Україна приречена бути однією з найкрупніших і найбагатших держав
Борис Олійник, український поет, академік, громадський діяч

Омела — не вирок

Українсько-чеська команда науковців та конструкторів розробила спеціальний дрон — для ощадної боротьби із «ворожою» рослиною
23 липня, 2021 - 11:09
ПОЄДНАНА РОБОТА ДРОНА ТА ДОСЛІДНИКІВ У КРОНІ ДЕРЕВА / ФОТО МАКСИМА ЛАЩЕНКА

Із дитячих років пам’ятаю настанови старших, що омела на дереві — це зло. Ця напівпаразитична рослина проникає до провідної системи здорових дерев і «випиває з них усі соки». І це видавалося за правду, бо зазвичай на дереві, де росло багато кругленьких кущиків омели, більше нічого зеленого не було. Тому й зараз, коли бачимо комунальників, що затято спилюють уражені омелою насадження, можна подумати, що робиться це якраз на благо дерев.

Але наука не стоїть на місці. І зараз, перш ніж братися за пилку, слід усе ретельно зважити, вивчити та проаналізувати. Столичні «зеленбудівці» навряд чи цим підходом користуються, але науковці на цьому наполягають. А нещодавно команда наших учених заявила про свою розробку, яка якраз може допомогти міським службам у боротьбі з омелою ощадними методами!

Передісторія винаходу — це конкурс Science Battle 2019 року. Тоді перемогу на конкурсі наукових стартапів Science Battle від приватної харчової промислової компанії Carslberg Ukraine отримав українсько-чеський проєкт Druid Drone. Компанія профінансувала роботи з розробки дрона, що обладнаний спеціальними маніпуляторами. В червні цього року команда отримала український патент (UA 148100 U) на корисну модель «Універсальний маніпулятор для безпілотного літального апарата з функціями дослідження та обробки дерев», який набув чинності від 31.03.2021.

Розробка учених дає змогу не просто зафіксувати, як саме дерево уражене омелою, а й певним чином обмежувати ріст цієї напівпаразитичної рослини, а ще відбирати її зразки для наукових досліджень і спостерігати, хто живе в цих кущиках. Детальніше про історію винаходу та його важливість для збереження міських зелених насаджень від нещадного кромсання «Дню» розповіли — кандидатка біологічних наук, клітинна біологиня і ботанік, авторка ідеї та координаторка проєкту Druid Drone Юлія КРАСИЛЕНКО та кандидатка біологічних наук, зоологиня (орнітологиня), екологиня Наталія АТАМАСЬ.

«КОЛИ КІЛЬКА РАЗІВ ПАДАЄШ ІЗ ДЕРЕВА В ГОНИТВІ ЗА ГІЛОЧКОЮ ОМЕЛИ, МИМОВОЛІ ШУКАЄШ РОБОТИЗОВАНУ АЛЬТЕРНАТИВУ ФІЗИЧНІЙ ПРАЦІ»

— Чому виникла потреба для розробки функціональних модулів, які б контролювали поширення омели?

Ю.К.: Це необхідно для комплексного дослідження та догляду за деревами, коли дослідник перебуває на землі, але може відстежувати ситуацію на дереві з повітря, відбирати зразки листя чи інших органів рослин та наносити хімічні речовини, нешкідливі для людини, навколишнього середовища та дерева-господаря за допомогою портативного комерційного дрона, до якого приєднано маніпулятор зі змінними функціональними модулями. Коли кілька разів падаєш з дерева в гонитві за гілочкою омели, відбиваєшся від комарів у кроні чи втрачаєш пінцет або збільшувальне скло, мимоволі шукаєш роботизовану альтернативу власній фізичній праці!

КАРОЛ РИДЛО ТА МАКСИМ ЛАЩЕНКО ЗА РОБОТОЮ / ФОТО NHUYEN THU

Але головною нашою метою є підготовка дієвих методичних рекомендацій щодо контролю омели в Україні на основі власних експериментів та світового досвіду у вигляді ілюстрованої методички для українських читачів. Зараз у наших руках — три робочі функціональні модулі, а саме Sampler — лапка-збирач зразків, Secator — мініпилка та Observer — додаткова периферійна камера для дослідження пташиних гнізд у омелі. Green Doctor — це модуль для розпилення регуляторів росту, ми будемо випробовувати його восени, коли опаде листя.

Усі модулі Druid Drone можна в будь-який момент зібрати під потрібний дрон-основу, роздрукувавши перехідники та кріплення на 3D-принтері за розробленими нами кресленнями. Ми наразі працюємо з чотирма дроноплатформами для вивчення та контролю омели (стабільним DJI Phantom 3, маневреним та легким DJI Mavic Air 2, «робочою конячкою» DJI Mavic2 Pro та кастомним потужним дроном чеської фірми Rotorama).

МОДУЛЬ OBSERVER (CПОСТЕРІГАЧ) ВПЕВНЕНО ЛЕТИТЬ ДО ОМЕЛИ / ФОТО НАТАЛІЇ АТАМАСЬ

Хто входить до команди проєкту?

— Ю.К.: Зараз ми працюємо в такому складі: Юлія Красиленко (досліджує рослини-паразити, а саме: механізми їхньої взаємодії з рослинами-господарями та екологічні зв’язки з різними організмами, також вивчає омели України, зокрема, кримський вид ялівцеву карликову омелу, дубову омелу європейську та шкодочинну омелу білу), Карол Ридло (чеський конструктор, дизайнер, програміст, інженер, автор низки симуляторів польоту для цивільних та військових літаків, він розробляє та вдосконалює всі функціональні модулі маніпулятора дрона для роботи з деревами загалом та омелою зокрема, тренує інших учасників проєкту як пілотів і/або операторів дронів, та є відповідальним за технічну складову проєкту), Наталія Атамась (вивчає птахів та інших представників біорізноманіття, що живляться омелою чи мешкають у її куртинах, за допомогою дрона збирає інформацію про гніздування птахів у омелі, що є важливим аргументом проти тотального знищення дерев, уражених омелою), Олексій Горєлов (кандидат біологічних наук, еколог рослин, арборист, куратор ділянки «Березовий Гай» у Національному ботанічному саду ім.М.М.Гришка НАН України, вдосконалює техніки обрізки омели за допомогою звичних інструментів арбориста, адаптує засоби хімічного контролю омели на теренах України та виготовляє спили та шліфи гаусторій (місць контакту) омели з метою вивчення їхніх анатомо-морфологічних особливостей у деревині різних рослин-господарів) та Максим Лащенко (менеджер проєкту, спеціаліст зі зв’язків із громадськістю, пілот та оператор дрона).

ОМЕЛА В ОКОЛИЦЯХ ОЛОМОУЦА, ЧЕХІЯ / ФОТО КАРОЛА РИДЛО З ДРОНА DJI MAVIC PRO 2

«ЗА ОСТАННІХ 10 РОКІВ ЦЯ НАПІВПАРАЗИТИЧНА РОСЛИНА ПОШИРИЛАСЯ В УСІХ КРАЇНАХ СХІДНОЇ ЄВРОПИ»

— Які тенденції ми маємо сьогодні з поширенням омели, наскільки це загрозливі чи ні масштаби?

— Ю.К.: Протягом 2017 — 2020 років на основі власних спостережень, знахідок спостерігачів Української ботанічної групи в Фейсбуці, гербаріїв науково-дослідних установ України та відкритих баз даних із біорізноманіття UkrBIN та iNaturalist, що є прикладом citizen science, нашою командою було зібрано дані щодо поширення омели в Україні, зокрема, омели білої звичайної — 1290 локалітетів, омели ялицевої — 28, а омели австрійської — 17 (https://cdnsciencepub.com/doi/abs/10.1139/cjb-2020-0037).

НАНЕСЕННЯ НА ОМЕЛУ РЕГУЛЯТОРА РОСТУ / ФОТО ОЛЕКСІЯ ГОРЄЛОВА

Звісно, картина далеко не повна. Ми продовжуємо роботу. Але варто зазначити, що ця напівпаразитична рослина в останніх 10 років значно поширилася не лише в Україні, а й у всіх країнах Східної Європи, вірогідно, через зміну клімату, освоєння нових дерев-господарів (втрату специфічності), зміни кількісного та якісного складу популяцій птахів, які є векторами її поширення, та інших чинників.

Які є загалом методи боротьби з омелою, крім тотальної обрізки дерев?

— Ю.К: У світовій фітопатологічній практиці та тематичній науковій літературі згадується кілька способів контролю омели, а саме: механічний, хімічний, біологічний та спонтанний. Останній досягається за допомогою злив, сніговіїв, вітру, і на нього покладатися не варто, тому арбористи, садівники та дендрологи послуговуються більш регульованими підходами. Найдієвішими досі залишаються регулярні точкові і щадні обрізки (гілок дерев чи їхніх фрагментів, а також кущиків омели), вирізання гаусторії омели з заповненням рани регенераційною замазкою з антисептиком та сповільнювачем росту, а також обмотки технічними тканинами, скотчами чи бинтами, які блокують фотосинтез зеленої частини (так званого екзофіта) омели.

ВИЗНАЧЕННЯ ГЛИБИНИ ТА ВІДСТАНІ ПРОНИКНЕННЯ ГАУСТОРІЙ ОМЕЛИ У ДЕРЕВИНУ ГОСПОДАРЯ. ЗА РОБОТОЮ АРБОРИСТ О. ГОРЄЛОВ / ФОТО ЮЛІЇ КРАСИЛЕНКО

Не поступаються їм у ефективності хімічні регулятори росту, які вимагають сертифікації, спеціальних навичок, дозволів, технічного оснащення, правильних концентрацій та часу нанесення. Зокрема, використовують монокомпонентні сполуки або складні суміші, наприклад, дефоліанти та прискорювачі дозрівання, які вивільняють етилен, а також деякі системні гербіциди, використання яких заборонене в містах. Перспективними є методи біологічного контролю, наприклад, уникнення висаджування монокультур, які є господарями для омели, зокрема, тополь, кленів, лип, берез і особливо яблунь та груш, які є своєрідним «резервуаром» омели в містах.

Варто комбінувати листопадні дерева з хвойними та урізноманітнювати штучні посадки культурами, стійкими до омели. Біоконтролем вважається також використання низки фітопатогенних організмів, які здатні обмежувати ріст омели, зокрема, певних видів грибів, проте цей спосіб вимагає подальших досліджень, зокрема ефективності та безпечності. Наша команда потроху збирає матеріал щодо мікроорганізмів, які мешкають усередині омели та на її поверхні з метою пошуку агентів біоконтролю, а також розробки біопрепарату на основі спор одного з видів грибів. Також цікавим способом контролю омели є її цілеспрямована заготівля як лікарської сировини та декоративної різдвяної оздоби, як це відбувається, наприклад, у Польщі, Чехії та Словаччині.

ПТАХИ, ЯКІ ЖИВЛЯТЬСЯ ОМЕЛОЮ. ФОТО ОЛЕГА СНІЦАРА, ОЛЕКСІЯ ДУБОВИКА ТА ІГОРА КОЗИЦЬКОГО. ЗІ СТАТТІ KRASYLENKO ET AL., 2020

«ЗА ДЕРЕВА, УРАЖЕНІ ОМЕЛОЮ, ВАРТО ПОБОРОТИСЯ»

— Як саме проводилися підготовчі роботи, перш ніж з’явилися модулі (бачила у вашому дописі інформацію про рік випробувань перед використанням модуля Green Doctor, тобто будь-якій розробці передує розвідувальна діяльність)?

— Ю.К.: Усі ми знаємо вислів Авраама Лінкольна: «Якби я мав вісім годин для того, щоби спиляти дерево, шість із них я би гострив сокиру». Ми ж навпаки витратили кілька років, щоби дерева в містах України припинили пиляти й варварськи обрізати, пошкоджуючи точки росту, лише тому, що на них «заякорилася» омела. Омела — «це не вирок», не «поцілунок смерті», і за дерева, ушкоджені нею, якщо вони ще не в аварійному стані, варто поборотися.

ЗБІР МАТЕРІАЛУ ДЛЯ ВИВЧЕННЯ ГРИБІВ, ЯКІ ВРАЖАЮТЬ ОМЕЛУ / ФОТО ЮЛІЇ КРАСИЛЕНКО

«Паразитична» тема в моїх дослідженнях з’явилася 2012 року в Криму, де я захопилася чудернацьким видом, який живе на ялівцях — карликовою омелою (Arceuthobium oxycedri). Вона не дуже шкодить господарям, на відміну від значно поширенішої в Європі омели білої, яку ми вивчаємо зараз, але використовує ті ж самі механізми для живлення. За кілька років до початку проєкту я виконувала роль дрона сама, забираючись на дерева без страховки. Але, на жаль, лише туди, куди безпечно було лазити. Збирала листя та ягоди омели білої, вивчаючи, які види грибів на них мешкають, робила ручні зрізи гаусторій, щоби зрозуміти, як саме омела кріпиться до рослин-господарів різних видів, відмічала точки знахідок омели, розробляла зручну шкалу оцінки міри ураження дерев омелою для своїх спостережень.

У жовтні 2019 року на Всесвітньому конгресі Міжнародної спілки лісових дослідницьких організацій у місті Куритиба, Бразилія (IUFRO — International Union of Forest Research Organizations), де я представляла результати своїх омелових кримських спостережень, я потрапила на секцію Remote Sensing і почала мріяти про дрон, який може, як бджола довкола квітки, літати над деревами й збирати не тільки візуальну інформацію (це вже давно існує!), а й зразки. Звісно, я поділилася цією мрією з друзями та колегами, які підтримали мою ідею й створили прототип Druid Drone, а вже за два місяці наша команда здобула перемогу на Science Battle.

За кілька років роботи з командою ми дослідили (і ще продовжуємо!) анатомо-морфологічні властивості деревини різних видів господарів та особливості росту омели на них, щоб обрати ефективний кут, глибину та тип різу. Так, здійснено серію повздовжніх та поперечних розпилів гілок та стовбурів рослин-господарів (каштана, тополі, верби, акації, клена, глоду та берези) з метою спростування поширеного міту про здатність гаусторій розростатися убік на відстань до півтора метри. Насправді вони в залежності від кількості пророслих насінин простягаються на короткі відстані до 30 см. Також встановили сезонну залежність ефективності обрізок, найкращий час нанесення та оптимальні концентрації регуляторів росту — це все передувало польотам із Green Doctor.

«ДЛЯ ДЕЯКИХ ПТАХІВ — ЦЕ НАДІЙНИЙ ДІМ»

— Чи випробовувався вже модуль для дослідження пташиних гнізд у омелі? Як часто гнізда опиняються в полоні омели, які наслідки це може мати для птахів? І чи можна уникати цього?

— А.Н.: У США деякі місцеві види омели вкрай важливі для підтримання чисельності низки видів хижих птахів, адже омелові кущики — прекрасний сховок для гнізда. Наші австралійські колеги з’ясували, що через це в деревостанах, заражених місцевими видами омел, різноманіття птахів набагато вище, аніж у «чистих» лісах. А от наскільки помічна омела біла — наш, усім відомий європейський напівпаразит, — для гніздування європейських, зокрема й українських видів птахів, до нашого проєкту було невідомо. На сьогодні ми визначили, що для тих птахів, що починають розмноження рано, коли ще на деревах немає листя, вічнозелена омела надає непогане укриття для гнізд. Серед таких видів — воронові, дрозди, деякі хижі птахи. Є навіть види, занесені до Червоної книги України.

Тобто з точки зору принаймні деяких птахів омела — це не просто щедрий стіл узимку, але ще й надійний дім. Саме тому ми і наголошуємо: в певних випадках від омели може бути й певна користь, тому її цілковите знищення небажане.

Помітити пташине гніздо в омелі без спеціального обладнання — справа не проста, саме для того птах своє житло там і ховає. В цих дослідженнях нам велику та неоціненну поміч надають поціновувачі птахів із усієї України, які час від часу спостерігають «із землі» випадки такого гніздування. Гнізда великих птахів, що використовують кущик омели як опору, наприклад, можна побачити і без функціонального модуля, просто використовуючи камеру дрона. Але низка невеликих видів розміщують гнізда просто всередині омелового куща, тому їх дуже складно знайти та побачити, отже, ми сподіваємось це зробити за допомогою функціонального модуля, який називається Observer (Спостерігач). Він являє собою додаткову камеру, винесену на певну регульовану відстань попереду. Саме зараз у нас тривають польові випробування цього модуля, адже проникнення в кущики омели та загалом наближення дрона до гнізд краще проводити після гніздового періоду, коли пташині домівки вже спорожніли — це запобігає небажаному зайвому турбуванню.

«ВІРИМО, ЩО НАША ОБҐРУНТОВАНА СТРАТЕГІЯ КОНТРОЛЮ ОМЕЛИ СТАНЕ ОСНОВОЮ ДЛЯ РЕАЛЬНИХ ДІЙ»

— Чи готові вже рекомендації щодо контролю омели в Україні, якщо так — то коротко опишіть їх суть?

— Ю.К.: Наразі ми готуємо методичні рекомендації щодо контролю омели в Україні, на основі власних експериментів та світового досвіду, у вигляді ілюстрованої методички для українських читачів і наукової публікації. Якщо коротко, перед обрізкою заселених омелою дерев потрібно облетіти їх дроном (моніторинг зелених насаджень та їх мешканців), щоб не чіпати ті, на яких уже гніздують птахи, оцінити ступінь ураження за адаптованою MIR-шкалою (Mistletoe Infection Rate), а вже потім проводити вибіркову щадну обрізку самої омели та сильно уражених і деформованих гілок дерев-господарів (щоправда, це відрізняється від київзелензрубівського кронування?) та нанести в фенофазу спокою (ранньою весною чи пізно восени) регулятори росту, зокрема ті, які вивільняють «фітогормон старіння» етилен, що значно зменшує кількість екзофітів («кущиків») омели та сповільнює їх ріст.

Якщо почати хоча б із хімічного контролю омели, буде вже добре, тим паче що провести обприскування колонізованих омелою дерев-господарів куди швидше й технічно простіше, ніж обтинати гілки навіть із використанням вишки. Полегшить роботу почергове використання різних функціональних блоків модулів Druid Drone: спершу потрібно з’ясувати наявність пташиних гнізд при обльоті дерева за допомогою периферійної камери (модуль Observer), відібрати зразок омели чи ураженого органу дерева за допомогою лапки (модуль Sampler) та пилки (модуль Secator), а потім нанести регулятор росту за допомогою модуля Green Doctor.

Можна обмежитися лише хімічною обробкою, яка не шкодить рослинам-господарям, людині та навколишньому середовищу і є сертифікованою в низці країн Європи. А можна здійснити щадну вибіркову обрізку омели з вишки чи за допомогою ручної праці арбориста. В подальшому потрібно висаджувати, узгоджено зі спеціалістами-ботаніками, відносно стійкі до омели види дерев та кущів відповідно до кліматичних умов регіону, наприклад, деякі види дубів, павловнію, катальпу, платани, гінкго, багряники та інші.

Сподіваємося, що ці рекомендації хоч трохи допоможуть уберегти дерева від неконтрольованих варварських обрізок, бо варто спочатку спробувати попрацювати з регуляторами росту омели і в Україні, перш ніж просто обкарнати дерево. Ми віримо в те, що наша праця не буде марною і наша науково-обґрунтована стратегія контролю омели в Україні стане основою для реальних дій. Дуже хотілося б, щоби нею послуговувались арбористи, працівники житлово-комунальних служб, екологи, дендрологи, охоронці природи, і з часом вона витіснила воістину мракобісні погляди, зокрема байки про стрімке проростання гаусторій омели білої в гілки дерева-господаря на кілька метрів у обидва боки. Я цілком усвідомлюю, що наші рекомендації зараз можуть здатися дещо утопічними, але в низці європейських країн, зокрема в Чехії та Німеччині, схожі щадні заходи щодо контролю омели вже успішно впроваджують. А ми сподіваємося на краще майбутнє для нашої країни і віримо в теорію малих кроків.

— І як донести ці рекомендації до «всіх причетних», зокрема комунальних служб, чи є у вас план співпраці з комунальними структурами?

— Ю.К.: Це варто робити крок за кроком. Слід постійно поширювати в соціальних мережах історії про вдалий контроль омели, зокрема, нанесення регуляторів росту та точкових обрізок омели на старих деревах, наприклад, біля власного дому чи на присадибних ділянках, залучати сучасні технології, зокрема дрони, для обльоту дерев та їх огляду «з повітря», розповідати про альтернативу нищівним обрізкам на арбористичних зльотах та проводити майстер-класи з техніки обрізок.

Конкретний план дій полягає в здійсненні демонстраційної обробки та обрізки омели на контрольних ділянках, наприклад у Національному ботанічному саду ім.М.М.Гришка НАН України з тривалим спостереженням швидкості відновлення омели, привернення уваги громадськості, журналістів, проведення навчальних семінарів, майстер-класів для арбористів, садівників, дендрологів та всіх зацікавлених осіб. Крім того, ми маємо сподівання на допомогу наших впливових колег із Національної академії наук України та Міністерства захисту довкілля та природних ресурсів України, що може сприяти впровадженню науково-обґрунтованої стратегії щодо контролю омели в нашій країні. Зокрема, в наших планах ознайомитися зі звітними паперами «Програми розвитку зеленої зони м.Києва до 2010 року та концепції формування зелених насаджень у центральній частині міста», затвердженої 19 липня 2005 року N 806/3381 при мері м.Києва Олександрові Омельченку, де було зазначено необхідність обрізки омели. Будемо вдячні за журналістську допомогу в цьому питанні («День» надіслав до Київської міської державної адміністрації запит із проханням прокоментувати підсумки згаданої програми. — Ред.).

Підготувала Інна ЛИХОВИД, «День»
Газета: 
Рубрика: