Как лосось превращается в деревья

Сложность экосистем демонстрируют взаимосвязи между деревьями и рыбами. В областях, где почва слишком бедна питательными веществами, рост деревьев напрямую зависит от юрких водных обитателей.

Рыбы являются важным фактором распределения питательных веществ. Например, лосось в молодом возрасте уходит в море, где проводит два-три года. Там он живет и охотится, сильно прибавляя в размерах и весе. На Тихоокеанском побережье Северной Америки распространены многие разновидности лосося, крупнейшей из которых является чавыча. Во время пребывания в море она вырастает до 1,5 метра в длину и набирает до 30 килограммов. И это не только мышечная масса, но и большое количество жира. Жир нужен рыбам для того, чтобы перенести утомительное обратное путешествие в реки, где они когда-то родились. Лосось с трудом плывет против течения, преодолевая порой сотни километров и многочисленные пороги. В теле рыб содержатся в концентрированной форме различные соединения азота и фосфора, но их это не интересует. Лососю надо любой ценой совершить первый – и последний в жизни – акт любви, произвести потомство и умереть. Во время обратной миграции серебристо-металлический цвет чешуи частично меняется на красноватый и рыба сильно теряет в весе, потому что ничего не ест. Из-за этого содержание жира в теле постепенно снижается. Из последних сил лосось добирается до мест нереста, откладывает икру и, обессиленный, гибнет.

Для леса и его обитателей нерест означает время урожая. Голодные животные выстраиваются вдоль берегов. На Тихоокеанском побережье это медведи гризли и барибалы. Они выуживают из воды проплывающий мимо лосось и поедают его, нагуливая жир на зиму. В зависимости от места, где происходит ловля, и продолжительности нереста рыба уже более или менее истощена. Поначалу медведи едят любую рыбу, но потом становятся более разборчивыми. Худой лосось, содержащий мало калорий, они только надкусывают. И тогда у многих других видов животных тоже появляется шанс перекусить. Норки, лисы, хищные птицы и бесчисленное множество насекомых набрасываются на остатки рыбных тушек и растаскивают их в разные стороны. После обильного пиршества остаются некоторые части (например, кости). Они служат удобрением для почвы. Большое количество азота попадает в землю через испражнения животных. Таким образом вдоль берегов в почве накапливается много соединений азота. Ученые Скотт Дженд и Томас Куинн пишут в журнале Spektrum der Wissenschaft, что путем молекулярного анализа удалось установить: до 70 процентов азота в растительности по берегам водоемов имеет морское происхождение (т. е. из лосося). Это сильно сказывается на развитии деревьев. Так, например, ситхинские ели в этих местах растут в три раза быстрее, чем такие же деревья, не получающие дополнительного удобрения из рыб. В некоторых экземплярах деревьев более 80 процентов азота имеет рыбное происхождение. Откуда это известно? Ключ к разгадке представляет собой изотоп азота ¹⁵N, который в этих краях встречается только в море и, соответственно, в организме рыб. Если данные молекулы обнаруживают в растениях, это является прямым указанием на их происхождение (в данном случае из лосося).

Но не все эти ценные питательные вещества остаются на суше. Когда рыба съедена и переварена, испражнения животных попадают на почву и постепенно просачиваются в нее. Здесь их поджидают и жадно всасывают корни деревьев. В этом им помогают грибки, тонким пушистым слоем покрывающие нежные молодые отростки корней. Они позволяют усваивать максимум питательных веществ и отправлять их вверх по стволу. Затем с деревьев опадает листва, стволы умерших деревьев тоже сгнивают. После того как армада микроорганизмов тщательно разложит все на составные части, питательные вещества перейдут к другим деревьям, высасывающим этот эликсир жизни из почвы. Но даже такая разветвленная сеть не способна удержать все вещества, и часть их неизбежно смывается в реки, а оттуда попадает в моря, где их ждут бесчисленные крошечные создания.

Насколько наследие деревьев важно для морей, демонстрирует впечатляющее исследование, проведенное в Японии. Химик из Университета Хоккайдо Кацухико Мацунага обнаружил, что кислоты, образующиеся в опавшей листве, через ручьи и реки попадают в море, где стимулируют рост планктона, служащего первым и самым главным звеном пищевой цепи. Значит, чем больше лесов, тем больше рыбы? Ученый порекомендовал местным рыболовецким предприятиям высаживать деревья по берегам моря и рек. И действительно, в воду стало попадать больше опавших листьев, что в конечном счете привело к увеличению количества рыбы и моллюсков.

Но давайте вернемся к лососю, который удобряет ситхинские ели и другие деревья в лесах на северо-западе Америки. Косвенную выгоду от этого приобретают не только деревья. Уже упомянутые поедатели рыбы (лисы, птицы, насекомые) сами в свою очередь служат добычей для других животных. Доктор Том Раймхен из Университета Виктории обнаружил, что до 50 процентов азота, содержащегося в организме некоторых особей, происходит из организма рыб. Данный феномен прослеживается как у насекомых, так и у растений вдоль всех рек, служащих путями миграции лосося. Естественно, что это на руку многим видам птиц.

Доктор Раймхен и команда исследователей, работающая под его руководством, взяли образцы древесины из стволов старых деревьев. Их годовые кольца представляют собой настоящий архив и отражают все пережитые деревом события. Засушливые годы отмечены тонкими кольцами, а дождливые – широкими. Разумеется, по кольцам можно определить и количество питательных веществ, полученных деревом. Так удалось установить прямую связь между прежними периодами изобилия рыбы в отдельные годы и содержанием в древесине изотопа азота ¹⁵N. Установлено также, что за последние 100 лет численность популяции лосося сильно сократилась и эта рыба уже не заходит на нерест во многие реки Северной Америки. Какое отношение имеет данная история к европейским лесам? Самое прямое, если обратиться к истории нашей природы. Когда-то и в местных реках было полно лосося и здесь тоже водились бурые медведи. К сожалению, от тех времен уже не осталось деревьев, в которых можно было бы обнаружить азот рыбного происхождения. Уже в Средние века началась массированная вырубка лесов, и старые деревья исчезли. Средний возраст сегодняшних буков, дубов, елей и сосен составляет в Германии менее 80 лет. На тот момент уже не было ни медведей, ни значительной численности популяций лосося, поэтому в деревьях практически нет молекул изотопа ¹⁵N. А как было раньше? Одна из возможностей выяснить это состоит в том, чтобы изучить деревянные балки старых домов, но, насколько я знаю, подобные исследования пока не проводились.

То, что раньше в Германии было много лосося, не подлежит сомнению. До сих пор рассказывают легенды, что в старые времена не разрешалось кормить лососем домашнюю прислугу чаще трех раз в неделю.

Здесь обитал атлантический лосось, и сейчас он повсеместно возвращается. Это результат усилий по охране окружающей среды и, в частности, по очищению водоемов. Я вырос возле Рейна и хорошо помню, что родители не разрешали мне играть в воде. Она была настолько грязной, что в этом коктейле сточных вод с химических предприятий выживали лишь редкие виды рыб. В 80-е годы XX века начали приниматься меры по очистке реки, но в 1988 году дело все же дошло до небольшого скандала, когда федеральный министр экологии Клаус Тёпфер прыгнул в Рейн, чтобы переплыть его. За три года до этого он поспорил, что благодаря новой политике в сфере экологии качество воды улучшится настолько, что в ней вновь можно будет купаться. Журнал Spiegel потом с издевкой писал, что министр вышел из мутного потока с покрасневшими глазами. Все же вода в то время была еще недостаточно чистой.

К счастью, к настоящему времени обстановка сильно изменилась. Рейн сейчас настолько чист, что на его берегах вновь устраивают пляжи. И лосось в нем снова хорошо себя чувствует. Правда, ему требуется помощь. Взрослые особи всегда возвращаются в реки, где провели свою юность, но если они в свое время исчезли из какого-то водоема, то вряд ли уже когда-нибудь туда вернутся. Поэтому неравнодушные к проблемам природы общественные организации выпускают сотни тысяч мальков лосося в подходящие водоемы. Найти их не так-то просто, потому что на пути рыбы повсюду построены гидроэлектростанции и плотины. Для возвращения из моря на плотинах сейчас устраивают специальные «лестницы», имитирующие речные пороги, которые рыба преодолевает прыжками.

Мы потратили немалые деньги, чтобы обустроить ручей для лосося на своем участке леса. На этом ручье шириной всего четыре метра когда-то были установлены запруды для водяных мельниц. В результате из ручья пропал не только лосось; исчезли и многие другие виды животных, в частности раки. Если живность может только сплавляться вниз по течению, но не в силах преодолеть путь наверх, то в какой-то момент выше плотины вообще ничего не останется. Сейчас эти сооружения понемногу демонтируются, чтобы рыба снова могла доходить до своих привычных нерестилищ в верховьях. Это колоссальное достижение, дающее повод для надежды. И действительно, в ручье уже видели взрослый лосось, который после нескольких лет, проведенных в море, вернулся к тому месту, где его выпустили, и отложил икру. Появляются первые поколения настоящего дикого лосося, родившегося на воле.

Лосось возвращается, а вот медведи, к сожалению, пока нет. В районе Рейна, по берегам которого построено множество городов, это, конечно, проблематично, но в сельской местности вполне возможно. Правда, медведи в данном случае не так уж необходимы. С их ролью вполне могут справиться птицы, охотящиеся на рыб, например бакланы. В свое время эти птицы были почти истреблены, но строгие меры защиты привели к тому, что они вернулись на реки Центральной Европы. С 1990-х годов я постоянно вижу их на Рейне и его притоке Аре, протекающем вблизи моей родной деревни Хюммель.

Бакланы – ловкие ныряльщики, способные охотиться под водой. Набив желудок рыбой, сытые и довольные птицы дремлют на верхушках деревьев, растущих по берегам. При этом они удобряют почву под ними пометом, содержащим ценные соединения азота. Правда, необходимо учитывать количество птиц. Если их слишком много, это скорее вредит деревьям. Так произошло, в частности, в излучине Саара, где неподалеку от берега высажен искусственный лес, состоящий из представителей североамериканской флоры. Там поселилась громадная колония бакланов, помет которых оказался настолько едким, что уже уничтожил часть крон деревьев, к неудовольствию владельцев леса. Но это не самая главная причина, по которой эти птицы не пользуются особой любовью. Немногочисленный лосось, который в результате затраченных людьми немалых сил и средств поднимается вверх по течению, становится добычей бакланов еще до того, как успевает отнереститься. И что дальше? Здесь мы опять сталкиваемся с круговоротом питательных веществ в природе, но в данном случае он противоречит интересам человека. Понятно, что никто не хочет беспомощно наблюдать за тем, как птицы грозят перечеркнуть все достигнутые успехи. Но разве обязательно сразу хвататься за ружье? А ведь именно это происходит на Аре, причем с благословения как раз тех организаций, которые выступают за возрождение лосося. Действительно ли они беспокоятся о природе? Объединение ARGE на своей странице в интернете с удовлетворением оповещает всех, что, несмотря на строгие законодательные меры Евросоюза по защите бакланов, охота на них по-прежнему возможна в порядке исключения, так как это помогает предотвратить ущерб, причиняемый рыбному хозяйству. Заглянув в устав этой организации, мы увидим, что ее членами могут стать только рыболовы и арендаторы рыбоводческих водоемов. Жаль, что работа объединения, заслужившего лавры борцов за возрождение лосося, приобретает нехороший привкус.

Но нуждаются ли вообще леса вокруг крупных населенных пунктов (а это практически вся Центральная Европа) в натуральных азотных удобрениях? В последние десятилетия появляются новые источники азота, причем в избытке. И они не имеют ничего общего с природой. По сравнению с чистым воздухом на севере Америки Германия имеет дело с мутным супом. На глаз это, может быть, и незаметно, но содержание вредных веществ в атмосфере очень велико. А может, «питательных»? Автомобильный транспорт и сельское хозяйство поставляют их вместе с выхлопными газами и сточными водами в большем количестве, чем требуется растениям. Но давайте по порядку.

В воздухе содержится много азота. Вы сами, читая эти строки, вдыхаете и выдыхаете его в больших количествах. Ведь содержание в воздухе кислорода, который так важен для нас, составляет всего 21 процент, а азота – 78 процентов. Строго говоря, три четверти каждого вдоха для нас бесполезны. Это не значит, что нам совсем не нужен азот. Напротив, в своем теле вы носите около двух килограммов данного элемента в составе белков, аминокислот и других веществ. То же самое касается и растений. Для дыхания им этот газ тоже не нужен. Их интересуют только соединения, в которых он содержится. Они нужны для строительства белков и генетического материала. К сожалению, эти соединения в природе довольно редки. Если дереву не повезло и оно не стоит возле водоема, где водится лосось, возникают проблемы. Выручить смогут испражнения проходящих мимо животных или даже целый труп, разлагающийся где-нибудь в зоне досягаемости корней. Вносят свой вклад и молнии, часть энергии которых затрачивается на образование окислов азота из воздуха. Некоторые деревья обладают способностью в сотрудничестве с бактериями преобразовывать атмосферный азот в нужные соединения в корневых клубеньках. К примеру, производителем азотных удобрений является ольха. Однако большинство деревьев, к сожалению, не обладает такими способностями, а потому вынуждено довольствоваться отходами жизнедеятельности животных. Можно сказать, что в природе эти ценные соединения азота всегда рассматривались как своего рода деликатес. Но тут появился человек. Современные устройства, в которых используется сгорание топлива, будь то автомобили или отопительные установки, делают то же самое, что и молнии. В качестве побочного продукта они образуют соединения атмосферного азота с кислородом, которые разносятся ветром во все стороны и вместе с дождем оседают на землю. Свою лепту вносит и сельское хозяйство, которое пытается добиться максимальной урожайности за счет использования искусственных азотных удобрений. Общее количество соединений азота, образующихся в мире в результате нашей деятельности, составляет почти 200 миллионов тонн, или 27 килограммов на каждого жителя Земли, а в индустриальных странах – и все 100 килограммов. Вам кажется, что это не много? Давайте вернемся к лососю и оценим его вклад в развитие деревьев. В организме самца кеты содержится в среднем 130 граммов азота. Если европейцы будут оценивать ежегодные выбросы соединений азота на душу населения в рыбинах, то получится около 750 штук. При плотности населения 230 человек на квадратный километр это означает, что на данную площадь приходится 172 500 рыбин. Понятно, что это намного превосходит потребности естественного круговорота питательных веществ. Выхлопные газы, сточные воды, внесение удобрений в почву тоже способствуют росту растений, но неприятные последствия становятся заметны, когда мы вдруг обнаруживаем слишком большое количество нитратов в питьевой воде.

Работники лесничеств уже давно это заметили. Их питомцы, деревья, вот уже несколько десятилетий растут быстрее, чем обычно. За счет этого производится больше древесины, и все прежние расчеты приходится пересматривать. Нормативы для различных видов деревьев, в которых указано, с какой скоростью они должны расти в определенном возрасте, в последнее время увеличены на 30 процентов. Хорошо ли это? Вовсе нет. В естественных условиях деревья не должны расти так быстро. В древних лесах молодой подрост первые 200 лет находился в тени родительских деревьев, вырастал всего на несколько метров и при этом образовывал невероятно прочную древесину. В современных лесах, рассчитанных на коммерческое использование, саженцы растут без сдерживающего «зонтика» родителей. Они стремительно растут даже без использования азотных удобрений, образуя широкие годовые кольца. Клетки древесины, превышающие нормальные размеры, содержат значительно больше воздуха, поэтому сильнее подвержены заражению грибками, которым тоже хочется дышать. Если дерево быстрее растет, оно и гниет быстрее, в результате не достигая преклонного возраста. Теперь добавьте сюда поступающие из воздуха азотные удобрения, которые еще больше ускоряют рост. Это напоминает сидящего на допинге спортсмена, который, помимо обычной дозы, получает дополнительный укол.

Высокая азотная нагрузка на природу, к счастью, не станет долгосрочной проблемой, если нам удастся сократить выбросы вредных веществ. В почве живет огромное количество бактерий, которые добывают энергию из окислов азота, разлагая их на исходные составные части, в результате чего газообразный азот уходит из почвы и возвращается на свою родину – в атмосферу. Оставшаяся часть в результате дождей уходит в подпочвенные воды и портит качество питьевой воды – нашего важнейшего продукта питания. Но этот маятник сразу же качнется в обратную сторону, как только мы сократим свое вмешательство в экосистему. И тогда на первый план вновь выйдет фактор лосося и медведей.

Однако этот дуэт работает в полную силу только на берегах водоемов. В то же время существует природная стихия, оказывающая влияние на всю поверхность планеты. Она изменяет форму гор, прокладывает долины, формирует луга. Эта гигантская преобразующая машина носит название «вода».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.