Почему растения зеленые, как "умирают" деревья и вся правда о ГМО: интервью с ботаником

Интересные факты о флоре Украины (инфографика РБК-Украина)

От ледникового периода до наших дней: чем богата флора Украины

– Насколько разнообразен растительный мир Украины?

– По сравнению с тропическими флорами, у нас не так много видов, поскольку мы в другой климатической зоне – умеренной. Но если сравнивать с флорами нашей зоны, то имеем достаточно много видов. В Украине растет более 5,5 тысяч цветочных.

Наша флора хорошо исследована, в отличие от юго-восточной Азии, южной и центральной Африки. Однако до сих пор периодически у нас описывают новые виды.

В 2021-м в Киеве обнаружили лебеду украинскую. Это сенсация для мира ботаники. Растение долго не замечали, потому что большинство его "родственников" в конце лета уже завершает вегетацию, а это только начинает развиваться.

На самом деле, ежегодно в мире описывают около 2 тысяч видов цветочных растений. Но если бы было больше ботаников, то открытий тоже было бы вдвое больше.

– Растут ли у нас ровесники динозавров?

– Здесь есть некоторые спекуляции. Иногда можно услышать, что гинкго существует 170 миллионов лет. На самом деле столько времени существует родословная, но вид гинкго двулопастное, который у нас растет, образовался в кайнозойской эре. Поэтому родословная древняя, а вид – нет. Чаще всего виды существуют 2-10 миллионов лет, а потом перерождаются.

В целом растительность Украины сформировалась в современном виде после последнего ледникового периода, это условно недавняя флора. Но древние растения у нас есть. В столичном Ботаническом саду им. Фомина растет метасеквойя глиптостробовидная.

Этот вид из мелового периода. Хотя я ставлю это под сомнение, вероятно, мы просто не можем найти отличий в современных растений от окаменелостей того периода.

Кандидат биологических наук, научный сотрудник Национального научно-природоведческого музея НАН Украины Алексей Коваленко (фото: facebook.com/Olexii.Kovalenko)

– Угрожают ли изменения климата исконно украинским деревьям, таким как дуб, ива, липа?

– Последствия от влияния климата трудно спрогнозировать, потому что есть несколько возможных сценариев. То, что будут страдать экосистемы, зависимые от водного питания, это действительно так. Поэтому есть риск для ольховых галерейных лесов, а также ивовых.

Уже сейчас в Европе они под охраной, потому что водные ресурсы уменьшаются. А глобальные изменения климата только усилят этот эффект. Коллапс таких экосистем приведет к цепной реакции для многих видов живых существ.

– Какие ядовитые растения есть в Украине, потому что обычно слышим только о борщевике. О каких опасных видах стоит знать обычному человеку?

– Таких у нас много. Почти каждое растение может быть ядовитым. Например, пока мы едим клубни картофеля, он полезен, а если съедим листок или ягоду – можем отравиться. Если же картофель полежит на солнце, там образуются токсичные соединения соланин и хаконин. Поэтому любые растения в той или иной степени могут быть ядовиты.

Одно из самых опасных в Украине – вех. Даже были летальные случаи из-за его потребления. Он относится к семейству сельдерейных, куда тоже входят укроп, петрушка. Некоторые представители похожи с вехом, их трудно различить.

Вех имеет приятный, похожий на морковь, запах, поэтому люди его пробуют. Также не раз травились чемерицей. К ядовитым принадлежит колхикум или безвременник.

Цикута ядовитая растет во влажных оврагах, на берегах рек, озер, болот (фото: Википедия)

– Мы знаем, что среди растений есть сорняки, а есть ли подобные вредители среди деревьев?

– В природе нет вредных и безвредных видов. Но если говорить с точки зрения человека, то большинство для нас являются полезными. Однако некоторые могут создавать экологические проблемы.

Речь идет об инвазийных растениях. Когда растение попадает на новую для себя территорию, где у него нет неблагоприятных факторов, начинает активно размножаться. Этим нарушает экосистемы. Таким является клен ясенелистный, который происходит из Америки.

Его долго считали супер растением для лесничеств. Он был основой новых лесов, а потом оказалось, что он прекрасно растет и без человека. Сейчас это опасный инвазийный вид, который вытесняет местные растения, из-за чего снижается биоразнообразие.

Робиния или белая акация тоже является проблемным растением из Северной Америки. Из нее хорошие дрова, ее любят пчелы за цветки, но во многих регионах Украины она активно распространяется, чем создает проблемы. Это пример, когда вид сразу и полезен, и вреден.

Суперфуды, ГМО и "отмирающие" продукты: что на самом деле мы едим

– Люди очень боятся продуктов с ГМО. Действительно ли они так опасны?

– Это технология, которая позволяет создавать высокопродуктивные растения, которые меньше будут страдать от вредителей. Но благодаря ГМО теоретически действительно можно создать опасное растение.

Именно поэтому все сорта, которые созданы по технологии генетической модификации в организме, проходят гораздо более тщательную проверку, чем сорта обычной селекции.

На рынок никогда не были выпущены опасные ГМО-сорта, а вот опасные селекционные туда попадали неоднократно. Когда-то картофель "Ленапе" выращивали для изготовления чипсов, а потом в нем обнаружили повышенное количество ядовитых соединений соланина и хаконина. И это был сорт, выведенный без ГМО. Поэтому с селекцией тоже надо быть осторожным.

– Как относитесь к заявлениям, что некоторые продукты являются суперфудами? Например, те же ягоды годжи, чиа.

– Суперфудов не существует. Все растения или пища, или нет. Понятие полезности условное. Все дело в количестве потребленного. Есть растения с важным для рациона человека составом, но это не суперфуды.

Подобные термины придумали ради маркетинга малопопулярных продуктов. В Украине сотни лет выращивали Lycium barbarum, но их активно не потребляли. Только когда появился очень похожий вид Lycium chinensis, их стали называть ягодами годжи и они обрели популярность.

Семена чиа имеют много клетчатки, жирных кислот, важных для нашего рациона. Но если человек будет есть только чиа, ни к чему хорошему это не приведет.

– Действительно ли из-за изменения климата мы можем остаться без кофе и какао-бобов?

– Вредители серьезно атакуют эти деревья. С кофе – это давняя проблема. Раньше на Цейлоне были его большие плантации, сейчас же Hemilea vastatrix его истребил. Фермерам пришлось сменить профиль – перешли на чай. И это не единственный вредитель кофейного дерева, а изменение климата помогает им развиваться.

Кроме того, кофе достаточно требовательное экологически растение. Часто растет только на определенных высотах. Если меняется климат, для него становится все меньше площадей. Поэтому риски потерять эту культуру есть.

Банан также страдает от грибка. Столетие назад мы уже потеряли самый популярный сорт "Гро-Мишель". Его почти полностью уничтожил гриб фузариум оксиспорум. Сорт остался, но его уже не могут выращивать в промышленных масштабах.

Современный сорт "Кавендиш" тоже становится жертвой гриба. Хотя бананы под угрозой, но они не исчезнут, потому что ученые пытаются их спасти. Проще всего было бы применить генетическую модификацию организмов, но из-за стереотипов это пугает общество и люди просто будут отказываться их потреблять.

Есть альтернативные методы – редактирование генов, когда молекулярные "ножницы" вырезают определенные гены в растении, не принося туда чужеродных. В некоторых странах "редактируемые" растения приравнивают к ГМО-продуктам, поэтому это тоже вызывает опасения.

– Сейчас сезон сбора березового сока. Это вредит деревьям?

– Конечно, поскольку так мы забираем питательные вещества, которые береза подготовила для себя. Кроме того, отверстие для забора сока – это ворота для грибов, бактерий и других инфекций. А это факторы риска для дерева.

Березовый сок позиционируют как супер напиток. Однако в его составе только вода и сахара, (глюкоза, фруктоза) и в небольшом количестве витамины группы В. Также есть витамин С, но его концентрация низкая. Еще есть соединения мангану. В целом по минералам березовый сок не слишком богат.

Как лекарство он точно не работает. Никакие исследования не подтверждают его полезность при каких-то заболеваниях. Поэтому вред от травмирования дерева не покрывает преимуществ для человека.

Зеленые хищники: кто из растений способен охотиться на насекомых, лягушек и птиц

– Недавно вы издали книгу о хищных растениях. Расскажите, как эволюционно произошло, что некоторые растения начали охотиться на насекомых?

– Большинство растений получают питательные вещества, используя воду, углекислый газ и под воздействием солнечного света создают себе сахар – так получают энергию. Но как раз хищные растения добавляют в свой рацион других живых существ.

Таких есть где-то 800 видов. Это не много, учитывая, что в целом науке известно о 300 тысячах видов растений.

Эволюционно к хищничеству переходили те растения, которые росли на бедных нутриентами субстратах. Для растений, прежде всего, важны азотные и фосфорные соединения. Когда их не хватает, растению их надо где-то брать.

Тела живых существ часто являются поставщиками азота. Однако многие опыты показывают, что основной фактор хищничества – это недостаток фосфора.

Есть растения, которые длительное время могут не быть хищниками, а когда им не хватает именно фосфора – отращивают ловушки. Кстати, грибы также бывают хищниками. Есть где-то 200 видов таких. Те же вешенки охотятся на круглых червей – нематод.

Венерина мухоловка в дикой природе растет только в двух штатах – Северной и Южной Каролине (фото: Freepik)

– Какие растения-хищники у нас распространены? И растут ли они в дикой природе?

– Самое популярное – венерина мухоловка, родом из Северной Америки. Она там встречается только в Северной и Южной Каролине. То есть этого хищника сейчас больше выращивают на подоконниках, чем он растет в дикой природе.

Ближайшая родственница венериной мухоловки – альдрованда. Это редкое водное растение с ловушками, которые имеют сжимающиеся челюсти, когда ее активируют.

К популярным относятся непентес. Это растение с большими показными кувшинами встречается преимущественно в Южной и Восточной Азии. У нас их выращивают только любители.

Распространенными хищниками являются росянки, которые имеют на листьях железистые волоски с липким секретом. Три вида растут в Украине в болотистых условиях. Но, поскольку болота у нас в прошлом осушали, то жилищ для росянок осталось мало. Кроме того, они уязвимы к изменениям климата.

Также во флоре Украины представлены пузырчатки с ловушками, которые напоминают воздушные шарики, работающие как насосы – засасывают добычу внутрь. У нас растет и два вида рода жирянки или пингвикулы.

– Такие растения могут навредить человеку, ведь, наверное, имеют специфические ферменты?

– Навредить не могут. И данных об очень ядовитых соединениях в них тоже нет. Хотя росянки образуют антибактериальные вещества, чтобы после добычи в них не развивались бактерии. Поэтому росянку люди не едят.

Есть описанные истории, что в дикой природе приматы даже пьют воду из "горшков" непентусов. А в Германии жирянок раньше использовали для изготовления сыра.

Поэтому для человека контакт с хищными растениями безопасен, но употреблять их не стоит. Они также безопасны для домашних любимцев, однако надо быть осторожным.

– Есть ли виды в тропиках, которые нападают на лягушек или птиц?

– Непентесы могут поймать лягушку, но сами не нападают, потому что ловушка у них пассивная. Туда животные сами залезают и становятся добычей. Видов, которые активно охотятся, немного.

Это венерина мухоловка, но она питается преимущественно насекомыми. У альдрованды добычей может стать маленькая рыбка. Пузырчатые могут съесть личинку комара или головастика лягушки.

Есть свидетельства, что непентесы ловили птиц, но не в дикой природе, а в условиях культивации. Птицу привлек сладкий запах цветка, она попала в ловушку и не смогла выбраться. Но растение не смогло переварить добычу, поэтому ловушка погибла.

В Северной Америке есть саррацения пурпурная, которая способна ловить саламандр. Это максимальный тип добычи для растений-хищников.

–​​​​​​​ Какие привычные для нас растения на самом деле являются самыми опасными для кошек и собак?

– Одно из самых опасных для кошек – лилия. Она вызывает у них почечную недостаточность. Гемерокалис или лилейник тоже может стать проблемой.

Комнатные растения, такие как диффенбахия, монстера имеют в своем составе много острых кристаллов оксалата кальция, которые могут вызвать раздражение слизистой оболочки и острую боль у домашнего питомца.

Также к опасным относятся тюльпаны. В их луковицах и листьях есть токсин тюлипалин, который вредит, если его съесть. Нечто подобное есть у гиацинта и нарцисса.

Радиация, космос и ровесники динозавров: интересные факты о жизни растений

– Почему растения преимущественно зеленого цвета?

– Растения питаются благодаря фотосинтезу, поглощая солнечную энергию. Солнечный свет состоит из разных цветов, и растение "выбирает" те, которые дают больше всего энергии.

Наименее полезным для него является зеленый спектр – он почти не участвует в процессе, поэтому растение просто отражает его. Именно поэтому мы видим листья зелеными.

Фотосинтез – сложный, но гибкий механизм. Растения подстраивают его под условия окружающей среды, накапливая различные пигменты. Например, красные антоцианы работают для защиты от солнца, а желтые каротиноиды помогают улавливать свет в тени.

Изменяя баланс этих соединений, растения способны менять свой цвет, чтобы выжить и получить максимум энергии.

–​​​​​​​ Правда ли, что орхидея самый старый цветок на планете?

– Нет. Это большое семейство со многими видами, но оно возникло в конце мелового периода – 90-70 миллионов лет назад. Древнейшей ветвью цветочных растений на планете является амборела. Она встречается сейчас только в Новой Каледонии (острова в Тихом океане, – РЕД). Она ответвилась где-то на границе юрского и мелового периодов.

Еще есть окаменелости, которые могут свидетельствовать, что Нанкинантус рос 175 миллионов лет назад. Однако не все ученые готовы признавать его цветочным растением.

В любом случае прародители орхидей сталкивались с динозаврами. Хотя современные птицы являются единственной ветвью, которая пережила массовое вымирание. Поэтому орхидные контактируют с динозаврами и сейчас.

Амборелу считают старейшим цветочным растением на планете. Она появилась более 135 миллионов лет назад (фото: Википедия)

–​​​​​​​ Говорят, что кактусы способны поглощать вредное излучение и даже радиацию, поэтому их стоит ставить возле компьютеров. Так ли это?

– Все организмы способны поглощать излучение. Но это не значит, что если обложиться кактусами, то они поглотят всю радиацию и защитят вас.

Некоторые растения сами имеют повышенное содержание радиоактивных соединений. В кожуре банана есть радиоактивный изотоп калия. Но даже если бы люди ели кожуру, большинство опасных изотопов после пищеварения выходили бы из организма.

Также есть так называемый бразильский орех, который накапливает радиоактивные изотопы в тысячу раз больше, чем другие растения. Но это все равно безопасные концентрации.

– Какие растения уже выращивают на космических станциях? Кто имеет больше всего шансов когда-то покорить другие планеты?

– Самые высокие шансы у салата латук, его уже выращивали в космосе. Культивировать можно и много других растений, главное, чтобы они были не очень требовательны к субстрату, освещению и тому подобное.

Также в космосе уже выращивали циннию (майоры), она там успешно цвела. Большое внимание ученые уделяют бобовым, потому что это источник белка в рационе человека. Когда человечество будет осваивать внеземные пространства, космонавтам нужна будет питательная пища. Кроме того, бобовые обогащают почву азотными соединениями, что тоже является перспективным.

Злаки – тоже отличный выбор для космоса, потому что имеют короткий цикл вегетации и не такие требовательные, как многие другие растения.

–​​​​​​​ В фантастическом фильме "Марсианин", главный персонаж выращивал картофель на Марсе. Это может стать реальностью в будущем?

– Марсианский субстрат имеет острые кристаллы реголита, которые плохо влияют на растения. Если представить, что будут колонии на Марсе, то вряд ли там будут выращивать сразу картофель. Самые перспективные будут водоросли и грибы.

– Как "умирают" деревья? Действительно ли кольца на срезе свидетельствуют о возрасте и кто считается долгожителем?

– Возраст деревьев можно вычислить по кольцам, но только если те растут в зоне умеренного климата. Потому что это концентрические кольца, связанные с зонами роста, которые меняются в течение сезона.

В тропиках возраст большинства растений нельзя подсчитать по кольцам, потому что они не равны годам. Те же баобабы, которые живут около тысячи лет, не имеют годовых колец – они просто не образуются.

Дерево – живой мертвец, потому что даже когда мы диагностируем, что оно живое, то на много процентов состоит из мертвых тканей. Например, ксилема – трубки, которые проводят воду и растворенные органические вещества, на самом деле образованы из мертвых клеток. И таких тканей в дереве много.

Деревья "умирают" из-за различных факторов. Это может быть повреждение образовательных систем меристем – в них выделяются критически важные количества растительных гормонов, которые запускают процессы развития. Если их повредить, возникают проблемы.

Также деревья "умирают" от вредителей. А еще есть определенные физические ограничения – деревьям становится трудно транспортировать воду к верхушке, когда вырастают выше 100 метров.

Кроме того, клетки деревьев также стареют и со временем начинают работать хуже. Это приводит к смерти. Некоторые виды живут дольше других. Секвойи и метасеквойи доживали до 6 тысяч лет.