С детских лет помню наставления старших, что омела на дереве — это зло. Это полупаразитическое растение проникает в основную систему здоровых деревьев и «высасывает из них все соки». И это казалось правдой, потому что обычно на дереве, где росло много кругленьких кустиков омелы, больше ничего зеленого не было. Поэтому и сейчас, когда видим коммунальщиков, которые яро спиливают пораженные омелой насаждения, можно подумать, что делается это как раз во благо деревьев.
Но наука не стоит на месте. И сейчас, прежде чем браться за пилу, надо все тщательным образом взвесить, изучить и проанализировать. Столичные «зеленбудовцы» вряд ли этим подходом пользуются, но ученые на этом настаивают. А недавно команда наших ученых заявила о своей разработке, которая как раз может помочь городским службам в борьбе с омелой щадящими методами!
Предыстория изобретения — это конкурс Science Battle в 2019 году. Тогда победу на конкурсе научных стартапов Science Battle от частной пищевой промышленной компании Carslberg Ukraine одержал украинско-чешский проект Druid Drone. Компания профинансировала работы по разработке дрона, оборудованного специальными манипуляторами. В июне этого года команда получила украинский патент (UA 148100 U) на полезную модель «Универсальный манипулятор для беспилотного летательного аппарата с функциями исследования и обработки деревьев», который вступил в силу с 31.03.2021.
Разработка ученых позволяет не просто зафиксировать, как само дерево поражено омелой, но и определенным образом ограничивать рост этого полупаразитического растения, а еще отбирать его образцы для научных исследований и наблюдать, кто живет в этих кустиках. Подробнее об истории изобретения и его важности для сохранения городских зеленых насаждений от беспощадного кромсания «Дню» рассказали кандидат биологических наук, клеточный биолог и ботаник, автор идеи и координатор проекта Druid Drone Юлия КРАСИЛЕНКО и кандидат биологических наук, зоолог (орнитолог), эколог Наталья АТАМАСЬ.
«КОГДА НЕСКОЛЬКО РАЗ ПАДАЕШЬ С ДЕРЕВА В ПОГОНЕ ЗА ВЕТОЧКОЙ ОМЕЛЫ, ПОНЕВОЛЕ ИЩЕШЬ РОБОТИЗИРОВАННУЮ АЛЬТЕРНАТИВУ ФИЗИЧЕСКОМУ ТРУДУ»
— Почему возникла потребность в разработке функциональных модулей, которые бы контролировали распространение омелы?
— Ю.К.: Это необходимо для комплексного исследования и наблюдения за деревьями, когда исследователь находится на земле, но может отслеживать ситуацию на дереве с воздуха, отбирать образцы листьев или других органов растений и наносить химические вещества, безвредные для человека, окружающей среды и дерева-хозяина с помощью портативного коммерческого дрона, к которому присоединен манипулятор со сменными функциональными модулями. Когда несколько раз падаешь с дерева в погоне за веточкой омелы, отбиваешься от комаров в кроне или теряешь пинцет или увеличительное стекло, поневоле ищешь роботизированную альтернативу собственному физическому труду!
КАРОЛ РИДЛО ТА МАКСИМ ЛАЩЕНКО ЗА РАБОТОЙ / ФОТО NHUYEN THU
Но главная наша цель — это подготовка действенных методических рекомендаций относительно контроля омелы в Украине на основе собственных экспериментов и мирового опыта в виде иллюстрированной методички для украинских читателей. Сейчас в наших руках — три рабочих функциональных модуля, а именно Sampler — лапка-собиратель образцов, Secator — мини-пила и Observer — дополнительная периферийная камера для исследования птичьих гнезд в омеле. Green Doctor — это модуль для распыления регуляторов роста, мы будем испытывать его осенью, когда опадут листья.
Все модули Druid Drone можно в любой момент собрать под нужный дрон-основу, распечатав переходники и крепления на 3D-принтере по разработанным нами чертежам. Мы сейчас работаем с четырьмя дроноплатформами для изучения и контроля омелы (стабильным DJI Phantom 3, маневренным и легким DJI Mavic Air 2, «рабочей лошадкой» DJI Mavic2 Pro и кастомным мощным дроном чешской фирмы Rotorama).
МОДУЛЬ OBSERVER (НАБЛЮДАТЕЛЬ) УВЕРЕННО ЛЕТИТ К ОМЕЛЕ / ФОТО НАТАЛЬИ АТАМАСЬ
— Кто входит в команду проекта?
— Ю.К.: Сейчас мы работаем в таком составе: Юлия Красиленко (исследует растения-паразиты, а именно: механизмы их взаимодействия с растениями-хозяевами и экологические связи с разными организмами, также изучает омелы Украины, в частности, крымский вид — можжевеловую карликовую омелу, дубовую омелу европейскую и вредоносную омелу белую), Карол Ридло (чешский конструктор, дизайнер, программист, инженер, автор ряда симуляторов полета для гражданских и военных самолетов, он разрабатывает и совершенствует все функциональные модули манипулятора дрона для работы с деревьями в целом и омелой в частности, тренирует других участников проекта как пилотов и/или операторов дронов, и является ответственным за техническую составляющую проекта), Наталья Атамась (изучает птиц и других представителей биомногообразия, которые питаются омелой или обитают в ее куртинах, с помощью дрона собирает информацию о гнездовании птиц в омеле, что является важным аргументом против тотального уничтожения деревьев, пораженных омелой), Алексей Горелов (кандидат биологических наук, эколог растений, арборист, куратор участка «Березовый Гай» в Национальном ботаническом саду им. Н. Н. Гришко НАН Украины, совершенствует техники обрезки омелы с помощью привычных инструментов арбориста, адаптирует средства химического контроля омелы на поприщах Украины и изготовляет спилы и шлифы гаусторий (мест контакта) омелы с целью изучения их анатомо-морфологических особенностей в древесине разных растений-хозяев) и Максим Лащенко (менеджер проекта, специалист по связям с общественностью, пилот и оператор дрона).
ОМЕЛА В ОКОЛИЦАХ ОЛОМОУЦА, ЧЕХИЯ / ФОТО КАРОЛА РИДЛО С ДРОНА DJI MAVIC PRO 2
«ЗА ПОСЛЕДНИЕ 10 ЛЕТ ЭТО ПОЛУПАРАЗИТИЧЕСКОЕ РАСТЕНИЕ РАСПРОСТРАНИЛОСЬ ВО ВСЕХ СТРАНАХ ВОСТОЧНОЙ ЕВРОПЫ»
— Какие тенденции сейчас наблюдаются с распространением омелы, насколько это угрожающие или нет масштабы?
— Ю.К.: В течение 2017-2020 годов на основе собственных наблюдений, находок наблюдателей Украинской ботанической группы в фейсбуке, гербариев научно-исследовательских учреждений Украины и открытых баз данных по биомногообразию UkrBIN и iNaturalist, что является примером «citizen science», нашей командой было собранно данные относительно распространения омелы в Украине, в частности, омелы белой обычной — 1290 локалитетов, омелы пихтовой — 28, а омелы австрийской — 17 (https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/cjb — 2020-0037).
НАНЕСЕНИЕ НА ОМЕЛУ РЕГУЛЯТОРА РОСТА / ФОТО АЛЕКСЕЯ ГОРЕЛОВА
Конечно, картина далеко не полная. Мы продолжаем работу. Но стоит отметить, что это полупаразитическое растение в последние 10 лет значительно распространилось не только в Украине, но и во всех странах Восточной Европы, несомненно, что из-за изменения климата, освоения новых деревьев-хозяев (потеря специфичности), изменения количественного и качественного состава популяций птиц, которые являются векторами ее распространения, и других факторов.
— Какие существуют в целом методы борьбы с омелой, кроме тотальной обрезки деревьев?
— Ю. К: В мировой фитопатологической практике и тематической научной литературе вспоминается несколько способов контроля омелы, а именно: механический, химический, биологический и спонтанный. Последний достигается с помощью ливней, снегопадов, ветра, и на него полагаться не стоит, поэтому арбористы, садовники и дендрологи пользуются более регулируемыми подходами. Самыми действенными до сих пор остаются регулярные точечные и щадящие обрезки (веток деревьев или их фрагментов, а также кустиков омелы), вырезка гаустории омелы с заполнением раны регенерационной замазкой с антисептиком и замедлителем роста, а также обмотки техническими тканями, скотчами, или бинтами, которые блокируют фотосинтез зеленой части (так называемого экзофита) омелы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ И РАССТОЯНИЯ ПРОНИКНОВЕНИЯ ГАУСТОРИЙ ОМЕЛЫ В ДРЕВЕСИНУ ХОЗЯИНА. ЗА РАБОТОЙ АРБОРИСТЫ А. ГОРЕЛОВ / ФОТО ЮЛИИ КРАСИЛЕНКО
Не уступают им в эффективности химические регуляторы роста, которые требуют сертификации, специальных навыков, разрешений, технической оснастки, правильных концентраций и времени нанесения. В частности, используют монокомпонентные соединения или сложные смеси, например, дефолианты и ускорители дозревания, которые высвобождают этилен, а также некоторые системные гербициды, использование которых запрещено в городах. Перспективными являются методы биологического контроля, например, избегания высаживания монокультур, которые являются хозяевами для омелы, в частности, тополей, кленов, лип, берез и особенно яблонь и груш, которые являются своеобразным «резервуаром» омелы в городах.
Стоит комбинировать листопадные деревья с хвойными и разнообразить искусственные посадки культурами, стойкими к омеле. Биоконтролем считается также использование ряда фитопатогенных организмов, которые способны ограничивать рост омелы, в частности, определенных видов грибов, однако этот способ требует дальнейших исследований, в том числе эффективности и безопасности. Наша команда понемногу собирает материал о микроорганизмах, которые обитают внутри омелы и на ее поверхности с целью поиска агентов биоконтроля, а также разработки биопрепарата на основе спор одного из видов грибов. Также интересным способом контроля омелы является ее целеустремленная заготовка как врачебного сырья и декоративного рождественского украшения, как это происходит, например, в Польше, Чехии и Словакии.
ПТИЦЫ, КОТОРЫЕ ПИТАЮТСЯ ОМЕЛОЙ. ФОТО ОЛЕГА СНИЦАР, АЛЕКСЕЯ ДУБОВИКА И ИГОРЯ КОЗИЦКОГО. ИЗ СТАТЬИ KRASYLENKO ET AL., 2020
«ЗА ДЕРЕВЬЯ, ПОРАЖЕННЫЕ ОМЕЛОЙ, СТОИТ ПОБОРОТЬСЯ»
— Как именно проводились подготовительные работы, прежде чем появились модули (видела в вашей заметке информацию о годе испытаний перед использованием модуля Green Doctor, то есть любой разработке предшествует разведывательная деятельность)?
— Ю.К.: Все мы знаем высказывание Авраама Линкольна: «Если бы я имел восемь часов для того, чтобы спилить дерево, шесть из них я бы точил топор». Мы же, наоборот, потратили несколько лет, чтобы деревья в городах Украины прекратили пилить и варварски обрезать, повреждая точки роста, лишь потому, что на них «засела» омела. Омела — «это не приговор», не «поцелуй смерти», и за деревья, поврежденные ею, если они еще не в аварийном состоянии, стоит побороться.
СБОР МАТЕРИАЛА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГРИБОВ, КОТОРЫЕ ПОРАЖАЮТ ОМЕЛУ / ФОТО ЮЛИИ КРАСИЛЕНКО
«Паразитическая» тема в моих исследованиях появилась в 2012 году в Крыму, где я увлеклась чудаковатым видом, который живет на можжевельниках, — карликовой омелой (Arceuthobium oxycedri). Она не очень вредит хозяевам, в отличие от более распространенной в Европе омелы белой, которую мы изучаем сейчас, но использует те же механизмы для питания. За несколько лет до начала проекта я исполняла роль дрона сама, забираясь на деревья без страховки. Но, к сожалению, лишь туда, куда безопасно было лазить. Собирала листья и ягоды омелы белой, изучая, какие виды грибов на них проживают, делала ручные срезы гаусторий, чтобы понять, как именно омела крепится к растениям-хозяевам разных видов, отмечала точки находок омелы, разрабатывала удобную шкалу оценки меры поражения деревьев омелой для своих наблюдений.
В октябре 2019 года на Всемирном конгрессе Международного союза лесных исследовательских организаций в городе Куритиба, Бразилия (IUFRO — International Union of Forest Research Organizations), где я представляла результаты своих омеловых крымских наблюдений, я попала на секцию Remote Sensing и начала мечтать о дроне, который может, как пчела вокруг цветка, летать над деревьями и собирать не только визуальную информацию (это уже давно существует!), но и образцы. Конечно, я поделилась этой мечтой с друзьями и коллегами, которые поддержали мою идею и создали прототип Druid Drone, а уже через два месяца наша команда победила на Science Battle.
За несколько лет работы с командой мы исследовали (и еще продолжаем!) анатомо-морфологические свойства древесины разных видов хозяев и особенности роста омелы на них, чтобы избрать эффективный угол, глубину и тип среза. Так, осуществлена серия продольных и поперечных распиловок веток и стволов растений-хозяев (каштана, тополя, ивы, акации, клена, боярышника и березы) с целью опровержения распространенного мифа о способности гаусторий разрастаться в сторону на расстояние до полутора метра. В действительности они в зависимости от количества проросших семян распространяются на короткие расстояния до 30 см. Также установили сезонную зависимость эффективности обрезок, наилучшее время нанесения и оптимальные концентрации регуляторов роста — это все предшествовало полетам с Green Doctor.
«ДЛЯ НЕКОТОРЫХ ПТИЦ — ЭТО НАДЕЖНЫЙ ДОМ»
— Испытывался ли уже модуль для исследования птичьих гнезд в омеле? Как часто гнезда оказываются в плену омелы, какие последствия это может иметь для птиц? И можно ли избежать этого?
— А.Н.: В США некоторые местные виды омелы крайне важны для поддержания численности ряда видов хищных птиц, ведь омеловые кустики — прекрасное место для гнезда. Наши австралийские коллеги выяснили, что из-за этого на деревьях, зараженных местными видами омел, многообразие птиц намного выше, чем в «чистых» лесах. А вот насколько полезная омела белая — наш, всем известный европейский полупаразит, — для гнездования европейских, в том числе, украинских видов птиц, до нашего проекта было неизвестно. На сегодня мы определили, что для тех птиц, которые начинают размножение рано, когда еще на деревьях нет листьев, вечнозеленая омела дает неплохое укрытие для гнезд. Среди таких видов — вороны, дрозды, некоторые хищные птицы. Есть даже виды, занесенные в Красную книгу Украины.
То есть с точки зрения, по крайней мере, некоторых птиц, омела — это не просто щедрый стол зимой, но еще и надежный дом. Именно поэтому мы и отмечаем: в определенных случаях от омелы может быть и определенная польза, потому ее полное уничтожение нежелательно.
Заметить птичье гнездо в омеле без специального оборудования — дело не простое, именно для этого птица свое жилье там и прячет. В этих исследованиях нам большую и неоценимую помощь предоставляют любители птиц со всей Украины, которые время от времени наблюдают «с земли» случаи такого гнездования. Гнезда больших птиц, которые используют кустик омелы как опору, например, можно увидеть и без функционального модуля, просто используя камеру дрона. Но ряд небольших видов размещают гнезда просто внутри омелового куста, потому их очень сложно найти и увидеть, следовательно, мы надеемся это сделать с помощью функционального модуля, который называется Observer (наблюдатель). Он представляет собой дополнительную камеру, вынесенную на определенное регулируемое расстояние впереди. Именно сейчас у нас длятся полевые испытания этого модуля, ведь проникновение в кустики омелы и в целом приближение дрона к гнездам лучше проводить после гнездового периода, когда птичьи дома уже опустели — это предотвращает нежелательное лишнее беспокойство.
«ВЕРИМ, ЧТО НАША ОБОСНОВАННАЯ СТРАТЕГИЯ КОНТРОЛЯ ОМЕЛЫ СТАНЕТ ОСНОВОЙ ДЛЯ РЕАЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЙ»
— Готовы ли уже рекомендации относительно контроля омелы в Украине, если да, то кратко опишите их суть?
— Ю.К.: Сейчас мы готовим методические рекомендации относительно контроля омелы в Украине, на основе собственных экспериментов и мирового опыта, в виде иллюстрированной методички для украинских читателей и научной публикации. Если кратко, то перед обрезкой заселенные омелой деревья нужно исследовать дроном (мониторинг зеленых насаждений и их обитателей), чтобы не трогать те, на которых уже гнездуются птицы, оценить степень поражения по адаптированной MIR-шкале (Mistletoe Infection Rate), а уже потом проводить выборочную щадящую обрезку самой омелы и сильно пораженных и деформированных веток деревьев-хозяев (правда, это отличается от «київзелензрубівського кронування»?) и нанести в фенофазу спокойствия (ранней весной или поздно осенью) регуляторы роста, в частности те, что высвобождают «фитогормон старения» — этилен, который значительно уменьшает количество экзофитов («кустиков») омелы и замедляет их рост.
Если начать хотя бы с химического контроля омелы, будет уже хорошо, тем более что произвести опрыскивание колонизируемых омелой деревьев-хозяев куда быстрее и технически проще, чем обрезать ветки даже с использованием вышки. Облегчит работу поочередное использование разных функциональных блоков модулей Druid Drone: сначала нужно выяснить наличие птичьих гнезд при облете дерева с помощью периферийной камеры (модуль Observer), отобрать образец омелы или пораженного органа дерева с помощью лапки (модуль Sampler) и пилы (модуль Secator), а потом нанести регулятор роста с помощью модуля Green Doctor.
Можно ограничиться лишь химической обработкой, которая не вредит растениям-хозяевам, человеку и окружающей среде и является сертифицированной в ряде стран Европы. А можно осуществить щадящую выборочную обрезку омелы с вышки или с помощью ручного труда арбориста. В дальнейшем нужно высаживать, согласованно со специалистами-ботаниками относительно стойкие к омеле виды деревьев и кустов в соответствии с климатическими условиями региона, например, некоторые виды дубов, павловнию, катальпу, платан, гинкго, багрянник и другие.
Надеемся, что эти рекомендации хоть немного помогут уберечь деревья от неконтролируемых варварских обрезок, потому что стоит сначала попробовать поработать с регуляторами роста омелы и в Украине, прежде чем просто обкорнать дерево. Мы верим в то, что наш труд не будет напрасным и наша научно обоснованная стратегия контроля омелы в Украине станет основой для реальных действий. Очень хотелось бы, чтобы ею пользовались арбористы, работники жилищно-коммунальных служб, экологи, дендрологи, охранители природы, и со временем она вытеснила поистине мракобесные взгляды, в частности, басни о стремительном прорастании гаусторий омелы белой в ветки дерева-хозяина на несколько метров в обе стороны. Я полностью осознаю, что наши рекомендации сейчас могут показаться несколько утопическими, но в ряде европейских стран, в частности, в Чехии и Германии, похожие щадящие мероприятия относительно контроля омелы уже успешно внедряют. А мы надеемся на лучшее будущее для нашей страны и верим в теорию малых шагов.
— И как донести эти рекомендации до «всех причастных», в частности коммунальных служб, есть ли у вас план сотрудничества с коммунальными структурами?
— Ю.К.: Это стоит делать шаг за шагом. Следует постоянно распространять в социальных сетях истории об удачном контроле омелы, в частности, о нанесении регуляторов роста и точечных обрезах омелы на старых деревьях, например, около собственного дома или на приусадебных участках, использовать современные технологии, в частности дроны, для облета деревьев и их обзора «с воздуха», рассказывать об альтернативе беспощадным обрезам на арбористических слетах и проводить мастер-классы по технике обрезок.
Конкретный план действий заключается в осуществлении демонстрационной обработки и обрезки омелы на контрольных участках, например, в Национальном ботаническом саду им. Н. Н. Гришко НАН Украины с длительным наблюдением скорости возобновления омелы, привлечения внимания общественности, журналистов, проведения учебных семинаров, мастер-классов для арбористов, садовников, дендрологов и всех заинтересованных лиц. Кроме того, мы надеемся на помощь наших влиятельных коллег из Национальной академии наук Украины и Министерства защиты окружающей среды и природных ресурсов Украины, что может способствовать внедрению научно обоснованной стратегии относительно контроля омелы в нашей стране. В частности, в наших планах — ознакомиться с отчетными документами «Программы развития зеленой зоны г. Киева до 2010 года и концепции формирования зеленых насаждений в центральной части города», утвержденной 19 июля 2005 года N 806/3381 при мэре г. Киева Александре Омельченко, где была отмечена необходимость обрезки омелы. Будем благодарны за журналистскую помощь в этом вопросе («День» послал в Киевскую городскую государственную администрацию запрос с просьбой прокомментировать итоги упомянутой программы — Ред.).
