Ноев ковчег для растений

Из-за техногенной человеческой деятельности на планете ежегодно необратимо исчезает от 10 до 30 тысяч видов растений из известных 350 тысяч. На XVI Международном ботаническом конгрессе (Сент-Луис, США, 1999 год) было решено: если не принять срочных мер, то к середине ХХI века будет потеряно до двух третьих всего растительного мира планеты Земля!

Сейчас в Средней полосе России идут процессы похолодания, а в Арктике – потепление в зимнее время… Нарастает количество природных катастроф – наводнений, пожаров, кроме того, человечество продолжает использовать химическое и бактериологическое оружие. Существует реальная угроза применения ядерного и климатического оружия. Глобальная катастрофа, касающаяся флоры планеты, уже идет: «…ибо восстанет народ на народ, и царство на царство; и будут глады, моры и землетрясения по местам» (Мф. 24:7).

В этой неспокойной обстановке ученые обеспокоены вопросом: как на длительное время сохранить семена разных групп растений? Что если на планете разразится катаклизм, который лишит человечество семенного генофонда? Оказывается, существует своего рода «Ноев ковчег» для растений, как раз и рассчитанный на случай природных, техногенных, военных катастроф. Ведущие страны мира имели и имеют свои национальные коллекции семян: в США, СССР (сейчас в России), Великобритании, во Франции, в Канаде, Германии, Китае, Индии.

Наш корреспондент встретился с заместителем директора по науке Института биологических проблем криолитозоны Сибирского отделения Российской Академии наук Борисом Моисеевичем Кершенгольцем. Вот что рассказал Борис Моисеевич о так называемом хранилище «Судного дня», которое вмещает семена сельскохозяйственных и дикорастущих, редких, исчезающих, древесных, и других хозяйственно ценных и перспективных видов растений в толще многолетних мерзлых пород.


– Если мы сохраним хоть какое-то разнообразие дикой флоры в виде жизнеспособного, генетически целостного семенного материала, это позволит нам вновь реинтродуцировать его в природу. Якутский криобанк – это одно из звеньев подготовки к уже идущему мировому катаклизму. Проект якутских ученых отличается от всех известных тем, что во всех странах сохраняется семенной запас только культурных сельскохозяйственных видов растений, но не дикорастущих. И второе. Известны разные способы хранения: прежде всего, рефрижераторное охлаждение до 18 °С при определенной влажности, либо хранение в жидком азоте. Но все это дорогостоящие способы. К тому же эти виды хранения не обеспечивают полной автономности в случае форс-мажора. А проект якутских ученых предусматривает хранение семян в условиях температур от −6 до −10 °С исключительно за счет природного холода по технологии, разработанной учеными Института мерзлотоведения СО РАН под руководством доктора технических наук Георгия Петровича Кузьмина. В таких условиях семена полностью сохраняют свою жизнеспособность.



Промежуточный вариант хранилища «Судного дня» был построен в 2006-2008 годах в Норвегии, на острове Свальборг. Многие страны за определенную плату размещают здесь стратегические коллекции своего семенного запаса сельскохозяйственных растений. Хранилище устроено в горной породе, где естественная температура не поднимается выше −3 °С. Поскольку условия хранения по «международным стандартам» должны быть −18 °С, требуется дополнительное рефрижераторное охлаждение – идет сочетание естественного и дополнительного холода. Но это хранилище, к сожалению, не автономно.

В СССР работы по созданию хранилища семян, которые по понятным причинам не афишировались, были начаты в середине 1970-х годов. Институт, на который было возложено хранение национальной коллекции семян сельскохозяйственных растений и их дикорастущих предшественников, – бывший Всесоюзный, а ныне Всероссийский институт растениеводства (ВИР) им. Н.И. Вавилова. Именно академик Вавилов и заложил основы этой коллекции в 1920-1930-х годах. Вся коллекция хранилась в Ленинграде. И даже в страшные дни блокады сотрудники, отвечавшие за хранение коллекции, не взяли из нее ни горсточки спасительных зерен…

В 1970-е годы было создано большое хранилище на Кубани, и значительную часть коллекции ВИР переместили туда. В советское время электроэнергия практически ничего не стоила, поэтому проект был рентабельным. Сейчас 70% российской коллекции семян сельскохозяйственных видов растений хранится на Кубани, а остальные 30% − в рефрижераторных установках в Санкт-Петербурге.

Во второй половине 1970-х годов порядка 11 000 дублетных (резервных) образцов было перевезено в Якутск и помещено в одну из шахт Института мерзлотоведения СО АН СССР. Это сделали для испытания способа хранения за счет естественного холода многолетнемерзлых пород. Работы проводились под руководством сотрудников Института биологии ЯФ СО АН СССР кандидатов биологических наук В.Н. Дохунаева, Б.И. Иванова и В.Г. Алексеева.

Институт мерзлотоведения СО РАН в те годы единственный в мире изучал вечную мерзлоту. Начинался он с небольшой станции, построенной стараниями Михаила Ивановича Сумгина, заложившего основы науки о мерзлоте. Здесь изучаются температура и свойства мерзлых пород. Есть и подземный музей, где среди прочих экспонатов выставлена гипсовая копия знаменитого мамонтенка Димы. 90-килограммовый мамонтенок поранил ногу и утонул в яме, наполненной водой, несколько десятков тысяч лет назад. Якутская вечная мерзлота отлично сохранила его останки.


В советское время проблем с экспериментом в Якутске не возникало: велись наблюдения за физиологическими свойствами семян, их всхожестью. Но в то время не были отработаны методики наблюдения за состоянием генетического аппарата семян. Все это продолжалось в хорошем режиме до 1990-х годов. А потом не стало средств для продолжения эксперимента и поддержания в должном состоянии штольни, где хранилась коллекция семян. В итоге в шахте произошло частичное обрушение, и часть семян оказалась под завалом. Но благодаря героизму сотрудников институтов мерзлотоведения и биологии, в том числе сотрудника Ботанического сада института биологии Иннокентия Аполлоновича Федорова, в полном смысле слова с риском для жизни, под угрозой окончательного обрушения десятиметровых промерзших пластов земли, большую часть коллекции – около 10 000 образцов – удалось вынести на поверхность. Сохраненная часть семян была размещена в стабильной шахте, которая находится непосредственно под зданием института мерзлотоведения.


В 2000-х годах к проекту были подключены биохимики и физиологи Института биологических проблем криолитозоны СО РАН под руководством профессора Кершенгольца. Эта группа была вооружена более современными методиками наблюдения за генетической целостностью семян при температуре от –6 до −10 °С. К 2009 году, когда семена пролежали в хранилище уже 30 лет, можно было говорить не только об их полной сохранности и жизнеспособности, но и самое главное – о полной сохранности генетического аппарата, без мутаций. Ученые поняли: это отличная технология для сохранности генетических свойств семян и эксперимент надо продолжать и расширять.

Следовало задуматься о резервном хранилище не только сельскохозяйственного, но и дикорастущего семенного материала, с использованием многолетних мерзлых пород на глубинах не менее девяти метров, полностью автономном и защищенном от различного рода катаклизмов и катастроф на земной поверхности. В конце 2000-х годов этот вопрос поднимался и на уровне Российской Федерации, и на уровне Якутии. И в 2010-2011 годах руководством Якутии и Сибирского отделения РАН было принято решение о восстановлении той шахты, где первоначально хранилась коллекция семян, переданных ВИР в 1970-х.


В 2011 году была проведена полная реконструкция полуобвалившейся шахты. Теперь в ней были использованы новейшие технологии по запасанию холода в зимний период, разработанные сотрудниками Института мерзлотоведения СО РАН, для его расходования в летний период. Благодаря этим технологиям, только за счет запаса природного холода в камерах и хранилищах без всякого дополнительного охлаждения поддерживается оптимальная температура от −7 до −9 °С на 100%.

Технически это выглядит так. Есть основная штольня с камерами для хранения, по периметру объекта проложены дополнительные трубы, полости, в которых при открывании зимой шторок происходит конвекция воздуха: «тяжелый» холодный воздух опускается вниз, вытесняя теплый, который выходит наружу. Ближе к весне шторки закрываются, все герметизируется. Теоретические расчеты системы проводили сотрудники Института горного дела Севера СО РАН под руководством доктора технических наук Александра Сардоковича Курилко. А экспериментальную часть разработали сотрудники института мерзлотоведения под руководством профессора Кузьмина. И в 2013 году проект полностью заработал. Теперь образцы растений могут оставаться живыми вечно. Полностью автономный природный криобанк – лучшее наследство для будущих поколений.