Читать книгу "Тайная жизнь деревьев. Что они чувствуют, как они общаются – открытие сокровенного мира"
В царстве темноты
Почва для нас, людей, еще более непрозрачна, чем вода, это верно и в переносном смысле. Если океаническое дно исследовано хуже, чем поверхность луны (см. примеч. 24), то жизнь в почве изучена еще меньше. Нет, конечно, открыто очень много видов и фактов, о которых можно прочесть в книгах. Однако в сравнении с великим разнообразием жизни у нас под ногами это лишь ничтожная доля. До половины биомассы леса скрыто в его нижнем этаже. Большинство живых организмов, которыми кишит почва, не разглядишь невооруженным глазом. Видимо, это основная причина, почему они интересуют нас не так сильно, как, например, волк, черный дятел или огненная саламандра. При этом для деревьев они могут значить намного больше. От более крупных своих обитателей лес с легкостью может отказаться. Косули, олени, кабаны, хищные звери и даже значительная часть птиц не оставили бы в покинутой ими экосистеме болезненных лакун. Исчезни они даже все разом, лес продолжал бы расти без сильных нарушений. В отличие от крохотных существ под вашими ногами. В одной пригоршне лесной почвы обитает больше живых организмов, чем людей на нашей планете. Полная чайная ложка содержит свыше километра грибных нитей. Все эти организмы воздействуют на почву, трансформируют ее и делают столь ценной для деревьев. Перед тем как рассмотреть поближе некоторых из них, я бы хотел вместе с вами вернуться к тому, как почва появилась на нашей планете. Без почвы не было бы и лесов, ведь деревьям надо где-то укореняться. Голого камня недостаточно, и даже рыхлый щебень хотя и давал бы опору, но не запасал бы достаточно воды и питательных веществ. Геологические процессы, такие как ледниковые периоды с их морозами, взрывали горные породы, ледники перемалывали обломки в песок и пыль, так что в конечном итоге получился мелкий рыхлый субстрат. После таяния ледников его частицы переносились водой в понижения и впадины или подхватывались ветрами и оседали затем в многометровых толщах. Позже к ним присоединилась жизнь в форме бактерий, грибов и растений, которые после смерти превращались в гумус. За многие тысячи лет на этой почве – впрочем, она только тогда и стала заслуживать такого названия – поселились деревья, делая ее все более плодородной. Они удерживали ее корнями, защищали от дождей и ветров. Эрозия почти полностью прекратилась, зато слои гумуса все больше нарастали и формировали основу будущих бурых углей. Кстати, об эрозии – это один из главных естественных врагов леса. Снос почвы происходит при любых экстремальных событиях, прежде всего сильных осадках. Если лесная почва не может сразу впитать всю воду, то ее остаток стекает по поверхности и захватывает мелкие частички. При сильном ливне вы и сами можете это наблюдать: если вода содержит коричневатую мутную взвесь, то это и есть драгоценные частицы почвы. За год на квадратный километр площади их масса может составить до 10 тысяч тонн. А образоваться из подпочвенных пород благодаря выветриванию за тот же срок и на той же площади может только до 100 тонн частиц, так что общим итогом является гигантская потеря. Когда-нибудь вместо почвы останется лишь щебенка. Такие обедненные участки сегодня встречаются во многих лесах, растущих на выщелоченных почвах, где сотни лет назад еще велось сельское хозяйство. И наоборот, если лес веками растет на одном месте, то на одном квадратном километре за год теряется только от 0,4 до 5 тонн частиц. Поэтому почва под деревьями с течением времени становится мощнее, так что условия для них непрерывно улучшаются (см. примеч. 25).
Перейдем к почвенным животным. Надо признать, они не особенно привлекательны. Из-за своих ничтожных размеров большинство видов скрыто от невооруженного глаза, но даже если вы воспользуетесь лупой, это вряд ли поможет: панцирные клещи, коллемболы и многощетинковые черви и вправду не так симпатичны, как орангутаны или горбатые киты. В лесу вся эта мелюзга образует начало пищевой цепи и потому ее можно считать чем-то вроде почвенного планктона. К сожалению, тысячи видов с труднопроизносимыми латинскими именами, открытые к настоящему времени, интересуют науку лишь вскользь, а бесчисленная масса остальных и вовсе тщетно дожидается, пока их заметят. Но может быть, в этом есть и утешение – леса, которые лежат прямо под нашим порогом, хранят еще множество тайн. А пока рассмотрим то немногое, что уже известно.
К примеру, уже упомянутые панцирные клещи, из которых в наших широтах обитает более тысячи известных видов. Размером они меньше миллиметра и выглядят как паучки с укороченными лапками. Бежево-коричневый цвет хорошо помогает им маскироваться в естественном местообитании, то есть почве. Клещи? Тут же всплывают ассоциации с клещами из домашней пыли, которые питаются отмершими частичками нашей кожи и другими остатками, а заодно вызывают аллергию. По крайней мере часть видов панцирных клещей делают что-то похожее для деревьев. Опавшие листья и чешуйки коры накапливались бы многометровыми слоями, если бы на них не набрасывалась армия микроскопических животных. Они и живут в палой листве, которую с жадностью поедают. Другие виды специализировались на грибах. Зверушки сидят в мелких почвенных ходах и пьют соки, которые выделяют нежные белые грибные волокна, то есть эти клещики питаются сахарами, которые дерево передает своему партнеру-грибу. Отмершая древесина, мертвая улитка – нет такой пищи, на которую не нашелся бы свой вид панцирных клещей. Они появляются всюду на грани жизни и смерти и достойны звания незаменимых служителей экосистемы.
Или жуки-долгоносики: они выглядят почти как крохотные слоники, не хватает разве что слоновьих ушей, и относятся к самому многочисленному в мире семейству насекомых. Только у нас встречается около 1400 видов. Впрочем, хобот служит им не столько для питания, сколько для поддержания потомства. С помощью этого длинного органа жуки проедают мелкие дырочки в листьях и стеблях, в которые затем откладывают яйца. Личинки, защищенные таким образом от врагов, прогрызают в растениях мелкие ходы и спокойно подрастают (см. примеч. 26). Некоторые виды долгоносиков, в основном обитатели почвы, уже не могут летать, потому что привыкли к медленному ритму лесов и их мнимой вечности. Перемещаться они могут максимум на 10 метров в год, а больше им и не нужно. Если условия вокруг дерева изменятся, например, оно засохнет, долгоносику нужно только добраться до следующего ствола и закопаться в гниющую листву. Обнаружив в лесу таких жуков, можно сделать вывод, что лес растет здесь очень давно и непрерывно. В лесу, который в Средние века вырубили, а затем снова посадили, таких насекомых не будет, потому что путь к нему из ближайшего старого леса чересчур длинный.
У всех названных животных есть общая черта: они очень малы, что сильно ограничивает радиус их активности. В огромных девственных лесах, покрывавших когда-то Центральную Европу, это никакой роли не играло. Однако сегодня бо́льшая часть этих лесов изменена человеком. Ели вместо буков, дугласии вместо дубов, молодые деревья вместо старых – животным это в самом прямом смысле слова не по вкусу, так что они гибнут от голода, а в отдельных местах полностью вымирают. Однако еще существуют старые широколиственные леса, а с ними рефугиумы, в которых сохраняется прежнее биоразнообразие. По всей стране лесные службы стараются больше поддерживать широколиственные леса, чем хвойные. Но даже если могучие буки когда-нибудь вновь поднимутся там, где сегодня падают от штормовых ветров ели, освобождая сцену для новых игроков, как смогут снова попасть туда панцирные клещи и коллемболы? Вряд ли пешком, ведь за всю свою жизнь они преодолевают не больше метра. А тогда есть ли вообще надежда, что когда-нибудь хотя бы в национальных парках, таких как «Баварский Лес», мы снова сможем восхищаться настоящими естественными лесами? Да, надежда есть, потому что исследования студентов в моем лесу показали, что мелкие животные, по крайней мере обитатели хвойных лесов, способны перемещаться на замечательно большие расстояния. Именно старые еловые посадки показывают это особенно отчетливо. Здесь молодые ученые обнаружили виды коллембол, которые специализировались на ельниках. Но у нас в Хюммеле такие леса мои предшественники высадили всего 100 лет назад, а до этого здесь, как и повсюду в Центральной Европе, росли в основном старые буки. Как же попали в Хюммель зависимые от хвойных коллемболы? Я предполагаю, что этих непрошеных пассажиров принесли на своих перьях птицы. Они любят купаться в пыли, чтобы очистить оперение. При этом на их перьях наверняка остаются крохотные обитатели почвы, которые вместе с птицей перелетают в ближайший лес и «высаживаются» в новом месте во время очередной пылевой ванны. Если это удалось животным, которые специализируются на елях, то почему тот же метод не может работать у обитателей палой листвы? Если в будущем у нас снова станет больше старых широколиственных лесов, которым никто не будет мешать, птицы вполне могли бы позаботиться о том, чтобы в них вернулись привычные крохотные субарендаторы. Правда, их возвращение может растянуться на очень долгое время, как показывают последние исследования из Киля и Люнебурга (см. при-меч. 27). В Люнебургской пустоши больше 100 лет назад на бывших сельскохозяйственных землях были высажены дубы. Уже через несколько десятилетий, как предполагали ученые, там должно было восстановиться исходное сообщество бактерий и грибов. Однако они ошиблись – даже после этого относительно долгого срока в наборе видов зияют огромные дыры, что для леса имеет тяжелые последствия. Биологический круговорот веществ функционирует несовершенно, к тому же в почве все еще слишком много азота от использовавшихся когда-то удобрений. Высаженный здесь дубовый лес хотя и растет быстрее, чем дубравы на старых лесных почвах, однако гораздо более уязвим, например, к засухе. Сколько времени потребуется, чтобы в нем снова сформировалась настоящая лесная почва, никто не знает, понятно только, что 100 лет недостаточно. Однако чтобы такая регенерация в принципе когда-нибудь могла состояться, нужны резерваты коренных лесов, без всякого вмешательства человека. Именно там все многообразие почвенной фауны может переждать жизненные бури и послужить источником для восстановления окружающих земель. Впрочем, полного отказа от использования этих земель не требуется, как уже несколько лет демонстрирует община Хюммель. Она взяла под охрану все существующие на ее территории буковые леса и использует их теперь по-другому. Одна часть функционирует как кладбищенский лес, в котором деревья сдаются в аренду в качестве живых надгробных памятников для захоронения урн между корнями. Стать после своей смерти частью естественного леса – разве плохо? Другие участки резерватов арендуют фирмы, которые таким образом хотят внести свой вклад в охрану окружающей среды. Все это полностью компенсирует отказ от использования древесины – довольны и человек, и природа.
Пылесос для углекислого газа
В одном до сих пор широко распространенном и очень упрощенном представлении о круговоротах в природе деревья символизируют хорошо выверенный баланс. Дерево фотосинтезирует, производит при этом углеводы, использует их для своего роста и накапливает таким образом за свою жизнь до 20 тонн СО2 в стволе, ветвях и корневой системе. Когда оно однажды умирает, высвобождается точно такое же количество парникового газа, так как грибы и бактерии питаются древесиной и, переработав ее, выдыхают углекислый газ. На том же представлении основано утверждение, что горение дров климатически нейтрально. В конце концов, какая разница, мелкие ли организмы разлагают бревно на газообразные компоненты или это делает печка у нас дома. Однако лес функционирует не так просто. Это действительно гигантский пылесос углекислого газа, который беспрестанно отфильтровывает из воздуха и накапливает этот компонент. Но хотя часть этого вещества после смерти дерева действительно возвращается в атмосферу, большой его остаток надолго задерживается в экосистеме. Упавший ствол медленно, с помощью различных организмов разлагается на все более мелкие части и при этом сантиметр за сантиметром погружается в почву. О последнем остатке позаботится дождь, который смоет оставшуюся органику. Чем дальше вниз, тем ниже становится температура, и вместе с ее понижением замедляется жизнь, пока не замирает практически полностью. Это означает, что углекислый газ нашел здесь последнее пристанище в форме гумуса и теперь будет медленно накапливаться. В очень далеком будущем из него, может быть, образуется бурый или каменный уголь. Нынешние залежи этих полезных ископаемых возникли около 300 миллионов лет назад тоже из деревьев. Хотя выглядели они еще несколько иначе и походили на папоротники и хвощи 30-метровой высоты, однако со своими стволами двухметровой толщины достигали примерно таких же размеров, что и современные виды. Большинство видов росло на болотах, и когда дерево умирало от старости, ствол падал в болотистую воду, где практически не гнил. За тысячи лет из их остатков сформировались мощные слои торфа, которые позже оказались погребены под наносами гальки, песка или других грунтов и под их давлением постепенно превратились в уголь. Так что на крупных тепловых электростанциях сегодня сжигаются ископаемые леса. Не было бы в то же время разумным и правильным дать нашим деревьям возможность последовать примеру предков?[26]26
Этого произойти уже не может, так как в процессе эволюции (и даже без всякого нашего участия) растительный покров планеты претерпел такие существенные изменения, что сделал петлю биологического круговорота гораздо более замкнутой – и в биосфере практически прекратилось выведение из этого оборота вещества в форме углей. Тем не менее деревья сильно «тормозят» быструю ротацию вещества в биосферном круговороте, запасая его в виде гниющей древесины для дальнейших поколений. – Примеч. науч. ред.
[Закрыть] Они могли бы фиксировать и накапливать в почве хотя бы малую часть углекислого газа.
Однако до образования угля дело сегодня не доходит, потому что лес из-за хозяйственной деятельности (читай – постоянных рубок) все время осветляется. Поэтому теплые солнечные лучи проникают до самой земли и поддерживают активность обитающих там животных. Те поглощают последние остатки гумуса даже в глубоких слоях и возвращают их в атмосферу в газообразной форме. Общее количество улетучивающегося углекислого газа примерно соответствует при этом общему количеству возможной полезной древесины. На каждое полено, которое вы сжигаете в домашней печке, из лесных почв высвобождается такое же количество углекислого газа. Хранилище углерода под деревьями в наших широтах опустошается уже на стадии возникновения.
Тем не менее как минимум самое начало образования угля вы можете увидеть на любой лесной прогулке. Раскопайте чуть-чуть почву под ногами, пока не дойдете до более светлого слоя. Верхний, более темный слой обогащен углеродом. Если теперь оставить лес в покое, вы имели бы здесь предшественника угля, газа или нефти. На больших охраняемых территориях, например, в зонах покоя национальных парков, эти процессы сегодня снова идут без всяких помех. Впрочем, ничтожная толщина гумуса – результат не одного только современного лесного хозяйства. Уже римляне и кельты вовсю рубили леса, прерывая идущие в них естественные процессы.
Но зачем деревьям надолго исключать из круговорота свое любимое блюдо? И так делают не только деревья: все растения, включая водоросли в океанах, отфильтровывают СО2, который после их отмирания оседает в ил и хранится там в форме соединений углерода. Вместе с животными, например кораллами (карбонат кальция из кораллов – одно из самых мощных на земле хранилищ углекислого газа), растения за сотни миллионов лет изъяли из атмосферы гигантское количество углерода. К моменту возникновения крупнейших месторождений угля, в карбоновом периоде, концентрация углекислого газа превышала сегодняшние показатели в 9 раз, пока леса и другие факторы среды не понизили ее до уровня втрое выше современного (см. примеч. 28). Но когда же для наших лесов наступит предел? Или они так и будут накапливать углерод, пока в воздухе его вообще не останется? Впрочем, ввиду нашей страсти к потреблению этот вопрос потерял актуальность, потому что мы уже развернули ситуацию в обратном направлении и энергично опустошаем все существующие запасники СО2. Нефть, газ и уголь сжигаются в форме топлива и горючего иуходят в атмосферу. А может быть (если закрыть глаза на изменение климата), мы совершаем благое дело, выпуская парниковые газы из их подземной темницы и делая их свободными? Так далеко я не стал бы заходить, однако подтверждается, что повышение их концентрации действует как удобрение. Деревья растут быстрее, как показывают последние инвентаризации лесов. Таблицы для оценки прироста древесины пришлось приспосабливать к современным условиям, потому что к настоящему времени прирост биомассы примерно на треть больше, чем несколько десятилетий назад. Но как мы говорили? Медлительность – вот девиз дерева, чтобы жить долго. Ускорение роста, подогреваемое, между прочим, мощным поступлением азота, производимого в сельском хозяйстве, – явление нездоровое. Старое правило все еще работает: меньше (углекислоты) – больше (лет жизни).
Еще будучи студентом лесной академии я выучил, что молодые деревья более жизнеспособны и растут быстрее старых. Эта доктрина распространена по сей день и приводит к тому, что леса полагается омолаживать. Омолаживать? За этим стоит не что иное, как вырубка старых стволов и замена их на свежепосаженные молодые. Якобы только так леса сохранят стабильность, смогут давать много древесины и за счет этого поглощать из воздуха и связывать большое количество углекислого газа. Так следует из последних сообщений союзов владельцев лесов и представителей лесной службы. В возрасте между 60 и 120 годами в зависимости от вида рост дерева якобы ослабевает, так что пора пускать в ход лесозаготовительную технику. Может быть, на лес просто перенесены идеалы вечной юности, горячо обсуждаемые в нашем обществе? Как минимум возникает такое подозрение, потому что дерево в возрасте 120 лет в переводе на человеческие масштабы как раз заканчивает школу. Однако принятые в науке мнения ошибочны, как заставляет думать исследование международной команды ученых. Специалисты исследовали около 700 тысяч деревьев на всех континентах. Неожиданные результаты: чем старше деревья, тем быстрее они растут. Так, деревья с диаметром ствола в один метр производят в 3 раза больше биомассы, чем экземпляры, ствол которых лишь в 2 раза тоньше (см. примеч. 29). То есть старость означает для деревьев не слабость, согбенность и уязвимость, а наоборот, энергичность и эффективность. Соответственно, деревья-старцы заметно более продуктивны, чем молодежь, и в условиях потепления климата становятся нашими важными союзниками. Призыв омолаживать леса, чтобы поддержать их жизнеспособность, с момента публикации этой работы можно признать как минимум заблуждением. Что дерево с какого-то возраста становится менее ценным, верно разве что в отношении древесины. Грибы могут приводить к гнили внутри ствола, однако это ничуть не тормозит дальнейший рост. Если мы видим в наших лесах средство борьбы с изменением климата, то должны позволить им спокойно стареть – именно так, как того требуют крупные природоохранные организации.
Лес как климатическая установка
Деревья не любят резких перепадов температуры и влажности. Но и для таких крупных растений региональный климат не делает исключений. Однако нет ли у деревьев возможности самим как-то влиять на него? Для меня хрестоматийным примером в этом отношении стал небольшой лесок под Бамбергом, который растет на сухой и скудной песчаной почве. Расти здесь сможет только сосна, утверждали когда-то лесоводы. Чтобы не создавать унылую монокультуру, они подсадили к соснам немножко буков, листва которых должна была смягчить закисление от хвои и помочь обитателям почвы. Получать древесину от этих буков никто не собирался, они считались так называемой вспомогательной породой. Однако буки и не подумали ограничиться отведенной им второстепенной функцией. Уже через несколько десятилетий они показали, на что способны. Их ежегодно опадающая листва образовала нежный гумус, удерживающий много воды. К тому же воздух в этом лесу постепенно стал более влажным, потому что листья рванувшихся вверх буков тормозили ветер между стволами сосен и обеспечивали застой воздуха. Стало испаряться меньше воды. Это позволило букам развиваться все лучше, и в один прекрасный день они переросли сосны. За это время почва и микроклимат настолько изменились, что условия стали больше подходить требовательным лиственным деревьям, чем непритязательным хвойным. Это отличный пример того, как много могут изменить деревья. Лесники говорят: лес сам создает идеальное для себя местообитание. Что касается отсутствия ветра, это легко проверить, но как быть с водным бюджетом? Если представить себе, что летом землю под деревьями не обдувает и не высушивает горячий воздух, потому что она всегда в тени и надежно защищена, то и это можно доказать. Насколько велика может быть разница температур между осветленным хвойным лесом и естественным старым буковником, выяснили студенты из Рейнско-Вестфальского технического университета Аахена, работавшие в моем лесу. В один из самых жарких дней августа, когда столбик термометра дошел до 37 градусов, температура почвы в широколиственном лесу была на 10 градусов ниже, чем в хвойном всего в нескольких километрах от него. Эта прохлада, которая способствует снижению испарения, объясняется не только тенью, но и в немалой степени присутствием биомассы. Чем больше в лесу живого и мертвого дерева, чем мощнее гумусный слой почвы, тем больше воды во всей этой массе. Испарение ведет к понижению температуры, а она, в свою очередь, способствует уменьшению испарения. Можно было бы также сказать, что нетронутый лес летом может потеть и достигает при этом того же эффекта, что и мы, люди. Вы и сами можете косвенно пронаблюдать, как потеет дерево – на стенах или крышах домов. Часто рядом с домами растут бывшие новогодние елки, которые были когда-то куплены в горшке с большим комом земли, а после праздников высажены на улице и прекрасно прижились. Такая ель растет и растет и в один прекрасный день становится куда выше, чем ожидали ее хозяева. Но главное – чаще всего она растет слишком близко к стене дома, иногда ее ветви даже заходят на крышу. И тогда появляется что-то вроде пятен пота. Что не слишком приятно у нас подмышками, дому тоже причиняет не один только внешний вред. Из-за пота деревьев становится так влажно, что на фасаде и черепице поселяются водоросли и мхи. Дождевая вода теперь хуже стекает, задерживаясь во всей этой поросли, разросшийся мох закупоривает водосток. Штукатурка с течением лет разрушается из-за влаги и раньше времени нуждается в обновлении. А вот владельцы автомобилей, припаркованных под деревьями, наоборот, выигрывают от их компенсирующего эффекта. При температурах около нуля тот, кто оставил свою машину под открытым небом, будет уже соскребать со стекол лед, в то время как машина, стоящая под деревом, может и не обледенеть. Если простить деревьям их негативное воздействие на внешность построек, я восхищаюсь тем, как сильно они могут изменить климат вокруг себя. И насколько сильнее должен быть эффект нетронутого леса!
Кто сильно потеет, должен много пить. Во время сильного проливного дождя можно своими глазами наблюдать, что деревья буквально «упиваются». Но поскольку такие ливни обычно сопровождаются грозами, я бы ни в коем случае не рекомендовал специальных прогулок. Однако если вы уже оказались в лесу (может быть, как я, в силу профессии), сможете увидеть захватывающее зрелище. Чаще всего этот удивительный «запой» демонстрируют буки. Их ветви, как и у многих других лиственных деревьев, тянутся по косой линии вверх. Можно также сказать, что они направлены по косой линии вниз. Потому что крона служит не только для того, чтобы как можно шире раскинуть на солнце листву, но и для того, чтобы улавливать воду. Дождь падает на сотни тысяч листьев, с которых влага капает на ветки. С них она стекает вниз по крупным ветвям, где мелкие струйки соединяются в мощный поток и устремляются вниз по стволу. В нижней части ствола вода так бьет вниз, что при ударе о почву бурно вспенивается. При сильном ливне взрослое дерево может собрать дополнительно больше 1000 литров воды, которую оно благодаря своей конструкции целенаправленно проводит к корням. Здесь она запасается в окружающей почве и потом помогает дереву пережить очередной засушливый период.
Ели и пихты такого не могут. И если пихты любят хитроумно примешиваться к букам, то ели нередко страдают от жажды среди себе подобных. Их кроны действуют как зонтик, что очень практично для путешественников. Прижавшись к стволу, вы даже при сильном дожде почти не промокнете. Впрочем, то же относится и к корням самого дерева. Дождевая вода до 10 литров на квадратный метр (а это очень немало) целиком остается на хвое и ветвях. Они испарятся, как только разойдутся облака, а это значит, что лес потеряет драгоценную влагу. Почему ели так делают? Они просто не научились настраиваться на нехватку воды. Комфортная для них зона – холодные регионы, в которых почвенная влага из-за низких температур почти не испаряется. Например, в Альпах у верхней границы леса, где к тому же выпадает очень много осадков, так что дефицит воды не становится проблемой. Зато там случаются обильные снегопады, поэтому несущие ветви растут горизонтально или чуть клонятся вниз, чтобы легко опуститься при сильной нагрузке. Но при этом вода по ним вниз не стекает, и если ели растут в более низких, более сухих местообитаниях, все их зимние преимущества теряют смысл. Большая часть современных хвойных лесов Центральной Европы была высажена искусственно, причем там, где люди считали это разумным. Деревья здесь постоянно страдают от жажды, потому что встроенный в них зонт задерживает треть осадков и испаряет их обратно в воздух. У лиственных деревьев этот показатель составляет всего 15 процентов, так что они получают на 15 процентов больше воды, чем их хвойные коллеги.
