Mokslo sensacija galima pavadinti prieš kelerius metus Baltijos jūros dugne, netoli Juodkrantės, atrastus pušų kelmus. Pagal DNR tyrimus genetikai patvirtino, kad šie 11 tūkst. metų senumo medžiai buvo protėviai pušų, dabar augančių Dzūkijoje, taip pat ir Punios šile.
Nors tai liudija pavydėtiną stabilumą, vis dėlto miškai Lietuvoje nuolat kito. Medžiai, kaip ir gyvūnai, juda dėl įvairių priežasčių, bet dažniausiai – dėl besikeičiančio klimato. Mokslininkai pateikia siūlymų, kaip į tai reaguoti.
Naujos ir grįžtančios medžių rūšys
Tūkstančius metų trunkančius miškų sudėties pokyčius įmanoma nustatyti pagal dirvožemio amžių ir ištyrus jame randamas žiedadulkes. Todėl žinome, kad bekotis ąžuolas, europinis maumedis, paprastasis bukas ir platanalapis klevas vešėjo tuometėje Lietuvos Didžiosios Kunigaikštystės teritorijoje.
Šiltėjant klimatui jų arealai natūraliai plečiasi šiauriau. Vienos rūšys Lietuvą pasiekė daugiau nei prieš 10 tūkst. metų, kitos – tik dabar. Pavyzdžiui, yra požymių, kad platanalapis klevas, migruodamas jūra iš netoli esančių natūralių populiacijų, jau pasiekė mūsų pajūrį. Jei šiuos duomenis patvirtins DNR tyrimai, Lietuvoje oficialiai turėsime naują vietinę rūšį.
Miškų sudėtis mūsų šalyje sparčiai kinta
Kuo tai baigsis ir ar reikia padėti jiems prisitaikyti? Kitaip tariant, ar turime vienas rūšis išlydėti, o kitas priimti? Vytauto Didžiojo universiteto (VDU) žinovai mano, kad taip. Todėl jie rūpinasi pagalbine migracija, įtraukdami pietinių populiacijų genofondą. Ypač daug dėmesio skiriama eglynams.
LMA tikrasis narys prof. Darius Danusevičius atskleidė, kad jau 20 metų Lietuvoje auga eglės kilmių bandomieji želdiniai. Juose – eglės iš beveik visos Europos: Latvijos, Estijos, Švedijos, Suomijos, Vokietijos, keliolikos Lenkijos vietovių, vakarinės Rusijos, Baltarusijos, Ukrainos.
Tai itin vertingas bandymas ir įvairių genų rinkinys. Žinovai daug ką gali pasakyti, iš pradžių vien pažvelgę į medį. Jo atsparumą kenkėjams, sausroms ar šalčiui liudija stiebo tiesumas, šakotumas, pažeidimų laipsnis. Skirtumai itin aiškiai matyti, greta augant eglėms iš šiaurės ir pietų regionų.
Akad. D. Danusevičius teigia, kad šis projektas pasiteisino: „Esame išleidę patarimus miškininkams, kad geriausiai mūsų miškuose auga eglės iš šiaurės rytų Lenkijos. Jos yra tvaresnės, produktyvesnės ir aukštesnės. Jų stiebo kokybė irgi geresnė.“
Vadinasi, netgi perkėlus gretimose valstybėse augančius medžius per porą šiaurės platumos laipsnių, galima iš esmės pakeisti padėtį. Tačiau viską reikia tikrinti praktiškai, kad nesuklystume.
Tai užtrunka ne vienerius metus. Pavyzdžiui, eglėms iš Ukrainos mūsų žiemos dar per šaltos. Kita vertus, ir šiaurėje augančias medžių rūšis perkėlus į pietus galima apsirikti. Tokie medžiai labai atsparūs žiemos šalčiams, bet jautrūs vasaros sausroms ir pavasario šalnoms. Todėl jie užauga kur kas plonesni. Gamta labai nenuspėjama.
Padėti medžiams migruoti
Genai lemia daug ką, bet kaip medžiai jais keičiasi? Ši migracija vyksta per genų srautus. Augalai paskleidžia labai daug žiedadulkių didelėje teritorijoje.
Jos kartais nukeliauja šimtus kilometrų. Negana to, žiedadulkės pelkinėse bei ežerinėse nuosėdose išlieka tūkstančius metų. Taip ir sužinome, kaip amžiams bėgant keitėsi augalija.
D. Danusevičius teigia, kad žiedadulkės migruoja nešamos vėjo. Tyrimai liudija, kad apie 50 proc. žiedadulkių į medyną atkeliauja iš aplinkinių medynų, o 10 proc. – iš labai toli: pietų Lenkijos, Rumunijos, Švedijos ir t. t.
Deja, tokio natūralaus judėjimo nepakanka, nes antropogeninės veiklos sukelti visuotinio klimato atšilimo pokyčiai pernelyg spartūs. Todėl Lietuvoje augančių eglių genetinė įvairovė mažėja. Joms išlikti padeda medžių genetikai, spartindami aukštesnio adaptyvumo genų variantų integraciją į vietos medžių genofondą.
Tam į mūsų sėklines plantacijas įtraukiami adaptyviausi pietinių eglių populiacijų individai. Tai ir vadinama pagalbine migracija.
Mokslininkai pataria sėklinėse plantacijose, kur renkamos sėklos miškams veisti, turėti apie dešimt klonų. Kitaip tariant, prie lietuviškų pridėti šiaurės rytų Lenkijos eglių sodinukų. Tai padėtų migruoti genofondui, labiau prisitaikiusiam prie besikeičiančio klimato.
Medžius vis aktyviau puola kenkėjai. Nuo jų ypač kenčia uosis, guobas naikina maras, pavojus gresia ir ąžuolams. Ar šie stresoriai būtų tokie aštrūs, jei ne dėl žmogaus veiklos besikiečiantis klimatas? Todėl būtina įvairiomis priemonėmis stiprinti medžių gebėjimą prisitaikyti.
Kuo įvairesnis kokios nors rūšies genofondas, tuo didesnė tikimybė, kad jai pavyks įveikti kenkėjus. Be to, miškų biologinę įvairovę skatina grįžtančios rūšys.
Akademikas sako, kad rūšys migravo nuo pat Holoceno laikų. Dabar į Lietuvą atkeliauja naujos, kurias reikia priimti. Tai jau minėti bekotis ąžuolas, platanalapis klevas. Jeigu šios rūšys neturi invaziškumo požymių, jos praturtins mūsų miškų biologinę įvairovę.
Iš miško – į laboratoriją
Tokios natūralios migracijos nepakanka. Kadangi klimato pokyčius pasaulyje sukėlė žmogaus veikla, mūsų pareiga yra padėti kai kurioms rūšims ateiti. Deja, eglės iš Lietuvos iškeliauja. Šį procesą reikia valdyti, padaryti jį sklandesnį ir pereinamą. Mokslininkai neabejoja, kad eglės trauksis iš šalies ir tai įvyks per artimiausius šimtą metų. Tam reikia ruoštis.
Pasitelkiant genetikos mokslą svarbu valdyti natūralios rūšių migracijos procesą, kad spontaniškai migruojant neišplistų žemo adaptyvumo genofondas. Aišku, evoliucinės jėgos subalansuos tinkamą genetinę sudėtį, tačiau dėl per stiprių klimato kaitos stresorių poveikio tai gali trukti šimtus metų.
O šilus ir sengires pakeistų krūmynai. Todėl iš miško mokslininkai keliauja į laboratoriją, kurioje tiria, kokie genai siejasi su medžių adaptyvumu. Norint jį sustiprinti naudojamos tradicinės priemonės, tokios kaip elitinių individų rekombinacija, išbandymas ir atranka, tačiau tiriamos ir genų redagavimo galimybės.
Yra keli prisitaikymo sausroms ar šalnoms lygiai, kuriuos valdo genai. Pradedant nuo žiotelių atsidarymo kamiene ir vandens išlaikymo jose iki sugebėjimo kaupti vandenį medžio fiziologinėje sistemoje.
Kita svarbi savybė, kurią norima sustiprinti, – atsparumas kenkėjams. Kai kuriais atvejais vis tiek išlieka pavieniai stovintys medžiai. Mokslininkams labai rūpi sužinoti, kodėl kenkėjai jų nepuola. Šis atsparumas yra labai kompleksinis požymis: gynyboje dalyvauja visa ekosistema, net grybai.
Paaiškėjo, kad medžių sugebėjimas išskirti sakus irgi yra itin veiksminga priemonė kovoti su kenkėjais. Pavyzdžiui, žievėgraužis tipografas pažeidžia kamieną, o medis ima išskirti sakus, kurie, vaizdžiai tariant, „užbetonuoja“ ar „įkalina“ kenkėjus.
Lengviausia būtų atrinkti medžius iš tokių regionų, kur medžiai sugeba greitai reaguoti ir suformuoti vadinamuosius traumatinius sakotakius. Kuo medis greičiau reaguoja, tuo didesnė tikimybė apsiginti.
Nuo genetikos iki epigenetikos
VDU Žemės ūkio akademijos miškų ir ekologijos fakulteto Miško genetikos ir fiziologijos laboratorijoje atliekami miško medžių genetiniai tyrimai. Tiriamos ir ekosistemų sudedamosios dalys. Žmogus yra planetos gyventojas, gamtos dalis. Todėl jis turi ne tik saugoti gamtą, bet paisyti ir savo interesų. Mediena yra vertingas ekonomikos išteklius.
Dabar pripažįstama, kad apie 50 proc. ekosistemos stiprumo lemia medžių genofondo kokybė. Kadangi žmonės jau pradėjo keisti gamtą, reikia atsakingai tęsti procesą.
Kaip genetika padėtų miškams išgyventi?
D. Danusevičius pabrėžia, kad reikia ieškoti naudingų genų variantų, norint žinoti, kas lemia medžių atsparumą klimato pokyčiams ar kenkėjams. O vėliau naudoti ir genetinio redagavimo būdus, taip papildant tradicinės selekcijos būdus.
Viena tokių krypčių – adaptacijai svarbių genų paieška. Reikia kuo greičiau šiuos genų variantus gerinti, kad medžiai labiau prisitaikytų. Kita užduotis – išlaikyti genetinę įvairovę: kuo daugiau genetinių variantų turi populiacija, tuo didesnė jos išlikimo galimybė.
Universitete kartu su Danijos mokslininkais dabar steigiamas biotechnologijų centras. Čia bus atliekami epigenetikos tyrimai. Medžiai yra stovinčios biologinės sistemos. Jie negali pabėgti. Todėl naudoja epigenetinius mechanizmus. Paprastai sakant, jie išmoko keisti genų aktyvumą, nes tai greitesnė reagavimo sistema. Šia sistema nori išmokti naudotis ir medžių genetikai.
Kaip aiškina mokslininkai, epigenetiniai pokyčiai augalo genome „įsirašo“ nuo apvaisinimo iki gemalo subrendimo. Norint tai patikrinti, atliekami tyrimai klimato kamerose.
Lyderiai šioje srityje – Norvegijos mokslininkai, kurie įrodė, kad jeigu apvaisinimas įvyksta ir gemalas bręsta šaltesnėje aplinkoje, tokie palikuonys tampa atsparesni šalčiams. Jeigu tai daroma karštesnėje aplinkoje, išaugę medžiai lengviau prisitaiko prie šiltesnio klimato. Tai gana perspektyvus kelias.
Šių metų pavasarį pradėtas naujas projektas, kurį finansuoja „ES Interreg“ programa. Jis skirtas Baltijos jūros regiono miškams. Lietuvos tyrėjų tikslas – sukurti naujas ir išbandyti esamas genetinės stebėsenos sistemas Baltijos jūros regione. Projekte dalyvauja 7 šalys, bendradarbiauja 11 partnerių.
Ketinama sukurti Genetinės stebėsenos sistemą, kuri veiks keliose Europos Sąjungos šalyse. Mokslininkai pasirinko keturias medžių rūšis. Svarbiausia ekonomiškai ir ekologiškai visam Baltijos jūros regionui yra paprastoji eglė.
Kitos stebimos rūšys
Paprastasis ąžuolas, mažalapė liepa ir smarkiai nukentėjęs uosis. Kadangi medžiai yra ilgaamžiai organizmai, lyginamos skirtingos medžių kartos.
Pavyzdžiui, Vokietijos egles irgi labai stipriai spaudžia natūrali atranka. Jas naikina sausra ir tipografų pažeidimai. Bet išlikę, atspariausi medžiai turi vertingų genų, kurie praverstų ir Lietuvos eglėms.
Palyginus geografiškai tolimą medžiagą, galima rasti keliolika pavienių nukleotidų, kurie sustiprintų ar pagreitintų medžių adaptaciją. Genetinis redagavimas – tai iš esmės dirbtinės mutacijos.
Anksčiau mokslininkai augalus švitindavo radioaktyviaisiais spinduliais, bandydami akluoju būdu kviečių, miežių ar medžių genomuose sukelti mutacijas. Ir tikėtis, kad tokiu būdu gautos mutacijos bus naudingos. Dabar tai atliekama saugiai, tiksliai ir greitai.
Gamtoje vykstančius procesus sunku prognozuoti, nes jų dar gerai nesuprantame. Miško ekosistema labai sudėtinga. Ją sudaro ne tik medžiai, bet ir kiti augalai, grybiena, gyvūnai, kurie irgi padeda sklisti žiedadulkėms. Todėl mokslininkai nedrįsta pasakyti, kada Lietuvos egles pagerins kitur augančių eglių genai.
Bekotis ąžuolas, europinis maumedis ir paprastasis bukas dabar auga už 200–300 kilometrų į pietus nuo Lietuvos sienos. Platanalapis klevas mus jau pasiekė. Šias rūšis įsileisti svarbu ne tik dėl to, kad jos kadaise čia augo. Šie medžiai padidintų miškų įvairovę, palaipsniui keistų į šiaurę besitraukiančias rūšis ir būtų Lietuvai naudingi ekonomiškai ir ekologiškai.
Parengė dr. Rolandas Maskoliūnas
