Odporność chwastów na herbicydy zmienia reguły gry w rolnictwie w taki sam sposób, w jaki odporność bakterii na leki zmieniła reguły gry w służbie zdrowia – mówił Harold Coble z Departamentu Rolnictwa USA podczas konferencji poświęconej chwastom w 2012 r. Wów-czas chwasty odporne na zwalczanie zajmowały 6 mln hektarów upraw w samych tylko Stanach Zjednoczonych. W niektórych rejonach ponad 90 proc. pól soi i bawełny było nimi „zarażonych”. Od tego czasu problem nie tylko nie został rozwiązany, lecz jeszcze narósł. Super-chwasty pojawiają się w kolejnych krajach. Ich zasięg zwiększa się również w Polsce.„Najczęściej są to gatunki, które mają nieprawdopodobnie efektywne sposoby rozmnażania. Potrafią wyprodukować tysiące, a nawet setki tysięcy nasion, które są bardzo trwałe: nie gniją, nie pleśnieją. Do tego roznoszą się zarówno z wiatrem, jak i z wodą czy nasionami roślin uprawnych” – wyjaśnia „Focusowi” prof. Arkadiusz Nowak, botanik z Uniwersytetu Opolskiego. Superchwasty należą zazwyczaj do rodzajów roślin bogatych w gatunki: szarłatów, komos lub łobod. „Dzięki temu można u nich znaleźć geny pozwalające przystosować się do niemal każdych warunków: wilgotnych i suchych, gleb żyznych i ubogich” – opowiada prof. Nowak. Wiele z tych roślin dawniej było dla nas użytecznych. Ludzie uprawiali je w przy-domowych ogródkach na sałatki czy przyprawy. Dzięki temu miały wiele miejsc, z których mogły dokonać ataku na pola uprawne.

Rozwój superchwastów tak naprawdę więc nie zdziwił biologów. Zaskoczeni nim zostali wielkoobszarowi rolnicy oraz firmy produkują-ce herbicydy. W połowie lat 90. XX wieku panowało bowiem przekonanie, że definitywnie wy-graliśmy wojnę z chwastami. Na rynku pojawiły się wtedy rozwiązania, które pozwalały niszczyć wszystko, co tylko nie było rośliną uprawną. Rolnicy i firmy biotechnologiczne nie docenili jednak przeciwnika. Rośliny dysponują bowiem niezwykle potężną bronią – ewolucją.

Wojna od 10 tys. Lat

„Pojęcie chwastu nie jest ściśle naukowe, lecz użytkowe. To po prostu rośliny, które nie pasowały ludziom. Jeśli na polu pojawiały się gatunki, które zmniejszały plon, to nazywano je właśnie chwastami” – mówi prof. Nowak. Dla-tego historia chwastów zaczyna się wraz z wynalazkiem rolnictwa – ok. 10 tys. lat temu. Stało się to w rejonie tzw. Żyznego Półksiężyca, czyli pasa ziem ciągnących się od Egiptu przez Palestynę po Mezopotamię. To tam udomowiono trawy wielkonasienne, takie jak proso, pszenica, jęczmień, które zwie się dziś łącznie zbożami. W rejonie Żyznego Półksiężyca zaczęto także uprawiać rośliny strączkowe, figi czy winorośl.

Ludzie pielęgnując je, podlewając i dbając o żyzność gleby, na której rosły, stwarzali im doskonałe warunki do rozwoju.

To przyciągało też inne gatunki roślin konkurujące z tymi uprawianymi. Rolnicy starali się ich pozbyć, wyrywając je i niszcząc na wszelkie możliwe sposoby. W ten sposób po raz pierwszy zainicjowali ewolucję chwastów. „Z czasem chwasty dopasowały się wysokością oraz wielkością nasion do roślin uprawnych. Rolnikom coraz trudniej było nawet odróżnić je od gatunków uprawnych” – opowiada prof. Nowak.

 

Chwasty tak się wyspecjalizowały, że zaczęły tworzyć niespotykane wcześniej gatunki, takie jak zagorzałek wiosenny, kanianka lnowa czy sporek polny olbrzymi. Z kolei kąkol polny dopasował się do nowego środowiska tak, że już w ogóle nie występuje poza polami uprawnymi. Jego nasiona mają identyczną wagę jak ziarna żyta, wśród którego rośnie. Kąkol polny nie potrafi sam się rozsiewać. Musi zostać wymłócony – tak jak zboże – bo inaczej jego nasiona nie wysypią się z torebek nasiennych.

Podobny proces ewolucji przeszła stokłosa żytnia, której nasiona tak upodobniły się do ziaren żyta, że trzeba specjalisty, by je odróżnić. Ich dziki przodek pierwotnie nie przypominał aż tak zbóż. Również w uprawach lnu pojawiły się wyspecjalizowane gatunki, dostosowane wielkością i trybem życia do swoich „gospodarzy”. Wśród nich są lnicznik czy kanianka lnowa. Po odkryciu Ameryki i przywiezieniu stamtąd nieznanych wcześniej roślin uprawnych do Europy na nasz kontynent trafiły także i nowe gatunki chwastów. Różnorodność tych „starych” zaczęła maleć wraz z wybuchem rewolucji przemysłowej. Nowe maszyny coraz lepiej radziły sobie z usuwaniem chwastów. Gdy do nich dołączono chemiczne środki ochrony roślin, niektóre gatunki – przede wszystkim te najstarsze, które powstały jeszcze na obszarze Żyznego Półksiężyca – zaczęły ginąć. W Polsce rzadki stał się kąkol polny, a wspomniane wcześniej chwasty lnu, w tym kanianka lnowa, wymarły. „W naszym kraju zanika obecnie od 40 do 50 gatunków chwastów. To najszybciej ustępująca grupa roślin naczyniowych. Przetrwały setki pokoleń rolników, a nagle, w ciągu 30 lat, zaczęły wymierać. Nie potrafią się przystosować do zmieniających się tak szybko warunków” – mówi prof. Nowak. Niestety, inne miały więcej szczęścia.

Gwoździem do trumny chwastów miał być glifosat, herbicyd wprowadzony na rynek przez firmę Monsanto pod handlową nazwą Roundup. Niszczy on jednocześnie wiele gatunków roślin. Do tego jest dość bezpieczny dla ludzi. Choć zo-stał wynaleziony w latach 70. XX wieku, popularność zyskał dopiero 20 lat później. Monsanto wprowadziła bowiem na rynek nasiona roślin uprawnych tak zmodyfikowanych genetycznie, by stały się odporne na glifosat. Sprzedawano je pod nazwą RoundupReady.

Jak wyhodować mutanta

Jako pierwsze przygotowano w ten sposób nasiona soi. Gdy okazały się rynkowym sukcesem, Monsanto wprowadziła na rynek podobne odmiany bawełny, rzepaku, lucerny i buraków cukrowych. Wystarczyło je posadzić, całe pole polać glifosatem i zabić w ten sposób wszystkie rośliny poza uprawnymi. „Nasiona były drogie, ale w początkowych latach rolnicy przyjęli je entuzjastycznie, ponieważ oszczędzały czas i ułatwiały kontrolę chwastów” – napisali naukowcy skupieni w grupie „Union of Concerned Scien-tists”. Roundup miał czynić cuda. I faktycznie tak robił przez pierwszych kilka lat.

Zużycie tego środka poszybowało więc w górę. Rolnicy zarzucili dotychczasowe metody zwalczania chwastów. Przestali pielić, zrezygnowali z tradycyjnych metod orki oraz stosowania innych herbicydów niż Roundup. Odeszli od płodozmianu, który polegał na naprzemiennej uprawie różnych gatunków roślin na tym samym polu. Siali wyłącznie jeden rodzaj upraw rok po roku na tym samym, najczęściej ogromnym obszarze. Na efekty nie trzeba było długo czekać. Większość gatunków chwastów nie poradziła sobie z glifosatem. Ale inne w końcu natrafiły na mutację genu pozwalającą rozwijać się mimo Roundupu. Tysiące hektarów jednakowych upraw oraz brak jakichkolwiek innych sposobów walki z chwastami oznaczały raj dla zmutowanych superchwastów. Pola pokryły się łanami szarłatów, ambrozji, bylic i komos.

 

Rolnicy na początku tylko zwiększali dawki glifosatu, nawet 24-krotnie. Nie szkodziło to jednak superchwastom. Rozwijały się one świetnie, zasłaniając słońce roślinom uprawnym i wysysając im wodę. Pojawiły się wśród nich nawet takie potwory jak szarłat Palmera. Jego łodygi mogą mieć nawet 240 cm wysokości i są tak twarde, że uszkadzają maszyny rolnicze. „Przez 15 lat powtarzałem, że jeśli będziemy używać tylko Roundupu, to pojawi się problem. No i go mamy” – mówił BBC prof. Stevan Knezevic z University of Nebraska.

Powrót do tradycji?

Firmy biotechnologiczne chcą wprowadzać na rynek rośliny uprawne odporne na działanie herbicydów innych niż glifosat. Wielu naukowców postuluje jednak, by zamiast tego wrócić do dawnych metod zwalczania chwastów. Część z nich ulepszono dzięki nowym technologiom. Prof. Stevan Knezevic proponuje wypalanie chwastów. Służą do tego maszyny, które jeżdżą po polu i „czyszczą” ziemię między rzędami roślin uprawnych za pomocą palników. Wylatujący z nich ogień o temperaturze 1100 st. C niszczy niemal wszystkie chwasty i ich nasiona, nawet jeśli znajdują się w mokrej glebie. Badacze z Union of Concerned Scientists proponują z kolei m.in. powrót do płodozmianu. Namawiają też rolników, by zamiast herbicydów używali hamujących wzrost chwastów związków chemicznych produkowanych przez same rośliny uprawne. To podejście nazywają agroekologią. „Jasne, że możemy wrócić do klasycznej trójpolówki. Tyle że spowoduje to spadek plonów. Moim zdaniem nie ma szans, by superchwasty sprowadzić do roli zwykłych chwastów. Jedyne, co możemy zrobić, to zadbać, by nie opanowały nowych miejsc” – twierdzi prof. Arkadiusz Nowak. Po raz kolejny przekonaliśmy się, że nawet najnowsza technologia nie pokona ewolucji i nieprawdopodobnie sprawnej adaptacji.

 


• DLA GŁODNYCH WIEDZY:

» Artykuły o superchwastach – www.bit.ly/bbc12sw

» Raport badaczy z Union of Concerned Scientists – www.bit.ly/ucs13pdf


Wojciech Mikołuszko, 2015