Доцент кафедры ботаники АлтГУ, кандидат биологических наук Наталья Юрьевна Сперанская рассказала «ЗН», зачем изучать растения, как они борются за выживание, и чем занимаются современные ботаники
Весна – время года, когда все вокруг просыпается. Еще не везде сошел снег, как уже показалась зеленая травка. Вот-вот распустятся крокусы, подснежники, нарциссы… Мы же решили поговорить о растениях с научной точки зрения. В интервью «ЗН» биолог Наталья Юрьевна Сперанская рассуждает о том, зачем вообще изучать растения, и что изменилось в ботанике со времен первых натуралистов.
– Ботаника – наука о растениях. Интерес к ним зародился еще во времена Древней Греции, когда Аристотель составил «Учение о растениях». Исследования продолжили ученик философа Теофраст, шведский естествоиспытатель Карл Линней, английский натуралист Чарльз Дарвин и другие выдающиеся ученые. А зачем вообще изучать растения?
– У ботаников не возникает такого вопроса, для нас все очевидно. Растения – это основа всего живого на планете, сама жизнь началась с них. Вы когда-нибудь задумывались, что животные не могут напрямую использовать солнечный свет, а растения – могут? Благодаря уникальному процессу фотосинтеза, который сотворил тот ландшафт, тот облик Земли, который мы наблюдаем. Именно растения наполнили Землю кислородом, тем самым повлияв на эволюцию. К тому же они – богатейший запас органических веществ, очень ценный ресурс. Это если смотреть на растения глазами биолога. Но ведь растения помогают нам и в быту. Одни мы употребляем в пищу, другие используем в промышленности, третьи и вовсе применяем в строительстве, когда морфологические свойства определенного растения переносятся, скажем, на инженерные конструкции. Еще один аспект: люди не перестали интересоваться всем новым, неизведанным, а ботаника – это тот раздел биологии, где осталось множество белых пятен. Ведь эволюция не закончилась, процессы видообразования продолжаются, поэтому ученые до сих пор открывают новые виды растений. Так что можно сказать, что изучать растения не только интересно, но и целесообразно.
– За несколько столетий были описаны тысячи растений. Согласно докладу ученых Королевского ботанического сада в Эдинбурге, сейчас на Земле 390 900 растений. Какие из них не изучены совсем или мало изучены?
– Многообразие растений действительно велико. Они повсюду, но, к сожалению, человек попасть может не в каждый уголок планеты. Меня же как палеоботаника больше интересует не классификация, а история растительного покрова. Объясню: в каждом растении есть кремниевые структуры. В каких-то частях растения кремния мало, а в каких-то – так велико, что он превращается в формы, которые тысячи лет сохраняются в почве, не разлагаются. Эти формы и называют фитолитами. Их анализ позволяет нам реконструировать растительный покров и таким образом узнать, что росло на том или ином месте тысячи лет назад. Например, археологи находят давнее поселение, а мы говорим, в каких природных условиях люди тогда жили. Был ли здесь лес или луг, что выращивали и чем питались? К слову, сейчас мы работаем с учеными из Петербурга, которые ведут исследования в Старой Ладоге, – надеемся узнать, как давно начали возделывать культурные растения на этой территории. В мировой практике изучение фитолитов показало, что кукурузу ввели в культуру не семь тысяч, как считалось ранее, а почти девять тысяч лет назад! Фитолитные исследования в нашем вузе проводятся под руководством Марины Михайловны Силантьевой, декана биологического факультета, доктора наук.
– В книге «О чем думают растения. Тайная жизнь, скрытая от посторонних глаз» Стефано Манкузо приводит ошеломительные факты. Биолог утверждает, что растения намного умнее, чем кажется. Они тоже общаются, заботятся друг о друге, борются за жизнь, да и вообще отличаются от животных только тем, что прикреплены к одному месту. Выходит, растения такие же развитые организмы, как и мы?
– Любой живой организм взаимодействует с миром, это однозначно. У растений взаимодействие происходит на биохимическом уровне. Иными словами, растения выделяют вещества, которые воздействуют на окружающую среду. В частности, таким образом растения влияют на своих конкурентов, подавляя их рост. Это свойство называется «аллелопатия», оно присуще всему растительному миру. Только у одних растений оно развито сильно, а у других гораздо слабее. Вспомните заросли клена ясенелистного. Под его кроной ни травинки не растет! Может быть и по-другому, когда вещества не подавляют, а вытесняют. Так, при распаде хвои почва становится кислее, за счет чего идет формирование определенного типа растительности. Поэтому в хвойном лесу могут расти не все травы и не все кустарники. И такие примеры взаимодействия встречаются сплошь и рядом. В этом случае речь идет, конечно, не о разумности растений, а об их организованности: эволюция отвела каждому свою роль, это просто борьба за выживание, за питательные ресурсы. Только происходит она не так, как у животных.
– Одна из актуальных тем ботаники – виды растений, которые пришли в местную флору из других мест. Биологи АлтГУ уже двадцать лет исследуют таких «пришельцев», занося их в «Черную книгу флоры Алтайского края». Чем опасны инвазивные виды?
– Представим себе лес, где растут сосны. Это такое зеленое сообщество «долгожителей», которое, тем не менее, должно возобновляться. И если в подлеске обычные травы и кустарники, то все хорошо. А если – клен? Никакого возобновления не будет! Даже если лесники вырубят сосны, клен останется – его вырубить, выкорчевать, вообще извести очень трудно. У этого незваного гостя, пришедшего из Америки, во-первых, активная корневая поросль, а во-вторых – мощная аллелопатическая активность. Самое печальное, что это не какой-то абстрактный лес – это наши алтайские леса, где клен все разрастается и разрастается. Без преувеличения могу сказать, что это «разрастание» уже принимает масштабы катастрофы. Вместо пойменных и хвойных лесов скоро будут одни клены. Причем, если борщевик Сосновского, который тоже занесен к нам, опасен больше для человека, то клен – для всего биоценоза. Инвазивные растения активно меняют нашу окружающую среду, причем не в лучшую сторону. И бороться с ними гораздо сложнее, чем с обычными сорняками.
– Научное знание все чаще рождается на стыке смежных или даже разрозненных наук. Физика взаимодействует с географией, химия – с математикой, психология – с лингвистикой. Биология также сопряжена с другими науками? Вообще, какой междисциплинарный потенциал есть у биологов? У ботаников?
– Ботаники идут в ногу со временем. Это уже не те натуралисты, которые были двести-триста лет назад. Хотя, безусловно, экспедиции, гербарии, журналы с записями остались. Но сегодня мы работаем с большими объемами информации, в электронном виде стали доступны уникальные ресурсы, те же гербарии. Раньше как было: берешь какую-нибудь редкую систематическую группу, и чтобы ее изучить – едешь за границу, где хранятся соответствующие образцы. Сейчас же многие этапы исследования проходят быстрее. Поменялись и сами методы исследований: возникли моделирование биологических процессов, статистическая обработка данных, молекулярный анализ. Все это дает возможность получать достоверные знания, вносить корректировки в прежние труды. Что касается междисциплинарности – придумать взаимодействие можно всегда, вопрос в его эффективности. Например, в данный момент мы налаживаем отношения с математиками, но в каких-то вопросах бывает сложно: пока разговариваем с ними на разных языках. Наконец, изменился подход к исследованиям. Наука, в том числе биология, сейчас антропоцентрична, то есть ученые оценивают многие исследования с позиции выгоды для человека. С позиций того, какую пользу они нам принесут. Яркий пример – зеленый парк «Предгорье Алтая», созданный усилиями биологов АГУ. Это удачное совмещение охранных функций, рекреации и просвещения, когда в одном месте люди могут не только отдохнуть, но и узнать о том, какие травы, цветы, кустарники их окружают. А растения – спокойно расти на охраняемой территории.
Навигатор «ЗН»
Чему научат?
Биологический факультет АлтГУ – для тех, кто интересуется жизнью во всех ее проявлениях. Биологи изучают растительный и животный миры с разных аспектов: происхождение видов, их структура и развитие, взаимодействие друг с другом. Вы научитесь классифицировать растения и животных, освоите биологические, химические, математические методы, узнаете, как проводить исследования на стыке биологии, сельского хозяйства и экологии. На факультете четыре кафедры: кафедра ботаники, кафедра зоологии и физиологии, кафедра экологии, биохимии и биотехнологии, кафедра фундаментальной и прикладной экологии. Также функционирует лаборатория «Музей природы». Чтобы поступить, необходимо сдать ЕГЭ по биологии, русскому языку и математике.
Кем работать?
Выпускники БФ АлтГУ работают в научно-исследовательских институтах, в отраслевых лабораториях и образовательных учреждениях, на производственных предприятиях. Среди известных выпускников – Павел Владимирович Голяков, директор государственного природного заповедника «Тигирекский», Генриетта Викторовна Татарникова, директор МБОУ «Гимназия № 42», Валерий Геннадьевич Паршков, председатель комитета по культуре города Барнаула, и другие.