Ученые Института леса НАН Беларуси подходят к финалу большого трехлетнего труда по исследованию наводнившего в последние годы наши леса вредителя — вершинного короеда. Чтобы изучить его зарождение, распространение и возможную миграцию, пришлось проделать работу, о которой по праву можно сказать «впервые в мире».
Беларусь — одна из самых лесистых стран Европы. Можно с гордостью сказать, что в вопросах возобновления лесного фонда наши специалисты входят в десятку лучших в мире. В 1945 году лесистость БССР составляла 21 %. Сегодня — почти 40 %. По этому показателю мы опережаем такие европейские страны, как Польша и Германия. Конечно, основное лидерство за Финляндией, но у нее половина территории — тундра.
40 % лесистости территории, по мнению ученых, — оптимальное соотношение человека и леса. Это идеально и для различной деятельности, и для экологических показателей. Лес не будет захватывать новые земли, а лишь возобновляться на территориях вырубки. Главное, чтобы всемирное потепление не подпортило эти планы.
Климат меняется, деревья испытывают стресс и начинают болеть — это большая беда. В 2010 году в Гомельской области были обнаружены первые очаги короедного усыхания сосновых насаждений. Особенно интенсивно этот процесс пошел с 2016 года. В природе вершинный и шестизубчатый короеды выполняют в основном санитарные функции — «перерабатывают» сухие ветки. Но в последние годы количество этих насекомых резко возросло. В спиленных деревьях обнаруживали до 6000 особей. Ничего подобного за последние 100 лет (фактически когда проводились научные исследования) зафиксировано не было. Насекомых стало столько, что они начали нападать даже на здоровые деревья. Вот что рассказал заместитель директора по научной работе Института леса доктор сельскохозяйственных наук Владимир Усеня:
— Для контроля численности вершинного и зубчатого короедов нами были разработаны феромонные ловушки. Исходя из данных, полученных этим способом, мы могли анализировать численность короеда внутри очага, а также его распространение. Наиболее эффективным способом борьбы с этой напастью, как показала мировая практика, стали санитарные рубки леса. За четыре года такой подход коренным образом изменил ситуацию в лучшую сторону. Однако мы ищем различные методы регуляции численности вредителей. Во-первых, это биологические методы борьбы, основанные на использовании естественных «врагов» — регуляторов численности: хищных насекомых, птиц, энтомопатогенных грибов. Разрабатывались и новые способы: например, автоинфицирование болезнетворными для короедов микроорганизмами. Для этого мы начали даже проводить генетические исследования.
В природе вершинный и шестизубчатый короеды выполняют в основном санитарные функции — «перерабатывают» сухие ветки. Но в последние годы количество этих насекомых резко возросло. В спиленных деревьях обнаруживали до 6000 особей. Ничего подобного за последние 100 лет (фактически когда проводились научные исследования) зафиксировано не было. Насекомых стало столько, что они начали нападать даже на здоровые деревья.Заглядывать внутрь клетки или даже цепочки ДНК наши ученые научились уже давно. Потому что большие проблемы, как правило, начинаются на молекулярном уровне. Важно разобраться не только в геноме растения, но и в геноме вируса, бактерии, гриба, насекомого, поражающих его. В Институте леса с 2014 года введена в работу система полногеномного секвенирования. Прибор позволяет детально изучить ДНК — человека, животного, насекомого, растения. Для обработки этой информации используется высокопроизводительный компьютер, позволяющий анализировать и хранить данные объемом до 96 терабайт. Непосредственно функциональное ядро системы геномного секвенирования — чип размером не более четырех сантиметров, в который помещается исследуемая ДНК.
В качестве примера исследованных объектов можно привести болезнетворный гриб Hymenoscyphus fraxineus, поражающий ясень. Ученые ищут кодирующие последовательности нуклеотидов в ДНК ясеня, которые могли бы определять устойчивость к этому вредному организму. Понять тонкости можно, только изучая внутренний мир как растений, так и их паразитов. Генетический анализ дает возможность точного диагноза.
Теперь очередь за вершинным короедом. В 2017 году Беларусь пережила его настоящее нашествие. С тех пор жук уничтожил около 80 тысяч гектаров хвойных деревьев. Сейчас — рекордный спад. Больших зараженных площадей уже нет. Остались лишь мелкие очаги по 10—20 соток. Почему же произошел сбой в четко отлаженном природном механизме и жук стал стремительно размножаться? Виной всему засуха и снижение уровня грунтовых вод: ослабленные деревья стали кормушкой для вредителя.
Доктор биологических наук Олег Баранов: «Мы не можем окольцевать жука или повесить на него GPS-маячок, но можем отследить миграцию.
— Мы выяснили, что белорусский вершинный короед наиболее близок по степени родства к его популяциям в Германии, Финляндии и Польше. Однако при этом в среднем 50 % исследованных нами жуков в очагах оказались своеобразными гибридами. Полученный генетический паспорт каждого насекомого позволяет нам узнать и его происхождение — вплоть до лесничества. А это можно использовать для прогноза его дальнейшего распространения. Мы не можем окольцевать жука или повесить на него GPS-маячок, но можем отследить миграцию по его генетическим «меткам». К примеру, насколько насекомое склонно к путешествиям и куда направится после спячки. На основе проведенных исследований мы уже видим, что в большинстве случаев короед у нас не привнесенный, а собственный — «местный». Более того, генетические характеристики можно теперь наносить и на карту вспышек, что позволит определить особенности формирования очагов.
Короед настолько мал, что его изучают под микроскопом по его генетическим «меткам».
Аналогичные проблемы по всей Европе. Так как большинство стволовых вредителей находятся внутри дерева, обработка лесов химикатами неэффективна. Именно генетики в будущем должны дать дополнительные рецепты борьбы с вредителями. Пока же ученые только начали заглядывать в тайны природы.
ПЛАНТАЦИИ БЕЗ БОЛЕЗНЕЙ
В Институте леса НАН Беларуси выращивают трансгенные деревья. Механизм переноса генов достаточно прост. Имеются специальные бактерии, которые могут передавать свои гены растениям. Если вставить в их структуру нужный ген, они передадут его адресату. Ученые уже научились создавать растения с различными генами, не вмешиваясь в природный процесс развития лесов. Одна из задач ученых — вырастить саженец, устойчивый к проблемной среде. Институт леса разработал молекулярно-генетические методы выявления инфекционных болезней на ранних этапах развития. Создан ДНК-банк патогенов, включающий более 4 тысяч изолятов, 250 видов грибов, бактерий и вирусов, с которыми новым деревьям предстоит бороться. Второе направление — проведение селекционных мероприятий по отбору деревьев с повышенной устойчивостью к комплексу негативных абиотических и биотических факторов. Промышленное применение таких лесов будет актуально через 25—30 лет, когда вырастут трансгенные плантации.
galkovsky@sb.by
