W pudłach nie ma średniowiecznych dokumentów, a setki tysięcy zasuszonych roślin, które tworzą kolekcję Zielnika Uniwersytetu Warszawskiego.
Od paryskich początków do warszawskiej kolekcji
Początki zielników, czyli kolekcji zasuszonych roślin, sięgają renesansu. W XVI wieku, wraz z rozwojem botaniki i medycyny, europejscy uczeni zaczęli systematycznie gromadzić rośliny, aby porównywać gatunki i ułatwiać ich identyfikację. Zielniki szybko stały się ważnym narzędziem pracy botaników, uzupełniając wcześniejsze metody poznawania roślin oparte głównie na opisach i ilustracjach.
Z czasem słowem „zielnik” zaczęto określać także wyspecjalizowaną instytucję naukową, która gromadzi, zabezpiecza, opisuje i udostępnia zasuszone okazy. Dziś na świecie działa ponad 4 tys. takich instytucji, przechowujących setki milionów roślin. Największe kolekcje znajdują się w Lejdzie, Paryżu i Kew. W Polsce funkcjonuje 37 zielników, a Zielnik UW jest drugim co do wielkości.
Historia Zielnika Uniwersytetu Warszawskiego zaczęła się w Paryżu, jeszcze przed powstaniem samej uczelni. W 1813 roku Michał Szubert, botanik i późniejszy pierwszy dyrektor Ogrodu Botanicznego UW, przywiózł stamtąd około 7 tys. okazów roślin. Zebrał je podczas pracy w Muzeum Historii Naturalnej pod kierunkiem słynnego Antoine’a Laurenta de Jussieu. Paryski zbiór stał się zalążkiem warszawskiej kolekcji.
W kolejnych dekadach Zielnik UW systematycznie się powiększał. Trafiały do niego okazy z badań terenowych prowadzonych przez warszawskich botaników, materiały pozyskiwane w ramach wymian naukowych oraz dary badaczy z Europy i innych części świata.
W czasie II wojny światowej Niemcy wywieźli całą kolekcję z Warszawy, planując przetransportowanie jej w głąb Rzeszy. Załamanie frontu i ewakuacja niemieckich instytucji z Polski sprawiły jednak, że zbiory zostały porzucone w Cieplicach, skąd bezpiecznie wróciły do Warszawy. Po wojnie kolekcja nadal intensywnie się rozwijała. Dziś Zielnik Uniwersytetu Warszawskiego liczy około 750 tys. okazów.
– Ten trend wzrostowy nie zatrzymał się i wciąż przyjmujemy nowe okazy zarówno od badaczy z UW, jak i z innych instytucji, którzy nierzadko przekazują tu dorobek naukowy całego życia. To sprawia, że nasz Zielnik dokumentuje nie tylko przeszłość, ale również współczesną różnorodność biologiczną – mówi dr Kamil Frankiewicz z Wydziału Biologii UW.
Okaz jak wzór z Sevres
Podstawę zbiorów stanowią zasuszone rośliny. Szczególną wartość mają okazy typowe, czyli pojedyncze egzemplarze, na podstawie których opisano dany gatunek i nadano mu nazwę.
– Nowa nazwa musi być powiązana właśnie z tym jednym konkretnym okazem. To są z definicji pojedyncze sztuki, unikaty na skalę światową – podkreśla dr Kamil Frankiewicz.
Mimo ponaddwustuletniej historii Zielnika UW wiele jego zbiorów wciąż nie zostało dokładnie rozpoznanych. Czasem roślina nie została wcześniej oznaczona, a czasem przypisano ją do niewłaściwego gatunku. Dopiero ponowna analiza pokazuje, że badacze mają do czynienia z czymś nowym.
Tak było z jedną z kolekcji eksykatów. Na podstawie okrzemek umieszczonych na szkiełkach, zawiniętych w papier i wklejonych do starego zeszytu, opisano niedawno kilka nowych gatunków.
W zbiorach znajduje się też około 3 tys. fascykułów, czyli paczek przewiązanych sznurkiem. Każda może zawierać od 50 do 200 okazów. W wielu przypadkach nie wiadomo dokładnie, co kryje się w środku.
Szczególnie ciekawy jest zbiór mchów przywiezionych przez Tadeusza Wiśniewskiego z wyprawy w góry Ruwenzori w latach 1938–1939.
– Tych mchów mamy około 15 paczek wielkości kartonów po bananach. Bo rzeczywiście wykorzystywał opakowania po bananach! Nie wiadomo, jakie to są gatunki, bo nie ma zbyt wielu ekspertów od mchów, którzy mogliby je zbadać – mówi dr Kamil Frankiewicz.
Na mchach mogą znajdować się liczne mikroorganizmy, wśród nich gatunki dotąd nieopisane, a być może także takie, które nie występują już w naturze.
Zielnik nie jest więc zamkniętym katalogiem, w którym wszystko zostało już nazwane i uporządkowane. To archiwum, które wciąż może kryć nieznane gatunki i informacje czekające na przyszłych badaczy.
Co więcej, Zielnik UW przechowuje także obiekty o wartości historycznej i artystycznej: akwarele przedstawiające grzyby, malowane przez polską szlachtę, dawne plansze dydaktyczne oraz pocztówki z początku XX wieku, do których przyklejano odpowiednio przygotowane glony. Jednym z najcenniejszych zabytków jest zielnik botanika Boretiusa z 1717 roku, prawdopodobnie jedyny zachowany egzemplarz spośród kilku, które powstały.
Jak zachować roślinę na setki lat
Każdy okaz zielnikowy ma etykietę z informacją, co to za roślina, kto ją zebrał oraz gdzie i kiedy ją zebrał. Czasem opis zawiera także dane o stanie rośliny, środowisku, w którym rosła, albo sposobach jej wykorzystywania przez lokalną społeczność. Bez takiej dokumentacji okaz traci dużą część swojej wartości naukowej.
Przygotowanie rośliny polega na jej szybkim wysuszeniu i sprasowaniu.
– Zawsze sprowadza się to do tego samego: trzeba roślinę zebrać i jak najszybciej zabić – wyjaśnia dr Kamil Frankiewicz.
Najprostsza metoda to umieszczenie rośliny między warstwami papieru i dociśnięcie jej ciężkimi książkami lub w specjalnej prasie. Sukulenty, które zawierają dużo wody, suszy się przez kilka dni w piecu ustawionym na 40°C, a przy delikatniejszych okazach stosuje się również żelazko.
– Niektóre okazy po prostu prasujemy żelazkiem. Ta metoda się sprawdza, jeżeli gatunek ma bardzo delikatne kwiaty albo kolor, który łatwo zmienia się po wyschnięciu, albo intensywnie zielone liście, które chcemy zachować. To autorska metoda dr Mai Graniszewskiej z Zielnika UW, która ciągle wymyśla nowe sposoby, żeby zasuszona roślina wyglądała jak żywa. Eksperymentowała już z liofilizacją okazów oraz suszeniem w kaszy mannie. Niekiedy rezultaty są spektakularne. Wysuszoną roślinę przykleja się do bezkwasowej tektury, ponieważ kwaśny papier z czasem kruszeje i się rozpada – mówi dr Frankiewicz.
Równie ważne są warunki przechowywania. W Zielniku UW temperatura wynosi około 20°C, a wilgotność względna około 40%. Są to warunki podobne do tych, które stosuje się przy ochronie starych dokumentów i manuskryptów. Największym zagrożeniem dla kolekcji są pleśń i owady.
– Niektóre kolekcje raz na rok zamykają cały budynek i wpuszczają toksyczne gazy, żeby wybić wszystko, co mogło się tam zalęgnąć, przede wszystkim różnego rodzaju owady. Natomiast u nas przez cały rok trwa mrożenie okazów. Wkładamy je do zamrażarki na trzy dni, po czym trafia tam kolejna partia. I tak w kółko. Przemrożenie całości zbiorów zajmuje nam około roku – opowiada dr Frankiewicz.
Roślina jako zapis miejsca i czasu
Zielniki to ogromne bazy danych o przyrodzie. Pozwalają sprawdzić, jakie gatunki rosły na danym obszarze kilkadziesiąt, a nawet kilkaset lat temu. Porównując dawne okazy ze współczesnymi obserwacjami, można zobaczyć, jak pod wpływem zmian klimatu i działalności człowieka zmieniają się zasięgi roślin oraz skład gatunkowy.
Takie informacje pomagają również wyznaczać obszary chronione.
– Żeby wybierać je w taki sposób, który zapewni ochronę maksymalnej liczbie gatunków, musimy wiedzieć, co gdzie rośnie. Wyjazdy i kwerendy na miejscu są czasochłonne, kosztowne i niewielu ludzi potrafi je robić. A w Zielniku mamy przegląd gatunków, które z danego obszaru zostały kiedykolwiek zebrane – mówi dr Kamil Frankiewicz.
Na podstawie zgromadzonych okazów można także śledzić rozprzestrzenianie się roślin inwazyjnych i grzybów pasożytniczych. Pozwala to ustalić, kiedy pojawiły się na danym obszarze, jak szybko zajmowały kolejne tereny i co sprzyjało ich ekspansji. Ta wiedza może pomóc zapobiegać podobnym inwazjom w przyszłości.
DNA, światło i ślady zanieczyszczeń
Informacje zapisane w okazach nie ograniczają się do miejsca i czasu ich zebrania. Rośliny przechowywane w zielnikach są również źródłem DNA, dzięki czemu naukowcy mogą badać pokrewieństwo między organizmami i tworzyć drzewa filogenetyczne, czyli diagramy przedstawiające ich relacje ewolucyjne.
– Zamiast jeździć po świecie, wybieramy się do kilku zielników i mamy przegląd całej systematyki – mówi dr Kamil Frankiewicz.
Ze starych okazów można wydobywać także inne dane. Jedną z metod jest badanie odbicia spektralnego. Na powierzchnię liścia kieruje się wystandaryzowaną wiązkę światła, a następnie analizuje, które fale zostały pochłonięte, a które odbite. Pozwala to określić między innymi cechy anatomiczne rośliny, jej przynależność gatunkową oraz zawartość pierwiastków śladowych i toksyn.
Takie analizy pomagają odtwarzać historię zanieczyszczeń środowiska. Można na przykład porównać współczesne rośliny z okazami pochodzącymi z tego samego miejsca, ale zebranymi 10, 50 lub 100 lat temu.
– Jeżeli różnią się zawartością azotu, to wskazuje, że coś się w tym środowisku dzieje. W tym wypadku może chodzić o przeciekanie nawozów sztucznych z pól – wyjaśnia dr Frankiewicz.
Historyczne kolekcje pozwalają więc nie tylko odtworzyć wygląd przyrody w przeszłości, lecz także sprawdzić, jak zmieniała się ona pod wpływem działalności człowieka.
Od dawnych odmian do nowych leków
Dane i materiał zachowane w zielnikach mogą mieć duże znaczenie dla bezpieczeństwa żywnościowego. Przechowywane okazy pomagają chronić różnorodność gatunków i ich dzikich krewnych, a także odtwarzać dawne odmiany uprawne, które mogły być bardziej odporne na choroby, mróz lub skutki zmian klimatu.
– Są już publikacje pokazujące, że nasiona roślin zdeponowanych w zielniku zachowują zaskakująco dużą żywotność. Oczywiście zależy to od tego, jak kolekcja była przechowywana – mówi dr Kamil Frankiewicz.
Okazy mogą służyć także do poszukiwania nowych substancji leczniczych. Połączenie analiz fitochemicznych ze sztuczną inteligencją pozwala badać skład historycznych roślin i wyszukiwać cząsteczki o potencjalnej aktywności biomedycznej. Taką współpracę z jedną z grup badawczych Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych planuje również Zielnik UW.
Jeden okaz, wiele baz danych
Z jednego okazu można dziś uzyskać wiele rodzajów informacji: zdjęcia, dane z etykiety, sekwencję DNA, skład białkowy czy profil chemiczny. Wyniki tych badań trafiają jednak do różnych baz, przez co często trudno je później ze sobą połączyć.
– Jeżeli ekstrahujemy DNA z liścia, sekwencja trafia do bazy GenBank. Jeśli badamy skład białkowy, wyniki zbiera UniProt. Informacje o taksonomii i występowaniu okazu trafiają z kolei do GBIF – wyjaśnia dr Kamil Frankiewicz.
Odpowiedzią na to rozproszenie ma być kolektomika. To rozwijająca się dziedzina, która próbuje łączyć wszystkie dane związane z jednym okazem: od zdjęć i opisów, przez notatki terenowe i informacje środowiskowe, po DNA i wyniki analiz chemicznych.
Na razie utrudnia te działania brak wspólnego identyfikatora, który pozwalałby rozpoznawać ten sam okaz we wszystkich bazach.
– Kolektomika chciałaby doprowadzić do tego, żeby dane pochodzące z jednego okazu, rozproszone po bardzo różnych bazach, połączyć w jedną sieć. Potencjalnie sztuczna inteligencja może stanowić przełom w tym procesie – podkreśla dr Frankiewicz.
Czyja jest wiedza zgromadzona w kolekcjach
Łączenie i udostępnianie danych prowadzi również do pytań o to, kto powinien mieć dostęp do wiedzy zgromadzonej w kolekcjach. Wiele dużych zbiorów przyrodniczych ma korzenie kolonialne. Okazy pochodzące z krajów Globalnego Południa są dziś często przechowywane w Europie i Ameryce Północnej. Rodzi to pytania o kontrolę nad zbiorami i danymi oraz o to, kto powinien korzystać z wyników badań.
– Przed grudniem 1993 roku, czyli przed wejściem w życie konwencji o różnorodności biologicznej, bioróżnorodność była traktowana jako wspólne dziedzictwo ludzkości. Dopiero później uznano, że kraje mają suwerenną władzę nad swoimi zasobami – wyjaśnia dr Kamil Frankiewicz, wraz z międzynarodowym zespołem badaczy z czterech kontynentów niedawno opublikował w czasopiśmie BioScience artykuł Ethical Collectomics, poświęcony wyzwaniom etycznym stojącym przed kolekcjami przyrodniczymi.
Fizyczny zwrot okazów do krajów pochodzenia nie zawsze jest możliwy, między innymi z powodu braku odpowiednich magazynów i środków na ochronę kolekcji. Częściowym rozwiązaniem może być digitalizacja zbiorów i udostępnianie związanych z nimi danych.
Przykładem jest program REFLORA, dzięki któremu brazylijscy naukowcy uzyskali dostęp do cyfrowych kopii okazów roślin zebranych w Brazylii, lecz przechowywanych także za granicą.
Sama cyfryzacja nie wystarczy jednak, jeśli utrwala dawny podział władzy. Badacze postulują więc jawne informowanie o pochodzeniu okazów, współpracę z instytucjami z krajów ich pochodzenia, dzielenie się danymi i korzyściami oraz ochronę informacji o lokalizacji rzadkich gatunków.
Kolektomika jest zatem nie tylko sposobem porządkowania danych. Wiąże się również z pytaniami o odpowiedzialność, równość i sprawiedliwy dostęp do wiedzy.
Źródło zdjęć: Zielnik Uniwersytetu Warszawskiego
