"Скрытая жизнь деревьев": Они учатся и запоминают

Сюзанна Симард, эколог из Университета Британской Колумбии долгие годы посветила изучению деревьев и пришла к выводу, что деревья - это социальные существа, которые обмениваются питательными веществами, помогают друг другу и сообщают о насекомых-вредителях и других экологических угрозах.

Предыдущие экологи фокусировались на том, что происходит над землей, но Симар использовала радиоактивные изотопы углерода, чтобы проследить, как деревья обмениваются ресурсами и информацией друг с другом через сложную взаимосвязанную сеть микоризных грибов, которые колонизируют корни деревьев. 

Она нашла доказательства того, что деревья распознают своих сородичей и отдают им львиную долю своих питательных веществ, особенно когда саженцы наиболее уязвимы.

Первая книга Симард - "В поисках материнского дерева: Открывая мудрость леса" была выпущена издательством Knopf на этой неделе. В ней она утверждает, что леса - это не коллекции изолированных организмов, а сети постоянно развивающихся взаимоотношений. 

По ее словам, люди разрушали эти сети на протяжении многих лет, применяя такие разрушительные методы, как сплошные рубки и контролируемые пожары. Теперь из-за них изменение климата происходит быстрее, чем деревья могут адаптироваться, что приводит к вымиранию видов и резкому увеличению количества вредителей, таких как короеды, которые опустошают леса на западе Северной Америки.

Симард говорит, что люди могут предпринять множество действий, чтобы помочь лесам - крупнейшему в мире наземному поглотителю углерода - восстановиться и тем самым замедлить глобальное изменение климата. Среди ее самых нетрадиционных идей - ключевая роль древних гигантов, которые она называет "материнскими деревьями", в экосистеме и необходимость их ревностной защиты.

Симард в интервью рассказала о том, что привело ее к таким выводам: 

Проводя время в лесу, как я это делала в детстве в сельской местности Британской Колумбии, вы знаете, что все переплетается и пересекается, все растет рядом друг с другом. Для меня это всегда было невероятно взаимосвязанное место, хотя в детстве я не смогла бы этого сформулировать.

Сегодня в Британской Колумбии лесорубы жертвуют березами и широколиственными деревьями, которые, по их мнению, конкурируют за солнце и питательные вещества с елями, которые они заготавливают. Я обнаружила, что березы на самом деле питают саженцы пихты, поддерживая их жизнь.

Меня послали выяснить, почему некоторые ели на лесопосадках растут не так хорошо, как здоровые молодые ели в естественном лесу. Мы обнаружили, что в естественном лесу, чем больше березы затеняли саженцы пихты Дугласа, тем больше углерода в виде фотосинтетических сахаров березы поставляли им через микоризную сеть под землей.

В березах также много азота, который, в свою очередь, поддерживает бактерии, выполняющие всю работу по круговороту питательных веществ и созданию антибиотиков и других химических веществ в почве, которые противостоят патогенам и помогают создать сбалансированную экосистему.

Береза поставляет в почву углерод и азот, выделяемые корнями и микоризой, и это дает энергию для роста бактерий в почве. Один из видов бактерий, растущих в ризосфере корней березы, - флуоресцентная псевдомонада. Я провела лабораторные исследования и выяснила, что эта бактерия, помещенная в среду с Armillaria ostoyae, патогенным грибком, поражающим ель и в меньшей степени березу, подавляет рост грибка.

Я также обнаружила, что березы дают сахаристые вещества елям летом через микоризные сети, а ели в ответ посылают пищу березам весной и осенью, когда у берез нет листьев.

Разве это не здорово? У некоторых ученых это вызвало затруднения: Зачем дереву посылать фотосинтетические сахара другому виду? А для меня это было так очевидно. Они все помогают друг другу, чтобы создать здоровое сообщество, которое приносит пользу всем.

Лесные сообщества в некоторых отношениях более эффективны, чем наше собственное общество.

Их отношения способствуют разнообразию. Исследования показывают, что биоразнообразие ведет к стабильности - оно ведет к устойчивости, и легко понять, почему. Виды сотрудничают. Это синергетическая система. Одно растение обладает высокой способностью к фотосинтезу, и оно подпитывает все эти почвенные бактерии, которые фиксируют азот. 

Затем появляется другое глубоко укоренившееся растение, которое опускается вниз и приносит воду, которой оно делится с азотфиксирующим растением, поскольку азотфиксирующему растению требуется много воды для осуществления своей деятельности. И вдруг продуктивность всей экосистемы резко возрастает. Потому что виды помогают друг другу.

Это очень важная концепция, о которой нам всем необходимо узнать и принять. Это та концепция, которая от нас ускользает. Сотрудничество не менее важно, чем конкуренция, если не более важно. 

Нам пора пересмотреть наши взгляды на то, как устроена природа.

Чарльз Дарвин также понимал важность сотрудничества. Он знал, что растения живут вместе в сообществах, и писал об этом. Просто эта теория не получила такого же распространения, как его теория конкуренции, основанная на естественном отборе.

Сегодня мы смотрим на такие вещи, как геном человека, и понимаем, что большая часть нашей ДНК имеет вирусное или бактериальное происхождение. Теперь мы знаем, что мы сами являемся консорциумом видов, которые эволюционировали вместе. Это становится все более популярным мышлением. Аналогичным образом, леса - это многовидовые организации. Культуры аборигенов знали об этих связях и взаимодействиях и о том, насколько сложными они были. У людей не всегда был такой редукционистский подход. Это развитие западной науки привело нас к этому.

Западная наука слишком много внимания уделяет индивидуальному организму и недостаточно - функционированию более крупного сообщества.

Многим ученым привыкшим к "общепринятым теориям" не нравится то, что я использую термин "разумные" для описания деревьев. Но я утверждаю, что все намного сложнее и, что в экосистеме в целом есть "интеллект".

Это происходит оттого, что я использую человеческий термин "разумные" для описания высокоразвитой системы, которая работает и имеет структуры, очень похожие на наш мозг. Это не мозг, но у них есть все характеристики интеллекта: поведение, реакция, восприятие, обучение, хранение памяти. И то, что передается по этим сетям, - это [химические вещества], такие как глутамат, который является аминокислотой и служит нейромедиатором в нашем мозге. Я называю эту систему "интеллектуальной", потому что это самое подходящее слово, которое я могу найти в английском языке для описания того, что я вижу.

Некоторые ученые оспаривают использование мной таких слов, как "память". Я действительно считаю, что деревья действительно "помнят" то, что с ними произошло.

Память о прошлых событиях хранится в кольцах деревьев и в ДНК семян. Ширина и плотность древесных колец, а также естественное обилие определенных изотопов хранят воспоминания об условиях произрастания в предыдущие годы, например, был ли это влажный или сухой год, были ли поблизости деревья, или они исчезли, создав больше места для быстрого роста деревьев. В семенах ДНК эволюционирует посредством мутаций, а также эпигенетики, отражающей генетическую адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды.

Будучи учеными, мы получаем очень сильную подготовку. Она может быть довольно жесткой. Существуют очень жесткие экспериментальные схемы. Я не могла просто пойти и понаблюдать за чем-то - они бы не опубликовали мою работу. Я должна была использовать эти экспериментальные схемы - и я их использовала. Но мои наблюдения всегда были так важны для меня, чтобы задавать вопросы, которые я задавала. Они всегда исходили из того, как я росла, как я видела лес, что я наблюдала.

Моя последняя исследовательская работа называется "Проект материнских деревьев". Что такое "материнские деревья"?

Материнские деревья - это самые большие и старые деревья в лесу. Они являются клеем, который скрепляет лес. В них сохранились гены предыдущих климатов; они являются домом для стольких существ, столь велико биоразнообразие. Благодаря своей огромной способности к фотосинтезу, они обеспечивают пищей всю почвенную сеть жизни. Они удерживают углерод в почве и надземной части, а также поддерживают водоток. Эти древние деревья помогают лесам восстанавливаться после нарушений. Мы не можем позволить себе потерять их.

Проект "Материнское дерево" пытается применить эти концепции в реальных лесах, чтобы мы могли начать управлять лесами для обеспечения их устойчивости, биоразнообразия и здоровья, понимая, что мы фактически поставили их на грань разрушения из-за изменения климата и чрезмерной вырубки. В настоящее время мы работаем в девяти лесах, которые простираются на 900 километров от границы США и Канады до Форт-Сент-Джеймс, что примерно на полпути в Британской Колумбии.

У меня нет времени на уныние. Когда я начала изучать эти лесные системы, я поняла, что благодаря тому, как они устроены, они могут восстанавливаться очень быстро. Вы можете довести их до коллапса, но они обладают огромной буферной способностью. Я имею в виду, что природа гениальна, верно?

Но разница сейчас в том, что в условиях изменения климата нам придется немного помочь природе. Мы должны быть уверены, что материнские деревья будут там, чтобы помочь следующему поколению. Нам придется переместить некоторые генотипы, адаптированные к более теплому климату, в более северные или высоко расположенные леса, которые быстро нагреваются. Скорость изменения климата намного выше, чем скорость, с которой деревья могут мигрировать самостоятельно или адаптироваться.

Хотя регенерация из адаптированных к местным условиям семян является наилучшим вариантом, мы так быстро изменили климат, что лесам потребуется помощь для выживания и воспроизводства. Мы должны помочь в миграции семян, уже адаптированных к более теплому климату. Мы должны стать активными проводниками перемен - продуктивными агентами, а не эксплуататорами.