вторник, 2 мая 2017 г.

Яркие краски «Царства Plantae и Fungi: дальневосточный аспект»


Участники конференции "Царства Plantae и Fungi: дальневосточный аспект"

20 и 21 апреля 2017 года в Ботаническом саде-институте ДВО РАН состоялась региональная молодёжная конференция «Царства Plantae и Fungi: дальневосточный аспект».

Наука о растениях сейчас переживает не лучшие времена: во Владивостоке в 2016-2017 годах закрыты два специализированных диссертационных совета, Дальневосточный федеральный университет фактически прекратил подготовку студентов по данному направлению, неумолимо редеет поколение ветеранов, выведших дальневосточную ботанику на мировой уровень. Данная ситуация характерна не только для Дальнего Востока, но и для всей России. Следствие – непрофессиональные и недальновидные решения правительств разного уровня, принятые в отношении одного из наших самых значимых ресурсов – зелёного растения, уже приведшие к деградации когда-то богатейших лесов, утрате семенного фонда сельским и лесным хозяйством, существенное отставании России от мировых конкурентов в данной области.

На этом грустном, в общем-то, фоне особо яркими красками выделилась региональная молодёжная конференция «Царства Plantae и Fungi: дальневосточный аспект», организованная Советом молодых учёных Ботанического сада-института ДВО РАН.

14 молодых учёных из БСИ ДВО РАН, ДВФУ и ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН представили доклады по самым разным ботаническим направлениям: анатомии и морфологии, биотехнологии, интродукции, флористике, геоботанике, лесной экологии и биоклиматическому моделированию. Несмотря на различия в специализациях участников конференции, каждое выступление инициировало живую дискуссию в рядах слушателей.

В рамках пленарной части было представлено три доклада. Директор БСИ ДВО РАН член-корреспондент РАН Павел Витальевич Крестов рассказал о перспективных направлениях исследований, которые планируются или уже реализовываются в Ботаническом саде-институте при непременном участии молодых учёных. Dr. Alessio Russo (ДВФУ) выступил с презентацией проекта «Biophilic Vladivostok», построенного на основе концепции «биофилии», призванному качественно изменить жизнь жителей Владивостока гармонизацией отношений между человеком и природой в городской среде. Dr. Luca Belelli Marchesini (ДВФУ), сотрудник Far Eastern Climate Smart LAB, рассказал об исследованиях климатических изменений и о современном взгляде на роль растений в балансе CO2 нашей планеты.

Для участников конференции были организованы ботанические экскурсии. Прогулку по тропической оранжерее БСИ ДВО РАН провела Ольга Сергеевна Ковалёва; на экспозиционном участке лаборатории Флоры Дальнего Востока кандидат биологических наук Марина Николаевна Колдаева поведала о морфологических особенностях первоцветов уссурийской тайги; кандидат биологических наук Анна Степановна Возмищева провела экскурсию на заложенную в экспериментальном лесу Ботанического сада-института постоянную мониторинговую пробную площадь, которую в ближайшем будущем планируется интегрировать в глобальную систему мониторинга лесов Смитсониановского института.

Молодые сотрудники Ботанического сада-института рассказывают о своих научных интересах и областях исследований.


Валентина Андреевна КАЛИНКИНА, кандидат биологических наук: «Жизнь – очень интересная штука… особенно, если объект изучения – жизненные формы растений»

Валентина Андреевна КАЛИНКИНА изучает жизненные формы растений с выходом на интенсивно развивающиеся в мире концепции функциональных типов растений и plant traits.
На последнем курсе Уссурийского педагогического института (в настоящее время – Школа педагогики Дальневосточного федерального университета) руководитель моей дипломной работы спросил у меня, а не желаю ли я поступить в аспирантуру в Ботанический сад-институт ДВО РАН. Такая мысль до сих пор не приходила мне в голову, идея стать учёным казалась очень заманчивой и интригующей.

Поступила я без особых проблем, и выбор мой встал перед вопросом, в каком же направлении работать? На тот момент вакантным оказалось место аспиранта у Тамары Аркадьевны Безделевой, специализировавшейся на изучении жизненных форм самых разных видов растений. Ну что же может быть интересней, чем выяснение вопросов индивидуального развития растений, подумала я, и вот уже 12 лет провожу исследования в этом направлении. 

Объектами моей работы, в том числе и диссертационной, являются представители сем. Бобовые, рода клевер (Trifolium L.). Обычные на первый взгляд растения на самом деле оказались очень загадочными. Некоторые из них (клевер люпиновидный и тихоокеанский) вообще слабо похожи на всем известные клевера, которые в народе многие называют «кашкой». Их основное отличие от типичных клеверов заключается в развитии не тройчатых, а пальчатых листьев. Если же рассматривать эти виды более пристально, то оказывается, что и индивидуальное развитие (или онтогенез) у них не менее интересное. В зависимости от экологических условий, а также возраста растения, его жизненная форма (внешний облик или габитус растения) может меняться. Надземная сфера особей, произрастающих, например, на скалах или в лесу, мало чем отличается (за некоторым исключением), а вот подземный мир может удивить каждого. У растений может развит только главный корень, и такие особи мы называем стержнекорневые; кроме главного в более влажных условиях развиваются придаточные корни – жизненная форма становится стержнекистекорневой. В случае отмирания главного корня – кистекорневой. Иногда встречаются особи с развитыми длинными корневищами. Всё это свидетельствует о высокой адаптационной способности этих растений. 

Проводя исследования, анализируя жизненные формы и онтогенез разных видов растений, я вижу, что растения – это такой уникальный объект, изучение которого может занять многие годы. Ты изучаешь его в природе, в условиях интродукции, высаживаешь, измеряешь, выделяешь ДНК и сиквенируешь, а оно всё равно остается для тебя удивительной загадкой, вроде бы и разгаданной, но всё равно не до конца.


Дмитрий Евгеньевич КИСЛОВ, кандидат физико-математических наук: «Получаемые сейчас данные по растительному покрову ставят перед исследователями принципиально новые задачи их обработки и интерпретации»

Дмитрий Евгеньевич КИСЛОВ занимается проблемой приложения математических моделей для описания и прогнозирования состояний и динамики растительных систем разных уровней организации, в совершенстве владеет языками R и Python.

Сегодня, в современных науках о жизни, в том числе в ботанике и экологии, идёт активный процесс накопления данных с помощью автоматизированных средств получения измерений. Качественно новые наблюдения в несравнимо больших объёмах ставят перед исследователями принципиально новые задачи их обработки и интерпретации.

В лаборатории экологии растительного покрова БСИ ДВО РАН я занимаюсь разработкой одной из таких задач – проблемой обработки трёхмерных цифровых изображений – результатов 3D-сканирования растительного покрова. Трёхмерный снимок растительности представляет собой облако точек с известными локальными координатами в пространстве относительно сканера. Чтобы понять о каких объёмах данных идёт речь, достаточно сказать, что имеющееся в нашей организации сканер способен генерировать до 50 тыс. точек в секунду; учитывая, что время создания сцены растительности занимает 10-15 минут, становится ясно, что сцена может содержать десятки миллионов точек. В реальных ситуациях, требующих «сшивания» облаков точек, выполненных с различных позиций сканера, чтобы получить целостные трёхмерные сцены, речь идёт о необходимости обработки данных, содержащих сотни миллионов и миллиарды точек. Дело в том, что исходные «точечные» данные, хотя и представляют с высокой точностью структуру растительного покрова, малопригодны для построения интерпретаций и моделей. Из всего объёма данных необходимо выделить структурные элементы растений – стволы и ветви деревьев, в зависимости от специфики задачи – дать оценки таксационным показателям — запасу древостоя, диаметрам стволов и др. Таким образом, сканирование растительного покрова не только расширяет возможности традиционных полевых методов сбора информации, но и ставит задачу на качественно иной уровень, предоставляющий возможность получить высокоточную информацию неразрушающими растительный покров способами (до сканирования, например, получить точную информацию о биомассе дерева, или характерном распределении биомассы вдоль ствола, можно было только спилив образец).

Специфика трёхмерных сцен растительного покрова, большие объёмы информации переносят задачу исследования растительности в вычислительную плоскость. В мировой практике обработки подобного рода данных существует ряд определенных успехов — начиная от сегментирования (выделения структурных компонент) 3D-сцен деревьев, до прецедентов определения видовой принадлежности деревьев. Учитывая, что технология сканирования вошла в арсенал методов исследования растительного покрова сравнительно недавно – немногим более десятка лет, здесь, теперь уже по сути, в отдельных направлениях – вычислительной экологии и геоботанике, большой простор для деятельности учёного, начиная от проблем постановки эксперимента до разработки вычислительно-эффективных алгоритмов обработки трёхмерных данных.


Анна Степановна ВОЗМИЩЕВА, кандидат биологических наук: «Путь в науку о растениях начинается в детстве»

Анна Степановна ВОЗМИЩЕВА знает всё о росте деревьев, потому что изучает их годичные кольца. Керны более чем 3000 пробуренных деревьев дали ей огромный материал о реакции дерева на минимальные метеорологические аномалии в разные сезоны года... вернее – каждого из 500 лет. Именно столько растёт корейский кедр.

Я с детства хотела быть биологом. По-другому и быть не могло: мама – медик, папа – заядлый охотник и рыбак. Помню, как с молочных зубов мы всей семьей выезжали на неделю в тайгу. Это одно из самых ярких и ранних моих воспоминаний.

Любовь к математике сыграла со мной злую шутку и в старших классах я решила, что хочу заниматься генетикой, ведь только на уроках по генетике (биологии) мы решали задачи. Сдав вступительные экзамены, я поступила на биологический факультет Дальневосточного государственного университета. Но уже к концу второго курса я поняла, что учусь не для того, чтобы потом всё и каждое лето проводить с пипетками и пробирками в душной лаборатории. Так я выбрала ботанику в качестве специализации, и, конечно же, широколиственно-кедровые леса в качестве объекта: очень интересного, но и не менее сложного.

Территория юга Дальнего Востока – уникальна. Это единственный уголок нашей страны, где вы можете увидеть всё, что угодно душе: горы, море и тайгу. До сих пор здесь есть места, природа которых сохранилась в первозданном виде. Широколиственно-кедровые леса – основная лесная формация этой территории. Уникальность данных экосистем обусловлена рядом причин. Во-первых, это длительность истории их формирования. В отсутствии воздействия неоплейстоценового оледенения здесь сохранились как реликтовые, так и более современные представители флор. Во-вторых, географическое положение на границе материка и океана и особенности рельефа приводят к формированию сложных, неоднородных климатических условий. Всё это формирует многообразие факторов, определяющих динамику и устойчивое развитие широколиственных лесов.

Мой доклад на конференции молодых учёных Ботанического сада-института был посвящён исследованию климатических факторов, влияющих на радиальный прирост кедра корейского. В условиях глобальных изменений климата понимание основных климатических параметров, определяющих рост и развитие деревьев крайне актуально. Использование годичных колец для данных исследований позволяет не только оценить изменение ключевых климатических факторов, но и оценить их количественные параметры в прошлом в течение нескольких сотен лет с точностью до года! Значительная продолжительность жизни кедра корейского (500 и более лет), а также его обширный ареал позволят в дальнейшем охарактеризовать региональные климатические условия, а также оценить влияние на них глобальных изменений климата.

Сейчас на плечи молодых сотрудников БСИ ДВО РАН лег весь груз ответственности за сохранение и развитие ботанических исследований в регионе. Конференция подтвердила их готовность к этой ответственности. Блестящие доклады, вовлеченность студентов и организация неформальных исследовательских групп в молодёжной среде позволяют быть уверенным, что второе дыхание у ботаников Дальнего Востока открылось.

С программой конференции можно ознакомиться на сайте БСИ ДВО РАН, материалы будут опубликована в Бюллетене БСИ ДВО РАН после процесса рецензирования.

Екатерина ПЕТРУНЕНКО,
младший научный сотрудник, 
аспирант, 
председатель Совета молодых учёных БСИ ДВО РАН

Комментариев нет:

Отправить комментарий