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

высоко стоящего солнца. Там, где тени от листьев березы не хватало, кедры имели цвет загара, предотвращая повреждение хлорофилла. Саженцы в этой тройке стояли так близко друг к другу, что казались связанными общей историей, имеющей начало, середину и конец.

Барб поинтересовалась, почему я посадила кедр рядом с березой и пихтой.

Кедр не может образовать микоризное грибное партнерство с березой и пихтой из-за того, что формирует арбускулярную микоризу, а не эктомикоризу, как два других вида. Поэтому, если корням кедра достаются сахара, созданные пихтой или березой, то они забирают их уже через почву. Я посадила кедр в качестве контрольного экземпляра, чтобы определить, сколько углерода попадает в почву, а сколько передается через эктомикоризную сеть, связывающую березу и пихту.

С помощью портативного инфракрасного газоанализатора – устройства размером с автомобильный аккумулятор с прозрачной бочкообразной камерой – мы проверили, как тенты выполняют свою задачу по снижению интенсивности фотосинтеза у саженцев пихты. Используя зажимы, я прикрепила камеру поверх иголок пихты без тента.

Оказавшись внутри камеры, иголки пихты продолжали фотосинтез, но теперь газы не просто выделялись в воздух, а проходили через маленький аппарат. Иными словами, газоанализатор измерял скорость фотосинтеза.

Солнце светило сквозь прозрачный пластик камеры, иголки раскачивались. Хвоя пихты жадно поглощала углекислый газ в камере; прибор демонстрировал, что фотосинтез идет с максимально возможной скоростью. Барб записала показания, и мы перешли к следующей тройке, где пихта находилась под плотным тентом и получала только пять процентов света. Просунув камеру под тент и закрепив над хвоей, я вздохнула с облегчением. Мои тенты работали. Скорость фотосинтеза у сильно затененного саженца пихты оказалась в четыре раза ниже, нежели у саженца на открытом солнце. Радовало также, что тенты не влияли на температуру воздуха (что могло изменить скорость фотосинтеза) – они были достаточно пористыми, и воздух свободно проходил через них. Мы побежали к следующему дереву, скрытому под черным тентом. Скорость фотосинтеза у этого частично затененного саженца оказалась промежуточной.

Переходя от пихты к пихте, мы подтвердили эту закономерность. Затем проверили березу.

Полностью освещенные березы фотосинтезировали вдвое активнее, чем саженцы пихты на солнце.

В восемь раз активнее, чем пихты в плотной тени зеленых тентов, что подтверждало наличие между ними резкого градиента «источник – поглотитель». Если эти два дерева связаны микоризной сетью и углерод действительно течет через соединительные гифы по градиенту «источник – поглотитель», как считал сэр Дэвид, то избыток фотосинтетических сахаров в листьях березы должен переходить в корни пихты. От источника (листьев березы) к поглотителю (корням пихты). Я раскраснелась от волнения, просматривая колонки данных. Чем больше тени давали тенты, тем выше был перепад «источник – поглотитель» от березы к пихте.

В конце дня мы погрузили газоанализатор в пикап. Сидя на заднем сиденье, я проверяла, не забыли ли мы что-нибудь. Барб записывала концентрацию углекислого газа, воды и кислорода, количество света, падающего на хвою, и температуру воздуха в камере. Вспомнив о лабораторном исследовании Кристины Арнебрант, молодой исследовательницы из Швеции, которая продемонстрировала, что ольха поставляет азот сосне через микоризные связи, я вернулась на следующий день и взяла образцы листьев березы и хвои пихты, чтобы определить концентрацию азота в них.

Через пару недель лаборатория прислала результаты. Концентрация азота в листьях березы оказалась вдвое выше, чем в иголках пихты. Это не только помогало объяснить более высокую скорость фотосинтеза у березы по сравнению с пихтой (азот – ключевой компонент хлорофилла), но и означало, что между этими двумя видами существует градиент «источник – поглотитель» азота. Как между ольхой, связывающей азот, и сосной, не умеющей это делать, которые фигурировали в исследовании Кристины.

Мне стало интересно, может ли этот градиент «источник – поглотитель» азота оказаться таким же важным, как и градиент углерода, перемещающегося от березы к пихте. Может быть, градиенты перемещения этих двух элементов работают сообща. Возможно, углерод течет по грибному трубопроводу не в виде молекул сахаров: эти сахара распадаются на более простые компоненты (углерод, водород и воду), а свободный углерод соединяется с азотом из почвы и образует аминокислоты (простые органические соединения, используемые для производства белков), например, в листьях и семенах. Вновь образованные аминокислоты и оставшиеся сахара затем распространяются по сети. Благодаря градиентам перемещения углерода и азота – углерода в сахарах и азота с углеродом в аминокислотах – береза обладала бы прекрасными возможностями передавать пихте больше пищи, чем получала взамен.

Месяц ожидания, пока пихта замедлит рост под тентами, казалось, пролетел незаметно. Мы с Джин устроили пеший поход вдоль Стейна – навестили скалу Аскинг и окунули пальцы ног в ледяную воду. Я проводила дни со своей группой, собирая данные в других экспериментах. Проверяла, не звонил ли Келли. Отец сказал, что у брата с Тиффани все в порядке, но мне все равно хотелось услышать его голос. Текли дни, и я представляла, как перепад скорости фотосинтеза между березой и пихтой становится все круче. Неделя, две, три. Я думала, что физиологические процессы у пихт, находящихся в глубокой тени, должны уже так же замедлиться, как у мух на холоде. Когда в середине июля мой четырехнедельный простой закончился, пришло время выяснить, общаются ли между собой береза бумажная и пихта Дугласа.

Я вернулась на место эксперимента в компании научного сотрудника из университета, доктора Дэна Дюралла, специалиста по мечению деревьев изотопами углерода. В Корваллисе мы жили рядом. Дэн только что закончил проект для Агентства по охране окружающей среды, в котором пометил деревья углеродом-14 и выяснил, что половина углерода переносится и хранится под землей – в корнях, почве и организмах, например, в микоризных грибах. Агентство хотело знать, как лучше удерживать углерод в лесах для смягчения последствий изменения климата. Об изменении климата я услышала в начале 90-х на семинаре в Университете штата Орегон; предсказываемая катастрофа произвела на меня ошеломляющее впечатление. Когда я вернулась в Канаду с этими новостями, руководители Лесной службы мне не поверили.

Первым делом мы поставили палатку, потому что комары были размером с бекасов. Воздух настолько кишел ими, а также мошками, слепнями и мокрецами, что каждый вдох приносил с собой какое-нибудь трепещущее насекомое. Мы привезли лабораторный стол, переделанный из обычного, для оборудования и обработки образцов. За то время, что я бежала до пикапа, брала шприцы и газовые баллоны, возвращалась к палатке и застегивала ее на молнию, мне искусали все лицо. Я радовалась, когда мы установили палатку и разложили по местам оборудование. Без такого укрытия насекомые