Биология

Оазис в Хибинах

На Кольском полуострове, в южной части Хибинских гор располагается Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н. А. Аврорина Кольского научного центра РАН - самый северный (67°38' с. ш.) в России и один из трех садов в мире, находящихся за Полярным кругом. В будущем году ему исполнится 80 лет.

В 1931 г. в Хибины был направлен выпускник Ленинградского университета, ботаник и географ Николай Аврорин (доктор биологических наук с 1953 г.) для завершения исследований профессора Сергея Ганешина, трагически погибшего здесь годом раньше. Работу Николай Александрович планировал закончить за один сезон, но задержался в этих краях почти на 30 лет.

Уже в августе того же 1931 г. Аврорин представил на совещании руководителей научных отрядов Горной станции АН СССР, а также администрации города Хибиногорска и Президиуму АН СССР проект создания Полярно-альпийского ботанического сада.

Идею поддержали видные отечественные ученые - геохимик и минералог Александр Ферсман* и ботаник Владимир Комаров (оба академики). Несмотря на то, что их молодому коллеге было в то время всего 25 лет, намеченные им направления исследований - флоры, почв, по физиологии и биохимии растений, почвенной микробиологии, в первую очередь, по интродукции растений - не потеряли актуальность до сих нор.

Первоначально под Сад отвели около 500 га на берегу озера Малый Вудъявр, затем в 2 км от него была выбрана более удобная и характерная для Хибин площадь в долине Умптэк и на склонах гор Вудъяврчорр и Тахтарвумчорр. В настоящее время его территория занимает 1670 га, из которых 80 - парковая часть с питомниками, теплицами и лабораторными помещениями. В 1932 г. к Николаю Аврорину присоединились другие выпускники Ленинградского государственного университета - Лариса Боброва (Качурина), Михаил Качурин и Авенир Коровкин, позднее - Николай Миняев и Гай Шульц, надолго связавшие свою судьбу с Садом и много сделавшие для его развития.

В 1930-е годы было положено начало уникальным коллекциям. Первыми их образцами стали подаренные Ботаническим институтом АН СССР 26 видов кустарников и более 50 - трав. Их высадили на небольших участках, отвоеванных у леса. Экспедиции на Алтай и в Саяны, организованные в 1934 - 1936 гг., существенно обогатили формировавшиеся посевы и посадки. Кропотливым трудом первых сотрудников были созданы питомники и проложена сеть троп, в том числе экологическая. Она проходит по склону горы через все местные растительные пояса - северо-таежный редкостойный елово-березовый лес (300 - 350 м над уровнем моря), березовое криволесье, горные кустарничковые и лишайниковые тундры (450 - 650 м над уровнем моря), вплоть до каменистых осыпей.

Еще в довоенные годы Сад приобрел широкую известность и признание научного сообщества. В то время его посещали академики Николай Вавилов** и Владимир Вернадский***, известный ботаник Александр Гроссгейм, другие видные ученые. Многие из них присылали собственные сборы семян.

В годы Великой Отечественной войны (1941 - 1945 гг.) Сад был единственным из учреждений Кольской базы АН СССР, продолжавшим работу в прифронтовых условиях. Несмотря на трудности военного лихолетья, его сотрудникам удалось сохранить все коллекции и гербарий. В питомниках выращивали лекарственные растения, необходимые для лечения раненых. В 1942 г. в местной химической лаборатории разработали методы приготовления витаминизированных соков, сиропов и повидл из местных ягод без применения сахара. Прикомандированный из Москвы профессор Андрей Курсанов (впоследствии академик и директор Института физиологии растений АН СССР) с помощью сотрудников Сада и инженеров треста "Апатит" создал технологию получения
глюкозной патоки из лишайников, и уже вскоре было запущено ее производство для нужд населении и прифронтовых госпиталей.

После войны, в очень трудном 1946 г. благодаря усилиям Аврорина советское правительство оказало Саду значительную материальную поддержку, благодаря которой существенно расширилась тематика исследований и пополнились ряды сотрудников. В 1967 г. он получил статус института в составе Кольского филиала АН СССР. В настоящее время Полярно-альпийский ботанический сад-институт им. Н. А. Аврорина (в 2002 г. ему присвоили имя основателя) - комплексное учреждение в составе Кольского научного центра РАН.

На протяжении почти трех десятилетий работами по интродукции и акклиматизации растений руководил здесь Николай Аврорин. С весны 1932 г. при его участии развернули опыты по переселению флоры из других регионов с целью обогащения ресурсов Крайнего Севера и введению в культуру местных дикорастущих видов. Это направление и сегодня остается для нас ведущим. Трудом нескольких поколений специалистов испытаны десятки тысяч переселенных из различных стран и континентов образцов - более 8000 видов сосудистых растений, в том числе свыше 6500 в открытом грунте. Существующие ныне посадки включают около 1300 видов, в том числе 203 - лекарственных. За каждым экземпляром ведется постоянный контроль.

Коллекции интродуцированных травянистых растений открытого грунта размещены в парковой части Сада. Их окружает естественный древостой, смягчающий влияние нередких для этих мест ветров, одновременно способствующий увеличению снежного покрова - он сохраняется здесь с конца сентября до конца мая - начала июня. Искусственные укрытия в Саду чаще всего не применяются, хотя некоторые с трудом акклиматизирующиеся образцы в течение первых 2 - 3 лет жизни выращиваем в неотапливаемых застекленных блоках с последующей высадкой в питомники.

Коллекция древесных интродуцентов, расположенная на основной территории, заложена еще в 1930-е годы. Сейчас она насчитывает 399 видов из 31 семейства. Ее уникальность в том, что для многих образцов Сад представляет собой самое северное место их произрастания: некоторые из них удалены от границ естественных ареалов более чем на 3000 км. Это обитатели Средней Азии, Камчатки, Приморья и Северной Америки.

С целью моделирования в условиях севера природных ценозов основных типов лесов горного Алтая (светлохвойная, темнохвойная и черневая тайга) в 2004 г. было начато формирование ботанико-географического участка. К 2009 г. высажены и успешно прижились свыше 600 саженцев основных ландшафтнообразующих древесно-кустарниковых видов флоры Западной Сибири - пихты сибирской (Abies sibirica), ели сибирской (Picea obovata), сосны кедровой сибирской (Pinus sibirica), лиственницы сибирской (Larix sibirica), липы сибирской (Tilia sibirica), таволги дубравнолистной (Spiraea chamaedrifolia), жимолости алтайской (Lonicera altaica) и др. Их высота достигает 120 - 310 см, а ежегодный прирост составляет у лиственницы 42 см, у пихты 36, у сосны 21 см. Под пологом молодых деревьев посеяны семена травянистых многолетников флоры Алтая.

В 1950-х годах недалеко от города Апатиты заложили экспериментальный участок, расположенный на высоте 150 м над уровнем моря. Он отличается менее жесткими, чем в горной части Хибин, климатическими условиями. На этой территории в 1970 - 1980-х годах создан дендрарий северных и высокогорных видов.

Немаловажную роль в развитии интродукционного направления исследований и пополнении коллекций играет семенная лаборатория, на протяжении многих лет ведущая обмен с ботаническими садами и дендрариями России, ближнего и дальнего зарубежья, садоводами-любителями. Так, с Ботаническим садом и музеем Далем (Берлин) контакты продолжаются с 1931 г., с Национальным музеем естественной истории (Париж) - с 1938 г.

Если в 1934 г. в первой нашей оранжерее посадили всего несколько видов тропических и субтропических растений, то сегодня тут насчитывается 788 видов из 106 семейств на площади около 1800 м. В их числе "жители" субтропических и тропических лесов, пустынь и полупустынь. Здесь находятся представители папоротников, хвойных, пальм и разнообразных суккулентов****. Последние составляют почти 30% фонда. Они отличаются высокой декоративностью, не слишком требовательны к условиям содержания, легко размножаются. Большой интерес вызывают виды, внесенные в международную и национальные Красные книги - саговник поникающий (Cycas revolute), гингко двулопастное (Gingko biloba), метасеквойя (Meiasequoia glyptostroboides) и др. На основе многолетнего изучения тропической флоры сотрудниками Сада разработан ассортимент для создания зимних садов в условиях Заполярья.

Краем "мхов и лишаев" назвали Кольский полуостров его первые исследователи. По числу видов (свыше 650) мохообразные немного уступают аборигенным сосудистым растениям (889), а лишайников в Мурманской области насчитывается около 1000 видов. Начиная с 1960-х годов в научных планах института изучение лишайников и мохообразных занимает все более заметные позиции. Расширяется и география работ. Одной из первых публикаций этого плана стал подготовленный нашими сотрудниками определитель "Лишайники и мхи севера Европейской части СССР", за которым последовали фундаментальная сводка-определитель "Печеночные мхи Севера СССР", а также списки мохообразных территории бывшего СССР и Северной Америки.

С первых дней существования Сада проводятся опыты по введению в культуру растений местной флоры. С этой целью в 1937 - 1939 гг. был заложен специальный питомник, позднее к нему добавились еще три. В настоящее время в них содержатся представители 402 видов (в том числе 91, подлежащий охране) из 63 семейств.

Результаты изучения растительности Мурманской области обобщены в многочисленных публикациях. Итогом довоенных флористических исследований стала "Флора Хибинских гор", изданная в 1953 г. После Великой Отечественной войны в течение полутора десятилетий коллектив работал над фундаментальным трудом "Флора Мурманской области" (1953 - 1966 гг.). Позднее вышли из печати "Анализ флоры Мурманской области и Карелии" и "Определитель высших растений Мурманской области и Карелии".

С середины 1970-х годов в нашем учреждении проводятся исследования биологических и экологических особенностей популяций редких и полезных сосудистых растений. Итогом этой работы стали три тома "Биологической флоры Мурманской области".

Гербарий сосудистых растений, основанный Николаем Аврориным в 1939 г., состоит в основном из образцов, собранных в Мурманской области. Именно его материалы послужили фундаментом для написания и издания упомянутых трудов. Он постоянно пополняется в ходе многочисленных экспедиций и сегодня насчитывает свыше 70000 листов. Большую научную ценность представляют и постоянно пополняемые гербарии мхов и лишайников.

Возвращаясь к проблемам интродукции, следует отметить: ее успех определяется эффективностью процессов адаптации растений-переселенцев к местным экологическим условиям (включая особенности северных почв), которые в подавляющем большинстве случаев для них экстремальны. В результате работ почти полувековой продолжительности физиологи предложили базовую концепцию устойчивости многолетних растений в специфических условиях Кольского Заполярья. Ключевой фактор их повреждения - несоответствие естественных ритмов вегетативного развития короткому периоду северного лета. Соответствующие сокращение или полная редукция осеннего старения листьев, в процессе которого происходят гормональные перестройки, необходимые для подготовки к зиме, обусловливают недостаточное замедление обменных процессов (у деревьев и кустарников - недоразвитие глубокого покоя) в зимнее время и последующее вымерзание. Выяснены биохимические основы функционирования мембранного механизма, ответственного за регуляцию гормонального баланса, определяющего выбор между активной и пассивной адаптационной стратегией растения в экстремальных условиях.

Работы по экологической физиологии, проводимые в Саду, ориентированы на изучение фотосинтетической деятельности аборигенов и интродуцентов, формирования продуктивности растений и фитоценозов разного состава в пределах Кольской Субарктики.

Работы в области биофизики в институте выделились из физиологических в самостоятельное направление в 1990-х годах. Усилия специалистов сосредоточены на изучении многолетних ритмов роста и развития биологических систем и влияния геофизических факторов, включая изменения солнечной активности и магнитосферы на организмы в условиях высоких широт.

Исследование обмена вещества и энергии в системе "растительность-почва" привело к пониманию основных закономерностей формирования тундровых и лесных биогеоценозов, почвенного покрова в разных природных зонах северной Фенноскандии*****. Описаны процессы аккумуляции, сезонной и многолетней динамики основных элементов-биофилов****** (углерода, азота, фосфора, калия, кальция) в естественных и окультуренных подзолах, а также определено значение органического вещества в образовании почв и их плодородии.

С 1945 г. сотрудники Сада изучают роль микроорганизмов в поддержании устойчивости растительных сообществ, их способность осуществлять трансформацию и геохимическую миграцию большинства химических элементов на Кольском Севере. В настоящее время специалисты выясняют закономерности биологического связывания азота атмосферы азот-фиксирующими микроорганизмами у бобовых, мхов и лишайников.

Борьба с болезнями и вредителями растений особенно актуальна в неблагоприятных условиях Севера. У нас предложен и применен высокотехнологичный биологический метод защиты декоративных растений защищенного грунта. Энтомологи сформировали блок северных популяций энтомофагов - естественных природных врагов вредителей, способных эффективно контролировать их численность в оранжереях и теплицах. И эти экологически безвредные средства успешно внедряются в тепличные хозяйства Мурманской области.

Наш институт - один из наиболее известных на Крайнем Севере центров пропаганды естественно-научных знаний. Ежегодно его посещают более 10 000 человек, проводится до 600 экскурсий. Особое внимание уделяем пропаганде охраны окружающей среды и редких видов растений. Совместно с Кандалакшским и Лапландским заповедниками, другими биологическими учреждениями региона опубликованы уже три издания книги "Редкие и нуждающиеся в охране животные и растения Мурманской области". Последние 7 лет наш Сад служит местом прохождения практик по биологии и экологии студентов многих российских и зарубежных университетов.

В последние годы в сотрудничестве с Мурманской областной психиатрической больницей в институте развивается новое направление - терапевтическое садоводство (гарденотерапия), получившее широкое распространение в зарубежных, но почти не затронувшее отечественные ботанические сады. В основе его лежит идея о том, что общение с растительным миром через активное (в наиболее простом случае - это труд садовода) и пассивное (созерцание определенных растительных форм и ландшафтов) взаимодействие может использоваться в качестве средства профилактики и лечения нервных и психических заболеваний, а также в целях социальной адаптации.

В своем проекте Полярного сада Николай Аврорин еще в 1931 г. предусмотрел создание музея, но его организовали лишь в августе 2001 г. Современная экспозиция состоит из стендов и витрин, где в хронологической последовательности помещены документы, фотографии и экспонаты, посвященные этапам становления института, его руководителям, научно-исследовательским отделам и лабораториям, наиболее интересным практическим работам, многочисленным экспедициям.

В заключение отметим: значение Полярно-альпийского ботанического сада-института - старейшего учреждения РАН на Кольском полуострове - никогда не ограничивалось задачами фундаментальных исследований. Его коллектив всегда занимался и практическими проблемами земляков - жителей Мурманской области, заслужив их любовь и уважение. И сейчас, в преддверии своего 80-летия, Полярный сад остается верен этим традициям.

* См.: Р. Баландин. Пол камня. - Наука в России, 2003. N 6.

** См.: В. Драгавцев. "Желание служить общему благу". - Наука в России, 2003, N 3.

*** См.: Э. Мирзоян. Неизбежность ноосферы. - Наука в России. 2004. N 3.

**** Суккуленты - многолетние растения сухих местообитании, сохраняющие запасы воды и сочных листьях (агавы, алоэ) пли стеблях (кактусы).

***** Фенноскандия - природная страна на севере Европы на территории Скандинавского и Кольскою полуостровов, Финляндии и части Карелии.

****** Биофиды - химические элементы, способные аккумулироваться и живых организмах и гораздо большем количестве, чем в окружающей среде.

Член-корреспондент РАН Владимир ЖИРОВ, директор Полярно-альпийского ботанического сада-института им. Н. А. Аврорина Кольского научного центра РАН, кандидат биологических наук, Людмила ЛУКЬЯНОВА, старший научный сотрудник того же учреждения