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.