Чому рослини зелені, як "помирають" дерева і вся правда про ГМО: інтерв'ю з ботаніком

За світом рослин стоять мільйони років еволюції, які допомогли окремим видам адаптуватись до надскладних умов. Сьогодні флора опинилися перед новим викликом – зміною клімату.

Про флору України, релікти, що бачили динозаврів, "радіоактивні" і ГМО-продукти, а також майбутнє рослин у космосі в інтерв’ю РБК-Україна розповів кандидат біологічних наук, науковий співробітник Національного науково-природничого музею НАН України Олексій Коваленко.

Цікаві факти про флору України (інфографіка РБК-Україна)

Від льодовикового періоду до наших днів: чим багато флора України

– Наскільки різноманітним є рослинний світ України?

– Порівняно з тропічними флорами, у нас не так багато видів, оскільки ми в іншій кліматичній зоні – помірній. Але якщо порівнювати з флорами нашої зони, то маємо досить багато видів. В Україні росте понад 5,5 тисяч квіткових.

Наша флора добре досліджена, на відміну від південно-східної Азії, південної та центральної Африки. Однак досі періодично у нас описують нові види.

У 2021-му в Києві виявили лободу українську. Це сенсація для світу ботаніки. Рослину довго не помічали, бо більшість її "родичів" у кінці літа вже завершує вегетацію, а ця лише починає розвиватися.

Насправді, щороку у світі описують десь 2 тисячі видів квіткових рослин. Але якби було більше ботаніків, то відкриттів теж було б вдвічі більше.

– Чи ростуть у нас ровесники динозаврів?

– Тут є певні спекуляції. Іноді можна почути, що гінкго існує 170 мільйонів років. Насправді стільки часу існує родовід, але вид гінкго дволопатеве, який у нас росте, утворився у кайнозойській ері. Тому родовід давній, а вид – ні. Найчастіше види існують 2-10 мільйонів років, а тоді перероджуються.

Загалом рослинність України сформувалася у сучасному вигляді після останнього льодовикового періоду, це умовно недавня флора. Але давні рослини у нас є. У столичному Ботанічному саду ім. Фоміна росте метасеквоя гліптостробовидна.

Цей вид з крейдового періоду. Хоч я ставлю це під сумнів, ймовірно, ми просто не можемо знайти відмінностей у сучасних рослин від скам'янілостей того періоду.

Кандидат біологічних наук, науковий співробітник Національного науково-природничого музею НАН України Олексій Коваленко (фото: facebook.com/Olexii.Kovalenko)

– Чи загрожують зміни клімату питомо українським деревам, таким як дуб, верба, липа?

– Наслідки від впливу клімату важко спрогнозувати, бо є кілька можливих сценаріїв. Те, що страждатимуть екосистеми, залежні від водного живлення, це дійсно так. Тому є ризик для вільхових галерейних лісів, а також вербових.

Вже зараз в Європі вони під охороною, бо водні ресурси зменшуються. А глобальні зміни клімату тільки підсилять цей ефект. Колапс таких екосистем призведе до ланцюгової реакції для багатьох видів живих істот.

– Які отруйні рослини є в Україні, бо зазвичай чуємо лише про борщівник. Про які небезпечні види варто знати пересічній людині?

– Таких у нас багато. Майже кожна рослина може бути отруйною. Наприклад, поки ми їмо бульби картоплі, вона корисна, а якщо з'їмо листок чи ягоду – можемо отруїтися. Якщо ж картопля полежить на сонці, там утворяться токсичні сполуки соланін і хаконін. Тому будь-які рослини у тій чи іншій мірі можуть бути отруйні.

Одна з найнебезпечніших в Україні – цикута. Навіть були летальні випадки через її споживання. Вона належить до родини селерових, куди теж входять кріп, петрушка. Деякі представники схожі з цикутою, їх важко розрізнити.

Цикута має приємний, схожий на моркву, запах, тому люди її куштують. Також не раз труїлися чемерицею. До отруйних належить колхікум або ж пізньоцвіт.

Цикута отруйна росте у вологих ярах, на берегах річок, озер, боліт (фото: Вікіпедія)

– Ми знаємо, що серед рослин є бур’яни, а чи є подібні шкідники серед дерев?

– У природі немає шкідливих і нешкідливих видів. Але якщо говорити з точки зору людини, то більшість для нас є корисними. Однак деякі можуть створювати екологічні проблеми.

Йдеться про інвазийні рослини. Коли рослина потрапляє на нову для себе територію, де в неї нема несприятливих факторів, починає активно розмножуватись. Цим порушує екосистеми. Таким є клен ясенелистий, який походить з Америки.

Його довго вважали супер рослиною для лісництв. Він був основою нових лісів, а потім виявилося, що він прекрасно росте і без людини. Зараз це небезпечний інвазийний вид, який витісняє місцеві рослини, через що знижується біорізноманіття.

Робінія або біла акація теж є проблемною рослиною з Північної Америки. З неї добрі дрова, її люблять бджоли за квітки, але у багатьох регіонах України вона активно поширюється, чим створює проблеми. Це приклад, коли вид одразу і корисний, і шкідливий.

Суперфуди, ГМО та "відмираючі" продукти: що насправді ми їмо

– Люди страшенно бояться продуктів із ГМО. Чи дійсно вони такі небезпечні?

– Це технологія, яка дозволяє створювати високопродуктивні рослини, що менше страждатимуть від шкідників. Але завдяки ГМО теоретично справді можна створити небезпечну рослину.

Саме тому всі сорти, які створені за технологією генетичної модифікації в організмі, проходять набагато ретельнішу перевірку, ніж сорти звичайної селекції.

На ринок ніколи не були випущені небезпечні ГМО-сорти, а от небезпечні селекційні туди потрапляли неодноразово. Колись картоплю "Ленапе" вирощували для виготовлення чіпсів, а потім у ній виявили підвищену кількість отруйних сполук соланіну і хаконіну. І це був сорт, виведений без ГМО. Тому із селекцією теж треба бути обережним.

– Як ставитесь до заяв, що деякі продукти є суперфудами? Наприклад, ті ж ягоди годжі, чіа.

– Суперфудів не існує. Всі рослини або їжа, або ні. Поняття корисності умовне. Вся річ у кількості спожитого. Є рослини із важливим для раціону людини складом, але це не суперфуди.

Подібні терміни придумали заради маркетингу малопопулярних продуктів. В Україні сотні років вирощували Lycium barbarum, але їх активно не споживали. Тільки коли з’явився дуже схожий вид Lycium chinensis, їх стали називати ягодами годжі і вони здобули популярність.

Насіння чіа має багато клітковини, жирних кислот, важливих для нашого раціону. Але якщо людина їстиме лише чіа, до нічого хорошого це не призведе.

– Чи дійсно через зміну клімату ми можемо залишитись без кави й какао-бобів?

– Шкідники серйозно атакують ці дерева. З кавою – це давня проблема. Раніше на Цейлоні були її великі плантації, зараз же Hemilea vastatrix його винищив. Фермерам довелося змінити профіль – перейшли на чай. І це не єдиний шкідник кавового дерева, а зміна клімату допомагає їм розвиватися.

Крім того, кава досить вимоглива екологічно рослина. Часто зростає лише на певних висотах. Якщо змінюється клімат, для неї стає все менше площ. Тому ризики втратити цю культуру є.

Банан також страждає від грибка. Століття тому ми вже втратили найпопулярніший сорт "Грос Мішель". Його майже повністю знищив гриб фузаріум оксиспорум. Сорт залишився, але його вже не можуть вирощувати у промислових масштабах.

Сучасний сорт "Кавендиш" теж стає жертвою гриба. Хоч банани під загрозою, але вони не зникнуть, бо вчені намагаються їх врятувати. Найпростіше було б застосувати генетичну модифікацію організмів, але через стереотипи це лякає суспільство і люди просто відмовлятимуться їх споживати.

Є альтернативні методи – редагування генів, коли молекулярні "ножиці" вирізають певні гени в рослині, не приносячи туди чужорідниих. У деяких країнах "редаговані" рослини прирівнюють до ГМО-продуктів, тому це теж викликає побоювання.

– Зараз сезон збору березового соку. Це шкодить деревам?

– Звісно, оскільки так ми забираємо поживні речовини, які береза підготувала для себе. Крім того, отвір для забору соку – це ворота для грибів, бактерій та інших інфекцій. А це фактори ризику для дерева.

Березовий сік позиціонують як супер напій. Однак у його складі лише вода і цукри, (глюкоза, фруктоза) й у невеликій кількості вітаміни групи В. Також є вітамін С, але його концентрація низька. Ще є сполуки мангану. Загалом по мінералах березовий сік не надто багатий.

Як ліки він точно не працює. Жодні дослідження не підтверджують його корисність при якихось захворюваннях. Тому шкода від травмування дерева не покриває переваг для людини.

Зелені хижаки: хто з рослин здатний полювати на комах, жаб і птахів

– Нещодавно ви видали книгу про хижі рослини. Розкажіть, як еволюційно сталося, що деякі рослини почали полювати на комах?

– Більшість рослин отримують поживні речовини, використовуючи воду, вуглекислий газ і під пливом сонячного світла створюють собі цукор – так отримують енергію. Але якраз хижі рослини додають до свого раціону інших живих істот.

Таких є десь 800 видів. Це не багато, зважаючи, що загалом науці відомо про 300 тисяч видів рослин.

Еволюційно до хижатства переходили ті рослини, які зростали на бідних на нутрієнти субстратах. Для рослин, перш за все, важливі азотні і фосфорні сполуки. Коли їх не вистачає, рослині їх треба десь брати.

Тіла живих істот часто є постачальниками азоту. Однак багато дослідів показують, що основний фактор хижатства – це нестача фосфору.

Є рослини, які тривалий час можуть не бути хижаками, а коли їм не вистачає саме фосфору – відрощують пастки. До речі, гриби також бувають хижаками. Є десь 200 видів таких. Ті ж самі гливи полюють на круглих черв'яків – нематод.

Венерина мухоловка у дикій природі росте лише у двох штатах – Північній та Південній Кароліні (фото: Freepik)

– Які рослини-хижаки у нас поширені? І чи ростуть вони у дикій природі?

– Найпопулярніша – венерина мухоловка, родом із Північної Америки. Вона там трапляється лише у Північній і Південній Кароліні. Тобто цього хижака зараз більше вирощують на підвіконнях, ніж він зростає у дикій природі.

Найближча родичка венериної мухоловки – альдрованда. Це рідкісна водяна рослина з пастками, які мають щелепи, що стискаються, коли її активують.

До популярних належать непентес. Ця рослина з великими показними глечиками трапляється переважно у Південній та Східній Азії. У нас їх вирощують лише любителі.

Поширеними хижаками є росички, які мають на листках залозисті волоски із липким секретом. Три види ростуть в Україні у болотистих умовах. Але, оскільки болота у нас в минулому осушували, то оселищ для росичок залишилось мало. Крім того, вони вразливі до змін клімату.

Також у флорі України представлені пухирники із пастками, які нагадують повітряні кульки, що працюють як насоси – засмоктують здобич всередину. У нас росте і два види роду товстянки або ж пінгвікули.

– Такі рослини можуть нашкодити людині, адже, напевно, мають специфічні ферменти?

– Нашкодити не можуть. І даних про дуже отруйні сполуки в них теж нема. Хоча росички утворюють антибактеріальні речовини, щоб після вполювання здобичі у них не розвивались бактерії. Тому росичку люди не їдять.

Є описані історії, що у дикій природі примати навіть п'ють воду із "горщиків" непентусів. А в Німеччині товстянок раніше використовували для виготовлення сиру.

Тому для людини контакт з хижими рослинами безпечний, але споживати їх не варто. Вони також є безпечними для домашніх улюбленців, однак треба бути обережним.

– Чи є види у тропіках, які нападають на жаб чи пташок?

– Непентеси можуть спіймати жабу, але самі не нападають, бо пастка у них пасивна. Туди тварини самі залазять і стають здобиччю. Видів, які активно полюють, небагато.

Це венерина мухоловка, але вона харчується переважно комахами. В альдрованди здобиччю може стати маленька рибка. Пухирники можуть з'їсти личинку комара чи пуголовка жаби.

Є свідчення, що непентеси ловили птахів, але не в дикій природі, а в умовах культивації. Птаха привабив солодкий запах квітки, він потрапив у пастку і не зміг вибратися. Але рослина не змогла перетравити здобич, тому пастка загинула.

У Північній Америці є сарраценія пурпурова, яка здатна ловити саламандр. Це максимальний тип здобичі для рослин-хижаків.

– Які звичні для нас рослини насправді є найнебезпечнішими для котів і собак?

– Одна з найнебезпечніших для котів – лілія. Вона викликає у них ниркову недостатність. Гемерокаліс або лілійник теж може стати проблемою.

Кімнатні рослини, такі як дифенбахія, монстера мають у своєму складі багато гострих кристалів оксалату кальцію, які можуть викликати подразнення слизової оболонки і гострий біль у домашнього улюбленця.

Також до небезпечних належать тюльпани. У їхніх цибулинах і листях є токсин тюліпалін, який шкодить, якщо його з’їсти. Щось подібне є у гіацинта і нарциса.

Радіація, космос і ровесники динозаврів: цікавинки про життя рослин

– Чому рослини переважно зеленого кольору?

– Рослини живляться завдяки фотосинтезу, поглинаючи сонячну енергію. Сонячне світло складається з різних кольорів, і рослина "вибирає" ті, що дають найбільше енергії.

Найменш корисним для неї є зелений спектр – він майже не бере участі у процесі, тому рослина просто відбиває його. Саме через це ми бачимо листя зеленим.

Фотосинтез – складний, але гнучкий механізм. Рослини підлаштовують його під умови довкілля, накопичуючи різні пігменти. Наприклад, червоні антоціани працюють для захисту від сонця, а жовті каротиноїди допомагають вловлювати світло у затінку.

Змінюючи баланс цих сполук, рослини здатні змінювати свій колір, щоб вижити і отримати максимум енергії.

– Чи правда, що орхідея найстаріша квітка на планеті?

– Ні. Це велика родина із багатьма видами, але вона виникла у кінці крейдяного періоду – 90-70 мільйонів років тому. Найдавнішою гілкою квіткових рослин на планеті є амборела. Вона трапляється зараз лише в Новій Каледонії (острови в Тихому океані, – РЕД). Вона відгалузилась десь на межі юрського та крейдового періодів.

Ще є скам'янілості, які можуть свідчити, що Нанкінантус ріс 175 мільйонів років тому. Однак не всі вчені готові визнавати її квітковою рослиною.

У будь-якому разі прародичі орхідей стикалися з динозаврами. Хоча сучасні птахи є єдиною гілкою, яка пережила масове вимирання. Тому орхідні контактують з динозаврами й зараз.

Амборелу вважають найстарішою квітковою рослиною. Вона з'явилась понад 135 мільйонів років тому (фото: Вікіпедія)

– Кажуть, що кактуси здатні поглинати шкідливе випромінювання і навіть радіацію, тому їх варто ставити біля комп’ютерів. Це так?

– Всі організми здатні поглинати випромінювання. Але це не означає, що якщо обкластись кактусами, то вони поглинуть усю радіацію і захистять вас.

Деякі рослини самі мають підвищений вміст радіоактивних сполук. У шкірці банана є радіоактивний ізотоп калію. Але навіть, якщо б люди їли шкірку, більшість небезпечних ізотопів після травлення виходили б організму.

Також є так званий бразильський горіх, який накопичує радіоактивні ізотопи у тисячу разів більше, ніж інші рослини. Але це все одно безпечні концентрації.

– Які рослини вже вирощують на космічних станціях? Хто має найбільше шансів колись підкорити інші планети?

– Найвищі шанси в салата латук, його вже вирощували у космосі. Культивувати можна й багато інших рослин, головне, щоб вони були не дуже вимогливі до субстрату, освітлення тощо.

Також у космосі вже вирощували цинію (майори), вона там успішно цвіла. Велику увагу вчені приділяють бобовим, бо це джерело білка у раціоні людини. Коли людство освоюватиме позаземні простори, космонавтам потрібна буде поживна їжа. Крім того, бобові збагачують ґрунт азотними сполуками, що теж є перспективним.

Злаки – теж чудовий вибір для космосу, бо мають короткий цикл вегетації і не такі вимогливі, як багато інших рослин.

– У фантастичному фільмі "Марсіанин", головний персонаж вирощував картоплю на Марсі. Це може стати реальністю у майбутньому?

– Марсіанський субстрат має гострі кристали реголіту, які погано впливають на рослини. Якщо уявити, що будуть колонії на Марсі, то навряд там вирощуватимуть відразу картоплю. Найперспективніші будуть водорості і гриби.

– Як "помирають" дерева? Чи дійсно кільця на зрізі свідчать про вік і хто вважається довгожителем?

– Вік дерев можна вирахувати по кільцях, але лише якщо ті зростають у зоні помірного клімату. Бо це концентричні кільця, що пов'язані з зонами росту, які змінюються впродовж сезону.

У тропіках вік більшості рослин не можна підрахувати за кільцями, бо вони не дорівнюють рокам. Ті ж самі баобаби, які живуть близько тисячі років, не мають річних кілець – вони просто не утворюються.

Дерево – живий мрець, бо навіть коли ми діагностуємо, що воно живе, то набагато відсотків складається із мертвих тканин. Наприклад, ксилема – трубки, які проводять воду і розчинені органічні речовини, насправді утворені з мертвих клітин. І таких тканин у дереві багато.

Дерева "помирають" через різні фактори. Це може бути пошкодження твірних систем меристем – у них виділяються критично важливі кількості рослинних гормонів, які запускають процеси розвитку. Якщо їх пошкодити, виникають проблеми.

Також дерева "помирають" від шкідників. А ще є певні фізичні обмеження - деревам стає важко транспортувати воду до верхівки, коли виростають вище 100 метрів.

Крім того, клітини дерев також старіють і з часом починають працювати гірше. Це призводить до смерті. Деякі види живуть довше за інші. Секвої та метасеквої доживали до 6 тисяч років.