Efektywne wykorzystanie azotu w rolnictwie, zdrowa gleba z wykorzystaniem symbiotycznych mikroorganizmów, sekwestracja węgla, odporność i bezpieczeństwo związane z wyżywieniem – to główne obszary badawcze, którymi zajmą się naukowcy z całego świata zaangażowani w przedsięwzięcie „PlantACT! Rośliny dla klimatu”. Wśród nich jest także biolożka z Uniwersytetu Śląskiego.
Inicjatywa, utworzona w połowie ubiegłego roku, ma na celu popularyzację wiedzy o roślinach, zmianach klimatu, uświadomienie natychmiastowej potrzeby przemian, ale również realizację konkretnych projektów naukowych, których efektem ma być istotne poszerzenie wiedzy oraz opracowanie rozwiązań pozwalających na zahamowanie antropogenicznych zmian klimatu.
Rośliny stanowią ponad 80% naszego pożywienia, a i pozostałe produkty pochodzenia zwierzęcego na nich się opierają. Wytwarzają 98% tlenu, którym oddychamy. Nie sposób żyć bez roślin. Ich biologia jest zatem równie istotna, co biologia człowieka – przekonuje dr hab. Agata Daszkowska-Golec z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego, członkini projektu „PlantACT!”.
Biorą w nim udział naukowcy m.in. z Francji, Estonii, Hiszpanii, Brazylii, Australii, Stanów Zjednoczonych, Algierii, Omanu czy Arabii Saudyjskiej. W założeniu mają to być nie tylko biolodzy roślinni, ale też eksperci z innych dyscyplin, w tym filozofowie czy ekonomiści, a także hodowcy roślin. Międzynarodowy charakter „PlantACT!” nadaje badaniom szerszy kontekst, niezbędny w nauce uprawianej w XXI wieku, szczególnie gdy chodzi o śledzenie tempa zachodzących zmian klimatycznych i ich natężenia w różnych miejscach na Ziemi.
W 2008 roku miałam okazję prowadzić badania w Syrii, w najbardziej znanym na świecie ośrodku naukowym zajmującym się odmianami roślin uprawnych odpornych na warunki deficytu wody i wysokie temperatury – ICARDA (International Center for Agricultural Research in the Dry Areas). Przebywałam tam jeszcze w czasach względnego spokoju i już wtedy panowały tam warunki suszy, których wymiar trudno było zrozumieć w warunkach klimatycznych Polski. Tymczasem już wtedy dostępne były informacje o ryzyku wystąpienia podobnego zjawiska przede wszystkim w Wielkopolsce. Obecnie predykcje na kolejne dziesięciolecia są jeszcze gorsze również dla naszego kraju – tłumaczy naukowczyni.
Połączone puzzle wiedzy
Nawet gdyby w tej chwili przestać emitować gazy cieplarniane, zachodzących już zmian klimatycznych nie powstrzymamy. Wciąż jednak jest szansa je zahamować i przygotować się na ich konsekwencje. To dlatego w konsorcjum „PlantACT!” wielu naukowców zajmuje się analizą gatunków uprawnych roślin i ich odpowiedzią na stres abiotyczny, czyli np. suszę oraz wysoką temperaturę. Prof. Agata Daszkowska-Golec, której głównym obiektem zainteresowań jest jęczmień, wymienia oprócz niego inne równie często badane rodzaje zbóż, jak pszenica lub sorgo, czy – nieposiadający żadnego znaczenia użytkowego, lecz będący gatunkiem modelowym – rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana).
Zakres gatunków roślin, na których prowadzimy badania, jest na tyle szeroki, że pozwala nam na holistyczne spojrzenie na problem. Zwłaszcza, że myślimy również o mikroorganizmach – mówi biolożka.
To dzięki mikroorganizmom zasiedlającym glebę rośliny są w stanie przetrwać w niesprzyjających warunkach i to one wzbogacają ją organicznie, a także, jak wskazują najnowsze badania, wspomagają rośliny w walce z niesprzyjającymi warunkami środowiska. Rolnictwo w dużej mierze opiera się na glebie, a ta – wbrew utrwalonemu przez lata przekonaniu – okazuje się dynamiczną i żywą strukturą.
Prof. Daszkowska-Golec kieruje obecnie pracami polskiego zespołu wchodzącego w skład międzynarodowego konsorcjum RecoBAR: „Recovering and Exploiting Old and New Barley Diversity for Future-Ready Agriculture”, którego badania na najbliższe trzy lata finansowane są ze źródeł europejskich. Projekt ma na celu wykorzystanie różnorodności biologicznej drzemiącej w starych odmianach jęczmienia i w odmianach lokalnych w kontekście lepszego przystosowania do zmian klimatycznych. Ponadto naukowcy zajmą się także określeniem struktury mikrobiomu i jego scharakteryzowaniem genetycznym. Mikrobiom pomaga roślinom jęczmienia przetrwanie w warunkach stresu deficytu wody czy wysokiej temperatury, również w warunkach polowych w różnych regionach Europy (Hiszpania, Włochy, Estonia).
W „PlantACT!” nawołujemy do tego, by porzucić utarte szlaki myślenia i status quo, że skoro jesteś genetykiem, to „siedzisz” tylko w DNA, a jak mikrobiologiem, to zajmujesz się wyłącznie bakteriami. Planeta taka nie jest. Ziemia jest strukturą złożoną, gdzie wszystko się przenika, więc dopóki będziemy skupieni jedynie na wybranych fragmentach wiedzy, to nigdy nie zrozumiemy całości i absolutnie nie wpłyniemy na złagodzenie zmian klimatu – wyjaśnia badaczka z UŚ.
I dodaje, że już teraz m.in. fizycy atmosfery korzystają ze wsparcia informatyków oraz matematyków dostarczających im programy, z pomocą których powstają modele prognoz zmian klimatycznych na nadchodzące dekady. Wiedza genetyków czy fizjologów roślin również do takich predykcji się przydaje, gdy np. do programu dostarczone zostaną informacje pochodzące z wieloletnich prób polowych.
Przekuć teorię w praktykę
Ogromną rolę w badaniach roślin odgrywa współpraca naukowców z hodowcami. Ci pierwsi mają narzędzia, by tym drugim dostarczyć pożądanych rozwiązań, z kolei ci ostatni pozostają cennym źródłem informacji, które bywają niezbędne do dalszych postępów w dziedzinie. Inicjatorzy „PlantACT!” zauważają, że również w kontaktach z przedstawicielami firm hodowlanych konieczne jest spojrzenie globalne. Rolnik i hodowca z Hiszpanii będzie zmagał się z innymi wyzwaniami niż jego kolega z Estonii albo Południowej Afryki, a różnice te mogą się jeszcze pogłębiać przez postępujące zmiany klimatu.
Hodowcy są bardzo chętni, by uczestniczyć w podobnych projektach często jako członkowie gremium, które doradza naukowcom. Od lat mówią nam o potrzebie wyhodowania takich odmian roślin, które są tolerancyjne i lepiej zaadoptowane m.in. do stresów zasolenia, wysokiej temperatury lub suszy. My, naukowcy, jesteśmy zainteresowani specyficznym procesem molekularnym, a hodowcy liczą na konkretny efekt i zwracają nam uwagę na cele, do których powinniśmy dążyć. Te dyskusje są niezwykle ważne – zapewnia prof. Agata Daszkowska-Golec.
Niemniej istotne jest zaangażowanie w podobne inicjatywy decydentów – polityków, rządzących, przedstawicieli władz lokalnych lub po prostu znanych osób, mających realny wpływ na wdrażanie postanowień w życie. Członkowie „PlantACT!”, spośród których już teraz kilkoro zasiada w gronach eksperckich Komisji Europejskiej, mają nadzieję na sprowokowanie bardziej aktywnych działań hamujących antropogeniczne zmiany klimatu. W lutym zaprezentowano raport, w którym wskazane zostały główne obszary badawcze realizowane w ramach projektu. Należą do nich:
Tak duże skupienie na rolnictwie wynika z palącej konieczności zmiany obecnego sposobu użytkowania Ziemi. Liczne badania potwierdzają, że uprawa roślin jest jedną z głównych przyczyn emisji gazów cieplarnianych, a jednocześnie aktywność ta jest niezbędna do przetrwania ośmiu miliardów ludzi i zapewnienia im dostępu do zdrowego pożywienia. Niestety, coraz częściej zachodzące na świecie ekstremalne zjawiska pogodowe prowadzą do zachwiania bezpieczeństwa żywieniowego społeczności na całym globie. Problem bezpieczeństwa żywieniowego jest szczególnie naglący w krajach afrykańskich czy w Indiach, gdzie obserwuje się gwałtowny wzrost populacji, ale nie jest to zagadnienie, które wysoko rozwinięte państwa Europy czy Ameryki powinny bagatelizować.
Opublikowany raport stanowi dopiero początek inicjatywy. Zamierzeniem autorów było wskazanie głównych celów konsorcjum.
Chcieliśmy wskazać potencjalne ścieżki, które możemy obrać jako środowisko naukowe, ale również zasugerować działania, jakie może podjąć każdy człowiek, któremu nie jest obca troska o przyszłość planety – podsumowuje biolożka, zwracając uwagę na potencjał nurtu citizen science, który w działania naukowe angażuje nie-specjalistów, rozumianych jako szeroko pojęte społeczeństwo.
Weronika Cygan, źródło: UŚ