Иако је можда пандемија ковида-19 потиснула у други план еколошке проблеме попут климатских промена или загађености животне средине – они нису нестали, нити је њихово решавање постало мање алармантно. Борба против њих, заправо, тек нам предстоји, а поред добре воље доносилаца политичких одлука и ангажмана самих грађана, главно оружје у овом окршају требало би да нам буду научна истраживања и концепти који ће изродити иновативне еколошке приступе.
Дискретни хероји такве борбе управо су научници, који, скривени од очију јавности, по институтима и другим научним установама покушавају да осмисле нова или додатно испитају већ постојећа решења за данашње еколошке проблеме.
Један од њих је и др Марко Кеберт, млади биохемичар са Института за низијско шумарство и животну средину у Новом Саду и руководилац перспективног научног пројекта MYCOCLIMART. У истраживачком центру заклоњеном високим, разгранатим дрвећем – у амбијенту који више подсећа на некакав планински комплекс, иако се налази малтене у срцу Новог Сада – Марко и његове колеге раде на испитивањима која би могла помоћи у очувању животне средине и опстанку наших шумских врста.
„Питате се чиме се баве научници у лабораторији? Пипетирањем и само пипетирањем. Јадни научници, само пипетирају, по васцели дан. Као аутомати“, шали се Марко док нам показује како рукује пипетом, лабораторијским прибором налик шприцу који се користи за транспорт мерене запремине течности, и објашњава нам шта све ради у својој лабораторији. А да његова пипета може да буде и моћно „оружје“ у борби за очување домаћих екосистема, показују његова досадашња истраживања биохемијских процеса која отварају простор за имплементацију нових еколошких приступа у шумарству у нашој земљи.
„Ако на површину која је загађена неким тешким металом засадимо шуму, та шума ће, ако је посађена шумска врста хиперакумулатор за тај метал, моћи да екстрахује, односно да кроз природан процес извуче тешке метале из земље“
Једно од таквих истраживања била је његова докторска дисертација, у којој се бавио фитоекстракцијом. То је процес којим одређене биљке чисте животну средину тако што уклањају неорганске загађиваче из земљишта или воде. Заинтересован за овај необични процес и његове еколошке импликације, Марко је у контролисаним условима испитивао способност различитих клонова тополе да врше акумулацију тешких метала из земљишта и премештају их у своје надземне органе, као и њихове специфичне физиолошке и биохемијске одговоре на присуство тешких метала у земљишном медијуму.
„Ако на површину која је загађена неким тешким металом засадимо шуму, та шума ће, ако је посађена шумска врста хиперакумулатор за тај метал, моћи да екстрахује, односно да кроз природан процес извуче тешке метале из земље“, објашњава овај биохемичар. „Ми онда можемо то дрво, у којем су се акумулирали тешки метали, да користимо за огрев, за добијање енергије или у било којој привреди која није прехрамбена, па можемо од њега, на пример, да направимо намештај.“
Проблем је у томе што се тешки метали из земљишта не могу разградити нити уништити. Могу се само премештати у друге делове биосфере или преводити уз помоћ биљака у неке мање токсичне облике. Наиме, корење биљака има способност да лучи, односно да испушта у земљу одређене екскудате и они се везују, на специфичан начин, за тешке метале и тиме их чине мање токсичним. Зато је, како истиче Марко, од укупне концентрације неког метала у земљишту важнија концентрација његове најтоксичније форме. А ако је та концентрација превелика, биће смртоносна по биљку, тако да је у таквим граничним случајевима фитоекстракција немогућа.
Међутим, не може се свако дрво користити за фитоекстракцију. Марко је одабрао тополу зато што она испуњава одређене критеријуме: брзо расте, има велику биомасу, велику способност транспирације и акумулације појединих тешких метала. Домаће врсте које се такође могу користити у ове сврхе су врба, јова, јасен и багрем. Ипак, не уклањају све ове врсте, па ни сви клонови исте врсте, подједнако добро сваки метал, већ се њихова способност акумулирања разликује. Стога је задатак истраживача, као што је Марко, да испитају које врсте или који њихови клонови најбоље акумулирају, на пример, бакар, никл или кадмијум. Ако то установимо, онда можемо подручја загађена бакром, као што је земљиште око рудника, или подручја загађена никлом, као што су депоније електронске опреме, да пошумимо одговарајућим генотипом или клоном и покушамо да очистимо животну средину.
Микоризне гљиве су подземне гљиве које живе у симбиози са корењем шумског дрвећа. Захваљујући добро разгранатом систему хифа (који им обезбеђује чак 600 пута већу моћ апсорпције од биљног корена), ове гљиве усвајају воду и хранљиве материје из земљишта и допремају их до биљке, од које заузврат добијају угљене хидрате настале у процесу фотосинтезе. То је, како наглашава Марко, тзв. win-win комбинација. И управо захваљујући овој симбиози дрвеће постаје „припремљеније“ за предстојеће климатске промене
Овај приступ почео је релативно скоро да се користи у појединим развијеним државама. „Фитоекстракција се највише користи у САД, будући да разне компаније, а нарочито оне које користе прљаву технологију, имају тенденцију да улажу у фотекстракцију и тиме себи обезбеде имиџ некога ко брине о заштити животне средине. Они истичу да је фитоекстракција један приступ који је пријатељски настројен према екологији и уједно естетски задовољавајући, као и да је много јефтинији од неких физичких и хемијских метода. Од неке депоније направиш шуму, и људима то место делује много лепше, јер им је пред очима нешто зелено“, истиче Марко. „У САД се годишње, како сам негде прочитао, у ову технологији уложи чак 100-150 милиона долара.“ У Европи је, нажалост, овај приступ тек у зачетку, док у Србији још није заживео.
Међутим, нашу околину и наше шуме не угрожавају само тешки метали, него и негативне последице климатских промена. Тренд пораста просечне температуре ваздуха, промењен распоред и интензитет падавина које предвиђају разни климатски сценарији, најављују да би у другој половини овог века могли да очекујемо појаву значајних суша на простору Европе, које ће неповољно утицати на читав живи свет, укључујући ту и шумске врсте. Једна од најугроженијих врста на Балкану је храст лужњак, који је уједно и економски веома значајна врста за нашу земљу. Он је изузетно осетљив на факторе стреса попут суше и пепелнице, тако да долази до сушења овог храста чак и на местима где је клима мање сува, као што је Копаоник. То значи да су нарочито у опасности шуме лужњака у низијским подручјима попут Подунавља и око Саве, која су под јачим утицајима суше и климатских екстрема.
Међутим, научни пројекат MYCOCLIMART, којим руководи Марко, могао би да буде један од начина за очување храста лужњака. Циљ овог пројекта, који се финансира у оквиру програма ПРОМИС 2020 Фонда за науку Републике Србије, јесте да утврди у којој мери присуство микоризних гљива у земљишту помаже храсту лужњаку да повећа отпорност и толеранцију на абиотичке факторе стреса (попут повишене температуре и суше) и биотичке (као што је присуство патогена попут пепелнице). Микоризне гљиве су подземне гљиве које живе у симбиози са корењем шумског дрвећа. Захваљујући добро разгранатом систему хифа (који им обезбеђује чак 600 пута већу моћ апсорпције од биљног корена), ове гљиве усвајају воду и хранљиве материје из земљишта и допремају их до биљке, од које заузврат добијају угљене хидрате настале у процесу фотосинтезе. То је, како наглашава Марко, тзв. win-win комбинација. И управо захваљујући овој симбиози дрвеће постаје „припремљеније“ за предстојеће климатске промене.
Овај биохемичар истиче да је микориза мастермајнд целог шумског екосистема. Својом заједничком мрежастом структуром, која заузима огромне површине испод земље, микоризне гљиве повезују подземне и надземне компоненте шумских екосистема, односно дрвеће и приземну вегетацију са декомпозиторима у шумском тлу. „Иако се налазе унутар земље и невидљиве су, ове гљиве имају могућност да модулирају и оркестрирају све интеракције дрвета са другим организмима који су изнад тла. И то тако што врше модулацију квантитативног и квалитативног састава испарљивих органских једињења којим надземне биљке међусобно комуницирају“, објашњава Марко. „Микориза на тај начин целу шуму чини једним великим организмом.“
„Знање добијено у овом пројекту о понашању храста лужњака у условима који симулирају измењене климатске услове, у присуству и одсуству микоризних гљива, од великог је значаја за креирање програма пошумљавања који ће бити у складу са климатским променама, чиме се доприноси развоју концепта тзв. ’климатски паметног шумарства’“
Захваљујући таквој повезаности и органском јединству, дешава се, на пример, да младо и слабашно дрвеће добије воду и хранљиве материје од старијег и снажнијег, иако не припадају истој шумској врсти. Исто тако, ако дође до напада неког патогена на једну биљку, она може да путем испарљивих једињења сигнализира другој биљци, у њеној близини, да почне да припрема имунолошки одговор. То ће је учинити спремном за напад непријатеља иако сама никад није била у директном контакту са тим патогеном.
Такође, неке врсте микоризних гљива током симбиозе убацују у корен биљке своје протеине који на њен организам делују као страно тело. Они нису отровни по биљку, али су довољно снажни да изазову неку врсту стреса и појачају „борбену готовост“ одбрамбеног система биљке. Јер уколико биљку изложимо неком стресу, сваки накнадни стрес биљка много боље подноси и много је блажи по њено здравље. Стога, ако је тај стрес изазван нападом неког патогена, као што је пепелница, то значи да ће сваки накнадни напад пепелнице бити блажи за биљку зато што ће она већ имати меморију како да се избори с њим и пружи бржи и јачи имуни одговор.
Овај феномен „припреме“ одбрамбеног система неког организма за накнадно излагање стресу назива се прајминг. Прајминг се такође налази и у основи принципа по којем функционише вакцина. Наиме, „ми приликом вакцинисања убризгавамо у наш организам малу концентрацију протеина који у нама изазива активацију имунолошког одговора који је специфичан за болест коју изазива вирус, што за последицу има повећану спремност организма да се избори са инфекцијом при сваком следећем сусрету са узрочником болести. И онда када дође до накнадног излагања инфекцији вируса, ми већ имамо припремљена антитела за тај напад“, објашњава Марко. „Слично као код биљке.“
Протеини које микориза убризгава у биљку активирају њен имуни одговор – хиперсензитивну реакцију – којом се биљка бори против патогених гљива каква је пепелница. А како је пепелница природни непријатељ храста, ова микоризна „терапија“ требало би да помогне лужњаку да се избори са овим опаким патогеном. С друге стране, „прајмингована“ биљка постаје толерантнија и на присуство абиотичких фактора стреса, попут суше и повишене температуре, пошто микориза посредно може да утиче и на затварање биљних стома – ситних отвора на листу путем којих се врши транспирација и респирација – што биљци омогућава да дуже задржи воду.
„Зато желимо да испитамо да ли ће овај мутуалистички однос између микоризе и храста лужњака, за који се зна да повећава отпорност биљака на факторе абиотичког и биотичког стреса, заиста значајно утицати на способност толеранције овог храста на пораст температуре ваздуха, сушу и резистентност храста на патогене попут пепелнице“, истиче Марко. „Знање добијено у овом пројекту о понашању храста лужњака у условима који симулирају измењене климатске услове, у присуству и одсуству микоризних гљива, од великог је значаја за креирање програма пошумљавања који ће бити у складу са климатским променама, чиме се доприноси развоју концепта тзв. ’климатски паметног шумарства’“.
Он истиче да је циљ овог новог концепта да се кроз програме „паметног“ газдовања шумама, који у обзир узимају и предвиђања климатских сценарија, дође до бољег разумевања компликованих патерна отпорности шумских врста на факторе биотичког и абиотичког стреса, те да се убудуће пошумљавање врши управо врстама, клоновима и провинијенцијама за које је установљено да имају већи степен пластичности и адаптиблиности на климатске промене. А како су шуме и клима тесно повезани и готово спрегнути, оваквим приступом пошумљавању ефикасно се смањује емисија штетних гасова који стварају ефекат стаклене баште и ублажавају климатске промене, а наша животна средина постаје зеленија и здравија.