Правда ли, что мир под нашими ногами не менее богат и разнообразен, чем то, что мы видим на поверхности? Что мы о нем знаем и чего не знаем? Какие удивительные существа там живут и чему они могут нас научить? Почему нельзя оставлять на земле мусор и пластиковые пакеты? Надо ли убирать отходы жизнедеятельности за своими собаками? Какова функция почвы в общем круговороте веществ? Об этом сотрудники портала «Научная Россия» поговорили с Константином Брониславовичем Гонгальским, профессором РАН, заместителем директора Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН, заведующим лабораторией изучения экологических функций почв.
— Константин Брониславович, экологические функции почвы — какие они?
— Мы привыкли, что почва всегда под нами, мы твердо стоим на земле, но не всегда понимаем, что она нам дает. Более или менее осознаем, что почва дает урожай, если выращиваем сельскохозяйственную продукцию; древесину — если на ней растет лес. Но на самом деле почва несет в себе множество других функций.
В последние годы внимание многих исследователей привлечено к тому, что почва — это буферная среда, которая может снижать силу климатических изменений, модерировать процессы тепло- и влагообмена, то есть накапливать и отдавать влагу в экосистемы, снижать температурные изменения, влияющие на растения. В последние годы все больше внимания приковывается к почве с точки зрения того, что она служит одним из важнейших регуляторов потоков углерода — эмиссии парниковых газов и депонирования в почву излишнего углерода, который человек производит в процессе своей деятельности, используя в основном углеводородное топливо. Почва позволяет депонировать этот углерод обратно. В последнее время эта накапливающая функция регулирования потоков углерода — одна из наиболее важных для человека.
— У почвы есть еще информационная функция. Что это значит?
— Это значит, что в ней обитает огромное количество организмов, содержащих в себе грандиозное количество информации в виде ДНК или РНК, и запас той информации, которая есть в почве, до сих пор еще недооценен. Функций почвы как таковых на самом деле значительно больше, чем известные нам сегодня.
— То, что мы «закатаны в асфальт», живем уже не на почве, — это плохо или нормально?
— Безусловно, среда в городе совершенно другая, нежели в природных экосистемах. Жара в городе сильнее, потому что тут есть раскаленные поверхности. Когда у нас почва открытая, она «дышит» — в ней огромное количество животных, микроорганизмов, корней, они все испаряют влагу, выдыхают углекислый газ или производят другие газы. Она находится в балансе с окружающей атмосферой над почвой.
Конечно, когда все это закрыто асфальтом, связи нарушаются, микроклимат в городе совсем другой. Поэтому очень важно иметь хоть какие-то зеленые участки, вплоть до искусственных газонов.
Еще важный вопрос, и он меня волнует как человека, связанного с почвенной биотой: в городах происходит бесконечный процесс очищения после опадания листьев, когда их собирают и увозят, — это очень сильно нарушает функционирование экосистем, в том числе и почвы.
— Этого делать не надо?
— Тут есть чисто утилитарная мотивация: у нас не будут расти газоны, будет развиваться какая-то сорная растительность… Но если мы говорим с точки зрения этих экосистем, то, конечно, оставлять листву значительно более правильно, и это во многом будет способствовать самоподдержанию экосистем.
Вот пример. Я только что был на Глобальной конференции по изучению почвенного биоразнообразия в Дублине. Речь там шла обо всех организмах, которые живут в почве. 80% докладов было о микроорганизмах — грибах, бактериях, археях. В общем, конференция была посвящена всему живому, что мы можем найти в почве.
В свободное время я ходил по паркам и обнаружил, что во многих местах стоят указатели, где написано: экосистема сформирована таким образом, чтобы поддерживать естественное биоразнообразие. Например, газоны и кусты как-то ограничены, под ними разложены кучками спиленные бревнышки, кое-где совсем не убран никакой растительный опад и стоит табличка: «Для сохранения биоразнообразия». Ведь многие организмы живут именно в том, что мы убираем: в опаде, в бревнах, ветках. И это поддерживает функционирование экосистем — они сами способны обеспечивать себя в долгосрочной перспективе. Цикл не прерывается, если мы не выносим питательные вещества в форме растительного опада, они продолжают естественным образом функционировать. И это привлекает много видов, в том числе охраняемых. Такая практика мне очень понравилась.
— Понятно, что не надо убирать опавшие листья. Но нужно ли убирать отходы жизнедеятельности за своим питомцем? Тут есть полярно противоположные точки зрения.
— Мы живем в городе. Это пространство людей, и мы должны заботиться не только об их здоровье, но и о комфорте. Да, собачьи фекалии — это естественный продукт, но ни в одной экосистеме нет такой плотности собак, как в наших парках. Если у нас по одному и тому же газону проходит сотня собак за день, с продуктами их жизнедеятельности никакая экосистема не справится. Плюс город так устроен, что в нем многие элементы биоразнообразия, которые связаны с утилизацией помета, просто отсутствуют. Например, жуков-навозников в городе практически нет. Раньше, когда были лошади, они присутствовали в парках. Сейчас они сюда не прилетают. Вообще численность копрофагов (насекомых, поедающих экскременты) сейчас в городах небольшая. Они не смогут справиться с тем пометом, который оставляют собаки. Поэтому в этом случае я на техногенной стороне — надо убирать.
— Согласна с вами. Поговорим о вашей лаборатории: что важного и уникального вы делаете в данном направлении?
— Наша лаборатория была создана в 1993 г., в этом году нам 30 лет. Ее создал академик Глеб Всеволодович Добровольский, один из ведущих наших почвоведов, который прожил почти 100 лет. Он в то неспокойное время, когда нужно было сохранить то, что имеется, наоборот, создал направление, сейчас одно из самых востребованных в мире. В начале 1990-х гг. мало кто занимался изучением функционирования почв. У нас в лаборатории есть классические почвоведы, которые занимаются почвами, есть почвенные микробиологи и почвенные зоологи. Особенность нашей лаборатории в том, что мы пытаемся выстраивать взаимодействие между животными, микробами и почвой и смотреть, как они между собой связаны, как происходит их функционирование в широком смысле.
Наши почвоведы, например, участвовали в составлении глобальной карты запасов углерода в почве. Составлена карта запасов углерода в почве на территории России, показывающая прогнозные и аналитические данные: где и сколько в почве содержится углерода. Это важно в том числе для расчетов эмиссии углерода из почвы, для оценок, кто кому должен, если переходить к оценке так называемых карбоновых кредитов, и т.д. Наши почвенные зоологи очень активно вовлечены в оценки глобального распределения почвенных животных и их участия в процессах, тоже в больших масштабах.
— Существует ли карта, где нарисовано, на каких глубинах и какие организмы могут жить?
— Такой карты еще нет. Но надо сказать, что животные в основном живут в самом верхнем слое — 10–15 см. Там живет порядка 90% всего почвенного биоразнообразия.
— А глубже?
— У наших коллег в лаборатории почвенной зоологии был проект по глубокопочвенной фауне, они докапывались до 2 м. Там тоже есть жизнь — иногда по корням туда уходят мелкие животные. Конечно, их там очень мало, но они там встречаются.
— А на какой глубине нет жизни?
— По крайней мере, на той глубине, которая представляет собой почву, до подстилающей породы, все равно есть жизнь. В конечном счете там есть микроорганизмы (бактерии, археи, грибы): они проникают очень глубоко. В грунтовых водах всегда есть жизнь. Но когда мы сталкиваемся с подстилающей породой, там формально проходит граница биосферы, и дальше жизнь не идет.
— Доводится ли вам открывать новые почвенные организмы?
— Я бы сказал, что это рутинный процесс. Их приходится описывать постоянно — все время появляются новые виды почвенных животных. В нашей лаборатории не так много систематиков, но в соседней лаборатории, например, они есть. Например, в прошлом году Анатолий Борисович Бабенко открыл около 30 видов коллембол, или ногохвосток, а Сергей Ильич Головач — около 20 видов двупарноногих многоножек. Я описал несколько видов мокриц. Тут дело не в том, чтобы их найти, а в том, чтобы описать, доказать, что это новый вид, напечатать статью. Это довольно трудоемкий процесс.
Но, по некоторым оценкам, мы не знаем чуть ли не 90% разнообразия. Особенно в тропиках. Когда люди приезжают собирать почвенных животных, оказывается, что определить большинство групп до вида невозможно, потому что они не описаны. Моя коллега работала с коллекцией пауков из бельгийского Конго, и у нее 90–95% видов пауков были не описаны. Она сделала в течение своего проекта, сколько могла, но львиная доля экземпляров так и остались без описания.
— Какой самый удивительный подземный вид, с которым вам довелось столкнуться?
— Мне не пришлось это видеть лично, но в 1970-е гг. открыли гигантских дождевых червей, о существовании которых ранее было неизвестно. Это дождевые черви длиной 1,5–2 м и диаметром 5–7 см. Размером — приличная змея.
Открыли их на юге Франции, в самых курортных районах, где, казалось бы, все изучено. Они живут на большой глубине, как раз на границе почвенного профиля и подстилающей породы, там, где аккумулируются потоки грунтовых вод. Вода — довольно питательная для них среда, они строят ходы и довольно шустро там бегают. Их не могли оттуда выловить довольно долго. Потом оказалось, что этих дождевых червей много по всему миру, это реальные животные длиной в 1,5 м.
Из забавных существ, с которыми мне приходилось сталкиваться, — тихоходки, самые фантастические твари, обитающие под землей. Они чрезвычайно милые внешне, я видел плюшевых тихоходок в детских магазинах.
— Какой интересный способ рассказать людям о подземном мире!
— Это важная вещь. На конференции по биоразнообразию почв присутствует довольно много людей, которые занимаются продвижением знания о почвенной биоте, о почве на мировом уровне. Например, создан консорциум Global Soil Biodiversity Initiative — Инициатива по продвижению изучения биоразнообразия. Они проводят вебинары, регулярно собирают конференции.
Одна из важнейших проблем, которую они обсуждают, — люди во всем мире не знают о почвенных животных и ими не интересуются. Пока эти животные не станут тебе чем-то симпатичными, они не будут вызывать интереса. Тихоходки — это один из таких путей.
— Какие они?
— Это довольно мелкие животные (около 1 мм), которые живут в почвенной влаге и питаются соками мхов. Неприметные существа. Но они очень интересны с точки зрения экологии: например, могут переносить чрезвычайно высокие уровни радиации. Тихоходок выносили в открытый космос, потом возвращали обратно — они оживали и продолжали жить. Их охлаждали до ˗273º С, они оживали. Это одни из самых живучих существ. Они могут пережить экстремальные воздействия, когда они обезвоживаются, превращаются в сухие корочки, но продолжают при этом быть живыми организмами, хотя все процессы там остановлены.
— А можно у них чему-то научиться, перенять эти навыки? Например, для путешествия в космосе, где, как известно, царит жесткое излучение, на дальние расстояния?
— Потенциально — да. На конференции я увидел, что почвенно-зоологические исследования переходят на молекулярно-генетический уровень. Такие работы ведутся и у нас. То, что делается на человеке, на крупных позвоночных животных, на растениях, пришло и в почвенную зоологию и экологию. Например, можно смотреть, какие гены задействуются у тех же тихоходок в случае, когда происходит экстремальное воздействие, что им помогает его пережить. Вполне возможно, что какие-то из этих генов есть и у нас, но они не включаются или не работают. Если их как-то экспрессировать в нужный момент, они, может быть, окажутся очень кстати. Понятно, что мы не можем схлопнуться до сухой корочки и перелетать в космосе, будучи абсолютно обезвоженными, что могут делать тихоходки, но какие-то пути к анализу этого состояния вполне возможны.
— Известно, что некоторые из существ, живущих под землей, обладают удивительными свойствами. Например, голые землекопы не болеют раком и очень долго живут. Или недавно в Сибири, под Красноярском, нашли светящихся червей — непонятно, зачем они светятся, ведь это лишние, казалось бы, энергозатраты. Приходилось ли вам встречаться с чем-то необъяснимым и удивительным?
— Кстати, светящимися червями у нас в лаборатории тоже занимаются. Из того, что мы видели удивительного под землей, можно упомянуть двупарноногих многоножек, кивсяков. Они бывают крупные, бегают по поверхности. Это животные, которые могут содержать в себе огромное количество ядовитых веществ, например синильной кислоты. Когда их собираешь без перчаток, кожа на руках белеет — отмирает, такие там высокие концентрации кислоты. При этом сами они от этого совершенно не страдают — они полностью изолированы внешне от этой кислоты. Их почти никто не ест, у них практически нет врагов. Совершенно удивительно, как они в таких больших концентрациях производят ядовитые вещества.
— Среди изучаемых вами существ есть долгожители?
— У беспозвоночных этот эффект достигается ограничением среды. Каждое беспозвоночное или насекомое стремится как можно скорее завершить свой жизненный цикл, пройти от яйца до того, чтобы произвести следующее поколение. Они ограничены обычно несколькими факторами, в том числе температурой. Жизненный цикл удлиняется при продвижении в высокие широты. Те насекомые, которые могут завершить жизненный цикл в течение года или несколько раз за год в наших широтах, где-нибудь в Арктике делают это в течение нескольких лет.
Второе — это ресурсы, белок, который они получают как пищу. Поэтому мы наблюдаем явления цикад, которые в личиночной стадии живут 11 лет, потом линяют и превращаются в цикаду. Что им мешает сделать это быстрее, почему они должны жить столько лет в почве? Потому что личинки цикад питаются корнями растений, в которых очень мало белка. А им, чтобы построить тело (а цикада — это крупное насекомое), нужно этот белок набрать.
— То, что вы занимаетесь почвой, накладывает отпечаток на ваш образ жизни? Вы более внимательны, чем обычный человек? Когда идете по земле, обращаете внимание на то, что у вас под ногами?
— Говорят, индусы ходят босиком так, чтобы не раздавить муравья. Мне всегда было интересно: почему они ограничиваются уровнем муравья? Есть же более мелкие животные. Где проходит эта граница, на которой мы можем наступить на организм, а где не можем? Конечно, мне всегда любопытно посмотреть, что есть еще мельче и еще симпатичнее.
— Поэтому вы ходите с микроскопом?
— Ну, нет. Я занимаюсь систематикой мокриц, собираю их, определяю, поэтому везде заглядываю под пни и коряги. Мои дети уже привыкли к этому, помогают мне все время где-нибудь что-нибудь поймать. Всегда находится что-нибудь интересное, даже в изученных местах — появляются виды-вселенцы, например. Сейчас происходит постоянное перемешивание почвенной фауны. Многие виды активно проникают в новые для них экосистемы буквально на глазах одного поколения, на моих собственных. В некоторых городах количество видов мокриц и дождевых червей увеличивается за счет вселенцев очень быстро. Даже прогуливаясь по одним и тем же паркам где-нибудь в Москве, все время можно найти что-нибудь интересное. Конечно, я все время хожу и смотрю под ноги.
— Наверное, это не менее интересно, чем астроному созерцать звезды — это тоже своего рода целая вселенная?
— Да, так и есть. Многие из этих существ довольно симпатичные. Конечно, когда я говорю, что занимаюсь мокрицами, у многих это вызывает отторжение. Я веду занятия у студентов небиологических специальностей по почвенной биологии, они начинают фыркать. А потом смотрят в микроскоп и говорят: «Ой, какая у него мордашка симпатичная! Ой, он весь пушистый!» Знакомство с живыми объектами побуждает людей их изучать. А когда ты в это погружаешься, становишься более дружелюбным к этому объекту. Это очень помогает: дети наших сотрудников спокойно хватают кивсяков, мокриц, приносят, изучают, их не боятся. И мне кажется, что это важно.
— Константин Брониславович, как должен вести себя человек с точки зрения почвенной экологии в парке, в лесу? Что делать нельзя?
— Очень важно выносить за собой мусор. Даже если вам кажется, что это легко разлагается, он может нести за собой продукты разложения, которые отравляют почву. Важно выносить пластик. Сейчас много экспериментов по поводу того, как ведет себя пластик в природе. Просто лежащий на почве пластиковый пакет увеличивает температуру, как теплица. Особенно это сказывается на микробах. Меняется ритм их жизни, и это может понемногу повлиять на все процессы, которые происходят в почве.
Я поехал в Дублине за город, вышел на море. Стоит огромный каменный постамент, на нем написано: «Каждый раз, когда вы идете на пляж, унесите с собой в мусор три кусочка пластика».
Знаете, на меня это подействовало — я собрал и выбросил. Так же мы делаем с детьми: если я вижу, что валяется пластиковый пакет, я не гнушаюсь его поднять и выбросить за того человека, который об этом не подумал. Поэтому я бы сказал, что самое главное — выносить мусор.
Интервью проведено при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ и Российской академии наук
