Продолжение «Интерстеллара»: как наука поможет победить увядание
28 сентября 2025 года
Господину Кристоферу Нолану, кинорежиссёру
Уважаемый господин Нолан, пишу вам сегодня со вторым отчётом по поводу сиквела «Интерстеллара». Как житель центрального Иллинойса, концепция «супергрибка», уничтожающего наши запасы продовольствия, мне особенно близка. Изучив возможные способы борьбы с таким патогеном, как Увядание, я пришёл к выводу, что самый героический и реалистичный путь — не единый эффектный научный прорыв, а комплексный подход, сочетающий биологические средства защиты с стратегическим сельским хозяйством в контролируемых условиях, который позволит создать устойчивую систему продовольственного обеспечения для оставшегося населения.
Один из ключевых аспектов борьбы с болезнями — фундаментальные принципы фитопатологии, которые часто описывают с помощью «треугольника болезни растений» (Crop, 2025). Он состоит из трёх компонентов: восприимчивое растение-хозяин, вирулентный патоген и благоприятные условия. Болезнь развивается только тогда, когда все три элемента присутствуют одновременно. Первый шаг в борьбе с Увяданием — понять, какой из этих компонентов можно изменить, чтобы спасти оставшиеся растения. Это непростая задача, поскольку изменение климата влияет на распространение и тяжесть протекания болезней растений, меняет экологические факторы и защитные реакции растений, из-за чего фитопатогены становятся всё более серьёзной угрозой продовольственной безопасности (Singh et al., 2023).
В реальности кукуруза и окра естественно устойчивы ко многим грибковым заболеваниям, поэтому их и выбрали для оригинального фильма; однако новый патоген потенциально может преодолеть эту естественную устойчивость (Durand, 2014; Horticulture, 2016). Новые фунгициды могли бы стать химическим решением проблемы Увядания. Фунгициды — это химические соединения, созданные для подавления или уничтожения грибов и других оомицетов (Burrows & Rupp, 2017). Их можно наносить на посевы, чтобы защитить их от заражения, или обрабатывать уже заражённые растения. Некоторые фунгициды действуют на определённые процессы в грибах, другие — широкого спектра и поражают более широкий круг грибковых организмов. Эффективность фунгицида зависит от таких факторов, как норма расхода, сроки обработки и погодные условия. Для оставшегося населения центрального Иллинойса новый высокоэффективный фунгицид стал бы краткосрочным спасением: он обеспечит быструю защиту от патогена и потенциально позволит спасти последние наши посевы.
Однако это довольно рискованная стратегия. Разработка высокоэффективного фунгицида могла бы стать важным сюжетным ходом; тем не менее важно отметить, что грибы могут вырабатывать устойчивость к фунгицидам, особенно при регулярном использовании одного и того же типа препарата. Если Увядание выработает устойчивость, наше единственное решение станет бесполезным, и мы окажемся в гораздо более шатком положении, чем до этого. Кроме того, полная зависимость от химической защиты всех оставшихся посевов повлечёт за собой колоссальные экономические затраты и логистические сложности, связанные с обработкой по всей стране, а также создаст серьёзный немедленный экологический ущерб.
Моя рекомендация — перейти к более устойчивому долгосрочному решению, используя биологические средства защиты в рамках системы интегрированного управления вредителями (ИУВ). Эта комплексная стратегия предполагает использование полезных микроорганизмов, например определённых грибов или бактерий, для борьбы с фитопатогенами. Например, бактерия Bacillus subtilis используется в коммерческих препаратах, чтобы конкурировать с грибковыми патогенами на поверхности растений и подавлять их рост (Hashem et al., 2019). Такой подход принёс бы огромную пользу нашему сообществу, предложив устойчивую альтернативу, которая не зависит от ограниченных химических ресурсов и не ставит под угрозу долгосрочное здоровье нашей почвы и воды. Этот метод признан во всём мире ключевым компонентом устойчивой защиты посевов.
Главная сложность, а также потенциальный источник серьёзного конфликта — время, необходимое для разработки и внедрения этого биологического средства, а также риск того, что этот созданный организм может вызвать непредвиденные побочные эффекты в других частях экосистемы.
Другой способ борьбы с патогеном — использование устойчивых к нему растений. Выведение новых сортов растений с генетической устойчивостью к определённому патогену — это долгосрочное решение (Chatfield, 2000). Этот процесс предполагает поиск генов в диких или родственных видах растений, которые обеспечивают иммунитет, с последующей скрещиванием этих признаков с культурными растениями. Героический путь выведения нового устойчивого сорта кукурузы или сои мог бы стать центральной частью сюжета, ведь наше выживание зависит от наличия продовольствия. Однако исходную проблему увядания, скорее всего, усугубила крайняя генетическая однородность основных культурных растений, из-за которой они все оказались одинаково уязвимы для патогена (Crop Trust, 2023). Сложность в том, что этот процесс может занимать годы, а патоген при этом эволюционирует, чтобы преодолеть новые гены устойчивости. Это решение подойдёт всем, кто будет потреблять новые устойчивые растения. Однако проигравшими окажутся те, у кого нет ресурсов, чтобы купить новые семена, и кто продолжает полагаться на традиционные сорта, что может привести к потенциальному классовому расслоению.
В перспективе футуристическое решение может заключаться в выращивании продуктов питания в лабораторных условиях, отдельно от традиционного сельского хозяйства. Лабораторные фрукты и овощи, выращенные из растительных клеток в контролируемой среде биореактора, — это развивающаяся технология (Mridul, 2023). Этот процесс полностью исключает необходимость в почве и внешней среде, из-за чего посевы становятся невосприимчивы к распространённому по воздуху грибку. Контролируемое земледелие (КЗ), например вертикальные фермы и гидропонные теплицы, — это уже отработанный метод снижения рисков, связанных с враждебной внешней средой, который может обеспечить стерильные локальные запасы продовольствия для ограниченного числа людей (USDA, 2024). Однако масштабирование этой технологии потребует колоссальных первоначальных капиталовложений и сложной специализированной энергетической инфраструктуры (Funk, 2025). Это решение стало бы для нашего сообщества в центральном Иллинойсе крайней мерой. Непосредственную выгоду от него получили бы учёные и люди, имеющие доступ к лабораторным продуктам, а традиционные фермеры и те, кто ценит натуральные выращенные в природных условиях продукты, остались бы не у дел. Это могло бы привести к классовому расслоению: у технически подкованных людей будет надёжный источник продовольствия, а остальным придётся бороться за выживание на то, что они смогут вырастить на заражённой открытой местности.
По моему мнению, чтобы спасти оставшееся население Иллинойса, наиболее жизнеспособный и ответственный план — сочетание этих подходов. Приоритетом должно стать создание небольшого надёжного запаса продовольствия с помощью контролируемого земледелия, например стерильных гидропонных теплиц, как краткосрочного страховочного варианта. При этом основные героические усилия должны быть направлены на разработку биологического средства защиты, которое можно будет использовать на полях, так как оно предлагает устойчивое долгосрочное решение, которое в итоге позволит возобновить традиционное сельское хозяйство. Таким образом, герои фильма — учёные — будут работать не над единой панацеей, а над сложной многонаправленной программой по спасению человечества.
С уважением,
ваш biggest fan
Аади Десаи
Список литературы
Funk, B. 2025. Can Vertical Farming Feed the World? Kew Royal Botanic Gardens. https://www.edengreen.com/blog-collection/what-is-vertical-farming
Burrows, M., Rupp, J. (2017). Fungicide Use in Field Crops: Benefits and Risks. MSU Extension. https://www.montana.edu/extension/plantpath/resources/fungicide_use_in_field_crops.html
Chatfield, J. (2000). Nine Keys to Plant Disease Prevention. Brooklyn Botanic Garden. https://www.bbg.org/article/disease_prevention
Crop Scouting Basics for Corn and Soybean: Principles of Plant Disease. 2025. Crop Protection Network. https://cropprotectionnetwork.org/web-books/crop-scouting-basics-for-corn-and-soybean?section=41-principles-of-plant-disease
Crop Trust, 2023. Why Crop Diversity Matters: Securing Food Production. The Crop Trust. https://www.croptrust.org/mission-1/why-we-need-crop-diversity/
Hashem, A., Tabassum, B., & Abd_Allah, E.F. 2019. Bacillus subtilis: A plant-growth-promoting rhizobacterium that also impacts biotic stress. Journal of Biological Research – Thessaloniki, 26(1), 1-13. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6734152/
Durand, F. (2014). What is the Deal with Interstellar's Idea That Corn and Okra Are the Only Crops Left in the Future? Let's Ask a Scientist. The Kitchn. https://www.thekitchn.com/could-a-crop-blight-really-wipe-out-everything-but-corn-and-okra-food-on-film-212647
Funk, B. 2025. Can Vertical Farming Feed the World? Everything you should know about this innovation. https://www.edengreen.com/blog-collection/what-is-vertical-farming
Horticulture in the Movies: Interstellar. 2016. College of Agricultural, Consumer & Environmental Sciences, Illinois Extension. https://extension.illinois.edu/blogs/greenspeak/2016-11-30-horticulture-movies-interstellar
Mridul, A. (2023). Cell-Based Blueberries, Anyone? What is Lab-Grown Fruit, and Is It a Food Security Solution? Green Queen. https://www.greenqueen.com.hk/what-is-lab-grown-fruit-can-it-be-future-food-alternative-vegetables-produce/
Singh, B.K., Delgado-Baquerizo, M., Egidi, E., Guirado, E., Leach, J.E., Liu, H., and Trivedi, P. (2023). Climate change impacts on plant pathogens, food security, and paths forward. Nature Reviews Microbiology. https://www.nature.com/articles/s41579-023-00900-7
USDA (2025). Sustainable Vertical Farming. USDA Agricultural Research Service. https://www.ars.usda.gov/oc/utm/vertical-farming-no-longer-a-futuristic-concept/
Гравитационное линзирование, вызванное вращающимися чёрными дырами, в астрофизике и в фильме «Интерстеллар»: Оливер Джеймс : бесплатная загрузка, чтение и трансляция : Интернет-архив
Сохраните эту страницу в Архиве Интернета. Подпишите письмо Fight for the Future.
Дата публикации — 12 февраля 2015 года. Лицензия — Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0. Темы — высокоэнергетические астрофизические явления, общая относительность и квантовая космология, астрофизика. Издатель — arXiv.org. Коллекция — arxiv; журналы. Вкладчик — Интернет-архив. Язык — английский. Размер файла — 29,2 МБ.
«Интерстеллар» — первый голливудский фильм, в котором попытались изобразить чёрную дыру такой, какой она виделась бы человеку, находящемуся рядом с ней. Для этого мы разработали код под названием DNGR (Double Negative Gravitational Renderer, гравитационный рендерер Double Negative) для решения уравнений распространения лучовых пучков (световых пучков) в искривлённом пространстве-времени вращающейся (Керра) чёрной дыры, а также для рендеринга быстро меняющихся изображений в качестве IMAX. Наши методы работы с лучовыми пучками стали ключевыми для достижения плавности изображения в формате IMAX без мерцания.
У этой статьи четыре цели:
(i) Описать DNGR для физиков и специалистов по компьютерной графике.
(ii) Представить уравнения, которые мы используем для отображения источников света на изображения камеры при помощи эллиптических лучовых пучков, когда камера находится в произвольном движении в произвольной точке рядом с чёрной дырой Керра.
(iii) Описать новые выводы, полученные с помощью DNGR, относительно гравитационного линзирования, когда камера находится рядом с вращающейся чёрной дырой, а не далеко от неё, как почти во всех предыдущих исследованиях.
(iv) Описать, как с помощью DNGR были созданы изображения чёрной дыры Гаргантюа и её аккреционного диска в фильме «Интерстеллар».
В разделе статьи, посвящённом аккреционному диску, нет новых астрофизических открытий, но новичкам в этой теме он может показаться познавательным, а любителям кино — интересным из-за обсуждения связанных с «Интерстелларом» вопросов. 46 страниц, 17 иллюстраций.
Дата добавления — 26 июня 2018 года, 21:20:26. Внешний идентификатор — urn:arXiv:1502.03808, urn:doi:10.1088/0264-9381/32/6/065001. Идентификатор — arxiv-1502.03808. Идентификатор ark — ark:/13960/t6840r72h. OCR — ABBYY FineReader 11.0 (расширенный OCR). Разрешение — 300 ppi. Сканер — библиотека Python для Интернет-архива 1.7.0.dev2. Источник — http://arxiv.org/abs/1502.03808. Комментарий рецензентов.