тополь может менять пол

Нехватка «женщин» среди тополей может обернуться… массовой сменой пола

В последние несколько дней Екатеринбург окутала метель. Нет, не случилось никакого природного катаклизма, просто в городе стартовал сезон цветения тополей. Вместе с этим резко увеличилось количество чихающих и плачущих людей в офисах и на улицах.

Между тем

«Тополиный пух, жара, июль…». Почему в песне – июль, а уральцы наблюдают буйство природы уже в первом летнем месяце? Сезон пушения тополей в разных регионах начинается в разное время: на юге – уже в мае, на севере – в середине лета. А мы – посередине

Над решением непростой задачи – как избавить уральцев от раздражающего пуха и при этом не оставить город без необходимых зелёных зон – власти Екатеринбурга бьются не первый год. Просто выкорчевать все тополя в городе невозможно – они представляют слишком большую ценность для экологии мегаполиса.

– Тополя относятся к быстрорастущим деревьям, они отлично очищают воздух и фильтруют пыль, которой на наших улицах так много. За ними необходимо тщательно и регулярно ухаживать: обрезать ветки и формировать крону. Если этого не сделать вовремя, то деревья будут гнить и ломаться, ведь древесина у них очень хрупкая. Печально, но сейчас в Екатеринбурге практически не занимаются регулярной обрезкой тополей, вместо этого кроны деревьев кромсают, когда ветки уже начинают падать на машины и трамвайные пути. Такую борьбу с тополями я считаю неправильной, – говорит Сергей Шавнин, директор Ботанического сада УрО РАН.

Кстати

Пух вырабатывают только женские особи тополей, мужские не пушат. Отсюда, казалось бы, логичное умозаключение – можно выкорчевать всех «женщин», посадить вместо них «мужчин» и избавиться таким образом от раздражающего пуха, сохранив экологический баланс. Но не тут-то было. Тополь – хитрое растение и при неблагоприятных условиях (а нехватка женских деревьев к таким как раз относится) может… менять пол.

Оптимальное решение проблемы ежегодных июньских метелей, по мнению ботаников, – это постепенная замена «классических» тополей с пышными кронами на гибридные пирамидальные сорта. Эти виды деревьев не плодоносят, а значит – не пушат, но так же хорошо влияют на экологию в городе. В Екатеринбурге их уже можно наблюдать вдоль улицы Восточной.

Озеленение – это, конечно, хорошо, но как пережить добрую половину июня аллергикам? Известно, что причиной аллергических реакций является не сам пух, а пыльца других растений, которую он на себе переносит, но от этого не легче. Как спас­тись от пушинок, рассказал Евгений Бельтюков, главный аллерголог-иммунолог Свердловской области:

– Всем страдающим от аллергии рекомендуется носить защитные маски на улице, а в помещении не открывать окна и пользоваться воздухоочистителями. В машине лучше всего включать внутреннюю циркуляцию воздуха, чтобы пух не попадал в салон. Минимальная концентрация пыльцы в воздухе наблюдается около полуночи, это оптимальное время для проветривания квартиры. Рано утром, в 5–6 часов, наоборот, пуха особенно много, поэтому окна лучше не открывать. Если у вас всё-таки проявилась аллергическая реакция, то стоит принимать антигистаминные противоаллергические препараты второго поколения. Они практически не вызывают побочных эффектов.

Комментарий

Виталий Коновалов, заведующий сектором зелёного хозяйства Комитета благоустройства Екатеринбурга:

– Пушение тополя – это естественный процесс, прервать его можно, только вырубив все тополя в городе, но делать этого мы, конечно, не будем. Аналогов тополю в городской среде найти очень сложно. Большие ветки приходится срезать только в тех случаях, когда они мешают транспорту, пешеходам или задевают провода. Совсем старые тополя мы сегодня стараемся заменить, высаживаем цветущие растения: яблони, сирень, рябину, а также липу.

Источник

Как избавиться от тополиного пуха

Генетические исследования позволят отказаться от женских растений

Тополь — незаменимое для мегаполисов растение: он неприхотлив, легко размножается, быстро растет, эффективно очищает воздух и благодаря большой листовой поверхности выделяет кислорода в несколько раз больше, чем другие деревья, озеленяющие города средней полосы России. Однако у тополя есть серьезный недостаток: взрослые деревья образуют пух, а он пожароопасен, забивает водостоки и системы вентиляции, собирает и переносит пыльцу и пыль — аллергены.

Мужские (сверху) и женские (снизу) генеративные органы (сережки) тополя

Мужские (сверху) и женские (снизу) генеративные органы (сережки) тополя

Тополь относится к двудомным растениям: на одних деревьях образуются только женские генеративные органы, а на других — только мужские. Если для животных такое разделение полов является привычным, то у растений оно встречается достаточно редко — только у 5–6% видов. То, что мы называем пухом, на самом деле является опушенными семенами, которые образуют только женские деревья, и именно они приносят вред городам и их жителям. Для эффективного использования тополя в озеленении необходимо выращивание исключительно мужских растений, причем выбирать их необходимо еще на начальных стадиях развития, а не через семь-десять лет, когда тополя начинают цвести и уже являются большими деревьями, а для этого требуются знания о механизмах определения пола и генетических отличиях мужских и женских растений.

Установление молекулярных механизмов детерминации пола тополя и оценка его генетического разнообразия являются одними из основных направлений исследований, проводимых нами в Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН. Ключевым используемым методом служит высокопроизводительное секвенирование, позволяющее быстро генерировать данные о нуклеотидных последовательностях геномов, транскриптомов или отдельных генов с высокой точностью. Нами получены высококачественные сборки геномов тополя, что позволило идентифицировать отличия мужских и женских растений на молекулярном уровне и дополнить наши знания о механизме детерминации пола.

Кроме того, на представительной выборке образцов определены нуклеотидные последовательности ассоциированных с полом участков генома тополя и обнаружены ДНК-полиморфизмы, встречающиеся только у мужских деревьев. На основе полученных данных, а также исследований, выполненных научными коллективами из других стран, нами разработана тест-система для определения пола тополя, которая основана на методе полимеразной цепной реакции (ПЦР). Наша разработка позволяет выбирать растения нужного пола даже среди однолетних саженцев, что делает возможным использование для озеленения города только не образующих пуха мужских деревьев.

Нами также показан высокий полиморфизм тополей, растущих на территории Москвы, и предложены генетические маркеры для создания коллекции высокоадаптивных к городским условиям деревьев, максимально охватывающей существующее разнообразие и пригодной для дальнейшего размножения и эффективного использования в озеленении. Таким образом, наши работы помимо фундаментального значения привели к разработке ДНК-маркеров, которые позволят отбирать саженцы тополя, наиболее подходящие для озеленения мегаполисов, и избавиться от пуха, максимально используя все преимущества этого растения для улучшения экологии городов.

Меры борьбы с тополиным пухом весьма неоднозначны. В основном используется кардинальная обрезка деревьев, однако этот метод при значительных финансовых затратах не приносит положительных результатов: пока у тополей обрезаны ветви, они образуют мало листьев и не способны эффективно очищать воздух и выделять кислород, а когда они восстанавливаются, то начинают цвести и женские растения вновь образуют пух. Про то, что для озеленения городов нужно использовать только мужские тополя, говорится давно, однако значимых шагов в этом направлении не предпринимается.

Существует мнение, что тополя могут менять пол и сажать мужские растения бесполезно, так как все равно через какое-то время они превратятся в женские. Однако крупномасштабные исследования последних лет, проведенные учеными в различных странах и опубликованные в том числе в журналах издательства Nature, показали, что пол тополя определяется генетически, поэтому его смена не может быть повсеместным явлением. Для большинства видов тополей характерна XY-система детерминации пола. Проведенные нами исследования на представительных выборках растений, в том числе подвергнутых кардинальной обрезке, из различных районов города Москвы продемонстрировали полное соответствие между генотипом и фенотипом: все деревья с Y-хромосомой образовывали мужские генеративные органы, а без нее — женские. Напрашивается вывод, что причина распространения в городах женских растений тополя, образующих пух, связана с использованием посадочного материала обоих полов.

Замену тополю для озеленения наиболее экологически неблагоприятных территорий средней полосы России найти сложно, а использование достижений современной науки может решить проблему пуха благодаря посадке только мужских саженцев. Реализация такого проекта улучшит экологию, снизит заболеваемость, повысит качество жизни населения и увеличит его социальную и трудовую активность, что будет иметь долгосрочный экономический эффект. Именно в ближайшие годы остро встанет проблема с естественным старением растущих сейчас тополей, связанная в том числе с повышением ломкости древесины деревьев старше 40 лет. Вопрос замены старых тополей на новые нельзя оставлять без внимания, так как если старые растения будут просто убраны, то город останется без своих «легких», что нанесет ущерб здоровью жителей. Посадку деревьев и их смену необходимо проводить в несколько этапов, чтобы обеспечить постоянный высокий уровень зеленых насаждений среднего возраста, а древесину заменяемых партий тополей можно использовать в промышленности — она высоко ценится при производстве фанеры и бумаги. В то же время для реализации такого масштабного проекта требуется поддержка на федеральном или региональном уровне, в первую очередь Москвы — крупнейшего мегаполиса.

Подписи к фотографиям

1. Мужские (сверху) и женские (снизу) генеративные органы (сережки) тополя

2. Опушенные семена на женском растении тополя

Наталья Мельникова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории постгеномных исследований ИМБ РАН

Источник

Пол спросил у тополя: ученые спасут аллергиков от пуха

Тополиный пух переносит пыльцу растений и пыль, заставляя горожан страдать от аллергии. Также он наносит вред коммуникациям города, становясь виновником пожаров. Однако появляется этот пух только у женских особей деревьев. Российские ученые нашли метод определения пола саженца в раннем возрасте и предложили распространять в городах только мужские особи тополей.

Тополь выделяет кислород в объеме в несколько раз большем, чем другие деревья средней полосы России, а также вбирает в себя пыль и выхлопные газы. И был бы идеальным городским деревом, если бы не пух, который заставляет людей страдать от аллергии и нередко становится виновником пожаров.

Российские ученые выяснили, как решить проблему с тополиным пухом. Известно, что дают его только женские особи деревьев. Проблема в том, что на момент посадки молодые деревца ничем не отличаются друг от друга. Но исследователи из Института молекулярной биологии (ИМБ) им. В.А. Энгельгардта РАН разработали способ определения пола у тополя.

— Заметить различия можно только в период размножения, — пояснила ведущий научный сотрудник лаборатории постгеномных исследований ИМБ Наталия Мельникова. — Женские деревья образуют мельчайшие опушенные семена, приспособившиеся к распространению ветром. Множество таких семян — это и есть тот самый пух. Сам по себе он гипоаллергенен, но активно собирает и переносит пыльцу других растений и пыль. В остальном женские и мужские тополя очень похожи.

Саженцы выглядят одинаково, а различия проявятся только через 5–8 лет, когда они вырастут и начнут цвести. Чтобы различить деревья по полу в раннем возрасте, ученые предложили применять молекулярные маркеры — в ДНК мужских и женских тополей имеются различия.

— Мы провели генетические исследования мужских и женских тополей Москвы и на основе полученных данных разработали систему для быстрой и точной идентификации пола тополя, — рассказала заведующая лабораторией постгеномных исследований и лауреат премии президента для молодых ученых в области науки и инноваций Анна Кудрявцева. — Мужские растения отличаются от женских набором ДНК-полиморфизмов, на выявление которых и направлена тест-система на основе полимеразной цепной реакции (ПЦР).

Исследователи предлагают отбирать мужские саженцы из популяций, сформировавшихся в городских условиях и представленных гибридами различных видов. Такие деревья прошли многолетний отбор и хорошо адаптированы к городской среде. Разумеется, в естественные популяции тополей, например в лесах, ученые вмешиваться не предлагают.

Однако, даже если отбирать только «тополей-мужчин», через несколько лет проблемы с пухом могут возникнуть снова, — считает завкафедрой клинической иммунологии и аллергологии Сеченовского университета Александр Караулов.

— Сейчас в Москве, например, растут гибриды черных и бальзамических тополей (так сложилось исторически), многие из которых действительно производят много пуха, добавляя проблем людям, страдающим от аллергии, — говорит он. — Однако предложенный авторами работы метод решения проблемы недолговечен. Ведь деревья способны менять пол, и саженец мужского пола может превратиться в женское дерево. На мой взгляд, лучше высаживать такие тополя, которые вообще не производят пуха, то есть стерильные.

Поэтому необходимо вести селекционные работы для получения стерильных культиваров (группа растений, полученных искусственным путем), считает профессор кафедры ботаники Московского педагогического государственного университета (МПГУ) Марина Костина. По словам эксперта, к культиварам тополей, высаживаемых в Москве, относятся пирамидальная разновидность черного тополя и, возможно, тополь Симона. В настоящее время ученые кафедры ботаники МПГУ ведут поиск и других стерильных гибридов.

Однако пока такие деревья не найдены, научный коллектив из ИМБ им. В.А. Энгельгардта РАН предлагает высаживать мужские растения в несколько волн — через два-три года, а через несколько десятилетий опять заменять их на новые в несколько волн. Таким образом удастся поддерживать необходимую популяцию деревьев на постоянном уровне. Целесообразно проводить массовую замену растений, что позволит сократить расходы на их вырубку и, более того, использовать древесину взрослых деревьев для переработки и получения целлюлозы, фанеры, а также других продуктов, в том числе биотоплива, в промышленных масштабах.

Сезон аллергии в России уже стартовал — с начала апреля зацвела ольха. В конце месяца к ней присоединятся береза, дуб, ясень и тополь.

Точные сроки цветения тополя зависят от климатической зоны и могут сдвигаться на 7–14 дней. В Центральной России пик приходится на апрель–май. А вот тополиный пух появляется через два месяца (в июне–июле). В целом сезон аллергии на пыльцу заканчивается только в середине осени.

Источник

Экоактивист Анна Балтина: «Обрезка тополей под пень превращает их в трансгендеров»

— В XIX веке тополя были модными — их специально выписывали из-за границы. Есть два примера, подтвержденные специалистами: тополя были первыми для озеленения Невского проспекта в Санкт-Петербурге, и их привезли из Европы. В Екатеринбурге возле сада Нурова, там, где раньше была своеобразная Рублевка — улица Архиерейская с богатыми усадьбами, тоже растут четыре тополя. Правда, они сейчас в ужасном состоянии.

После Великой Отечественной войны города продолжили озеленять тополями. Они быстро растут, неприхотливы, дешевы и первые по выполнению экологических услуг. Улицы быстро зеленели.

Тополевый сад в Оренбурге, который заложили в 1889 по инициативе городского головы. До 1914 года там работал летний театр, где давали гастроли.

Тополь — это дерево третьего яруса, то есть высокое и с объемной кроной. Тополь улавливает больше пыли, поглощает больше шума по сравнению с другими деревьями. Тополь вырабатывает уникальные фитонциды [— летучие биологически активные вещества, которые убивают или подавляют развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших]. Эти фитонциды защищают человека от кожных заболеваний, заболеваний дыхательных путей, от радиации. Поэтому в уральских промышленных городах их высаживали специально.

Ненависть к тополям родилась недавно. Я считаю, что это связано с общей неухоженностью таких деревьев, непоследовательностью в уходе за ними. Для правильной обрезки дерево нужно прежде всего обследовать, затем привлечь специалистов — и осторожно кронировать. Я замечала в Екатеринбурге несколько правильно омоложенных тополей, один из них — перед Белым домом, в сквере у Драмтеатра.

Гораздо проще, быстрее и легче никого не привлекать, а кронировать «под пень» и превратить здоровое дерево в инвалида. Вот что получается. Раньше высаживали мужские особи — они меньше «пушат». После болезненного кронирования тополь приспосабливается как может и иногда меняет пол — и начинает «пушить».

Обрезка тополей в Екатеринбурге

Решить проблему можно: нужно написать программу по замене деревьев в городе, просчитав все ресурсы. Но и тогда без тополей не обойтись — куда без них на Химмаше и в других промышленных районах. В природе существует 99 видов тополей. Некоторые из них в принципе кронировать не надо.

А необоснованная ненависть к тополям — это невежество чистой воды, хуже которого ничего нет.

Источник

Тополь может менять пол

Условности пола

Но есть у тополя огромный, с точки зрения и озеленителей, и всех городских жителей, недостаток. Где-то в начале июля раскрываются коробочки его плодов, и оснащенные пушинками семена начинают кружить в воздухе. Плодоносит тополь обильно. Тополиный пух, подгоняемый даже слабым дуновением ветра, летает в воздухе, щекочет прохожим носы, устилает улицы, чем ужасно досаждает дворникам, забирается через открытые окна и форточки в квартиры, чем приводит в негодование хозяек.

Ежегодно ранней весной на городских улицах идет подрезка тополиных крон. Подчас это необходимо потому, что иные быстро растущие ветви грозят дотянуться до электрических проводов и порвать или замкнуть их. Подчас, подрезая ветви, озеленители хотят добиться образования более густых, более красивых крон у деревьев. Это им удается. Однако это же приводит и к другому, непредвиденному и нежелательному результату: ежегодная подрезка крон превращает многие мужские экземпляры тополя в женские, приводит к изменению пола растения.

Пример этот показывает, как непрост у растений процесс формирования пола.

Столь же важным может оказаться и умение регулировать пол у растений, несмотря на всю неопределенность половой принадлежности большинства их. Дело в том, что плод можно получить и от женского цветка, и от гермафродитного, но хозяйственные качества их будут различными.

Присутствие большого количества мужских цветков (пустоцветов, как называют их подчас) на плети дыни, огурца или тыквы снижает урожай. Понятно, что необходимо изыскивать такие пути воздействия на эти растения, при которых удельный вес женских цветков был бы как можно выше. Отыскать такие пути можно. Известно, что количественное соотношение мужских и женских цветков на растении сильно изменяется в зависимости от условий выращивания его. Известны и некоторые практические приемы, позволяющие увеличить количество женских цветков.

В деревнях существовал в старину и еще один своеобразный «агротехнический прием», преследовавший ту же цель увеличения числа женских цветков на растении. За месяц до посева семена огурцов ссыпали в полотняный мешочек и вешали его на грудь. Таким образом, семена целый месяц выдерживались в своеобразном термостате при постоянной температуре человеческого тела.

Конечно, сейчас нет надобности прибегать к «живому термостату», чтобы увеличить соотношение женских и мужских цветков в пользу первых. Ученые нашли некоторые закономерности, которые позволяют регулировать это соотношение вполне современными способами. Отмечено, например, что на распределение половых форм цветков влияют условия минерального питания. Избыток солей кальция в почве способствует развитию большого количества мужских цветков, а повышение уровня фосфатного питания растений приводит, напротив, к увеличению числа женских цветков. Велико также влияние влажности почвы и воздуха. Недостаток влаги задерживает образование и развитие женских цветков и ведет к преобладанию мужских. Оптимальное увлажнение, напротив, способствует увеличению числа женских цветков.

Опыты ученых обнаружили и другие факторы, влияющие на половую принадлежность цветков. Среди них и температура, и долгота дня, и электрические воздействия, и искусственное ранение растения (вспомним тополя, с которых мы начали рассказ), и многие другие, вплоть до облучения растений рентгеновскими лучами.

Вот пример, как пол растения может измениться под влиянием изменения долготы дня. Выращивание заведомо мужских экземпляров конопли в теплицах в зимнее время, при укороченном световом дне, вызывает появление на этих растениях женских цветков.

Такое же действие оказывает укорочение светового дня на кукурузу. В одном из опытов выращивание ее в ноябре, в осеннюю пору, когда день несравненно короче летнего, вызвало стопроцентное развитие на месте мужских метелок женских соцветий.

Несмотря на большое число интересных и часто успешных опытов по увеличению количества женских цветков на растениях при помощи тех или иных воздействий, проблема управления развитием пола у растений еще очень далека от полного решения. И можно лишь сожалеть об этом, во-первых, потому, что изменение соотношения цветков на растении в пользу женских, безусловно, приводит к значительному увеличению урожая, а во-вторых, потому, что вопрос о возникновении тех или иных половых форм цветков под действием тех или иных внешних факторов имеет, помимо прикладного, важное теоретическое значение: его познание поможет понять важнейшие принципы эволюции большого и сложного мира растений.

1. Относительные размеры бесполого (спорофитного) и полового (гаметофитного) поколений у низших и высших растений

2. Строение обоеполого цветка покрытосеменного растения

3. Цветки, имеющие приспособления для защиты пыльцы от дождя и росы

4. Ярко-красные цветки тропиков привлекают внимание опылителей-птиц. Пчел и шмелей манят более скромные краски. А ночным бабочкам легче всего отыскать белые или бледно-розовые цветки

Источник