Зачем пихтам и березам сотрудничать друг с другом
Устойчивость лесной экосистемы во многом зависит от прочности связей между деревьями. Грибная сеть, пронизывающая почву, позволяет им общаться и обмениваться ресурсами. Подобно людям, старые растения обеспечивают молодых водой и пищей, а перед смертью передают накопленные знания. В книге «Мудрость леса. В поисках материнского древа и таинственной связи всего живого» (издательство «Бомбора»), переведенной на русский язык Евгением Поникаровым, лесной эколог Сюзанна Симард рассказывает, как устроена социальная жизнь деревьев. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, посвященным сотрудничеству берез и пихт.
Мы с Барб вытащили из багажника пикапа сорок тентов высотой по пояс.
— Боже, какая тяжесть, — вздохнула она.
Каждый весил около пяти килограммов и представлял собой конус из ткани на треноге-опоре. Желтый платок на ее рыжих кудрях облепили комары — пик их активности в середине июня. Мускулистые руки блестели от солнцезащитного крема и средства от насекомых. Барб казалась несгибаемой, но на самом деле была добросердечной. Мы приехали из Вавенби, железнодорожного городка в восьмидесяти километрах к югу от Блю-Ривер, преодолев горы, на вырубку, расположенную у северного края озера Адамс, чтобы поставить основной полевой эксперимент для моей докторской диссертации. Один из шести экспериментов, но, безусловно, самый важный.
Молодые березки уже проросли из пней, а некоторые появились из семян, осыпавшихся с соседних деревьев; они были выше и росли вдвое быстрее, чем хвойные деревья, посаженные нами год назад. Я хотела узнать, были ли эти березы чистыми конкурентами — отнимали ресурсы, необходимые пихте Дугласа для приживаемости и роста, — или помогали, способствуя процветанию всего леса. И если местные лиственные растения действительно сотрудничают со своими хвойными соседями, мне хотелось понять каким образом. Чтобы ответить на эти вопросы, я проверяла, отдает ли береза бумажная ресурсы соседям, учитывая создаваемое ею затенение, ограничивающее способность пихты получать питание путем фотосинтеза. Березы перехватывали свет для производства сахара, но компенсировали ли они уменьшение темпов фотосинтеза пихт из подлеска, делясь своими богатствами? Мое исследование было призвано выяснить, как пихта могла выживать и даже процветать несмотря на то, что жила среди соседей-берез, которых лесоводы считают сильными и нежелательными конкурентами. Если же береза действительно щедро делилась своим богатством — сахаром, который производила благодаря хорошей освещенности, то, возможно, он перемещался к оказавшейся в тени пихте по подземному пути через микоризные грибы, связывающие эти два вида. Береза, сотрудничающая с пихтой ради здоровья всего сообщества.
— Я не очень хорошая портниха, — пробормотала я, когда мы затягивали веревки, крепившую грубую ткань к ножкам треноги.
— Зато стоят, как кирпичные сортиры, — фыркнула Барб, восхищаясь конструкциями, выстроившимися плечом к плечу, как египетские пирамиды. — Их ничто не снесет.
Она не позволила мне заниматься самобичеванием.
Тенты должны простоять месяц. Этого достаточно, чтобы снизить скорость фотосинтеза и производства сахара в пихтах. Толстые зеленые тенты отсекали девяносто пять процентов света, а тонкие черные — вдвое меньше. После ссоры в баре прошло два месяца, а Келли все еще не отозвался; Барб уверяла, что он появится в свое время.
Мы поволокли тенты к тестовому насаждению деревьев через бревна вырубки и сквозь заросли пахистимы и вейника. По карманам мы распихали рулетки, штангенциркули и блокноты, которые были нужны для проверки состояния саженцев во время установки тентов. Из бумажного пакета, в котором лежало шестьдесят бумажек с числами «0,50» или «95», я вытащила одну, как кролика из шляпы, чтобы распределить затенение случайным образом. Это исключит вероятность того, что изменение реакции пихты было вызвано не затенением, а другим фактором, например подземным источником. На бумажке оказалось число «95». Я водрузила над пихтой покрытый плотной зеленой тканью конус. Ножки опоры были внутри металлической полосы глубиной в тридцать сантиметров, которой я в прошлом году окружила переплетающиеся корни каждой выделенной тройки — пихта, кедр и береза, высаженная рядом с ними. Я потрогала обод — листовой металл прочно сидел в земле — и надавила на вершину конуса, чтобы ножки закрепились в грунте. Пихта оказалась в тени. Я достала смятую карту из кармана испачканных ржавчиной джинсов. Я любила карты: они обещали приключения, вели к открытиям. Карта показывала места, где мы разместили шестьдесят троек, разбросав их по территории размером с олимпийский плавательный бассейн.
Мой план состоял в том, чтобы накрыть треть пихт Дугласа тяжелыми зелеными тентами, вторую треть — легкими черными тентами, а оставшуюся треть оставить на солнце. В результате создавался перепад освещенности — от очень слабой в глубокой тени до максимально возможной на открытом солнце. Я моделировала разнообразие тенистых и солнечных условий, в которых живут молодые пихты — следствие изменчивой тени естественно растущих над ними березовых саженцев.
Но в отличие от естественно появившихся берез, обычно прорастающих из семян или из пней спиленных деревьев сразу после вырубки и потому имеющих преимущество в высоте перед посаженными хвойными деревьями, мои березы имели ту же высоту, что и молодые ели. Поэтому в моем эксперименте они не давали тени, и мне пришлось создавать ее искусственно, с помощью тентов. Стоит отметить, что тенты создавали только тень, они не влияли на доступность воды и питательных веществ из почвы. Они помогут мне оценить эффект затенения изолированно, устранив влияние остальных невидимых взаимоотношений.
Поперхнувшись комаром, Барб достала головной убор, защищающий от насекомых, — широкополую фетровую шляпу с вуалью из мелкой сетки — и заметила, что мне повезло, когда Лесная служба разрешила изучать, сотрудничает ли береза с пихтой.
— Я спрятала этот эксперимент среди других, — улыбнулась я.
У меня хорошо получалось скрывать спорные исследования среди основных, когда я подавала заявки на гранты.
Возможность берез и елей обмениваться сахаром через микоризные грибы интересовала меня с начала 80-х, когда я прочитала, что сэр Дэвид Рид, профессор Шеффилдского университета, со студентами обнаружил, как саженец сосны передает углерод под землей другой сосне. В лаборатории он посадил сосны в прозрачные ящики рядом друг с другом, подселил к корням саженцев микоризные грибы, чтобы создать подземную грибную сеть, а затем пометил радиоактивным углеродом фотосинтетические сахара, производимые одной из сосен-доноров. Для этого профессор запечатал побеги сосен в прозрачных ящиках и заменил естественный углекислый газ в воздухе одного из саженцев углекислым газом, содержащим радиоактивный углерод. Он позволил сосне в течение нескольких дней поглощать его и преобразовывать посредством фотосинтеза в радиоактивные сахара. Затем сэр Дэвид прикрепил фотопленку к боковой стенке ящика в надежде зафиксировать какие-либо радиоактивные частицы, которые могли передаваться по сети от сосны-донора к сосне-реципиенту. Проявив пленку, он увидел путь, пройденный частицами от сосны к сосне. Они путешествовали по подземной грибной сети.
Я задалась вопросом, можно ли это обнаружить вне лаборатории, в реальном лесу. Сахар может перемещаться от корня одного дерева к другому. Вероятно, добавленный радиоактивный углерод-14 транспортируется только между деревьями одного вида, как обнаружил сэр Дэвид, но, что если он двигается между разными видами деревьев, растущих вместе, как это часто встречается в природе?
Если бы углерод передавался между разными видами деревьев, это стало бы эволюционным парадоксом, поскольку известно, что деревья развиваются, конкурируя, а не сотрудничая. Моя теория казалась мне вполне правдоподобной, поскольку логично, что поддержание процветания сообщества в целом соответствует эгоистичным интересам деревьев, поскольку в этом случае они могут удовлетворять и свои потребности. Я беспокоилась, что подумают работники Лесной службы, но не могла упустить такую возможность. Сосна-донор в эксперименте сэра Дэвида посылала углерод саженцу-приемнику — и даже активнее, когда приемник находился в тени; однако экспериментатор не знал, посылает ли приемник углерод обратно. Если донор получал от своего соседа столько же, сколько отдавал, то это означало равноценный обмен, при котором ни один из участников не получал прибыли. Эксперимент сэра Дэвида не мог показать этого, потому что он помечал радиоактивным углеродом только один из саженцев и не добавлял меченое соединение, чтобы увидеть, возвращает ли реципиент столько же в обратном направлении. Но если один из них действительно получил больше, достаточно ли этого, чтобы помочь ему расти? Если да, то это может опровергнуть господствующую в эволюции и экологии теорию, что сотрудничество не так важно, как конкуренция.
Подробнее читайте:
Сюмард, Сюзанна. Мудрость леса. В поисках материнского древа и таинственной связи всего живого / Сюзанна Симард ; [перевод с английского Евгения Поникарова]. — Москва : Эксмо, 2024. — 400 с. : ил. — (Секреты природы. Книги известных натуралистов).