21 марта отмечается Международный день лесов, который учрежден ООН в 2012 году. Этот праздник призван напоминать, насколько важны леса для поддержания и защиты человеческой цивилизации. Деревья смягчают климат, поглощают вредные частицы из воздуха, заглушают шум, дают еду, обогревают дома и просто радуют глаз.
О чем в этот день не вспоминают, так это о том, как мало мы на самом деле знаем о жизни деревьев. А жизнь эта намного запутаннее и увлекательнее, чем можно ожидать от неподвижных и безмолвных громадин. В последние 20–30 лет выяснилось, что деревья и другие наземные растения обмениваются сигналами на химическом языке через спрятанную от глаз сеть, почти как в фильме «Аватар».
Исследования в этой области начались в начале 1990-х годов, а поворотным стал 1997-й, когда вышла статья эколога Сюзанны Симар из Университета Британской Колумбии. Симар и ее коллеги отправились к экспериментальной посадке на западе Канады, где подрастали американские белые березы, пихты Дугласа и складчатые туи. Ученые пошли туда не затем, чтобы полюбоваться природой, подышать свежим воздухом или поискать ягоды. Вместо этого они надели на деревца пластиковые пакеты и закачали внутрь углекислый газ с редкими радиоактивными изотопами.
Через несколько часов счетчик Гейгера показал, что радиоактивное вещество переместилось из берез в пихты, причем больше всего в те, что стояли в тени — без солнца им было сложнее производить еду из углекислого газа. Эксперимент проходил летом, а осенью, когда листья опали, углерод двигался в обратном направлении: от покрытой иголками пихты к голой березе. При этом рядом с соседними туями счетчик не пищал. Через несколько лет то же самое проделали со взрослыми деревьями, и результаты повторились.
Ученые придумали этому всего одно объяснение. Словно помогая друг другу, пихты и березы обменивались пищей через грибные нити, которые связали их корни. Туям же почти ничего не досталось, потому что они не были подключены к подземной сети.
Как деревья спелись с грибами
Почти все деревья и другие наземные растения дружат с грибами. Союз этот причудливый. Корни растения испускают особый гормон, который пробуждает грибные споры. Из этих спор образуются тонкие нити, оплетающие, а чаще врастающие прямо в растение. Отсюда и название такого партнерства — микориза: в переводе с греческого это слово буквально значит грибокорень.
Если что-нибудь врастет в человека, начнется защитная реакция — воспаление. Когда гриб только обживается на корнях, растение тоже сопротивляется, но новый друг неизвестным способом одолевает его иммунную систему. Тогда колонизированное растение перестраивает обмен веществ, чтобы гриб не высосал из него все соки.
В корнях и других частях растения появляются защитные вещества, но действуют эти вещества не столько на гриб, сколько против вредных насекомых и микробов. А летучие соединения, выделяющиеся из листьев, привлекают хищников и паразитов, чтобы те нападали на травоядных животных. Гриб переводит растение в боевой режим.
Остальные нити расползаются под землей. Грибы только с виду похожи на растения, но на самом деле ближе к животным. Они не производят пищу под солнечными лучами — еду им приходится искать, как коровам или пчелам. Кончиками толщиной несколько микрометров грибница врезается в породы, медленно растворяя их пищеварительными кислотами, — у нее словно вывернутый наружу желудок.
В литре лесного грунта помещается десять млн грибных «буров», за год они проделывают 150 метров пор, превращая камни в богатую минералами почву. Если бы грибы не переработали землю, примерно 385 млн лет назад не появилось бы никаких деревьев. Но и грибам без соседей не обойтись: те кормят их сахарами, образованными в листьях на свету, и собственными гниющими остатками.
Зачем нужен подземный интернет
Раз грибы и растения настолько зависят друг от друга, было бы странно, если бы они довольствовались всего одним соседом. Однажды студент Сюзанны Симар выбрал участок пихтового леса размером 30 на 30 метров и составил карту подземных связей. Оказалось, что самая большая грибница обжила 19 деревьев, а одно старое дерево приютило 11 грибниц и подключилось через них к 47 сородичам. Ученые предположили, что эти пихты выхаживают молодняк, и назвали их материнскими.
Но микоризные сети используются и злодейски. В одном эксперименте ученые подсадили к салату-латуку мексиканские бархатцы — пестрые цветы с городских клумб. Примерно через месяц собрали урожай. Латук, соединенный микоризной сетью с бархатцами, вырос в полтора раза меньше, чем тот, что просто находился рядом, а в пронизанной грибными нитями почве было намного больше цветочных ядов. Гриб оказался соучастником преступления против салата.
В других случаях гриб работает как сигнализация. В эксперименте с бобами ученые натравили на кустики гороховую тлю. В ответ бобы стали выделять вещества, которые отпугивают насекомых. У соседних кустов уровень этих соединений тоже поднялся, а растения без грибного интернета не узнали об атаке и остались такими же аппетитными для вредителей.
В естественных условиях сигнал тревоги еще и перехватывают паразитические осы. Они слетаются к тле, жалят и откладывают в нее яйца. К счастью для бобов, личинки осы съедают вредителя изнутри, а потом вылезают из брюха, как чудовище в «Чужом». Все благодаря грибу.
Где за деревьями лес
Эти и другие открытия, связанные с микоризными сетями, настроили многих на мистический лад. В 2017 году на русском языке вышла книга «Тайная жизнь деревьев» немца Петера Вольлебена. В ней он наделил деревья чувствами, способностью к сотрудничеству и другими качествами животных и людей. Книга стала бестселлером, но ученые из Геттингенского университета написали в открытой петиции, что это «смесь из полуправды, собственных оценок, предвзято отобранных источников, пожеланий и иллюзий».
Деревья и другие растения точно обмениваются веществами, но насколько значим этот обмен и в чем его смысл, точно неизвестно. Правда ли большие деревья выкармливают маленькие или молодняк просто ворует еду? Целенаправленный ли это обмен или пища, яды и сигнальные молекулы просто текут по микоризной сети вместе с водой? Кто управляет этой сетью: деревья, грибы или все вместе? Проходят ли эти процессы в природе так же, как в лабораторных условиях? Все это предстоит прояснить. Но какими бы ни оказались ответы, уже сейчас понятно, что лес устроен намного сложнее, чем казалось раньше.
