О чём говорят деревья

Хотели бы вы увидеть свидетелей зарождения первых цивилизаций? Звучит невероятно, но они до сих пор существуют на нашей планете. Правда, увлекательных рассказов о тех временах от них не дождаться, но зато можно получить информацию об изменениях климата за тысячи лет.

Если вы ещё не догадались, речь идёт о деревьях. В Хакасии расшифровать их язык под силу только сотрудникам научно-образовательной лаборатории «Дендроэкология и экологический мониторинг», действующей на базе Хакасского технического института — филиала Сибирского федерального университета.

Начало положено

Давайте разберёмся с терминологией. Дендроэкология изучает экологические закономерности роста деревьев и их взаимодействие с окружающей средой. Дерево в течение всей жизни, как магнитофонная лента, записывает годичными кольцами в своей древесине историю всего, что происходило вокруг.

Рука об руку с этой отраслью науки идёт дендрохронология — дисциплина о методах датирования событий и археологических находок, основанная на исследовании образцов древесины. Изу­чив их, специалисты могут реконструировать климатические условия прошлого, проанализировать влияние пожаров, засух и хозяйственной деятельности на лес и даже спрогнозировать глобальные изменения природы в будущем.

Единственная в республике лаборатория, занимающаяся такой научной работой, была основана в 2012 году. Её возглавила заместитель декана инженерно-технического факультета ХТИ Елена Бабушкина. За год до этого она защитила диссертацию кандидата биологических наук под руководством академика Российской академии наук, ректора Сибирского федерального университета Евгения Ваганова. Именно этот всемирно признанный исследователь и основатель сибирской научной школы в области экологии древесных растений и дендрохронологии стал инициатором того, чтобы подобное направление развивалось и в Хакасии.

— Наш институт являлся самым крупным филиалом СФУ, поэтому обладал достаточными ресурсами и потенциалом, чтобы мы создали структуру, которая бы одновременно решала несколько задач. В частности, привлекала молодёжь к исследовательской деятельности и помогала сотрудникам получать научные степени. Кроме того, было очень интересно заняться изучением разнообразия природных условий и биомов Южной Сибири. Хакасия — просто находка для проведения подобных исследований и мониторинга, здесь в пределах сотни километров можно наблюдать весь диапазон природных зон: от сухих жарких степей до тундры и заснеженных скал, — говорит первая заведующая лабораторией Елена Бабушкина.

А я возраст твой узнаю да по кольцам

Поначалу главными объектами изучения коллектива стала растительность Хакасско-Минусинской котловины и гор Кузнецкого Алатау и Саян. Постепенно пространственные масштабы деятельности лаборатории расширялись, охватив Бурятию, Туву и Казахстан.

Сфера интересов сотрудников включала множество вопросов: изменчивость годичного прироста деревьев и кустарников, анатомическую структуру их древесины, закономерность и историческую динамику природно-климатических условий, частоту и цикличность событий, стрессовых для растений, к примеру, засуху или вспышки активности насекомых-вредителей.

Исследования начинаются с экспедиции в лес, но куда дольше длятся затем обработка привезённых образцов, измерения и расчёты. Полевая работа дендроэкологов несколько напоминает проведение процедуры в стоматологическом кабинете. Вооружившись специальным приростным буравом, они высверливают из дерева керн — столбик толщиной с карандаш, доходящий до центра ствола, чтобы можно было изучить все кольца. Но несмотря на устрашающие действия и инструменты, никакого вреда дереву они не причиняют. От бурения остаётся маленькое отверстие диаметром меньше сантиметра, которое быстро закрывается. Для заживления «ранки» учёные замазывают её садовым варом, этаким лейкопластырем для растений.

Древесные цилиндрики упаковываются в бумажные трубочки-футляры, подписываются и доставляются в лабораторию, где и начинается высокая наука. По ширине и цвету годичных колец, размеру клеток сотрудники определяют не только возраст и характеристики дерева, но и количество осадков и температурные условия места произрастания в разные сезоны и годы. А ещё можно с уверенностью сказать, когда и где засохло или было срублено дерево. Науку не обманешь!

Анализировать и изучать подопытные образцы дендроэкологам помогают программно-измерительный комплекс Lintab, ротационный микротом для получения тонких срезов, бинокулярные микроскопы и другое специализированное оборудование.

В 2014 году Елена Бабушкина стала директором института, но не прекратила ни свою научную деятельность, ни шефство над коллективом лаборатории. А ещё спустя два года нашла себе замену в лице специалиста из Красноярска Дины Жирновой, которая в своё время также писала кандидатскую диссертацию под руководством профессора Ваганова. Именно эта работа и послужила поводом для знакомства Елены Анатольевны и Дины Фёдоровны.

— После окончания Красноярского аграрного университета я решила продолжить образование и поступила в аспирантуру, а затем занялась подготовкой кандидатской диссертации. Моя работа была посвящена пространственно-временному анализу влияния климатических изменений на урожайность сельскохозяйственных культур на территории Красноярского края и Хакасии. В 2001 году успешно защитилась, а затем занялась преподаванием в родном вузе, — рассказывает исполняющая обязанности заведующего лабораторией Дина Жирнова. — И вот спустя 15 лет раздаётся звонок из ХТИ, мне рассказывают, что готовят проект на получение научного гранта и его тема перекликается с моей диссертацией. Просят помочь с материалами. К счастью, у меня сохранились все дискеты с частями работы, и я их привезла в Абакан. Так началось наше сотрудничество с Еленой Анатольевной. В том же году я приняла участие в международной летней научной школе «Экология растений и цифровая анатомия древесины», которая проходила в Черёмушках, после чего получила предложение возглавить лабораторию в ХТИ. Поначалу была уверена, что откажусь, поскольку не представляла, как всё брошу в Красноярске, где жила и работала почти 20 лет. Но взвесив всё за и против, рискнула, о чём ни разу не пожалела. В новой должности у меня появилось столько возможностей для развития, полезных знакомств и путешествий!

Учёные всех стран, объединяйтесь!

Сотрудники лаборатории занимаются не только чистой наукой, но и служат закону. Они проводят экспертные работы по оценке жизненного состояния, возраста и вида древесных насаждений, а также определению места рубки пиломатериалов. Это необходимо в расследованиях незаконных вырубок и случаев падения деревьев или веток в городе. Поэтому к дендроэкологам регулярно обращаются представители правоохранительных органов и организации.

А ещё учёные могут помочь историкам и археологам. В музее лаборатории хранится часть обу­гленного перекрытия из древнего хакасского захоронения — специалисты определяли породу древесины. Оказалось, это лиственница.

Также коллектив периодически организует образовательные и просветительские мероприятия для студентов и школьников: мастер-классы, конференции, лекции. С 2017 года в лаборатории действует «Зелёная гостиная» — аудитория, оформленная в экологическом стиле, включающая музейную экспозицию, где представлены фотографии, образцы окаменелых растений, продукция лесохимической промышленности, инструменты для исследований и полевых экспедиций. Здесь все желающие, начиная с дошкольного возраста, могут познакомиться с работами, направленными на изучение и реконструкцию климата, состояние экосистем республики. Кстати, на базе лаборатории у ребят есть возможность выполнять школьные проекты экологической и биологической направленности.

Тем же, кто занимается исследованиями более серьёзно, будут интересны летние международные школы с участием зарубежных специалистов.

— Ещё на старте работы лаборатории мы сразу наладили сотрудничество с профессорами Аризонского университета Рамзи Точаном и Дэвидом Меко, которые посетили Хакасию в 2013 году для проведения нашей первой летней школы. Её участниками стали молодые учёные из Польши, Эстонии, Литвы, Словении, Ирана, Индии, Кыргызстана, а также аспиранты и студенты СФУ, — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории Лилиана Белокопытова. — Этот успешный опыт мы продолжили, организовав впоследствии ещё две подобные школы — в 2016 и 2018 годах. Первую — в сотрудничестве с ведущими учёными из Швейцарии и Италии, а вторую снова с американскими коллегами. Каждый раз мы принимали молодёжь из многих стран мира — от ЮАР до Нидерландов. А в 2024 году учениками летней школы «Экология: шаг в будущее» стали воспитанники детского дома «Ласточка» Саяногорска и Шушенского детского дома. Ребята занимались по программе, которая включала как аудиторные, так и полевые работы, направленные на изучение окружающей среды, природных экосистем и урбанизированных территорий. В режиме видео-конференц-связи к мероприятию подключились учёные из Индии, США и Казахстана и прочитали лекции об экологии, после чего ребята попробовали поговорить с иностранными преподавателями на английском языке. И успешно!

Останавливаться на достигнутом наши учёные не собираются. Год только начался, а планов у коллектива уже много: это участие в совместных проектах с ведущими специалистами в области дендроэкологии, привлечение иностранных коллег для проведения мастер-классов и чтения лекций, расширение сотрудничества с природоохранными организациями Хакасии, а также просвещение молодёжи региона. В частности, сейчас сотрудники лаборатории готовят проект клуба настольных экологических игр. Так что изучать окружающую среду станет ещё проще и увлекательнее!