XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Борщевик Альбова

Переднеазиатский

Жёсткий

Рассечённый

Сладкий

Крупноцветковый

Борщевик Лемана

Борщевик Лескова

Борщевик Мантегацци

Понтийский

Пушистый

Сибирский

Борщевик Сосновского

Обыкновенный

Шероховато-окаймленный

Мохнатый

Самые распространённые виды борщевика в России:

Борщевик Мантегацци

Многолетник. Вырастает в длину до 6 метров. Имеет белые цветки и зеленые плоды.

рис.4

Борщевик Дикий

Двулетник. Вырастает в длину до 2 метров. Имеет белые цветки.

рис.5

Борщевик Мохнатый

Двулетник. Имеет мелкие, белые цветки. Цветки собраны в сложные зонтики диаметром 15-20 см.

рис.6

Борщевик Сибирский

Крупное двулетнее или многолетнее растение с большими соцветиями. Цветки в соцветиях желтые или зеленовато-желтые.

рис.7

Борщевик Сосновского

Крупное двулетнее или многолетнее растение высотой более 1 метра. Имеет белые или розовые цветки.

рис.8

Борщевик Сосновского - самый широко распространенный вид борщевика в России.

История вторжения борщевика Сосновского

Родина борщевика Сосновского - горные районы Кавказа и Турции. Точное место происхождения борщевика - окрестности города Нальчик (Кабардино-Балкарская республика). Впервые был описан ботаником Идой Манденовой в 1944 году в Грузии. Свое ботаническое название этот вид получил в честь исследователя флоры Кавказа Дмитрия Ивановича Сосновского. [6]

рис.10

рис.9

Послевоенное время для Советского союза было голодным, нужно было восстанавливать сельское хозяйство и повышать его продуктивность. Учёные искали растения, которые могли бы стать новыми высокоурожайными культурами, которые бы быстро росли, давали много зелени, и их было бы выгодно использовать на корм скоту.

В это время, в полярно-альпийском ботаническом саду-институте, в Хибинах, уже испытывались гигантские кавказские борщевики в качестве силосных растений. После войны эти исследования расширяются, организуются экспедиции за семенами на Кавказ.

Затем борщевики начинают испытывать в республике Коми, Санкт-Петербурге, Москве. В 60-х и 70-х годах борщевик Сосновского начали массово выращивать в России: его семена рассылали по институтам, опытным станциям и хозяйствам.

Борщевик действительно давал большие урожаи, но его характерный запах сохранялся в молоке и мясе коров. И в 80-х годах его массовое выращивание и целенаправленное распространение прекратилось. Однако, к этому времени борщевик уже приобрёл способность к самораспространению.

Затем распался Советский Союз, сельское хозяйство в стране пришло в упадок, перед борщевиком простирались бескрайние заброшенные поля, на которых ему было так легко поселиться и захватить их. Ведь он гораздо крупнее наших местных трав и побеждает их в конкурентной борьбе за свет: под его огромными листьями мало кто может выжить. Борщевик Сосновского начал распространяться бесконтрольно, так, что это приобрело масштабы бедствия. Его распространение продолжается и сейчас, сотни тысяч гектар в нашей стране заняты борщевиком.

рис.11

На территории Московской области борщевиком Сосновского поражены более 32 тысяч гектаров земли. Больше всего им заражены Дмитровский, Клинский и Можайский районы области, где сорняк захватил от 1,7 до 2,1 тысячи гектаров земель.

В 2015 году борщевику Сосновского был присвоен статус сорняка.

1.3 Опасность борщевика Сосновского

Безобидное, на первый взгляд, растение на самом деле представляет для человека серьёзную угрозу. Наиболее опасен борщевик Сосновского во время цветения. [5]

Принести ущерб здоровью может сок, пыльца и даже запах травы. Чаще всего люди страдают от ожогов и аллергических реакций на сок и пыльцу.Ядовитые вещества, содержащиеся в пыльце, листьях и стеблях поражают глаза, кожный покров, органы дыхания и пищеварения.

Зеленая масса борщевика Сосновского содержит кумарины и фуранокумарины. Когда человек касается листьев или стебля ядовитого сорняка, фуранокумарины попадают на кожу. Эти вещества сильно повышают чувствительность кожи к ультрафиолетовому излучению, что и приводит к ожогам. Это явление называют фототоксичностью. При попадании сока на кожу в солнечный день достаточно очень короткого пребывания на солнце для получения сильнейшего ожога.

рис.12

Реакция от контакта человека с растением проявляется через несколько часов. Кожа вначале краснеет, потом возникает боль, отек, появляются пузыри. Если участок поражения значителен, человека лихорадит, тошнит и повышается температура.

Ожоги от борщевика, поразившие более 80% кожи на теле, могут стать причиной смерти человека. Особенно сильно токсины борщевика воздействуют на детей, людей пожилого возраста, аллергиков, а также людей с нежной и тонкой кожей.

Кроме ожогов опасный сорняк вызывает дыхательную аллергию. Его резкий запах, напоминающий запах керосина, ощущается в радиусе нескольких метров. Так что для аллергиков борщевик несет в себе угрозу даже без непосредственного контакта с ним.

Методы борьбы с борщевиком Сосновского

Борщевик Сосновского невероятно крупное растение, исключительно неприхотливое и живучее. Всему виной биологически активные вещества, которые отгоняют всех живых существ от себя. Сорняк практически неуязвим, поэтому борьбу с ним необходимо вести постоянно. [2]

Средств борьбы с ядовитым сорняком множество. Сюда относятся как химические, так и механические методы. Рассмотрим наиболее действенные и эффективные методы.

Обрезка бутонов

Уничтожить борщевик Сосновского на небольшой площади можно обрезкой бутонов. Для этого необходимо обрезать все зонтики и бутоны. Таким способом можно избавиться от сотен семян. Если у растения не останется семян, ему нечем будет размножаться.

рис.13

Однако у этого способа есть недостатки:

на больших площадях такая борьба с сорняком займёт много времени;

легко обрызгаться соком растений и получить сильные дерматозы на разных участках тела.

Сжигание

Лучше всего его проводить до начала полного созревания плодов. Этот метод требует максимальной осторожности и аккуратности.В период горения зонтиков важно соблюдать все меры предосторожности – ведь из плодов борщевика будут выделяться горючие эфирные масла. Важно также стараться не допускать попадания сока растений на открытые участки тела и одежду.

Обработка гербицидами

Возможно использование разных видов гербицидов. Обычно используют гербициды на основе глифосата.  Время обработки – с начала отрастания борщевика, и обязательно перед началом цветения. Наиболее распространённым способом обработки растений химическими веществами является опрыскивание. Для применения этого метода требуется специальное оборудование и одежда. [3]

рис.14

При выполнении любых работ, связанных с борщевиком, нужно помнить о фотосенсибилизирующей способности его сока. Нужно иметь: закрытую непромокаемую одежду с капюшоном, резиновые сапоги с высоким голенищем, резиновые перчатки до локтя, а также, если борщевики уже высокие – респиратор и защитные очки.

К сожалению, метод, который бы позволил безболезненно для человека и окружающей природы уничтожить борщевик, пока не найден. Также и нет автоматизированных устройств, для борьбы с этим опасным растением.

На помощь людям в борьбе с опасным растением приходит робот для борьбы с борщевиком.

Глава 2

2.1 Прототипа робота для борьбы с борщевиком

Прототип робота я собрал из набора LEGO MINSTORMS EV3.

LEGO Mindstorms - это конструктор (набор сопрягаемых деталей и электронных блоков) для создания программируемого робота.

Конструкция робота:

Основные детали:

Большой мотор: 2 шт.

Средний мотор: 1 шт.

Мини-компьютер: 1 шт.

Датчик расстояния: 1 шт.

Датчик касания: 1 шт.

Колеса: 2 шт.

Большой мотор необходим для программирования точных и мощных движений робота.

Средний мотор позволяет сохранять точные движения робота.

Мини-компьютер (модуль EV3) служит центром управления и энергетической станцией для робота.

Датчик расстояния использует отраженные звуковые волны для измерения расстояния между датчиком и любыми объектами на своем пути.

Датчик касания распознает три режима: касания, щелчка, отпуска.

Колеса необходимы роботу для передвижения.

Технические детали:

угловые балки и обычные балки;

тройные, обычные и полу-крестовые штифты;

зубчатые колеса разного размера;

оси разного размера;

осевое крепление (втулка)

рис.16

рис.17

Принцип работы робота в борьбе с борщевиком

Робот борьбы с борщевиком работает на платформе LEGO MINSTORMS EV3.

рис.18

В работе робота задействованы блоки, которые разделены на группы. Каждая группа блоков отвечает за определенные функции, которые выполняет робот.

Первая группа блоков отвечает за движение и управление робота. Вторая группа блоков отвечает за программное обеспечение робота. Третья группа блоков отвечает за управление датчиками в работе робота. Четвертая группа отвечает за операции с данными работы робота.

рис.19

Назначение робота-это уничтожение борщевика.

Задача робота - обработка поля.

Обработку поля робот борьбы с борщевиком проводит в два этапа.

Первый этап – удаление борщевика из земли.

С помощью датчика расстояния робот определяет местоположение борщевика. А с помощью манипулятора, который представлен в виде клешни, происходит удаление растения из земли. Действие манипулятора приводит средний мотор.

рис.20

Второй этап - это обработка поля сильнодействующими химикатами.

Для этого роботу меняют насадку. В насадке находится шприц с химикатами. Насадка крепится на клешню. Действие клешни приводит также средний мотор. Химикаты попадают в лунку, где был удален борщевик.

рис.21

За два этапа, которые выполняет робот для борьбы с борщевиком, происходит полное уничтожение борщевика.

Заключение

На территории нашей страны огромные поля заняты борщевиком Сосновского. И каждый год он захватывает все новые и новые земли для своего обитания. Борщевик наносит вред сельскому хозяйству, распространяясь гигантским сорняком по полям.

Кроме этого борщевик Сосновского является очень опасным растением. Он выделяет ядовитые вещества - кумарины, вызывающие сильнейшие ожоги при контакте с любыми частями растения.

Самый эффективный метод борьбы с борщевиком Сосновского - это обработка полей гербицидами. Но для применения этого метода требуется спецоборудование и одежда.

Метод, который бы позволил безболезненно для человека уничтожить борщевик, пока не найден. Также и нет автоматизированных устройств, для борьбы с этим опасным растением. Проект по созданию прототипа робота для борьбы с борщевиком направлен именно на решение данной проблемы.

За два этапа, которые выполняет робот для борьбы с борщевиком, происходит полное уничтожение борщевика.

Робот борьбы с борщевиком – это автоматизированное устройство. Ожоги от контакта с ядовитым растением ему не страшны. И значит, он поможет безболезненно для человека, избавить поля нашей страны от борщевика Сосновского. Гипотеза подтверждена - автоматизированное устройство для борьбы с борщевиком безболезненно для человека уничтожит борщевик.

Я понимаю, что мой робот это только прототип. Оценить его работу в поле пока не представляется возможным. Но это рабочий прототип, а значит создание опытного образца возможно. И я верю, что уже в недалеком будущем, мы с вами увидим робота для борьбы с борщевиком на полях нашей огромной страны.

Список литературы

Вавилов П.П., Гриценко В.В., Кузнецов В.С. Растениеводство. – Москва, Агропромиздат, 1986 г.

Далькэ И. В., Чадин И. Ф. Методические рекомендации по борьбе с неконтролируемым распространением растений борщевика Сосновского. – Сыктывкар. 2008 г.

Шарлотта Н. Практическое пособие по борьбе с гигантскими борщевиками Зоологический институт РАН. Ботанический институт РАН, 2005 г.

Интернет - ресурсы

http://wiki.secret-dolgolet.ru/

http://rgo.ru

http://borshevik.info