Учёные Тамбовского государственного университета имени Г. Р. Державина знают секрет «общения» с пшеницей и другими полевыми растениями, которые могут «подсказать» людям, как вырастить стопроцентный урожай, державинские учёные изобрели и изготовили прибор, который бесконтактно сканирует свойства дерева и «расскажет» производителю годна ли эта древесина в производство или её только в печку... Мало того! Биологи с физиками думают над тем, как вырастить дерево более прочным и пригодным для переработки! И это далеко не все чудеса, которые на наших глазах становятся былью. А чтобы быль была полезна, университетскую науку необходимо развернуть лицом к реальному сектору экономики региона, помочь учёным создавать не «вещь в себе», а приносить пользу обществу, людям, уверен и. о. проректора по науке Державинского университета, доктор биологических наук, доцент Александр Анатольевич Гусев.
Учёным стал не сразу
Александр Анатольевич не сразу стал учёным. Хотя интерес к науке появился ещё в школе. Он учился в Тамбове, окончил авторскую школу Н. А. Рябова. В старших классах увлёкся биологией.
«Особенно мне нравилась экология, которая рассматривает человека, растения, животных и окружающую среду как единое целое — экосистему. Экология — доминанта моей научной жизни. В 2001 закончил ТГУ имени Г. Р. Державина по специальности «Биология», поступил в аспирантуру. Шли сложные девяностые годы, когда наука была не столь престижна. После аспирантуры успел поработать учителем в школе, затем на государственной службе. Потом благодаря моему научному руководителю, профессору Игорю Петровичу Спицыну всё-таки закончил диссертацию, защитился, устроился в Державинский университет, где и тружусь уже 15 лет. В конце «нулевых» у всех на слуху были нанотехнологии. Я решил заняться ими с точки зрения эколога — каково влияние наночастиц на окружающую среду, здоровье человека, растения», — говорит Гусев.
Как растения «говорят»
Дальнейшая научная работа была посвящена этой теме. Самые яркие воспоминания от науки, первые научные удачи Александра Анатольевича связаны именно с экспериментами над растениями, которые обрабатывались наночастицами. Бралась прозрачная жидкость с наночастицами и ею обрабатывалось растение. Для эксперимента взяли полевые культуры — пшеницу, рожь, свёклу, сою. В результате такой обработки растения не погибли, а наоборот стали лучше расти и давать богатый урожай. Учёные выяснили причину — оказалось, что наночастицы подавили вредную микрофлору растения.
«Это прекрасная замена традиционных химикатов, которыми нужно ежегодно обрабатывать растения, а затем химикаты попадают в сточные воды и загрязняют окружающую среду. Вещество с наночастицами для обработки вносится, допустим, раз в несколько лет, и оно ничего на загрязняет, во-вторых, это «умные», то есть контролируемые человеком технологии, их можно настроить так, что вещество будет растворяться с той скоростью, с которой вам нужно, можно выстроить систему, чтобы контролировать все показатели роста растения и вносить корректировки в его выращивание, плюс можно установить микродатчики, похожие на кусочки фольги, находящиеся рядом с растением, они дадут вам информацию о том, что вокруг растения происходит, то есть достаточно ли ему тепла, света, влаги, не завелись паразиты и так далее. Владея такой информацией, можно создавать каждой культуре необходимые и наилучшие условия для роста, а значит, и получать стопроцентный урожай каждый год. Это называется точным земледелием. Это настоящая революция в агротехнологиях!» — рассказывает Александр Анатольевич.
А информацию о том, что с растениями происходит на полях, считывает запущенный над ними дрон. Оказалось, что как бы это фантастично ни звучало, можно узнать у самого растения, как оно себя чувствует и что происходит с ним внутри! Как? Да с помощью тех же микродатчиков, но запущенных внутрь растения с помощью наночастиц. А то, что они могут проникнуть в растение, Александр Анатольевич вместе с коллегами доказали одними из первых. Это была первая удача! Семена рапса поместили в чашку на бумажку с водой, в которую добавили чёрный порошок — углеродный наноматериал. Выросло растение, стебель, корень и два листика. В электронный микроскоп учёные рассмотрели, что наночастицы проникли в растение; вокруг устьиц — пор в слоях эпидермиса растения, через которые испаряется лишняя вода и происходит газообмен с окружающей средой — появились чёрные кольца. Это было первое в мире свидетельство того, что наноматериалы данного класса могут проникать в организм растения и накапливаться там.
Сделать дерево прочным, как сталь
От растений перешли к деревьям. Александр Анатольевич решил испытать, как с помощью наночастиц можно улучшить рост дерева, его качество, прочность, вырастить пригодное для производства древесину. Изучали влияние наночастиц на дуб, берёзу, тополь, иву. В ходе экспериментов выясняли, что деревья прекрасно стимулируются наночастицами, меньше болеют, быстрее растут. Затем учёные переключились на собственные, биологические наноструктуры древесины.
«Мы с группой материаловедов под руководством заслуженного деятеля науки РФ профессора Юрия Ивановича Головина и в сотрудничестве с коллегами из Воронежского государственного лесотехнического университета занимаемся поддержанным Российским научным фондом проектом, связанным с изучением микромеханических свойств годовых колец древесины. Основной «строительный материал», из которого состоит древесина — нановолокна целлюлозы. Оказывается, что по прочности они приближаются к стали! Однако с переходом на макроскопический уровень прочность теряется. Среди задач проекта — выяснить, почему так происходит, какие биологические структуры ответственны за прочность древесины, какие внешние факторы среды влияют на прочность. Возможно, мы сможем найти подходы к направленному выращиванию древесины с особыми механическими свойствами или к упрочнению деловой древесины. Кроме того, в рамках проекта разработан портативный прибор, с помощью которого можно бесконтактно определять некоторые механические характеристики древесины, например, её твёрдость. Этот прибор может принести большую практическую пользу. В этом и есть суть прикладной науки, чтобы научные исследования завершились конкретным результатом, сделали нашу жизнь лучше. Наш приоритет — прикладные разработки, чтобы развить регион, его промышленность, сельское хозяйство», — говорит Александр Анатольевич.
Без таблицы умножения никуда!
— Александр Анатольевич! А как же фундаментальная наука?
— Знаете, никогда не понимал жёсткого деления науки на фундаментальную и прикладную. Фундаментальная наука — это получение базовых знаний, без которых никакие прикладные разработки невозможны. Вы же не сможете построить и запустить космическую ракету без знания аэродинамики, термодинамики, математики, наконец. Без таблицы умножения на Марс не полетите! В любом дееспособном научном коллективе должны быть как «генераторы» научного знания и новых идей, так и сотрудники, умеющие воплотить эти идеи «в железе», а также научные менеджеры, умеющие правильно организовать работу и найти под неё финансирование.
— Каковы планы университета на науку?
— У нас создана хорошая база. В вузе действуют несколько НИИ, где учёные могут посвятить себя исследовательской работе, занимаясь преподавательской деятельностью в свободное время. Это достаточно уникальная ситуация для университета, тем более регионального. В университетских НИИ и на кафедрах очень хорошее, современное исследовательское оборудование. Но есть и трудности. С каждым годом всё сложнее получить грантовскую поддержку, без которой серьёзные исследования практически невозможны. Конкуренция стала жёстче, а требования к исполнителям проектов — строже. Поэтому нашим научными коллективами предстоит адаптироваться к переменам, повысить уровень выполнения исследований и разработок, а административному персоналу — создать комфортные условия для того, чтобы учёные могли эффективно созидать, кроме того, мы будем повышать уровень оплаты научных сотрудников... Немаловажно то, что наш университет участвует в программе «Приоритет-2030», суть которого в том, чтобы университетская наука развернулась лицом к реальному сектору экономики. В этом году в рамках «Приоритета» мы запустили новый стратегический проект — «Научное приборостроение». Он призван, с одной стороны, внести вклад в технологическую независимость страны от зарубежных поставок научного оборудования, а с другой, — реализовать коммерческий потенциал уникальных разработок сотрудников университета. В долгосрочной перспективе мы здесь хотим войти в число национальных лидеров в области разработки исследовательских установок в профильных для нас секторах научного приборостроения.
— Что вы посоветуете молодым людям, которые сегодня хотят пойти в науку?
— Посоветую идти без раздумий, если научная работа вам нравится! Мало что в жизни может увлечь так, как постижение загадок природы. И, пользуясь случаем, приглашаю в Державинский университет — здесь мы стараемся создать все условия для реализации талантов молодых учёных!
