Тайны киотского леса

— Вы откуда приехали на конкурс?

— Из Сахары.

— Так там же леса нет!

— Вот теперь нет...

Из анекдота про конкурс лесорубов.

Лес — сложный объект. С одной стороны, он — базовый элемент глобальной экосистемы, обеспечивающий стабильность множества растений и животных, включая человека. Такой элемент лучше не трогать, а предоставить ему жить по своим законам. А с другой стороны, лес — это источник ресурсов, как пищевых, так и технологических, поэтому он подлежит хозяйственному освоению. Более того, современная экономическая наука смогла взять в оборот даже саму глобальную роль леса, объявив его поставщиком экологических услуг, которые можно учесть и монетизировать, то есть выразить в деньгах. Например, пчелы оказывают услуги по опылению растений. Если пчел не будет, некому станет опылять яблони, абрикосы, сливы и многие другие растении. В результате фермеры понесут убытки – их размер и будет мерой экологической услуги пчел. Вот другой пример: озеро оказывает услугу предприятию, которое сливает в него сточную воду, очищая ее. Стоимость такой услуги – затраты предприятия на дополнительную очистку сточной воды. В тоже время, озеро оказывает и другую услугу – обеспечивая рыбой местных жителей, а чистой водой и чистыми пляжами – курортников. Если местные жители скинутся, купят предприятие и закроют его, то есть перекупят первую услугу озера, они привлекут больше туристов и смогут компенсировать затраты за счет второй услуги озера. Точно также и судьбой такого, обсчитанного, леса начинает управлять экономическая целесообразность, выстраивается баланс между прибылями и убытками, скажем, между стоимостью оказанной лесом услуги и возможной прибылью от сведения этого леса, например, под застройку или новое поле. Поэтому в зависимости от того, попал лес в зону хозяйственного освоения или нет, его судьба сложится по-разному.

Захоронение углерода

Одна из важнейших услуг, которые лес оказывает планете и живущему на ней человечеству, — стабилизация климата, а именно захоронение углерода и солнечной энергии. И эта услуга обсчитана в соответствии с Киотским протоколом: раз квоты на выбросы углекислого газа стоят денег, значит, аналогичным образом можно высчитать, какова премия за его изъятие. В Европейском союзе такая премия составляет 10 евро за тонну углекислого газа. Поэтому на нынешнем этапе хозяйственного освоения наряду с традиционным образом леса — источника строевой древесины, сырья для производства бумаги и лесохимии — важными становятся энергетический лес и киотский лес. Первый служит возобновляемым источником энергии, а второй — средством изъятия из атмосферы углекислого газа. Если потом древесину киотского леса не сжигают, а превращают в предметы длительного пользования вроде мебели или строительных конструкций, изъятый газ (а также энергия, пошедшая на рост древесины) захоранивается на десятилетия, а то и столетия. Получается, что замена архаичным деревом таких символов XX века, как стекло и бетон, помогает бороться с парниковыми газами. Что же касается леса, который пришлось вырубить для получения древесины, то он снова вырастет.

Казалось бы, энергетический лес — не новость, ведь дрова человек использует с незапамятных времен. Новость же в том, что технически развитое общество вспоминает об этой функции дерева отнюдь ради наблюдения за игрой огня в камине долгим зимним вечером. Продукты переработки древесины должны стать серьезным источником энергии, потеснить в этом качестве гораздо более калорийное ископаемое топливо, причем и в частных домах, и на теплоцентралях. Согласно расчетам, долговременное использование древесины для получения энергии не только сводит к нулю баланс между выбросами и поглощением парниковых газов, но даже смещает его в сторону поглощения. Как следствие таких расчетов, в планах Еврокомиссии — законодателя моды в деле сохранения климата — топливу из древесины отведена немалая часть тех 20% энергобаланса, которые к 2020 году должны обеспечить возобновляемые источники энергии. Топливо представлено различными видами: пеллеты и брикеты из измельченной древесины, древесный уголь, получаемый частичным пиролизом, жидкое топливо — этанол и бутанол. Топливные брикеты из лигнина могут стать побочным продуктом получения таких спиртов, если технология отделения лигнина от целлюлозы (см. «Химию и жизнь», 2009, № 5) найдет свое применение. О масштабах производства и потребления дров в странах Западной Европы свидетельствуют такие числа: годовое потребление древесных пеллет с 2008 по 2010 год выросло с 8 до 11,5 млн. тонн, причем импорт не превышает 10% этого количества. Оценить, много это или мало, можно по тому, что у нас за год на отопление дома площадью 100 квадратных метров идет 2—4,5 тонны пеллет.

Получать топливо из древесины можно двумя принципиально разными способами. Один — это сбор веток, пеньков, вершин деревьев, остающихся на лесосеке, мелких деревьев, которые удаляют во время прореживания леса. Сейчас древесные остатки попросту сжигают — если этого не делать, они, высыхая, создают угрозу пожара. Например, осенью 2014 года Москву не раз накрывало облако дыма от сжигаемых в Подмосковье елей, которые вырубили для борьбы с нашествием короедов. При хозяйском подходе все это надо собрать и превратить в тот или иной вид подготовленного топлива — тогда запасенная в дереве энергия не будет потрачена впустую. Есть и оценки, сколько такой древесины пропадает из хозяйственного оборота. Например, если бы в Швеции пустить на дрова все подобные остатки, то за год вышло бы 66 ТВт^.ч энергии — примерно в два раза больше, чем нынешнее производство ветровой энергии в Германии. Швеция вряд ли смогла бы использовать все это топливо, но при отправке его на экспорт дровяное предприятие, по оценкам Лизы Эрикссон из университета Средней Швеции (агентство «AlphaGalileo», 2008 года), вполне могло бы оказаться рентабельным. Правда, на эти же остатки деревьев претендуют лесные жители, прежде всего грибы, а также насекомые и мелкие млекопитающие, которые находят в них убежище после рубки леса. Если оставить чистую землю, им будет плохо.

Помимо использования древесного мусора, в сущности, побочного продукта производства деловой древесины, есть и принципиально иная идея энергетического леса, точнее, рощи — возделывание плантаций с быстрым оборотом деревьев. Такую плантацию уже нельзя назвать лесом, скорее это сырьевая база предприятия по изготовлению дров. Суть идеи состоит в том, чтобы заложить плантацию ивы, тополя, орешника, эвкалипта — выбор быстрорастущего вида зависит от климатического района — и затем раз в несколько лет срезать побеги по мере подрастания. Так планируют поступать не только с деревьями и кустарниками, но и с многолетними гигантскими травами вроде мисканта или слоновьей травы. Поскольку деревья большими не вырастают, земля не затеняется и не пропадает из сельскохозяйственного оборота — в междурядьях, если почва плодородна, можно сажать какие-то съедобные растения. Однако зачастую такие плантации разводят на бесплодных землях, например ива неплохо растет на заброшенных торфяниках. Ива вообще привлекает много внимания — создав из нее энергетическую рощу, можно решить еще и задачу очистки городских стоков: дерево поглотит из воды соединения азота и фосфора, использовав их как удобрения. Энтузиасты считают, что ивовое фильтрование могло бы совершить революцию в очистке сточных вод, если бы не косность мышления специалистов в этой области и недостаток позитивной информации.

Плотность леса, измеренная в кубометрах на гектар в Северном полушарии особенно высока на западном побережье Северной Америки, на юге сибирской тайги, в Альпах и на восточном побережье островов Хонсю и Сикоку: 350—450 кубометров на гектар. Это следует из карты, построенной по данным 70 тысяч снимков, которые спутник ЕКА «Энвисат» произвел в период с октября 2009 по февраль 2011 года

Энергетические рощи рассчитаны на несколько десятилетий, причем уборку древесины на них ведут раз в два-три года. А используют древесину для производства строительных материалов либо как топливо. Согласно докладу Европейского энергетического агентства «Оценка совестимого с окружающей средой биоэнергетического потенциала сельского хозяйства» от декабря 2007 года, в 2005 году в странах ЕС земли, отведенные под выращивание сырья для биотоплива, занимали 3,6 млн. га. Из них 83% приходилось на масличные культуры, а на леса с быстрым оборотом — лишь 2%. В 2030 году такие леса вместе с зарослями многолетних гигантских трав будут давать половину всей энергии, вырабатываемой в ЕС из биотоплива. При этом в странах-лидерах — Италии, Испании и Венгрии эта доля составит от двух третей до трех четвертей. Ожидается, что благодаря потребности в биотопливе площадь искусственно насаженных европейских лесов станет расти, а потребление дерева в других отраслях, прежде всего в целлюлозно-бумажной, сократится.

Киотский лес

Если при выращивании энергетического леса идет переход на нейтральное по отношению к выбросам углекислого газа топливо и экономическая целесообразность всего мероприятия определяется снижением киотского штрафа за такие выбросы, то хозяин киотского леса в принципе получает доход за счет изъятия углекислого газа из атмосферы. И тут возможны две экономические стратегии, подробно рассмотренные В.Л.Гавриковым из Сибирского федерального университета и Р.Г.Хлебопросом из МНЦ исследований экстремальных состояний организма КНЦ СО РАН («Вестник РАН», 2014, 84, 6, 519). Выбор стратегии определяется законодательством, в котором должно быть указано, за что хозяин леса получает вознаграждение. Если за ежегодную утилизацию углекислого газа — будут одни правила игры, а если за ежегодное удержание парникового газа в связанном состоянии — другие. В первом случае он заинтересован в максимальном ежегодном приросте древесины, во втором — в наибольшей продолжительности жизни леса. Дело в том, что накопление лесом углекислого газа — существенно нелинейный процесс. Свежезаложенная плантация бурно растет, поскольку кроны еще не сомкнулись и все саженцы получают достаточно солнечного света и пространства для развития. На втором этапе наступает период борьбы за существование уже не со средой, а с собратьями по лесному сообществу. Тогда скорость роста замедляется, однако общий объем древесины становится все больше. В зрелом же лесу может идти обратный процесс: старые деревья погибают и начинают разлагаться. При этом запасенный углерод высвобождается вследствие дыхания разрушающих древесину грибов, микробов и прочих живых существ, питающихся отмершей древесиной.

Очевидно, что при первой стратегии хозяин заинтересован лишь в начальном этапе, а после завершения бурного роста лес следует сводить и продавать, выплатив тем или иным способом штраф за последующее высвобождение углекислого газа при использовании этой древесины. При второй стратегии наиболее интересен второй этап, точнее, его продолжительность. При переходе же к третьему лес нужно опять-таки рубить, иначе начнутся сплошные убытки. В целом вторая стратегия может принести больший доход, но значительно отложенный во времени. В первом же варианте выгодно сажать такой загущенный лес, какого и в природе не бывает, но сразу получать большое вознаграждение. При этом возрастают затраты на сами саженцы, раз их требуется гораздо больше.

Авторы приходят к выводу, что в современных условиях РФ при рассмотрении проблемы киотского леса надо отдавать предпочтение первому варианту, с платой за ежегодную утилизацию углекислого газа. Это соответствует установившейся за четверть века традиции отечественного предпринимательства ждать прибыли от проекта уже завтра. Затраты же можно сократить, обойдясь совсем без саженцев, но используя природные семена, а плантации закладывать на заброшенных из-за нерентабельности бывших полях. Тогда на них сразу поселятся быстрорастущие березы и осины, затем их сменят более ценные хвойные растения. Это принципиально отличается от нынешней практики лесоразведения, когда сажают сосны для получения деловой древесины.

При каком же уровне киотского вознаграждения подобные проекты становятся выгодными — предмет расчетов. Естественно, остаются и такие варианты лесопользования, как сбор грибов, ягод, охота. Более того, всякий грибник знает, что именно молодой лес, выросший, скажем, на месте пожара, — самый продуктивный, а в старом дремучем лесу надеяться на поживу не стоит.

При выращивании густого киотского леса, впрочем, нужно иметь в виду печальный опыт американских лесоводов. Борьба с лесными пожарами на Среднем Западе была очень успешной. Однако пожар в хвойном лесу — важный элемент регулирования экосистемы: раз в десять лет он прореживает лес и обеспечивает удобрение почвы. А без пожара плотность деревьев оказалась в десятки раз больше! Массово погибая от загущенности, они создали топливо для катастрофического верхового пожара. В 2011 году такой пожар в восточной Аризоне уничтожил подчистую 160 тыс. гектаров леса, а угроза имеется для 70 млн. га сосновых боров и 120 млн. га еловых лесов (агентство «NewsWise», 8 июня 2011 года). Поэтому густой киотский лес, предоставленный сам себе, может в одночасье обратиться в золу, введя хозяина в огромные расходы. А вот дальние потомки содержателя долгорастущего киотского леса через столетия будут благодарить предка. Например, в Йосемитском национальном парке США старых огромных деревьев, проросших четыреста лет назад, не более одного процента. Зато их вес и соответственно количество изъятого из атмосферы углекислого газа составляют половину от веса всех остальных растений. Работники парка берегут этих великанов и перед проведением санитарных пожаров вручную убирают молодняк поблизости от них (агентство «NewsWise», 30 апреля 2012 года).

Уборка плантации быстрорастущих тополей в Чили. Фото: C.Alvarez

Современные технологии позволяют использовать молодые тонкие деревья для изготовления прочных композитов, что уменьшает время выращивания леса до технической зрелости и увеличивает плотность посадки деревьев (на фото – плантация норвежской сосны в США) Фото: J.Krantz

В Австралии, где плотность населении низка, много места для закладки новых плантаций. На фото – сосновые плантации в штате Квинсленд Фото: FAO FORESTRY DEPARTMENT/C. PALMBERG-LERCHE/FO-0422

Как бы то ни было, в результате ли действия Киотского протокола, вследствие ли интенсивного лесоводства, экономического ли кризиса, деятельности ли защитников природы XXI век переломил многовековую тенденцию сведения лесов. В большинстве стран с умеренным климатом площадь лесов перестала сокращаться, а плотность деревьев в лесах существенно возросла. Так, в США с 1953 по 2007 год площадь лесов увеличилась на 1%, а запасы биомассы в них — на 51% (агентство «NewsWise», 17 июня 2011 года).

Лес рубят...

Ускоренное наращивание биомассы деревьями, впрочем, интересует не только гипотетических создателей киотских лесов. Ведь строевой лес в средней полосе растет около века. Поэтому плодами многолетних трудов по его возделыванию смогут воспользоваться хорошо если дети, а то и внуки первого арендатора делянки. Помещики позапрошлого века со своим неспешным бытием и казавшимся незыблемым имперским мироустройством еще могли себе это позволить. А для сверхскоростного XXI века долгие десятилетия, разделяющие вложение капитала и его возврат, — недопустимая роскошь, которая делают проект разведения леса непривлекательным.

Выходов два. Первый — рубить лес от души, но под тяжелым взглядом государева ока, которое следит, чтобы такие рубки выполнялись по правилам, то есть обеспечивали самовосстановление леса и не подрывали основу жизни будущих поколений. Секрет успеха известен уже много веков: нужно заменять сплошные рубки выборочными. Вот как об этом рассказывал классик отечественной лесной науки профессор Г.Ф.Морозов на лекции в симферопольском Таврическом университете в 1921 году: «Мы скоро увидим одну глубоко интересную, характерную, отличительную черту лесоводства от всех других видов растениеводства — что лес может создаваться в процессе потребления его; рубку или пользование им можно так организовать, как и устраивают лесоводы, что по мере постепенной выборки спелых деревьев будет вырастать под пологом убираемых новое поколение леса. Вот при таком, как говорят, естественном возобновлении леса чрезвычайно важную роль играет то обстоятельство, что вновь лес образуется не только из семян местного климата и местной почвы, но и с лучших деревьев, то есть тех, которые не просто выросли в данном климате и на данной почве, но выдержали в этих условиях конкуренцию с весьма и весьма многочисленными особями, с ними боровшимися, что они отмечены естественным отбором, как наиболее сильные и наиболее приспособленные не только к данной физико-географической обстановке и для данной социальной среды».

Ну а уж если вырубили лис подчистую, то нужно его сажать, иначе восстановление будет очень длительным. Сведения о том, как обстоит дело сейчас в нашей стране, можно почерпнуть из принятой в мае 2014 года госпрограммы «Развитие лесного хозяйства в 2013—2020 годах». Из нее следует, что в 2012 году доля древесины, заготовленная выборочными рубками, составляет 19,2%, а к 2020 году должна достигнуть 25,3 %. При этом доля вновь засаженных площадей, подвергнутых сплошным рубкам, изменится с 17,2% до 23,2%. А протяженность вновь построенных лесных дорог растет ускоренными темпами: с 5400 до 6200 км. То есть, упор сделан именно на расширение площади леса, попадающего под хозяйственное освоение, а восстанавливаться на трех четвертях мест вырубок он будет своими силами.

Интересно, что предположение о расширении использования прежде недоступных лесов в странах Азии, Африки, Латинской Америки и республиках бывшего СССР вследствие усилий по сохранению лесов в США и Евросоюзе сделали еще в 1999 году Брент Сонген из университета Огайо и Роберт Мендельсон из Йельского университета. По их расчетам выходило, что каждые двадцать гектаров леса, выведенных из обращения в развитых странах, делает экономически выгодным освоение одного нового гектара прежде недоступных лесов в развивающихся (агентство «NewsWise», 26 мая 1999 года).

Таинственным образом, несмотря на освоение прежде недоступных лесов, доля площади, выбывшей из лесного фонда РФ в результате пожаров и рубок, должна упасть в 2020 году до 0,14% или ниже по сравнению с нынешними 0,158%, а лесистость территории — остаться на неизменном уровне не менее 46,6%.

Быстрорастущий лес

Экстенсивное освоение леса имеет существенный экономический недостаток: для продвижения на новые лесные территории требуется развитие инфраструктуры, прежде всего строительство дорог. То есть вложение средств. По мере удаления мест рубки от традиционных потребителей — заводов по производству бумаги, лесохимии, пиломатериалов — возрастает и стоимость транспортировки. В один прекрасный день оказывается, что дальнейшее углубление в лес нецелесообразно: получается слишком дорого. И тогда кто-то вспоминает, что можно обратиться к другому способу ведения хозяйства — посадке нового леса на месте старой вырубки, к которой уже подведены дороги, а расстояние до предприятий-переработчиков невелико.

Если привлечь к решению задачи достижения современной науки, можно существенно снизить главное препятствие, мешающие движению по этому пути, — низкую скорость оборота капитала. Сократит сроки ожидания так называемый быстрорастущий лес. В соответствии с упомянутой программой, первые 20 тыс. га такого леса должны быть заложены в 2015 году, а к 2020-му его площадь составит уже 100 тыс. га.

Для таких плантаций нужны особые деревья, и сейчас для умеренного климата есть три претендента. Из хвойных (а именно они дают древесину для строительства) это так называемая сосна скрученная из Северной Америки, где она обитает на территории от Калифорнии до Аляски. Эта сосна ежегодно растет на пару недель дольше, а хвоинки имеет длиннее и более долгоживущие, чем привычная нам сосна обыкновенная. Она и в росте прибавляет гораздо быстрее, так что лес созревает для рубки не к 90—100 годам, а к 65—70. Разговоры о том, что нужно бы использовать сосну скрученную для закладки быстрорастущих плантаций в северных районах России, идут с переменным успехом по крайней мере с двадцатых годов XX века. Пробные плантации в десятки гектаров закладывают в различных районах от Северного Урала до Карелии, однако в разных климатических зонах сосна скрученная оказывается то лучше, то хуже сосны обыкновенной. Порой она значительно, в два--три раза, обгоняет по приростам обычную сосну, но это может продолжаться пятнадцать — двадцать лет, а потом деревья сравниваются.

Видимо, эта неопределенность до сих пор не позволяет сделать долговременные вложения и заложить промышленную плантацию такой сосны, хотя она очень хороша — у нее меньше смолы, что облегчает ее использование для производства бумаги, а при загущенном выращивании получается прекрасная деловая древесина. А вот в Швеции рискнули и в 30-х годах взялись за промышленное выращивание сосны скрученной. Рубку ее начали в конце XX века, и тогда выяснилось, что, сократив цикл на треть века, с тех же площадей удается собрать на 65% больше древесины, В семидесятые годы в Швеции ежегодно высаживали 35—40 млн. саженцев, и сейчас под этой сосной занято 700 тыс. га с ежегодной посадкой на 14 тыс. га. В нашей стране за десятилетия созданы маточные плантации сосны скрученной, достаточно взрослые, чтобы давать семена и обеспечить создания (создание) быстрорастущего леса, если соответствующее решение будет принято.

Из лиственных пород наибольшее внимание привлекает тополь. северной части России это семейство представлено единственным видом — тополем дрожащим, он же осина, а всего известно 110 видов тополей, его леса в Северном полушарии занимают 75 млн. га, из них 90% приходится на Канаду, Россию и США. Площадь искусственных плантаций, которые сосредоточены главным образом в КНР, тоже велика — 8,6 млн. га, из них на 5,9 млн. га выращивают древесину, остальные используют как защитные лесополосы. Главное достоинство тополя — он очень быстро растет, причем в самых разных условиях. Например, в 1937—1940 годах плантации тополя были заложены в Ленинградской области. В 1987 году обмеры тех деревьев, которые сохранились до сих пор, показали, что диаметр тополя на уровне груди (то есть на высоте 130 см) был 36 см, березы — 23, ели — 11 см. Лучшие же деревья при высоте 36 метров имели диаметр 70 см! И это всего за пятьдесят лет.

Неудивительно, что тополя привлекают пристальное внимание как лесоводов, так и биотехнологов. Сотрудники архангельского Северного НИИ лесного хозяйства Н.А.Демидова и Т.М.Дуркина последовательно доказывают, что именно тополь может стать основой быстрорастущих лесов на севере нашей страны, несмотря на то что основной его ареал гораздо южнее. Причиной для оптимизма служат многолетние опыты по выращиванию экспериментальных плантаций тополя под Архангельском. Так, с 1975 по 1984 год было посажено более 600 тополей разных видов и гибридов из коллекции института. А в 1989—1990 годах был создан так называемый клоновый архив тополей, чтобы выяснить, какие именно растения смогут жить в суровых условиях северной зоны тайги. Всего в архиве оказалось более 1700 саженцев трех видов и двух гибридов тополей. В 2012 году пришла пора подводить итоги. Как выяснилось, большинство посаженных тополей обгоняли местную осину по скорости роста. А лучше всего себя показал тополь невский, который в 23 года имел высоту под двадцать метров, а диаметр ствола — 20 см. Общий объем древесины составил 342 м³ на гектар. Этот гибрид получил в 1934 году селекционер П.Л.Богданов скрещиванием тополей канадского и бальзамического.

По мысли Демидовой и Дуркиной, плантации тополей смогут решить проблему сырья, с которой столкнулись Сыктывкарский лесопромышленный комплекс, Архангельский и Котласский ЦБК. Тополь — не лучшее дерево для производства бумаги, поскольку его целлюлозные волокна в два раза короче, чем у ели, однако современные технологии позволяют компенсировать этот недостаток, а скорости роста у этих деревьев несопоставимы. Из тополя получаются и хорошие дрова, и сырье для производства древесных плит.

Уже из той истории видно, как долог путь подбора культур для выращивания быстрорастущего леса: почти век прошел от создания гибрида до разговоров о его промышленном использовании. Ускорить движение могут современные биотехнологические методы. Они позволяют выявить генетические признаки, обеспечивающие наилучшие свойства дерева, чтобы затем отобрать саженцы с такими признаками либо просто клонировать деревья, изготавливая саженцы из специально созданной культуры ткани, взятой от лучших экземпляров. Таким способом можно получить гораздо больше саженцев, нежели черенкованием, например, созданная в воронежском ВНИИ лесной генетики, селекции и биотехнологии методика дает за год получать до 500 тыс. саженцев от одной березы с ценным генофондом. Однако масштаб новых посадок леса настолько превышает возможности питомников, что быстро обеспечить лесное хозяйство качественными семенами и саженцами будет трудно. Например, в той же программе сказано, что доля семян с улучшенными наследственными свойствами должна вырасти с нынешних 1,5% до 2,5% в 2020 году. Доля лесных культур в искусственных насаждениях, созданных за счет растений с улучшенными наследственными свойствами, — с 4,7 до 10,1%.

Другой способ ускорения — не заниматься долгой селекционной работой, не искать растения-акселераты для их последующего клонирования, а осуществить генную модификацию и сразу получить растения с требуемым набором свойств. Целей у такой модификации может быть несколько: ускорение роста, приспособление к суровым условиям, устойчивость к гербицидам и получение таких растений, которых нет в природе. В последнем случае речь идет прежде всего о решении проблемы лигнина.

Вот что написано в госпрограмме по развитию биотехнологий до 2020 года (см. «Химию и жизнь», 2015, № 1): «Биотехнологические формы деревьев являются сырьевой базой современной лесоперерабатывающей промышленности. Значительная часть расходов в процессе переработки древесины приходится на отделение древесной целлюлозы от лигнина, который представляет собой вещество, связывающее волокна древесины. При этом используются едкие щелочные растворы, высокие температуры и давление. Использование древесины, содержащей меньше лигнина и больше целлюлозы, существенно повышает конкурентоспособность лесоперерабатывающей промышленности. Быстрорастущие деревья являются также одним из эффективных способов борьбы с изменением климата в качестве поглотителей углекислого газа. Другим направлением использования быстрорастущего леса является его использование в качестве сырья для биотоплива».

Большинство биотехнологов выбрали для опытов с лигнином быстрорастущий тополь. Начинались эти работы с идеи снизить содержание лигнина в древесине. Идея смелая, ведь лигнин — основной компонент стенок древесных клеток. Снижение его содержания уменьшает их жесткость, что может сказаться на прочности древесины. Сможет ли такой ослабленный тополь вырасти до тридцатиметровой высоты и не сломаться от ветра и снега — серьезный вопрос. А значит, надо быть готовым к тому, что такую плантацию придется рубить в раннем возрасте. С одной стороны, это неплохо — раньше будет получен доход от возделывания плантации. С другой — чем моложе дерево, тем больше коры и сучьев относительно объема ствола, то есть ниже качество древесины.

Сейчас концепция меняется — ученые предлагают не уменьшать содержание лигнина, но модифицировать его так, чтобы он лучше растворялся. Например, встроить в него фрагменты с эфирными связями. Заставить дерево синтезировать такой лигнин непросто — порой растение воспринимает подобную модификацию как атаку вредителей и начинает тратить силы на ее отражение. Предосторожность не лишняя: бактерии и грибы — вредители древесины — наверняка оценят по достоинству легко растворимый лигнин и станут разрушать его с той же целью, что и люди, — высвободить вкусную целлюлозу.

Опыты с увеличением скорости роста также требуют тщательности, эта задача не решается в лоб. Например, если активировать соответствующие гены во всех тканях, то растение зачахнет, а если только в некоторых — тополь будет расти вдвое быстрее («Current Biology», 2015, 25, 8, 1050—1055; doi: 10.1016/j.cub.2015.02.023).

Как бы то ни было, модифицированные тополя пока что не вышли за пределы хорошо охраняемых от контактов с окружающей средой экспериментальных теплиц и участков.

Российские же специалисты из пущинского научного центра РАН еще в 2006 году занялись генетической модификацией березы и осины. Эту работу координирует К.А.Шестибратов из Института биоорганической химии РАН им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Задача та же: создать быстрорастущие породы на основе природных, то есть адаптированных к северным климатическим условиям, видов и по мере возможности избавиться от лигнина, чтобы заинтересовать в возделывании таких плантаций изготовителей бумаги, а в перспективе, в связи со спадом в бумажной промышленности из-за перехода офисов и СМИ на электронный формат, — изготовителей жидкого биотоплива.

Сейчас плантации, заложенные и три, и шесть лет назад в питомниках ИБХ РАН, показывают, что молодые трансгенные березы и осины дают приросты на четверть больше, чем обычные, а прирост объема древесины, приходящийся на гектар, увеличился на 20—40%. Что будет с более зрелыми деревьями, должно показать время. Пробные плантации таких деревьев с участием пущинских ученых думают заложить и в Белоруссии, где меньше законодательных ограничений на работу с генно-модифицированными организмами. Однако до разговоров о каком-либо промышленном внедрении еще далеко, поскольку экспериментальные плантации — это сотни деревьев. Их хватает лишь для оценки воздействия трансгенных организмов на окружающую среду — необходимый первый этап в таком деле. Очевидно, что подобные плантации могут появиться уже в рамках следующей программы по развитию биотехнологий и лесного хозяйства. Сами же потенциальные потребители быстрорастущих лесов уверены, что толку от них не будет и лучше потратить деньги на строительство дорог и освоение нетронутых лесов, чем разводить плантации в уже освоенных районах.

Сукцессия

Расти, дерево, большое и крепкое