Леса будущего

Сергей Ижевский, доктор биологических наук
875368_95876622 (Medium)

Ежегодно более четверти миллионов гектаров засаживают наиболее ценными хвойными деревьями

Обычные способы размножения растения семенами или вегетативным путем далеко не во всех случаях являются идеальными.  Однако чем же плохи старые дедовские методы и чем их можно заменить? Новые биотехнологии позволяют быстро получить огромные партии растений с определенными характеристиками.

В чем вопрос

Возможно, не все знают, как воспроизводят леса в России сегодня. А между тем ежегодно более четверти миллионов гектаров засаживают, как правило, наиболее ценными хвойными деревьями – елями, соснами, лиственницами, разводя на больших площадях обычно какую-нибудь одну породу. При этом вырастает уже не полноценный лес, который мы так любим, – волнующий и загадочный, с опушками, полянами, с одинокими старыми деревьями-великанами, а скучное, как поле свеклы или кукурузы, монотонное лесонасаждение – так называемые лесные культуры.

“Лесные плантации могут обеспечить получение ряда социальных и экономических выгод и способствовать удовлетворению потребности мирового рынка в лесной продукции”. Принципы и критерии FSC

Но и назначение такого искусственного леса чисто утилитарное: в кратчайшие сроки получить с каждого гектара возможно больше товарной древесины для  производства бревен, брусьев, досок. Ради такой цели можно красотой пренебречь. Да и дешевле однопородная лесная плантация: за ней проще ухаживать, ее легче рубить. Но в полной ли мере достигается желаемый результат? Получают ли лесоводы и лесопромышленники в итоге то, что хотят?

Понятно, насколько велика ответственность тех, кто сажает лес. Из всего созданного человеком дольше существуют, пожалуй, лишь храмы да пирамиды. Поэтому здесь очень важно не ошибиться, выбрать такой посадочный материал, который не заболеет, не зачахнет за долгую предстоящую ему жизнь, из которого вырастут не кривые хилые деревца, а стройные, высокие, здоровые деревья. И лучше, если это произойдет все же не через сто лет, а раньше.  За ошибку при посадке леса расплачиваться придется не одно десятилетие! Неимоверно возрастает важность выбора оптимального посадочного материала.

Но как же совершается такой выбор?

Неприятные сюрпризы перекрестного опыления

930137_41776029Обычно это происходит таким образом. Лесничий отбирает в лесу лучшую, с его точки зрения, элитную сосну или ель – будущий лес он представляет себе состоящим именно из таких деревьев. С нее собираются шишки, из которых получают семена для высева в питомнике. Предполагается, что выращенные здесь за два года саженцы и дадут тот полноценный материал, из которого быстро вырастет добротный строевой лес.

Но увы! Хвойные породы – перекрестноопыляемые растения. Поздней весной или в начале лета семенные чешуи в шишках выбранного элитного дерева раздвигаются, и семязачатки оплодотворяются прилетающей с ветром пыльцой. Происхождение пыльцевых зерен весьма различно: они могут прилететь и с такого же могучего, быстро растущего здорового дерева, но могут быть занесены и с больного экземпляра, с явными признаками наследственных недугов. Образующиеся в результате свободного опыления семена будут очень сильно варьироваться не только по величине и форме, но и по множеству иных признаков.

Это означает, что лесовод, создающий лесную плантацию описанным выше способом, действует наугад, как бы с закрытыми глазами. Ведь у него нет ни малейшей гарантии, что все высаженные саженцы, полученные даже из шишек, собранных с одного элитного дерева, быстро превратятся в стройные здоровые деревья.

Как же быть? Неужели не существует способа получить совершенно одинаковые, генетически однородные растения? Почему нельзя воспользоваться вегетативным размножением: прививкой, как это практикуют в отношении яблонь, или черенкованием, как в случае со смородиной?

Вегетати́вное размноже́ние — образование новой особи из многоклеточной части тела родительской особи, один из способовбесполого размножения, свойственный многоклеточным организмам.

Размножение традиционным вегетативным путем бесперспективно, поскольку позволяет получить лишь весьма небольшую популяцию. Здесь же нужны миллионы экземпляров – ведь на каждый гектар высаживают от 20 до 50 тыс. саженцев. К тому же вегетативное размножение хвойных древесных растений само по себе дело трудоемкое и малоуспешное.

184898_1807 (Medium)

Новая биотехнология уже широко применяется для вегетативного размножения

Клональное микроразмножение

Между тем существует метод быстрого получения огромных партий идентичных по генотипу растений, в том числе и древесных. Это метод клонального микроразмножения. Матерью (или отцом – как угодно) будущих растений является конкретный выбранный в качестве эталона экземпляр, с нескольких клеток которого все и начинается.

Новая биотехнология уже широко применяется для вегетативного размножения однолетних сельскохозяйственных и декоративных культур. Все увереннее она используется и для размножения древесных пород. В ряде стран с помощью этого метода получены высокопродуктивные насаждения эвкалипта, масличной и финиковой пальм, тополя бальзамического, гибридов тополя и осины. В Южном полушарии – в Австралии и Новой Зеландии, где до этого не росла ни одна сосна, на сотнях тысяч гектаров созданы искусственные леса из быстро растущей лучистой сосны, родиной которой является Калифорния.

В чем же особенности новой технологии?

С верхней части кроны аккуратно берут фрагменты самых молодых побегов и помещают их в питательную среду. Делают это в стерильных условиях. Выделенная ткань разрастается, клетки начинают быстро размножаться и образуют так называемые каллюсы. После перенесения во вторую, а затем в третью культуральную среду каллюсы эволюционируют в «эмбриоиды», похожие на эмбрионы, полученные путем обычного полового размножения. В результате образуются микропобеги. Это и есть клон – совокупность особей, произошедших от общего предка путем бесполого размножения. Любые неожиданности здесь практически исключены. Все дети будут идеально походить на своего единственного красивого, стройного, высокого, здорового родителя.

Мито́з — непрямое деление клетки, при котором происходит строго одинаковое распределении хромосом между дочерними ядрами, что обеспечивает образование генетически идентичных дочерних клеток и сохраняет преемственность в ряду клеточных поколений.  

AA041 (Medium)

Появляется возможность создания здоровых насаждений, устойчивых к болезням

Большие перспективы

Технология клонального микроразмножения позволяет отбирать растения по любому полезному признаку (возможен отбор и по группе признаков) и в течение года получать миллионы генетически идентичных посадочных единиц. Можно создавать смешанные насаждения (популяции) из растений, отобранных по различным признакам. К примеру, на еловой плантации чередовать ряды медленно растущей резонансной ели, плотная древесина которой идет на изготовление музыкальных инструментов, с рядами быстро растущих деревьев, предназначенных для получения строительного материала.

Появляется возможность создания здоровых насаждений, устойчивых к болезням и маловосприимчивых к повреждению насекомыми. Это позволит отказаться от применения пестицидов, что само по себе благотворно отразится на всех обитателях леса.

Получение продуктивных и устойчивых лесных культур методом биотехнологии имеет и социальную направленность. Сравнительно недорогие лаборатории, где проводится клонирование и микроразмножение растений, могут работать круглый год, что обеспечивает занятость значительной части работников лесного хозяйства в зимнее время.

Видимо, в недалеком будущем именно так станут создавать повсюду лесные промышленные плантации. Именно они будут служить источником всегда столь необходимой древесины. И тогда наконец мы сможем оградить от уничтожения те леса, куда с детства привыкли ходить на прогулки, чтобы послушать пение птиц, набрать ягод и грибов.

Leave a Reply