культивировали как декоративное (Бялт, 1999; Григорьевская и др., 2004^{[уточнить]}). До 1970-х годов его высаживали вдоль дорог для предотвращения выхода на них сельскохозяйственных и диких животных. В связи с тем, что сок, а также пыльца цветущего растения очень токсичны, при работе с ним следует проявлять особую осторожность. На корм скоту идёт в переработанном виде, а молодые побеги — в свежем. Питательность 1 кг зелёной массы 0,15 кормовых единиц. Содержание (в %) сухого вещества в зелёной массе — 15, сырого белка в сухом веществе — 15—17.

Медоносное растение. За период цветения 100 цветков выделяют 69,4 мг сахара. Продуктивность нектара одним растением 12,9 г. Продуктивность нектара при сплошном произрастании в Пензенской области 100, а на Украине 240—300 кг/га.

Борщевик Сосновского может использоваться как сырьё для производства биоэтанола. С гектара борщевика, ориентировочно, можно получить до 25 тыс. литров биоэтанола. Для сравнения, сахарный тростник и сахарная свекла позволяют производить соответственно 4550 и 5060 литров биоэтанола с гектара.

В 2022 году учёные МГУ им. М. В. Ломоносова и Сколтеха объявили о разработке метода переработки биомассы борщевика Сосновского в анодный материал для натрий-ионных аккумуляторов. Однако пока ячейки с анодами из борщевика по удельной ёмкости проигрывают другому растительному сырью.

В 2023 году стало известно, что учёные Мордовского государственного университета им. Н. П. Огарёва создали из экстракта борщевика Сосновского фотосенсибилизатор для лечения рака кожи, кишечника, мочевого пузыря и шейки матки. Действующее вещество, введённое пациенту внутривенно, под воздействием облучения ультрафиолетовым светом проникает в ДНК раковых клеток и запускает механизм их самоуничтожения — апоптоз. По состоянию на март 2023 года, разработка находилась на этапе доклинических исследований. Результаты опытов на мышах и крысах показали высокую эффективность лекарства: было установлено выраженное уменьшение размера опухолей, а также полное выздоровление у 30 % подопытных без возникновения рецидивов заболевания.

Борьба с борщевиком

В качестве эффективного метода борьбы с растением предлагается вспашка и дискование зарослей с последующей посадкой клубней топинамбура, либо даже высадка клубней топинамбура в заросли борщевика.

В 2021 году российские инженеры разработали и испытали дрон, обнаруживающий борщевик Сосновского с воздуха и размечающий его на снимках для последующего уничтожения. Испытания показали, что точность определения борщевика на кадрах составляет 96,9 %.

Активная борьба с распространением этого инвазивного вида ведётся во многих странах Евразии, в частности, в Финляндии, Польше, России, Латвии, Литве, Эстонии, Белоруссии.

Юридическая ответственность владельцев земельных участков

В Российской Федерации ответственность за уборку борщевика лежит на собственниках и арендаторах земельных участков, которые обязаны проводить мероприятия по защите территорий от зарастания этим сорняком. Если гражданам сложно самостоятельно избавиться от борщевика, они могут обратиться за помощью в органы местного самоуправления или территориальное управление Россельхознадзора. В случае, если муниципалитет осуществляет работы по уничтожению борщевика по просьбе собственника, последний должен будет возместить расходы муниципалитета после окончания работ.

Фототоксичность

Солнечные ожоги кожи, обусловленные воздействием сока борщевика

Прозрачный водянистый сок борщевика содержит светочувствительные вещества из группы фуранокумаринов (псорален, бергаптен, метоксален). Под действием ультрафиолетового излучения они переходят в активную форму, способную вызывать серьёзные повреждения кожи (воздействие на клеточные структуры происходит на уровне ДНК), требующие длительного лечения и не всегда проходящие бесследно. После контакта с растением, особенно в солнечные дни, на коже может появиться сильный ожог. Особая опасность заключается в том, что прикосновение к растению первое время не вызывает никаких неприятных ощущений.

При попадании сока на кожу её нужно как можно скорее изолировать от действия света (обмотав любым светонепроницаемым материалом в первые же минуты после поражения), а затем уже в тёмном месте тщательно промыть водой с мылом и исключить воздействие солнечных лучей не менее чем в течение 2 суток.

Сок борщевика при попадании в глаза может привести к слепоте (в результате сильного ожога роговицы глаза). Отмечены случаи потери зрения детьми, которые играли с полыми стеблями растения как с подзорными трубами.

Аэрозоль сока борщевика и его пыльца при высоких концентрациях могут вызвать отёк верхних дыхательных путей (в первую очередь гортани), а также верхних частей пищевода.

Генотоксичность

Сок борщевика Сосновского обладает некоторыми патогенными свойствами и в отсутствие фотоактивации. Так, установлено, что сок способен вызывать грубые нарушения структуры хромосом — хромосомные аберрации, в основном через повреждение веретена деления (анеугенный эффект). То есть сок борщевика Сосновского имеет мутагенный эффект. Кроме того, было зарегистрировано, что сок угнетает деление клеток (митоз).

Существует версия, что картина поражения соком борщевика легла в основу древнегреческого мифа о смерти героя Геракла.

Классификация

Таксономия

Heracleum sosnowskyi (L.) Manden., 1944, Zametki Sist. Geogr. Rast. 12: 17

Вид Борщевик Сосновского относится к роду Борщевик (Heracleum) семейства Зонтичные (Apiaceae) порядка Зонтикоцветные (Apiales). Кладограмма в соответствии с Системой APG IV:

  ещё 6 семейств   еще 146 подтвержденных вида
и 33 в статусе "непроверенных"
          порядок Зонтикоцветные     род Борщевик                     отдел Цветковые, или Покрытосеменные     семейство Зонтичные     Борщевик Сосновского               ещё 63 порядка цветковых растений   ещё 447 родов        

Литература

• Губанов И. А. и др. Иллюстрированный определитель растений Средней России / И. А. Губанов, К. В. Киселева, В. С. Новиков, В. Н. Тихомиров. — М.: Товарищество научных изданий КМК, 2003. — Т. 2: Покрытосеменные (двудольные: раздельнолепестные). — С. 632. — 665 с. — 3000 экз. — ISBN 5-87317-128-9.
• Цвелёв Н. Н. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России: (Ленинградская, Псковская и Новгородская области) / Ботан. ин-т им. В. Л. Комарова РАН. — СПб.: Изд-во С.-Петерб. гос. хим.-фармацевт. акад., 2000. — С. 516. — 784 с. — ISBN 5-8085-0077-X.
• Москаленко Г. П. Карантинные сорные растения России / МСХ РФ, Госинспекция по карантину растений РФ (Росгоскарантин), ВНИИ карантина растений. — Пенза: Пензенская правда, 2001. — 280, [32] с. — ISBN 5-93434-011-7.
• Лунёва Н. Н. Борщевик Сосновского в России: современный статус и актуальность его скорейшего подавления // Вестник защиты растений. 2013. № 1. С. 29-43.[1][2] Архивная копия от 17 июля 2017 на Wayback Machine
• Лунёва Н. Н. Борщевик Сосновского в Российской Федерации} // Защита и карантин растений. 2014. № 3. С. 12-18 Архивная копия от 9 июля 2018 на Wayback Machine.
• Сацыперова И. Ф. Борщевики флоры СССР — новые кормовые растения: Перспективы использования в народном хозяйстве / Отв. ред. Ал. А. Фёдоров(†), Н. Н. Цвелёв; Рец.: З. Т. Артюшенко, И. В. Грушвицкий; АН СССР, Ботанический ин-т им. В. Л. Комарова. — Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1984. — 224, [24] с. — 1000 экз.
• Чёрная книга флоры Сибири / Авт.: Л. Н. Ковригина, А. В. Филиппова, И. В. Тарасова и др.; Науч. ред. Ю. К. Виноградова; Отв. ред. А. Н. Куприянов; Рец.: М. С. Игнатов, А. А. Нотов. — Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2016. — 440 с. — 500 экз. — ISBN 978-5-9907634-4-9.
• Афонин А. Н., Лунева Н. Н., Ли Ю. С., Коцарева Н. В. Эколого-географический анализ распространения и встречаемости борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden.) в связи со степенью аридности территорий и его картирование для европейской территории России // Экология. 2017. № 1. С. 66-69 Архивная копия от 28 июня 2018 на Wayback Machine.
• Галынская Н., Гаранович И., Мотыль М., Титок В. Биорациональные гербициды — радикальное средство победы над борщевиком Архивная копия от 28 июня 2018 на Wayback Machine // Наука и инновации. 2013. № 6. С. 67-70.
• Бударин С. Н. Морфофизиологические взаимоотношения борщевика Сосновского (Heracleum sosnowskyi Manden) с культурными и сорными растениями : автореферат дис. … кандидата биологических наук : 03.01.05 Архивная копия от 30 июля 2018 на Wayback Machine / Бударин Сергей Николаевич; (Место защиты: Моск. с.-х. акад. им. К. А. Тимирязева). — Москва, 2015. — 24 с. [3] Архивная копия от 28 июня 2018 на Wayback Machine
• Кривошеина М. Г. Насекомые — вредители борщевика Сосновского в Московском регионе и перспективы их использования в биологической борьбе Архивная копия от 23 сентября 2020 на Wayback Machine // Российский журнал биологических инвазий. 2011. № 1. С. 44-51.
• Марченко А. А. Кормовые растения сенокосов и пастбищ СССР : в 3 т. / под ред. И. В. Ларина. — М. ; Л. : Сельхозгиз, 1956. — Т. 3 : Двудольные (Гераниевые — Сложноцветные). Общие выводы и заключения. — С. 183—187. — 880 с. — 3000 экз.
• Медведев П. Ф., Сметанникова А. И. Кормовые растения европейской части СССР. — Л.: Колос, 1981. — С. 38—40. — 336 с. — 25 000 экз.
• Литература — ПРО БОРЩЕВИК (Большая подборка публикаций про борщевик Сосновского) Архивная копия от 3 июля 2018 на Wayback Machine
• Скупченко Л. А. Семеноведение борщевика на Севере / Отв. ред. Л. И. Орёл; УрО АН СССР, Коми научный центр, Институт биологии. — Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1989. — 120, [24] = с. — ISBN 5-02-026571-3.
• Сандина И. Б. Борщевик, его биология и культура в Ленинградской области // Интродукция растений и зелёное строительство. Вып. 7: Введение в культуру новых полезных растений / Под ред. С. Я. Соколова. — М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1959. — С. 259–261. — 508 с. — 2000 экз.
• Озерова Н. А., Кривошеина М. Г. Особенности формирования вторичных ареалов борщевиков Сосновского и Мантегацци (Heracleum sosnowskyi, H. mantegazzianum) на территории России Архивная копия от 26 июля 2018 на Wayback Machine // Российский журнал биологических инвазий. 2018. № 1. С. 78-87.

Видео

•  Борщевик Сосновского: можно ли его победить? старший научный сотрудник ИПЭЭ РАН, доктор биологических наук, Кривошеина Марина Геннадьевна

Ссылки

• Борщевик Сосновского (англ.): информация на сайте GRIN.
• Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) Архивная копия от 11 июля 2008 на Wayback Machine
• Борщевик Архивная копия от 1 июля 2014 на Wayback Machine
• Про Борщевик Архивная копия от 12 июля 2012 на Wayback Machine
• Практическое пособие по борьбе с гигантскими борщевиками (на основе европейского опыта борьбы с инвазивными сорняками)
• Методические рекомендации по борьбе с нежелательными зарослями борщевика Сосновского Архивная копия от 20 сентября 2011 на Wayback Machine
• Экология: Не божий «одуванчик» борщевик…+ Архивная копия от 11 июля 2018 на Wayback Machine
• Лазарев А. М. Борщевик Сосновского | Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений (ВИЗР) Архивная копия от 7 июля 2018 на Wayback Machine
• Солнцева А. Эта земля уже захвачена: Алена Солнцева о пандемии борщевика // Газета.ру. 20.08.2017Архивная копия от 17 июля 2018 на Wayback Machine.
• Кривошеина М. Г. Борщевик Сосновского: можно ли его победить? Архивная копия от 22 ноября 2019 на Wayback Machine // Дарвиновский музей. 15 июня 2019.