ЧТОБЫ КОНЕЧНОЕ СДЕЛАТЬ ВЕЧНЫМ, ПУСТИ ЕГО ПО КРУГУ

Эту афористичную фразу произнес доктор биологических наук профессор Виктор Андреевич Мухин в разговоре о роли дереворазрушающих грибов в круговороте углерода в природе — или, говоря научным языком, в углеродном цикле, во многом определяющем эволюцию и современное состояние биосферы. Традиционно эти представители обширного грибного царства рассматривались как паразиты, которые поражают живое дерево и портят готовую древесину. Главный научный сотрудник Института экологии растений и животных УрО РАН, зав. кафедрой ботаники УрФУ В.А. Мухин убежден, что эту парадигму давно пора менять. С дереворазрушающими грибами надо не бороться, а посмотреть на них глазами эколога. Ведь леса — это далеко не только поставщики древесины, а дереворазрушающие грибы — не только фитопатология. Это уникальная биосферно значимая группа организмов. Но об этом позже.
Непосредственным поводом к нашей встрече послужила прошедшая в конце апреля в Екатеринбурге всероссийская конференция с международным участием «Биоразнообразие и экология грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии». Организовали ее Уральский федеральный университет им. первого президента России Б.Н. Ельцина, МГУ им. М.В. Ломоносова, Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН, Институт экологии растений и животных УрО РАН при участии Русского ботанического общества, Национальной академии микологии и Санкт-Петербургского микологического общества и при поддержке Минобрнауки РФ и РФФИ. Я попросила Виктора Андреевича подвести итоги микологического форума.
— В нашей конференции приняли участие более 100 ученых-микологов из 9 стран — России, Белоруссии, Болгарии, Дании, Финляндии, Армении, Казахстана, Киргизии, Таджикистана. Неплохо по нынешним временам. Причем коллеги из ближнего зарубежья стали нашими гостями — проезд и проживание им оплатил УрФУ, перед которым стоит амбициозная задача — войти в число мировых лидеров в области высшего образования, став не только центром притяжения иностранных студентов, но и престижной площадкой для проведения научных форумов.
Любая конференция — своего рода выборка, актуальный срез состояния научного направления, которому она посвящена. Нынешней весной в Екатеринбурге — в центре Северной Евразии — собрались представители микологической элиты России и известные зарубежные специалисты, были представлены ведущие отечественные микологические школы. На пленарных и секционных заседаниях участники обсудили биоразнообразие грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии, вопросы их экологии и роль в экосистемах, симбиотические ассоциации грибов, биоразнообразие и экологию лишайников, а также исследования фито- и энтомопатогенных грибов, проблемы биотехнологии и защиты растений. Состоялся плодотворный информационный обмен в области генетической систематики грибов, использования молекулярных методов, а также микогеографии.
У нас в России преобладают исследования биоразнообразия грибов и грибоподобных организмов. Можно сказать, вынужденно, из-за отсутствия или нехватки новейшего инструментария, трудностей с применением высокотехнологичных методов, например, ДНК-анализа. А биоразнообразие можно изучать традиционными методами: с помощью ножа, корзинки, микроскопа и определителя. При этом нередко отечественные исследования отличаются большей широтой и фундаментальностью, тогда как за рубежом преобладает узкая специализация.
— В вашем пленарном докладе речь шла о необходимости смены традиционного подхода к изучению дереворазрушающих грибов. Почему она назрела?
— Как известно, в науке и в биологии в частности надо иногда пересматривать привычные представления, в данном случае о биосферном значении дереворазрушающих грибов. В широком смысле к ним относят все грибы, развивающиеся на древесных субстратах, независимо от того, используют ли они их в качестве питательного ресурса. В узком смысле дереворазрушающие грибы — это ксилотрофы, для которых питание древесиной — единственный или основной способ существования.
Способность к питанию за счет прямого ферментативного расщепления лигноцеллюлозного комплекса древесины — это уникальная экологическая особенность дереворазрушающих грибов, делающая их, пожалуй, единственной в современной биосфере группой организмов, способных к биологическому разложению древесины.
Начало изучения дереворазрушающих грибов связывают с именем Роберта Гартига — лесовода и миколога, подготовившего в 1874 году первое руководство по лесной фитопатологии. Для XIX и большей части XX века характерны фитопатологические представления о вредоносности дереворазрушающих грибов, которые поражают живые деревья, развиваются на срубленных и заготовленных лесоматериалах и наносят огромный экономический ущерб. Однако и тогда некоторые исследователи, например, российский миколог А.С. Бондарцев, рассматривали древесные грибы как весьма полезные организмы, минерализаторы древесных остатков и санитары леса.
— Что послужило толчком к изменению «несправедливого» отношения к дереворазрушающим грибам?
— Оно было инициировано, казалось бы, далекой от микологии проблемой климатических изменений и парниковых газов — углекислого газа, метана и др. Началось изучение природных пулов и потоков углерода. Крупнейший поглотитель атмосферного углекислого газа и соответственно резервуар биологически связанного диоксида углерода — это леса, они ассимилируют около половины его объема.
По выражению академика Г.А. Заварзина, леса — это древесно-мицелиальные биоценозы. Их углеродный цикл включает два процесса: фотовосстановительную конверсию атмосферного углекислого газа в органическую форму и его накопление в древесном пуле и обратную окислительную конверсию органического углерода из древесного пула в углекислый газ, поступающий в атмосферу. Первую задачу выполняют деревья, которые накапливают углерод в своем «теле», а вторую — грибы: когда дерево погибает, они разлагают древесину и высвобождают углекислый газ, снова поступающий в атмосферный обмен. Ежегодно в лесных экосистемах России депонируется 240–270 мегатонн углерода и примерно такой же объем (255 мегатонн) поступает в цепи разложения с древесным дебрисом (древесными остатками), в результате чего в атмосферу эмитируется 213 мегатонн С–СО2.
При микогенном разложении древесины около 80% углерода конвертируется грибами непосредственно в углекислый газ. Небольшая его часть эмитируется в атмосферу в виде метана — активного парникового газа, продуцируемого либо самими грибами, либо ассоциированными с ними метаногенными археями. Выяснилось, что СО2-эмиссионная активность грибов имеет ярко выраженную климатическую зависимость: возрастает почти вдвое при повышении температуры на каждые 10°С и относительной влажности на 10% и достигает максимума при 30–35°С и 55–70-процентной влажности. Таким образом, микогенное разложение древесного дебриса — это контролируемый грибами самоускоряющийся процесс, который стабилизируется лишь по достижению им максимального уровня. Именно поэтому возвратная часть углеродного цикла лесных экосистем чувствительна к климатическим изменениям.
Древесный пул лесных экосистем — крупнейший наземный резервуар не только биологически связанного углерода, но и других биогенных элементов. В частности, запасы азота в древесном пуле России составляют порядка 70 мегатонн. Мобилизация азота древесного пула происходит также при участии дереворазрушающих грибов. Результаты изотопного анализа показывают, что азотный обмен ксилотрофных базидиомицетов (высших грибов с многоклеточным мицелием) носит закрытый характер, что делает их своего рода геохимическими ловушками, предотвращающими вынос азота из лесных экосистем. Однако, скорее всего, этим роль дереворазрушающих грибов в азотном цикле не ограничивается. Остаются невыясненными их связи с мицетобионтными водорослями, в составе которых присутствуют азотфиксирующие цианобактерии. Можно предполагать, что мицетобионтные водоросли — дополнительный источник не только углеродного, но и азотного питания для дереворазрушающих грибов. Если это подтвердится, то окажется, что при микогенном разложении древесного дебриса азот не только не теряется, но его количество даже увеличивается за счет азотфиксирующих симбионтов грибов.
Как уже говорилось, одна из важнейших биосферных функций дереворазрушающих грибов — санитарная. Если представить, что грибы вдруг исчезнут из лесного сообщества, то леса очень быстро превратятся в завалы мертвых деревьев, и новая жизнь не появится — ей просто негде и не из чего будет возникнуть.
Это далеко не полное перечисление «достоинств» дереворазрушающих грибов свидетельствует о том, что жизнедеятельность этой уникальной группы организмов наряду с жизнедеятельностью древесных растений лежит в основе углеродного цикла на нашей планете и определяет само существование лесных экосистем.
— Каковы перспективы науки о грибах, в частности в России?
— С одной стороны, как отметили в резолюции участники нашей микологической конференции, ощущается нехватка специалистов-микологов в высшей школе и академических институтах, в фитопатологических и биотехнологических организациях. С другой — несмотря ни на что молодые люди связывают свое будущее с наукой. И в ИЭРиЖ, и в Уральском федеральном университете растет научная молодежь. На конференции две мои аспирантки представили интересные и во многом уникальные данные: Д. Диярова — об изучении углеродконверсионной активности грибов газометрическими методами, Н. Неустроева — об углеродном обмене мицебионтных водорослей с дереворазрушающими грибами.
Я планирую поработать в Субарктике, в институтском стационаре в Лабытнангах, чтобы выяснить, как отражается на динамике распространения дереворазрушающих грибов происходящий в последние десятилетия сдвиг на север границы леса.
И еще раз хочу подчеркнуть важность информационного обмена между отечественными и зарубежными специалистами. Мы надеемся сделать конференцию по биоразнообразию и экологии грибов и грибоподобных организмов Северной Евразии регулярной и проводить ее раз в два года.

Беседовала
Е. ПОНИЗОВКИНА