Растения из пробирки. Как наука помогает озеленять планету
Продолжаем серию подкастов об изменения климата и о том, как можно смягчить последствия. Наш собеседник - Максат Ахмеджанов, кандидат биологических наук, специалист лаборатории InVitro.
- В рамках наших подкастов об изменениях климата мы говорили о том, что одним из естественных способов сохранения климата является сохранение биоразнообразия. Вы, как биолог, можете рассказать, что делают ученые, чтобы сохранить это биоразнообразие?
- Давайте начнем с того, что климат, к сожалению, действительно, меняется. Мы считали, что это произойдет когда-нибудь потом. Но изменения происходят прямо сейчас. И последствия мы уже видим. Более того, эти последствия проявляются все чаще и чаще: наводнения, засуха, стихийные бедствия - это все последствия изменения климата. И сейчас все больше и больше парниковых газов выделяется в атмосферу. Их столько, что наши леса, наши зеленые насаждения не способны поглощать такое количество углерода, удерживать углерод.
Справка
Для роста дереву необходим углерод, и дерево поглощает его из воздуха в виде углекислого газа. От семечки до столетних деревьев лес при помощи солнечной энергии превращает углекислый газ и воду в питательные вещества, накапливает углерод, а в атмосферу отдает кислород. В среднем для дерева, для жизни одного его кубического метра, нужна примерно тонна углекислого газа. А из одной тонны захваченного деревьями углекислого газа в результате фотосинтеза в атмосферу поступает 0,7 тонны кислорода.
Чрезмерное накопление в атмосфере парниковых газов - в том числе углекислого - ведет к изменению климата. Но благодаря способности к фотосинтезу лес захватывает и хранит углекислый газ. Так он смягчает и замедляет климатические изменения.
Таким образом, сохранение биоразнообразия играет огромную роль в смягчении последствий изменения климата. Увы, мы не можем остановить изменение климата. Но мы можем работать над тем, чтобы смягчить последствия.
И первое, что необходимо сделать, - сажать как можно больше деревьев, выращивать побольше растений. Тем самым мы можем помочь природе хотя бы чуть-чуть сдерживать углерод.
- И что делается у нас?
- Я, как представитель Кыргызского национального аграрного университета, могу сказать, что с нашей стороны ведется большая научная работа. С прошлого года у нас в стране начала функционировать единственная пока научно-производственная InVitro-лаборатория, которая была профинансирована государством. То есть это заказ государства. Раньше у нас была научно-образовательная лаборатория. А с прошлого года начали производить в больших масштабах саженцы ягодных и плодовоовощных культур. С этого года включили также саженцы деревьев, лесных культур.
Таким образом мы готовы обеспечить фермеров качественной продукцией, посадочным материалом, который отвечает всем стандартам. И этот посадочный материал свободен от всевозможных инфекций.
- Лаборатория ваша работает по какой-то определенной технологии? По технологии InVitro? В чем она заключается?
- Это называется технология микроклонального размножения растений. Эта технология была разработана в 70-е годы прошлого столетия. Была также апробирована у нас в стране. То есть в советское время у нас были такие лаборатории, работали, но, к сожалению, после развала Советского Союза, после прекращения финансирования такие лаборатории остановили деятельность. И у нас в университете оставалась только научная лаборатория. Но с прошлого года мы с применением этой технологии выращиваем в больших масштабах саженцы и рассаду.
- Давайте пока поговорим про технологию. Потому что как только речь о микроклонировании, мы, как люди, далекие от науки, пугаемся. Нас пугает слово "клонирование".
- Насчет клонов не бойтесь. Давайте я объясню простыми словами. Что мы делаем? Мы выбираем определенное материнское растение. То есть это либо какой-нибудь вид дерева, или какой-нибудь сорт, или вид растения, скажем, малина. Мы берем от этого растения генетический материал, то есть берем кусочек данного растения. Потом под микроскопом мы выделяем меристемную культуру, меристемную ткань. Она не видна глазами, мы начинаем ее стерилизовать, освобождать от всевозможных инфекций, патогенов, от бактерий, вирусов, грибков. Потом в специальных стерильных условиях, в условиях инвитро.
- То есть в пробирках.
- Да, в пробирках, добавляя всю необходимую питательную среду, мы начинаем эту меристемную ткань выращивать. То есть она в условиях инвитролаборатории, инвитропробирки начинает произрастать из одной ткани как одно целое растение.
Почему термин "микроклонирование"? Потому что обычный куст малины достигает 2-3 метров в высоту, а наша малина - 3-4 сантиметров в высоту. То есть мы превращаем макрорастения в микрорастения. С таким саженцем работать удобнее. Не нужно больших пространств, не нужно много питательной среды.
Затем начинаем черенковать, получаем микрочеренки. Через 2-3 недели вырастают уже от одного растения 5-10 новых генетически идентичных растений. То есть термин "клон" означает, что одно растение мы копируем многократно. Если при естественном размножении важны время суток, сезонность, то в условиях InVitro все это не важно: клонирование продолжается.
- Звучит страшно.
- Нет, это не страшно.
- Вот та же малина - должна меняться. А здесь просто клонирование.
- К размножению растений такие опасения не относятся. Это животные носители генов отца и матери. Про клонирование животных мы не будем говорить, мы этим не занимаемся. При технологии InVitro мы просто берем материнское растение - мы не добавляем никаких дополнительных генов, не модифицируем, не получаем от них ГМО-продукцию. Просто берем исходный материал, который проявил себя как самый такой рекордсмен в своей группе, получаем клоны и размножаем. Таким образом мы сокращаем время и средства, необходимые для получения саженцев.
Растения, они же адаптируются к условия окружающей среды? А мы сразу выбираем самых лучших. И за короткий период нам удается получить в больших количествах такие же высококачественные, высокоурожайные, высокопродуктивные растения- рекордсмены - Если речь идет о малине, то я могу еще понять. Фермер ее купил, посадил у себя на участке и обеспечивает этой малине особые условия. Но с точки зрения изменения климата нас интересует лес.
- На самом деле любые растения поглощают углерод. Это основа их жизнедеятельности. Просто именно лес - важнейший для климата поглотитель и накопитель углерода.
- Лес - это естественная среда. А мы взяли и создали множество одинаковых растений. И при этом они свободны от вирусов. Но биоразнообразие - это и вирусы тоже.
- Смотрите, вот этот конкретный саженец - здоров и адаптирован к определенной среде. А это значит, что фермер (если речь идет о малине или плодово-ягодных) получит тот урожай, на который рассчитывает. Если речь идет о лесе, парках или любых зеленых массивах, любом озеленении, то мы получим здоровое и адаптированное растение. При этом, благодаря технологии InVitro, мы получаем сразу большое количество посадочного материала.
Очень многие растения размножаются двумя способами: через корневую систему и черенкованием. И самый простой метод - это черенкование, то есть берется материнское растение, отводятся черенки, 100 сажают в почву, из них 50 или 70 укореняются. И это то же самое материнское растение. Это тоже клон. Но в малых объемах. То есть возможности одного питомника ограничены. Они могут выращивать в год 5 000, 10 000 растений, может 50 000, если очень большой питомник. А в нашем случае в маленькой лаборатории, в закрытом помещении, там, где работают 20-25 сотрудников, в год могут выращивать до 1 миллиона саженцев.
- В чем преимущества высаживания этих растений у нас в стране?
- Когда мы везем саженцы из других стран, то пока они сюда приедут, то, во-первых, определенное количество саженцев погибнет. Еще одна часть будет менее жизнеспособной. Поэтому у некоторых растений выживаемость составляет всего 10-20%. Кроме того, завезенные растения, как правило, нуждаются в дополнительной адаптации, поскольку наши климатические условия абсолютно другие. А наши растения абсолютно адаптированы. Кроме того, мы изначально можем подобрать определенные растения для конкретного региона. Те же самые сорта плодовых для Иссык-Куля или, скажем, Нарына, будут отличаться, потому что отличается климат.
- Леса - это самовоспроизводимая система должна быть. Способны ли ваши растения из пробирки к самовоспроизведению?
- В естественных условиях многие деревья размножаются от корневой системы. И в этом смысле наши деревья ничем не отличаются от любых других. Так что отвечая на ваш вопрос - да, способны.
Но вы затронули очень важную тему про самовозпроизводимость лесов. Дело в том, что это долгий процесс. К сожалению, на сегодняшний день во всех странах вырубают леса. И наша страна не исключение. К сожалению, есть случаи, когда выявляют незаконные вырубки лесов. А учитывая, что у нас площади лесов очень маленькие... К сожалению, насчет восстановления лесов многие даже не задумываются. А если мы сейчас не задумаемся, завтра уже будет поздно.
Поэтому, когда мы выбираем виды деревьев, мы специально выбираем те, которые лучше адаптируются в наших условиях. Наши ученые в течение 30-40 лет проводили многие исследования. Какие виды деревьев в каком регионе лучше прорастают, какие более засухоустойчивы, какие более холодостойкие, какие более устойчивы к болезням.
И учитывая все эти знания, мы пришли к мнению, что не стоит завозить новые виды деревьев. У нас есть свои деревья, есть эндемичные виды, есть ранее завезенные, которые уже адаптировались к нашим условиям. И из них мы выбираем самые лучшие, производим в больших количествах, которые будут у нас чувствовать как у себя дома.
То есть если лесное хозяйство выберет наши деревья и первые два года обеспечит им минимальный уход, то их приживаемость будет очень высокой. Это мы гарантируем.
- И какие деревья вы рекомендуете для озеленения?
- Сейчас мы усердно работаем с гибридным тополем. Он на всей территории нашей республики хорошо показал себя. Два раза быстрее прорастает, чем обычный тополь. Мы понимаем, что стимулировать наше население к озеленению проще всего через экономическую выгоду. Так вот, гибридный тополь с этой точки зрения - прекрасное дерево. И уже через 5-6 верхушку можно спилить и использовать в качестве пиломатериала. При этом в следующем году из корня появится несколько новых деревьев. 5-6 поколений деревьев от одного корня можно получить.
Поэтому мы, как ученые, и государственные органы рекомендуем сейчас уже активно начинать высаживать деревья. Это позволит нам, во-первых, смягчить последствия изменения климата, во-вторых, снизить зависимость от поставок пиломатериала из других стран. Потому что если сейчас в этом вопросе мы практически целиком зависим от внешних поставок. И в случае каких-либо непредвиденных ситуаций, мораториев начнется массовая вырубка лесов, которых, повторюсь, у нас и так мало.
Так что сейчас реализуется программа, согласно которой в каждом селе должно быть несколько гектаров зеленых насаждений. И мы всячески рекомендуем гибридный тополь. Об экономических преференциях я уже рассказал. Но кроме того, тополя являются рекордсменами по поглощению углерода, что помогает смягчению изменения климата.
В-третьих, зеленые насаждение всегда помогают создать микроклимат.
Особо хотел бы подчеркнуть, что, как вы знаете, сейчас обновляются зеленые насаждения на пр. Манаса. Мы предлагаем посадить там именно наши деревья, поскольку они уже адаптированы к нашему климату. Они быстро вырастут и при небольшом уходе дадут высокую степень приживаемости. Так что в этом случае на пр. Манаса очень скоро опять будет привычная всем зеленая аллея.
- А есть какие-то цифры? Сколько нам нужно лесов/парков, чтобы ситуация началась меняться к лучшему?
- Я сейчас боюсь сказать неправильную цифру. Но у меня есть информация, что Азиатская организация по сотрудничеству в лесном секторе (AFoCO) - это южнокорейская организация - реализует с нашей службой лесного хозяйства проект. И, насколько я помню, 6 тысяч гектаров будут засажены лесными видами деревьев. Затем эта площадь будет увеличиваться. Тем самым мы будем осваивать все больше и больше малоценных, малопродуктивных земель и улучшать их категорию. Кроме того, мы гарантируем смягчить последствия изменения климата.
Наши страны - страны Центральной Азии - одними из первых почувствуют изменение климата. И речь не только о поливной воде. С питьевой водой тоже мы уже почувствовали проблемы. Так как уровень подземных вод уменьшается из-за того, что у нас уменьшаются объемы ледников. И действовать нужно уже сейчас.
Неслучайно наш президент, выступая в Азербайджане на COP-29, призвал горные страны объединиться. Нам нужно думать об устойчивом развитии горных регионов, о восстановлении лесов. Мы должны сохранять нашу природу, мы должны думать о нашей планете, и если сегодня мы не будем думать об этом, завтра уже, к сожалению, будет поздно. Поэтому мы, как люди с научным взглядом, хотели бы попросить всех, чтобы все задумывались о будущем.
