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

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.

Я стала представлять, как березы и пихты на берегах озера Мейбл соединяются под землей микоризными грибами, подобно лабораторным соснам в эксперименте Рида, и посылают сообщения туда и обратно через гифы. Словно разговор по Всемирной паутине, созданной в 1989 году, всего несколькими годами ранее. Но у деревьев сообщения состоят не из слов, а из углерода. Я вспоминала уроки физиологии растений и представляла, как в листе березы происходит процесс фотосинтеза – световая энергия преобразуется в химическую (сахар), соединяя углекислый газ из воздуха с водой из почвы. Благодаря способности к фотосинтезу, листья – источник химической энергии, двигатель жизни.

Сахар – углеродные кольца, соединенные с водородом и кислородом – накапливается в клетках листьев, а затем сок идет в жилки листьев, как кровь, накачиваемая в артерии.

Из листьев сахар попадает в проводящие клетки флоэмы – ткани, которая опоясывает ствол березы под корой и образует путь от листьев до кончиков корней. Как только сладкий сок оказывается в самых верхних ситовидных клетках флоэмы, между ними и соседними клетками флоэмы возникает осмотический градиент. Осмос приводит к тому, что вода, поглощаемая корнями из почвы, поднимается по ксилеме – внутренней проводящей ткани, связывающей корни с листвой – и поступает в верхние ситовидные клетки флоэмы; концентрация раствора между взаимосвязанными ситовидными клетками уравновешивается. Увеличение давления в клетках – тургорное давление – заставляет продукты фотосинтеза двигаться вниз по гладкой цепи ситовидных клеток до самых корней. Корни, как и надземные части дерева, например почки и семена, нуждаются в энергии и поглощают этот сахар. Листья – источник продуктов фотосинтеза, а корни – поглотитель. Клетки корней быстро метаболизируют сахар и частично перемещают его в соседние клетки корней вместе с водой, ослабляя тур-горное давление. Это передвижение воды с сахаром из одной клетки корня в другую играет определенную роль в градиенте «источник – поглотитель», поскольку раствор продолжает течь от корней к листьям, а затем от верхушки дерева к низу. Такой процесс ученые называют напорным потоком. Это похоже на перекачку крови из костного мозга (источник) в сосуды, а затем в клетки (поглотители) для удовлетворения нашей потребности в кислороде. Пока листья синтезируют сахар в процессе фотосинтеза, увеличивая силу источника, а корни продолжают метаболизировать перенесенные сахара для наращивания корневых тканей, увеличивая силу поглотителя, раствор сахара продолжает двигаться по градиенту «источник – поглотитель» от листьев к корням.

Мы перенесли тенты дальше по склону к оставшимся тройкам. Я рисковала, проводя этот эксперимент, поскольку еще не было установлено, что в лесах образуются подземные сети, тем более между деревьями разных пород. Еще более невероятной казалась идея, что эти сети могут служить путями для сотрудничества и торговыми маршрутами для сахара. Но я впитала достоинства синергии, когда росла в лесу, бродя по заросшим деревьями склонам горы Симард, лазая по деревьям и строя убежища вместе с Келли.

Сахарный поезд в моем воображении не останавливался у корней. Я наблюдала, как продукты фотосинтеза перегружаются из кончиков корней к микоризным грибным партнерам, словно товар, перекладываемый из вагонов в грузовики. Сахар поступает в клетки гриба, захватившие клетки корней и уходящие от них в виде нитей в почву. Вода из почвы устремляется в эти грибные клетки-приемники, чтобы уравновесить концентрацию сахара в соседних грибных клетках точно так же, как это происходит в листьях и флоэме. Возрастающее давление от притока воды распространяет сахарный раствор по нитям грибных клеток, окутывающих корни, а затем по гифам, уходящим в почву, подобно воде, текущей из крана по множеству подсоединенных шлангов. Часть сахаров расходится, способствуя росту новых гиф в почве, которые помогут собрать больше воды и питательных веществ и вернут их к корням.

Я планировала пометить березу бумажную радиоактивным изотопом (углерод-14), чтобы проследить, как продукты фотосинтеза березы перемещаются к пихте Дугласа, а пихту – стабильным изотопом (углерод-13), чтобы увидеть, как продукты фотосинтеза пихты переходят к березе бумажной. Таким образом я могла не только выяснить, транспортируется ли углерод от березы к пихте, но и узнать, движется ли он в обратном направлении – от пихты к березе, словно грузовики по двухполосному шоссе. Измерив количество обоих изотопов, попавших в каждый саженец, я могла также определить, не отдала ли береза пихте больше, чем получила взамен. В этом случае стало бы ясно: деревья находятся в более сложном танце, нежели просто в борьбе за свет; я узнала бы, верна ли моя интуитивная догадка, что деревья тесно связаны друг с другом, меняя поведение в зависимости от функционирования всего сообщества.

Всю неделю ожидание проверки саженцев отвлекало меня от постоянного беспокойства за Келли. Молодые деревца поднялись энергично, от щиколотки до колена. Когда мы с Барб переходили от тройки к тройке, саженцы приветствовали нас ароматным букетом и мягкой пестротой. Деревца были жизнеспособными.

– Похоже, ты расскажешь мне кое-какие секреты, – пробормотала я, потянувшись к пихте с крепким стеблем.

Ее хвоя уже касалась мягких зубчатых листьев соседней березы. Кедры сияли там, где береза отбрасывала прохладную тень, защищая их нежные хлоропласты от