Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 963

Жизнь у нас под ногами

Жизнь у нас под ногами
Что представляет собой мир, расположенный под землей? Сколько разных биологических видов там живет? Об этом рассуждает Алексей Владимирович Тиунов, член-корреспондент РАН.

Что представляет собой мир, расположенный под землей? Сколько разных биологических видов там живет и чем они принципиально отличаются от наземных организмов? Чем важна подземная жизнь и какие загадки скрывает? Почему важно помнить, что природы опасна и как надо правильно пользоваться её ресурсами? Об этом рассуждает Алексей Владимирович Тиунов, член-корреспондент РАН, заместитель директора Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова, заведующий лабораторией почвенной зоологии и общей энтомологии.

 

– Алексей Владимирович, ваша лаборатория и вы лично занимаетесь тем, что находится непосредственно у нас под ногами, в почве. А там, оказывается, целый мир, о котором многие из нас даже не догадываются, – сложно организованный, имеющий свою структуру, свои отношения, свою иерархию. Расскажите, пожалуйста, чем занимается ваша лаборатория, какие проблемы решает.

Лаборатория большая и решает очень много разных проблем, поэтому у нее такое длинное название. У нас половина сотрудников – это энтомологи. Настоящий энтомолог – человек, который знает какую-нибудь группу и занимается таксономией, зоогеографией и прочими вещами, связанными с этой группой. Так что часть наших людей – великие специалисты в многоножках, в мухах, в пауках, в жуках. А вторая половина занимается функциональной экологией, то есть взаимодействиями в экосистеме, и фокусируется именно на том, что происходит в почве. Потому что в почве происходит очень многое.

А что там происходит?

– То, что там происходит, можно по-разному трактовать. Когда я начинал работать в этой лаборатории, она была просто лабораторией почвенной зоологии. Её создал один из основателей этой науки, академик Меркурий Сергеевич Гиляров. Он в то время руководил лабораторией. Само понятие «почвенная зоология» возникло во второй половине XX века. Тогда мы жили под лозунгом плодородия. Мы действительно об этом думали, каким образом почвенные животные влияют на формирование почвенного плодородия.

С тех пор акценты очень сильно сменились. Выяснилось, что почвенное плодородие зависит не от деятельности почвенных животных, а в основном от деятельности политиков на поверхности почвы, потому что, как только рухнул социализм, оказалось, что плодородия у нас совершенно достаточно, чтобы нас кормить, и об этом можно не волноваться. С плодородием все в порядке. Вопрос в том, как почвы сохранить, чтобы они, в свою очередь, сохранили это плодородие.

Но сейчас мир интересуется балансом углерода более, чем многими другими проблемами. И нас это тоже очень интересует. Какова роль почвы в поддержании баланса углерода, куда этот углерод уходит – это одно направление. А второе направление – это то, что называется биоразнообразие, все, что включает понятие «жизнь».

Так вот, в почве очень много биоразнообразия. Там живет множество видов организмов – намного больше, чем на поверхности почвы, и это само по себе загадка.

– Да вы что! Кто бы мог подумать.

Если смотреть шире, то поверхность – это просто плоскость, а почва – это среда, в которой этих поверхностей очень много. Там много маленьких кусочков, агрегатов, и между ними пространство, и это все формирует очень большую поверхность.

То есть наш мир достаточно бедный по сравнению с подземным миром?

Наш мир – двумерный. Это как если представить себе разницу в структуре леса и просто голой земли. Вот лес – он развитый, там есть стволы, есть ветви, есть листья, и везде есть своя жизнь. А просто голая земля – на ней тоже что-то есть, но понятно, что места там мало. Оказывается, что почва, – по крайней мере, верхние ее горизонты, которые набиты жизнью очень плотно, – это пространство, где очень много места. Места не только в физическом смысле, но в смысле экологическом, в смысле нишевого пространства. Там помещается очень много всего.

Кроме того, почва важна с функциональной точки зрения. Нас в школе учили (и сейчас продолжают учить) такому понятию, как пищевая пирамида. У нас есть продуценты, ими питаются консументы первого порядка, которыми питаются консументы второго порядка и мифические консументы третьего порядка. И это так потому, что энергия передается на следующий уровень в определенном соотношении, скажем, 1:10.

Это все не имеет никакого отношения к действительности, если мы говорим про наземные экосистемы. Да и водные тоже. Это некоторое упрощение, которое нужно для того, чтобы школьники и студенты примерно понимали, как это все работает, но работает на самом деле все не так.

Я приводил студентов в лес и говорил: «Вы знаете, что такое пищевая пирамида?» Они говорили: «Да, мы знаем, как это работает». Я говорил: «Ну, тогда соотношение между консументами и продуцентами какое должно быть?» Они говорят: «Ну, примерно 1:10». А мы стоим в ельнике. Я говорю: «Вы представляете себе биомассу этих елей вокруг?» Они говорят: «Да». – «Тогда покажите мне 1/10 от этой биомассы животных. Где они? Этого ничего нет».

Этого нет, потому что на самом деле животные съедают очень маленькую долю зеленой массы. А все остальное умирает само собой, падает на землю и превращается в ресурс детритной пищевой сети. И эта детритная пищевая сеть очень мощная, потому что в нее поступает в сто раз больше энергии, чем в пастбищные пищевые сети. То есть все эти лоси, кузнечики, тли, жуки, пауки и птички, – если они не связаны с детритными пищевыми сетями, то они съедают очень мало. А все остальное попадает в землю и превращается в почву, там перерабатывается и в конце концов возвращается в атмосферу в виде углерода. Все это и создает почву как функциональную единицу. Огромный поток энергии, который через нее идет, обеспечивает очень большое разнообразие. А дальше это разнообразие само себя поддерживает.

Понятно, что в этом еще разбираться и разбираться, но ныне образовавшийся интерес к балансу углерода заставляет в этом разбираться все лучше и лучше. Очень мощные международные усилия на это направлены, и национальные усилия. Это не только вопрос денег, но это вопрос интереса, популярности этих работ.

– Наверняка виды, которые обитают в этом подземном мире, еще известны не полностью. Но сколько уже известно?

– Этого никто не знает. Хотя это очень интересная задача. Но решить её очень непросто. Есть целые большие группы животных, большая часть из них – мелкие организмы, про которых довольно мало известно. Скажем, микроскопические клещи, которые знамениты в основном тем, что они вызывают аллергию. Какие-нибудь клещи домашней пыли, о которых все слышали. Те же самые группы клещей есть в почве, и их там на много порядков больше. Рядом с ними маленькие артроподы коллемоболы, нематоды, кольчатые черви, насекомые.

Попытки оценить, сколько всего на планете живет насекомых, обычно не слишком успешны. Есть специальные люди, прекрасные профессионалы, которые раз в несколько лет печатают статью, где написано: «Смотрите, мы сделали новую оценку количества артропод на Земле. Раньше мы думали, что их 3,7 миллиона видов, а сейчас мы думаем, что их чуть меньше – 2,7. Но все равно меньше половины описано, поэтому на самом деле сколько, мы не знаем». Примерно так и есть.

Одно мы знаем наверняка: в почве сосредоточена большая часть видового разнообразия наземных экосистем. Тут сомнений нет никаких.

Потрясающе. Алексей Владимирович, что вы нам можете сообщить об образе их жизни? Мы знаем, что, скажем, муравейник – это некая очень сложно организованная инженерная система, что у пчел тоже своя жизнь, своя даже, как говорят, цивилизация. А подземные животные чем интересны, чем уникальны?

– Уникальностей у них много. В прошлом году у нас вышла большая статья с огромным международным коллективом, где была предложена, на мой взгляд, более-менее разумная концепция модели динамики органического вещества почвы и баланса почвенного углерода. Модель, которая включает инженерную активность подземных животных. Все остальные модели этот момент не учитывали.

Особенности детритных пищевых сетей, которые сосредоточены в почве, велики и отвратительны, потому что делают их еще более неопределенными и трудными для исследования. На поверхности почвы пищевые сети основаны на зеленых растениях, и дальше начинаются довольно простые физиологические штуки: как животное может переварить зеленый лист, как зеленый лист защищается от этого, какие физиологические механизмы он использует, какие химические, как эволюционно это работает. Ведь растения в ходе эволюции изменяются так, чтобы соответствовать своим потребителям.

А что же там, под землей?

– А там все основано на мертвом органическом веществе, которому наплевать, что его едят. Значит, взаимодействия между первичным ресурсом и его потребителями нет. Кроме одностороннего: потребители потребляют этот первичный ресурс. Но потребляют они его не непосредственно, а через микробов, потому что никто не любит есть упавший мертвый лист. Считанное количество животных способно осваивать просто мертвое органическое вещество. Оно невкусное. Оно и энергетически невыгодное. И его осваивают микробы, грибы, бактерии.

Соответственно, мы имеем промежуточный трофический микробный уровень, который по разнообразию сравним с разнообразием животным. У микробов разные физиологические реакции, разная адаптация, и очень трудно перескочить через этот барьер. Приходится рассматривать весь этот ресурс как некий черный ящик. Это создает важное различие между наземными и подземными пищевыми сетями, потому что на земле есть обратная связь (реакция растений на потребителя), а под землей – нет. Под землей взаимодействие совсем по-другому устроено.

Другая история – почву делает почвой то, что называется гумусом. Очень важный компонент почвы – это то, что в ней лежит в виде органического вещества. Часть – более подвижная, часть – менее подвижная, часть – совсем неподвижная. Время оборота этого органического вещества в верхних горизонтах почвы составляет десятки или сотни лет.  Без этого вещества как таковой почвы нет, потому что именно эта органика делает почву почвой, даёт плодородие, создает резервуар углерода, самый большой на поверхности планеты.

Разные пулы углерода в почве с разной скоростью оборачиваются. Какую-то часть из них могут взять те же червяки. Дождевые черви – это одна из немногих групп животных, которые способны осваивать стабилизированное органическое вещество. Они это делают медленно, но они это могут делать. И это значит, что они находятся среди главных драйверов углеродного баланса почвы и, соответственно, вообще углеродного баланса.

– Помнится, Докучаев называл дождевого червя царем почв. Именно поэтому?

По-моему, Докучаев как раз довольно равнодушно относился к почвенным животным, но за почвенных животных в свое время заступился Дарвин, так что у нас все в порядке с великими людьми. Последняя книга Дарвина называлась «Формирование плодородного слоя Земли деятельностью дождевых червей» или что-то в этом роде. Это очень интересная книжка. Это один из тех самых механизмов, которыми всю жизнь занимался Дарвин, – превращение маленьких актов во что-то великое. Как он сделал с эволюцией, как он сделал с образованием коралловых рифов, тот же вопрос он исследовал и здесь.

Теория эволюции основана на том, что радикальное преобразование живого происходит путем маленьких незаметных шагов. Собственно, в этом и состоит теория. То же самое с рифами: деятельность крошечных животных приводит к тому, что формируются океанские острова. Так же с червями: незаметная деятельность дождевых червей приводит к тому, что формируется почва, от которой мы все зависим. А они занимаются только тем, что заглатывают маленький кусочек почвы, пропускают через себя и выбрасывают на поверхность. Вот таким образом в дарвиновской парадигме получается, что малые и незаметные события приводят к последствиям геологического масштаба.

Какие из организмов, с которыми вам приходится сталкиваться, вас больше всего удивили, поразили? Вообще интересно ли это – заниматься, например, червями?

– Интересен любой объект. Я много занимался разными объектами в жизни. Началось с того, что я пришел в лабораторию, будучи еще не специалистом, но уже сделав дипломную работу про многоножек. У нас до сих пор очень сильная многоножечная школа. Многоножки – ужасно приятные животные.

А в чем их приятность?

– Они длинненькие, кругленькие, много ножек, такие симпатичные, не кусаются. 

– Не то что тараканы какие-нибудь.

– Совершенно согласен. Тараканы – неприятные животные, а многоножки – приятные. И я пришел сюда, а мне академик Гиляров даёт бумагу, найденную у себя в столе. А там написано черным по белому: даем вам ставку, для того чтобы заниматься дождевыми червями и переработкой навоза с их помощью. Стал заниматься червями.

– Ну, а дождевые черви – приятные?

– Да, конечно.

– А кроты? Все-таки там, под землей, есть и млекопитающие. Кроты приятные? Или их надо лопатой по голове, как многие садоводы делают?

– У садовода свое дело, у крота – свое, а у ученого – свое. Садовод сам решает, что делать с кротом, я ничего не могу сказать по этому поводу. Как ученый могу сказать следующее. Крот – это главный из позвоночных животных потребитель дождевых червей и совершенно уникальное создание в этом смысле, потому что, конечно, нелегко жить под землей, но они это делают очень эффективно и здорово. У меня нейтральное отношение к кротам, они много съели моих дождевых червей, но они, конечно, удивительные. Мы как-то копали червей в пойме небольшой речки под Москвой и наткнулись на кротовое хранилище, причем потом выяснилось, что там этих хранилищ очень много. Кроты консервируют червей, прокусывая им голову, и откладывают в сторону. В этом хранилище лежали многие десятки здоровенных червей. Лежат и ждут, когда придет крот и их съест. Это был настоящий склад с «консервами». Это, конечно, потрясающе.

Какие еще у вас были объекты для изучения?

– Потом в течение нескольких лет в одном проекте я занимался грибами и в какой-то степени познал почвенные грибы – микромицеты, которых очень много. Это тот самый промежуточный этап между мертвым органическим веществом и почвенными животными. А потом мы начали работать в тропиках, а там вообще очень много всего. Мы стали работать с термитами, например, с ними ужасно интересно. Это совсем другая жизнь.

Насколько человеку важно жить на почве? Человек появился как биологический вид и развивался на почве, а сейчас мы все живем на асфальте. Насколько это меняет человека? Или это для него неважно?

– Мы живем намного дольше и лучше, чем жили наши предки, которые ходили босиком по почве.

Но это не благодаря тому, что мы стали жить на асфальте.

Это скоррелировано. Мы стали жить хорошо и долго именно благодаря тому, что перестали ходить босиком по земле. Несомненно, связь с почвой очень приятна, потому что приятно в земле копаться. Она необходима для земледельцев, она доставляет удовольствие дачникам, и вообще она эстетически хороша. Но это не означает, что мы все должны вернуться в деревню. Для этого время еще, наверное, не пришло. Хотя, по мере того как накапливаются технологии, это, наверное, случится, но, мне кажется, из чисто эстетических соображений.

– То, что город наступает вообще на почву, на сельскую местность, все меньше и меньше становится угодий, как-то вреди почве?

Это другой вопрос, важный и не совсем понятный. С одной стороны, степень урбанизации растет, и почва под любой густонаселенной территорией выходит из сельскохозяйственного оборота и вообще портится. А у почвы очень много функций. Кроме того, что она дает нам еду, почва регулирует углеродный баланс, очищает среду. Безумное количество микробов, которые сидят в почве, кроме всего прочего, гарантируют, что даже какая-то исключительно устойчивая дрянь, которая попадает в среду (как, например, пластиковая бутылка), в конце концов будет все-таки кем-то съедена. То, что останется после разрушения солнцем, когда это все превратится в порошок, будет съедено чем-то живущим в почве. И чем больше этой открытой поверхности, тем эффективнее самоочищение природы. Вообще циклы, которые происходят в почве, очень важны. Поэтому, конечно, это плохо.

Но какие тут можно предложить варианты? Если мы все из города разъедемся, ведь мы же не будем в шалашах жить. Мы будем жить в каменном доме, и мы под каждым каменным домом тоже выведем почву из оборота. И тогда окажется, что мы выведем больше почвы, чем наши многоэтажные дома. Поэтому есть проблемы у человечества, которые нельзя решить просто так. Я не знаю, как они будут решаться.

Нет идей, как?

– Если бы мы с вами разговаривали 30 лет назад, то мы бы говорили о том, что население растет и растет, и скоро будет ужас. А сейчас мы уже можем этого не говорить. Мы знаем, что население успокаивается и рост прекратится. Мы в этом почти уверены. Если прекратится рост, наверное, начнется падение.

– Демографической теорией занимался основатель портала «Научная Россия» Сергей Петрович Капица. Он доказывал с математической точки зрения, что никакого демографического взрыва не будет.

– Отлично помню, как он предсказывал успокоение этой кривой. Так и происходит. Та эпидемия, с которой мы сейчас столкнулись, это ведь только то, что привлекло внимание, а на самом деле проблема того, что взаимодействие человека с природой все время усиливается, всегда стояла достаточно остро. Очень значительная доля болезней, которыми мы болеем, мы получили оттого, что взаимодействуем с животными. И нас ожидает еще много связанных с этим проблем. Мы уже «воспитали» болезнетворных микробов, устойчивых к антибиотикам, и где-то там сейчас плодится и размножается какой-нибудь мерзкий микроб, который не боится антибиотиков. Количество этих опасностей все время очень велико. И об этом тоже надо думать. Не только о том, как балансы сходятся и как плодородие у нас растет, но и о том, что природа опасна. Если ее трогать, она опасна, если ее не трогать – тоже опасна.

– Как же быть? Трогать с умом? Очень осторожно?

Надо знать, что происходит, до того, как давать рекомендации. У нас еще, кроме всего прочего, потепление климата. Отчего бы оно ни происходило, оно происходит. У нас есть на Енисее биостанция, и там работает наш коллега, который в этом году отчитался об одной прекрасной работе. За последние 40 лет длительность сезона у перелетных птиц увеличилась на месяц. На четверть! Это много. Это значит, жизнь, которую раньше холод не пускал, движется с юга на север. Наши нефтяники, от которых зависит благополучие нашей страны, на севере никогда не видели энцефалитного клеща. Теперь начинают видеть. Подобные вещи могут привести к очень неприятным последствиям. Поэтому так важно развивать науку и давать возможность ученым проводить свои исследования.

Алексей Владимирович Тиунов, член-корреспондент РАН, заместитель директора Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова

 

Алексей Владимирович Тиунов Институт проблем экологии и эволюции имени АН Северцова подземная жизнь почвенная зоология

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.