Мудрость леса. В поисках материнского древа и таинственной связи всего живого: читать начало книги онлайн

На этот раз он нашел подходящий боковой побег, росший на участке, где вся ольха была уничтожена. Аппарат показал нулевой дефицит воды: ксилема полна влаги. Саженцы, не соседствующие с ольхой, хорошо восстанавливались ночью, потому что воды в почве у них содержалось больше. Я старалась не расстраиваться из-за того, что пока саженцы доказывали правоту правительства: ольха в середине лета действительно забирала воду, в которой нуждались сосны. Однако мое исследование было глубже: я хотела разобраться с опасностью необоснованных выводов и недальновидности правительства. Что происходит в долгосрочной перспективе, учитывая трудности, связанные с жизненно важной потребностью в азоте?

Трижды мы с Робин возвращались, чтобы измерить количество воды в почве с помощью нейтронного влагомера. И каждый раз следом мы с отцом выезжали ночью, чтобы установить, насколько хорошо саженцы реагируют на колебания воды в почве.

Полученные результаты меня удивили.

К концу августа нейтронный влагомер показал, что почва под плотным ольшаником снова наполнилась водой. Теперь под густо растущей ольхой было столько воды, сколько и на участках с голой землей. Поры почвы наполняли не только роса и поздние летние дожди; по ночам корни ольхи тянули воду из глубины и выделяли ее через боковые корни в сухую поверхностную почву в процессе гидравлического перераспределения. Перенаправление воды.

И еще кое-что происходило с этой оголенной почвой, засаженной сосной. Дождевая вода стекала с поверхности земли, унося крошечные частицы полезных веществ. Вместе с ручейками уходили ил, глина и крупинки гумуса, потому что отсутствовали живые листья или корни, которые могли бы их задержать. Начиная с конца августа, в течение нескольких месяцев участки, заросшие ольхой, начали набирать воду, а голая земля стала ее терять.

Мы с папой использовали камеру, чтобы проверить, ощущают ли саженцы эти изменения в содержании воды в почве. По мере того как вода насыщала почву, дефицит воды, который ранее испытывали сосны, росшие среди ольхи, исчез. За исключением короткого периода в начале августа, сосны по соседству с ольхой испытывали не больше проблем с водой, чем сосны на голой почве. Оказалось, что избавление от ольхи ради свободного роста сосен дает лишь мимолетное преимущество с точки зрения поглощения воды. Все эти убийства стали выглядеть крайностью. Мало того, появился побочный эффект в виде утраты почвы.

Далее я проверяла уровень освещенности. Саженцы среди прорастающей ольхи получали почти столько же солнечного света, сколько и саженцы на голом участке, поэтому улучшение освещенности не могло обеспечить более быстрые темпы роста сосны без соседства ольхи. Было и еще одно важное дополнение: образцы почвы, взятые Доном, показали, что уничтожение ольхи остановило поступление азота в почву, поскольку азотфиксирующая бактерия Frankia погибла вместе с корнями ольхи.

Азот – одно из самых важных питательных веществ в лесах умеренной зоны, поскольку часто улетучивается в атмосферу во время лесных пожаров. Известно, что дефицит азота наряду с низкой температурой ограничивают рост деревьев в северных лесах.

Хотя поступление нового азота (точнее, атмосферного азота, преобразуемого в аммиак) после гибели ольхи и ее партнера Frankia прекратилось, произошел кратковременный приток в почву других питательных веществ (фосфора, серы, кальция) вследствие разложения мертвых корней и стеблей. По мере разложения детрита белки и ДНК ольхи минерализовались или распадались на неорганические соединения азота – аммиак и нитраты. В ходе этих процессов азот перерабатывался и высвобождался в виде неорганического азота. Эти неорганические соединения, растворенные в почвенных водах, оказывались легко доступными для саженцев сосны, и их рост ненадолго ускорялся. Но примерно через год, когда ольха уже давно разложилась, а минерализованный азот был либо потреблен саженцами, растениями и микробами, либо вымыт грунтовыми водами, общее количество азота в земле голых участков резко падало по сравнению с теми местами, где ольха росла свободно. Кратковременный всплеск уровня азота в виде аммиака и нитратов, высвобождаемых в процессе разложения, быстро израсходовался, а ольхи, которая могла бы заменить или дополнить этот азот, уже не было. Она погибла.

К осени первого года кратковременное увеличение количества воды и питательных веществ, высвобожденных в процессе разложения, привело к усилению роста саженцев сосны на голых местах по сравнению с теми участками, где разрасталась ольха. Именно это видело правительство. Но будет ли у молодых сосен все хорошо в дальнейшем, или их настигнет надвигающаяся нехватка азота? Изучение данных действовало угнетающе, словно мы читали гороскопы саженцев.

– Нужно ли нам для получения ответа ждать, пока насаждения превратятся в полноценный лес? – спросила Робин.

У меня не было уверенности. Я думала о статьях, которые читала. Ясно, что сосны получают азот из почвы, обогащенной азотфиксирующими растениями, такими как ольха. Затем корни сосны или микоризные грибы, колонизировавшие их корни, забирают этот азот.

Я никак не могла понять, почему сосны – сама основа соснового леса – подбирают остатки. Разве они не должны придумать более эффективный способ выживания?

Возможно, те сосновые саженцы на голых участках смогли получить достаточное количество азота после того, как разложились отмершие корни ольхи и травы. А может быть, существует и более прямой источник.

Я исчерпала все свои знания.

К октябрю у меня в руках были данные по содержанию азота в листьях. Саженцы, росшие среди ольхи, были богаты азотом, а сосенки без ольхи в соседях – бедны. Несмотря на то что сосны среди мертвых корней ольхи на участках с голой землей поглотили больше фосфора и кальция, высвободившихся при разложении, они были беднее азотом – в частности, из-за отсутствия новых его поступлений в почву. Хотя из-за дефицита воды в середине лета я потеряла несколько саженцев на участках с густо растущей ольхой, остальные сосенки были в порядке: напитанные азотом и водой, они росли так же быстро, как и растения на участках с голой землей. Это навело меня на мысль, что большую часть времени, за исключением самых дефицитных недель августа, ольха пополняла запасы воды и азота в почве.

Складывалось ощущение, что правительство видело данные только об истощении. Краткосрочная перспектива, поверхностный взгляд. Ольха забирает ресурсы, которые могли пойти саженцам сосны.

Но стоило мне сделать шаг назад и взглянуть на ситуацию в масштабах времени, сезона и места, как стало понятно: это явно не все. Казалось, полученные данные раскрывают историю щедрости.

Там, где была уничтожена вся ольха, я потеряла гораздо больше сосновых саженцев из-за полевок и кроликов, поедавших теперь иголки. Зверьки, о которых беспокоились мы с Робин, безумно размножились в срезанных ольховых кучах. Саженцы – единственные зеленые растения, оставшиеся на оголенных участках, – стали магнитом для них, и грызуны счастливо объели сочные побеги в первый же год. От большинства высаженных сосен остались лишь коричневые торчащие хвостики. Кролики оставляли такие же чистые срезы, как мы с Робин секаторами. Другие саженцы пострадали от морозов: сначала короткие пожелтевшие иголки, а в итоге – только бледные мертвые стебли. Несколько сосен получили солнечные ожоги: следы остались у основания, лишенного тени окружающих лиственных растений. К концу лета погибло более половины саженцев без соседства ольхи. Голые участки выглядели такими же негостеприимными, как поверхность Луны.

При этом почти все сосны, росшие среди ольхи, прижились. Они развивались немного медленнее, чем те немногие, что остались на голых участках, но их темно-зеленая хвоя была здоровой. Когда я сложила объем древесины саженцев – всех пятидесяти девяти сосен на участке с ольхой, общий объем древостоя оказался намного больше, чем у сосен с голых участков, где осталось лишь несколько быстро росших сосен. Большее количество деревьев пониже даст больше древесины, чем несколько высоких.

Со временем я увидела, что там, где ольха активно росла, она продолжала привносить азот в почву по сравнению с той территорией, где я ежегодно использовала гербицид, чтобы она и другие растения не восстанавливались. Через пятнадцать лет на участках с густо растущей ольхой окажется втрое больше азота, чем там, где эти растения уничтожили. Метод голой земли принес мимолетную выгоду – краткосрочное увеличение количества воды, света и питательных веществ, но обеспечил долговременную боль – длительное снижение уровня связываемого азота. Удаление мешающих растений обобрало одного, чтобы отдать другому.

Я вернулась в Корваллис, чтобы закончить выпускную работу, и переехала к Дону, погрузившись в уют его маленького дома. Он переоборудовал свободную спальню в мой кабинет. У нас установился определенный порядок: велосипедные прогулки до кампуса, дневные пробежки по проселочным дорогам, приемы пищи в саду. Мы собирали яблоки и гекльберри, а он пек пироги. Он выращивал помидоры и кабачки, чтобы тушить их с мясом для ужинов с друзьями, где его легкие журчащие разговоры позволяли мне расслабиться и забыть о застенчивости. Я сосредоточилась на учебе и полученных данных, а он работал, готовил и смотрел Мировую серию Главной лиги бейсбола. Он или собирал образцы почвы, или прогонял их через аппаратуру, или анализировал информацию, или поддерживал порядок в лаборатории руководителя. Восемь часов в день. Дону нравился такой режим, а мне он придавал уверенность. Он находил время, чтобы показать мне, как прогонять образцы через масс-спектрометр, определять влагоудерживающую способность почвы и разбираться с невероятными объемами данных. Тягучие сентябрьские дни перетекли в бодрые октябрьские недели. Порывистые ноябрьские дожди сменились декабрьским снегом, достаточно глубоким, чтобы добираться до кампуса на лыжах. Я читала, писала и училась. Он не возражал против моего настойчивого стремления разгадать секреты сосны и ольхи и сам заинтересовался ими. В выходные мы отправлялись в Каскадные горы на пешие или лыжные прогулки. Наконец-то я чувствовала себя как дома в этом студенческом городке на Тихоокеанском северо-западе, а он был рад находиться рядом со мной. Не думаю, что кто-то из нас сознавал, насколько легкой была наша жизнь в те дни.

Полученные данные предупредили меня о грядущих неприятностях.

Очевидно, что уничтожение ольхи снижает поступление в почву преобразованного азота. Это проявилось уже через год после посадки: концентрация азота снизилась в сосновой хвое. Кроме того, хотя сосны, лишившиеся соседства с ольхой, росли быстрее, более половины из них погибло. Я беспокоилась, что в перспективе, через несколько десятилетий, снижение содержания азота в почве замедлит темпы развития свободно растущих сосен. В конечном итоге выяснится, что сосны без ольхи будут настолько истощены, что их поразит горный сосновый лубоед, и большая часть сохранившихся растений погибнет. Через три десятилетия от сосен, высаженных на участках с голой землей, останется всего процентов десять.

Проповедники удаления лишних растений упускали из виду последствия долговременной потери азота и конечный упадок насаждений. Разве мы могли игнорировать это? Мне требовалось убедить оппонентов, что ольха необходима почве и в долгосрочной перспективе способствует, а не мешает росту сосны. Мне нужно было больше доказательств того, что ольха – помощник, а не конкурент. Однако пройдут десятилетия, прежде чем последствия истребления ольхи – снижение фиксации азота, разложения и минерализации – проявятся в падении продуктивности леса. Я не могла ждать так долго. Кроме того, саженцы, похоже, практически сразу почувствовали уменьшение количества азота. Уже через год в иголках сосен на голых участках было меньше азота, чем в иголках сосен, росших вместе с ольхой. Между ольхой и сосной должен был существовать более прямой путь.

Я ломала голову над тем, каким образом саженцы сосны так быстро получили азот от ольхи. Было принято считать, что преобразованный азот запасался в листьях ольхи, которые осенью опадали, а затем разлагались в пищевой сети животных. Пирамида существ, где крупные поедают мелких. Земляные черви, слизни, улитки, пауки, жуки, многоножки, ногохвостки, диплоподы, энхитреиды, тихоходки, клещи, пауроподы, веслоногие, бактерии, простейшие, нематоды, археи, грибы, вирусы пережевывали и перемалывали друг друга.

Поедая подстилку и друг друга, они выделяют избыточный азот в поры почвы, создавая питательный суп из азотных соединений, доступных корням сосны. Но в процессе разложения и минерализации более быстро растущие растения, например злаки, могли захватить неорганический азот раньше сосен, что не соответствовало тому значительному количеству азота, обнаруженному в иголках сосен, росших по соседству с ольхой и злаками.

Одно из особенно неприятных исследований показало, что микоризные грибные нити, растущие из кончиков корней, могут проникать в желудки обитающих в почве ногохвосток, питающихся разлагающимся растительным покровом. Грибные нити высасывали азот прямо из желудков ногохвосток и передавали его своим растительным партнерам. Ногохвостки, разумеется, погибали. Грибы обеспечивали четверть азота для растений просто за счет содержимого желудков ногохвосток!

Я задалась вопросом, существует ли еще более прямой путь передачи азота от ольхи к сосне, который задействует грибы. Путь, который проходит мимо таких деструкторов (разлагающих организмов), как ногохвостки.

Я штудировала журналы, говорила с почвоведами и заглядывала в микологические лаборатории. Вспомнила, что подъельники у Страйен-Крик – белые, лишенные хлорофилла, – обладали особой монотропоидной микоризой, которая крепилась к соснам, забирала у них продукты фотосинтеза и доставляла его непосредственно к подъельникам. Как Робин Гуд.