Мудрость леса. В поисках материнского древа и таинственной связи всего живого

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 необходим для создания белков, ферментов и ДНК, наращивания зеленой массы, фотосинтеза и эволюции. Без него растения не могут развиваться.

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.