Осенью 2017 года ураган «Мария» обрушился на Пуэрто-Рико, оставив после себя разрушенные города и уничтоженные леса. Катастрофа унесла тысячи жизней, но и природа пострадала не меньше. Знаменитые тропические леса острова превратились в голую землю. Учёные, потерявшие свои исследовательские проекты, были вынуждены начать всё заново. Однако то, что они обнаружили в ходе восстановления, полностью перевернуло их прежние представления о том, как леса приходят в себя после экстремальных событий.
Как учёные изменили свои вопросы после урагана
Для биолога Кэтрин Халшоф, которая тогда работала в Университете Пуэрто-Рико, удар стихии стал личной трагедией. Ветер и вода уничтожили не только дома людей, но и полевые эксперименты, которые она ставила годами. Вместе с коллегами ей пришлось полностью пересмотреть направление своей работы. Вместо того чтобы изучать рост растений в спокойных условиях, исследователи обратились к самому краю выживания. Они решили выяснить, как разные типы почв влияют на то, с какой скоростью лес возвращается к жизни после такого удара.
Результаты этого исследования, опубликованные в научном журнале, оказались неожиданными даже для самих авторов. Оказалось, что не все леса восстанавливаются одинаково, и иногда самые бедные почвы дают фору богатым.
Два типа почв — два типа лесов
Почти треть всех лесов Пуэрто-Рико растёт на двух совершенно разных основаниях. Первый тип — серпентиновая почва. Она образуется из горных пород, богатых тяжёлыми металлами, но бедных питательными веществами. Леса на такой земле привыкли к голоду и засухе. Некоторые участки здесь могут не видеть дождя до восьми месяцев подряд, а сами деревья растут медленно и остаются невысокими. Второй тип — карстовая почва, которая состоит из выветренных морских отложений.
Совсем иначе выглядят знаменитые влажные тропические леса Пуэрто-Рико, например национальный лес Эль-Юнке. Они стоят на вулканических почвах, богатых питанием. Здесь буйная растительность, высокие деревья и высокая влажность. Учёные предполагали, что именно эти леса, привыкшие к изобилию, пострадают от урагана сильнее всего и будут восстанавливаться дольше всех. Но реальность оказалась сложнее.
Сюрпризы восстановления: кто пришёл в себя быстрее
Чтобы понять, что на самом деле произошло после урагана, биологи сравнили данные со спутников за пять лет до и пять лет после «Марии». Они смотрели на «зелёность» лесов — показатель того, насколько активно растения возвращают листву. Кроме того, через девять месяцев после урагана исследователи взяли образцы почвы и листьев на горных склонах с разными типами грунта.
Сразу после урагана остров с высоты выглядел не зелёным, а полностью коричневым — листьев не осталось нигде.
Учёные ожидали, что леса на бедных серпентиновых почвах окажутся устойчивее к первым ударам ветра, ведь они привыкли к стрессу. Но думали, что после этого они будут восстанавливаться очень медленно — слишком уж скудная у них кормовая база. Всё вышло наоборот по второму пункту: эти леса не только выдержали удар, но и отрастили листву гораздо быстрее, чем предсказывали математические модели.
А вот влажные тропические леса на вулканической почве тоже преподнесли сюрприз. Они пострадали меньше, чем можно было ожидать. Секрет оказался в питательных веществах. Ураган сорвал всю листву, но когда она упала на землю и начала разлагаться, железо — важнейший элемент для фотосинтеза — очень быстро вернулось из почвы обратно в растения. Деревья, потеряв крону, буквально «высосали» необходимые вещества из опавших листьев и пустили их на создание новых.
Чему нас учат экстремальные условия
Исследователи давно замечали, что необычные почвы и суровые условия — это не исключение, а скорее правило для нашей планеты. По их подсчётам, больше половины земной поверхности можно считать экстремальной средой.
Существует множество экосистем, которые не просто терпят стрессовые условия, а процветают в них.
Леса на серпентиновых почвах — яркий тому пример. Они адаптировались к плохому питанию и нехватке воды настолько хорошо, что даже мощный ураган не смог выбить их из колеи надолго. Это знание пригодится климатологам: в мире, который становится теплее, понимание того, как выживают самые стойкие экосистемы, поможет предсказать будущее многих лесов.
Для самой Кэтрин Халшоф эта работа стала символом преодоления. После урагана, пандемии и других жизненных бурь она продолжила изучать, как природа находит выход из самых безвыходных ситуаций. Исследование, опубликованное в Journal of Vegetation Science, показало: иногда именно в самых бедных условиях рождается самая удивительная способность к восстановлению. Ознакомиться с работой.
