Наша компания, ООО «Сибирская академия деревьев и кустарников» (ООО «САДиК») создана действующими учеными-дендрологами. Это директор, доктор биологических наук С.Н.Горошкевич, и заместитель директора, кандидат биологических наук О.В.Хуторной. Место нашей основной работы - Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН). Научная специальность – исследование разнообразия лесных древесных растений в связи с разнообразием природных условий, в которых они живут.
Лаборатория дендроэкологии ИМКЭС СО РАН, где мы работаем, и ассоциированный с нею Научный стационар «Кедр» имеют сложную, интересную историю. Основатель лаборатории проф. Тамара Петровна Некрасова (1911-1993) была крупнейшим специалистом в области репродуктивной биологии лесных древесных растений. В конце 50-х годов прошлого века она организовала в Новосибирске небольшую группу исследователей в составе Биологического института СО АН СССР. Вскоре из нее выросла Лаборатория плодоношения лесных пород Института леса СО АН СССР. Лаборатория довольно интенсивно развивалась и довольно быстро заняла лидирующие позиции в соответствующей отрасли науки. За 25 лет (с 1960 года) вышло несколько монографий по репродуктивной биологии сибирских хвойных видов, было проведено два по-настоящему международных симпозиума (1973 и 1985 гг.).
Кедр был главным объектом исследований в лаборатории. Поэтому именно на ее основе ученик Т.П.Некрасовой проф. Владислав Никитич Воробьев (р. 1936) создал в Томске Отдел кедровых лесов Института леса СО АН СССР. Дело было в 1986 г.
Тут надо сказать, что Россия – самая кедровая страна в мире. Общий ареал трех российских видов кедровых сосен (Pinus sibirica, P. pumila, P. koraiensis) составляет 11,6 млн. км2. Это примерно в 2,5 раза больше, чем общий ареал всех остальных 5-хвойных сосен вместе взятых. Три вида играют огромную роль в природе и хозяйстве России. Достаточно сказать, что леса с их преобладанием - это почти 40 млн. га или до 10% покрытой лесом площади нашей страны. Кроме того, кедровые леса – это, бесспорно, самые сложные и самые продуктивные из сибирских и дальневосточных экосистем, национальное богатство и национальная гордость России. О кедре и его родственниках на сайте нашей компании есть много разнообразной информации.
Почему именно Томск стал местом дислокации Отдела кедровых лесов Института леса? По двум причинам. Во-первых, Томск - это, бесспорно, кедровая столица России. Город располагается в зоне экологического оптимума кедра сибирского, поэтому буквально окружен кедровыми лесами. Возле большинства мелких и крупных деревень есть так называемые припоселковые кедровники – разреженные и окультуренные насаждения кедра, которые служат для заготовки ореха и отдыха населения. Во-вторых, Томск издавна является важнейшим научным и культурным центром Сибири. Здесь находится старейший и крупнейший в Азиатской части России университет. По числу студентов и ученых на душу населения Томск занимает первое место среди российских городов. Не мудрено, что именно здесь возникло и существует единственное в России академическое подразделение, которое специализируется на исследовании кедра.
Кстати, именно припоселковые кедровники были первым объектом наших исследований. Это Нижне-Сеченовский припоселковый кедровник, где мы с 1990 г. уже в течение 30 лет ведем непрерывные наблюдения за динамикой и индивидуальной изменчивостью плодоношения. Снимок сделан в высокоурожайный год, когда число шишек на дереве достигает 2000 штук.
Научный стационар "Кедр" в с. Курлек (30 км к югу от Томска) был основан одновременно с Отделом кедровых лесов. Перед новым научным подразделением стояла задача комплексного решения "кедровой проблемы", т.е. создание целостной системы ведения хозяйства в кедровых лесах. Стационару отводилась важнейшая роль научно-производственного полигона, предназначенного для выполнения прикладных исследований. Часть территории, примерно 0,5 га, была освоена под питомник, в котором отрабатывалась методика выращивания посадочного материала кедра сибирского с открытой и закрытой корневой системой. Проводились также самые простые селекционные работы.
В настоящее время (фотография 2018 гг.) Научный стационар «Кедр» принадлежит ИМКЭС СО РАН, является мощной базой для фундаментальных и прикладных исследований в области экологии, морфологии, физиологии, генетики, селекции и плантационного выращивания лесных древесных растений Сибири, в первую очередь, кедровых сосен, а также полигоном для внедрения научных разработок в производство.
Главная цель – исследование характера и природы всех форм разнообразия лесных древесных растений, их адаптации к климату и реакции на изменение природной среды. Для этого решаются следующие задачи:
- комплексное исследование взаимодействия между древесными растениями и климатом на специальных экспериментальных объектах;
- проведение фундаментальных исследований в области репродуктивной биологии древесных растений и разработка принципов введения кедра сибирского в культуру как орехоплодного вида;
- резервация генофонда 5-хвойных сосен в клоновых архивах и испытательных культурах, исследование всех форм их разнообразия;
- проведение комплекса мероприятий по селекционному улучшению лесных древесных растений Сибири, выведение сортов для их плантационного выращивания и ландшафтного дизайна;
- разработка технологии выращивания посадочного материала с закрытой корневой системой для целей лесовосстановления, лесоразведения и рекультивации земель, создания целевых культур и орехоплодных плантаций, озеленения городов и ландшафтного строительства.
Сам перечень задач стационара показывает, что его назначение в значительной своей части остается ориентированным на лесную и лесобиологическую тематику. В дальнейшем не планируется сокращать объем исследований в этой области. Стационар был и останется уникальным, единственным в мире специализированным центром по исследованию репродуктивной биологии, резервации генофонда и селекции кедровых сосен. Вместе с тем, как переход стационара в состав ИМКЭС СО РАН, так и внутренняя логика проводимых на нем работ потребовали резкого увеличения объема климато-экологических исследований. Что именно мы делаем и зачем это надо?
Растения, в отличие от животных, не могут генерировать собственное тепло или осуществлять сезонные климатически обусловленные миграции. Следовательно, у растений роль климата как комплекса факторов, регулирующих жизнедеятельность, чрезвычайно велика, особенно у деревьев, надземные органы которых круглый год находятся под прямым воздействием атмосферных явлений. Разнообразие климата является важнейшим фактором биологического разнообразия на всех его уровнях: экосистемном, видовом, внутривидовом. На этих же трех уровнях происходят изменения в организации живой природы под влиянием изменений (потепления) климата.
Сфера наших научных интересов – почти всё северное полушарие. За 40 лет работы проведены многие десятки экспедиций. Выглядит это примерно так, как показано на фотографии: люди с тяжелыми рюкзаками идут в гору. В обобщенном виде у каждой экспедиции три цели: (1) провести наблюдения за растениями в природе, (2) собрать материал для лабораторных анализов – анатомических, морфологических, физиологических, биохимических, молекулярно-генетических, (3) собрать материал для живой коллекции растений на нашем стационаре.
На стационаре собрана уникальная коллекция из 15 видов и более 100 экотипов, ведутся наблюдения за ними и сравнительные анализы. 5-хвойные сосны представляют собой отличный объект для исследований разнообразия. Они распространены по всему северному полушарию. Наша задача - исследовать это разнообразие, выявить механизм воздействия климатических изменений на видообразование и дальнейшее развитие видов.
Для исследования репродуктивной совместимости и получения новых генетических комбинаций проводится контролируемое межвидовое скрещивание. Мы изолируем шишки от фоновой пыльцы, а затем опыляем их пыльцой разных видов, привезенной из разных стран.
Внутривидовая изменчивость лесных древесных растений очень активно изучается на протяжении последних десятилетий. Наша задача - исследовать эколого-географическую дифференциацию видов с огромными трансконтинентальными ареалами на примере типичного в этом отношении вида - кедра сибирского. Основа этой работы - создание опытных объектов и наблюдения на них. Факторы или ресурсы среды в пределах ареала изменяются в очень широких пределах. Естественный отбор приводит генотипический состав в адаптивное соответствие с лесорастительными условиями, дифференцирует вид на популяции и экотипы. Чтобы исследовать структуру вида, необходимо создать репрезентативную коллекцию географических экотипов и провести в ней многолетние наблюдения за комплексом признаков. Для реализации этой идеи на качественно новом уровне нами были организованы более трех десятков специальных экспедиций. Итогом этой работы стало создание архива из примерно 1000 клонов. Наши коллекционные плантации занимают десятки га.
Как реально происходит поиск истины в нашей науке, я расскажу в следующей статье.