В воздухе содержится много азота. Вы сами, читая эти строки, вдыхаете и выдыхаете его в больших количествах. Ведь содержание в воздухе кислорода, который так важен для нас, составляет всего 21 процент, а азота – 78 процентов. Строго говоря, три четверти каждого вдоха для нас бесполезны. Это не значит, что нам совсем не нужен азот. Напротив, в своем теле вы носите около двух килограммов данного элемента в составе белков, аминокислот и других веществ. То же самое касается и растений. Для дыхания им этот газ тоже не нужен. Их интересуют только соединения, в которых он содержится. Они нужны для строительства белков и генетического материала. К сожалению, эти соединения в природе довольно редки. Если дереву не повезло и оно не стоит возле водоема, где водится лосось, возникают проблемы. Выручить смогут испражнения проходящих мимо животных или даже целый труп, разлагающийся где-нибудь в зоне досягаемости корней. Вносят свой вклад и молнии, часть энергии которых затрачивается на образование окислов азота из воздуха. Некоторые деревья обладают способностью в сотрудничестве с бактериями преобразовывать атмосферный азот в нужные соединения в корневых клубеньках. К примеру, производителем азотных удобрений является ольха. Однако большинство деревьев, к сожалению, не обладает такими способностями, а потому вынуждено довольствоваться отходами жизнедеятельности животных. Можно сказать, что в природе эти ценные соединения азота всегда рассматривались как своего рода деликатес. Но тут появился человек. Современные устройства, в которых используется сгорание топлива, будь то автомобили или отопительные установки, делают то же самое, что и молнии. В качестве побочного продукта они образуют соединения атмосферного азота с кислородом, которые разносятся ветром во все стороны и вместе с дождем оседают на землю. Свою лепту вносит и сельское хозяйство, которое пытается добиться максимальной урожайности за счет использования искусственных азотных удобрений. Общее количество соединений азота, образующихся в мире в результате нашей деятельности, составляет почти 200 миллионов тонн, или 27 килограммов на каждого жителя Земли, а в индустриальных странах – и все 100 килограммов. Вам кажется, что это не много? Давайте вернемся к лососю и оценим его вклад в развитие деревьев. В организме самца кеты содержится в среднем 130 граммов азота. Если европейцы будут оценивать ежегодные выбросы соединений азота на душу населения в рыбинах, то получится около 750 штук. При плотности населения 230 человек на квадратный километр это означает, что на данную площадь приходится 172 500 рыбин. Понятно, что это намного превосходит потребности естественного круговорота питательных веществ. Выхлопные газы, сточные воды, внесение удобрений в почву тоже способствуют росту растений, но неприятные последствия становятся заметны, когда мы вдруг обнаруживаем слишком большое количество нитратов в питьевой воде.
Работники лесничеств уже давно это заметили. Их питомцы, деревья, вот уже несколько десятилетий растут быстрее, чем обычно. За счет этого производится больше древесины, и все прежние расчеты приходится пересматривать. Нормативы для различных видов деревьев, в которых указано, с какой скоростью они должны расти в определенном возрасте, в последнее время увеличены на 30 процентов. Хорошо ли это? Вовсе нет. В естественных условиях деревья не должны расти так быстро. В древних лесах молодой подрост первые 200 лет находился в тени родительских деревьев, вырастал всего на несколько метров и при этом образовывал невероятно прочную древесину. В современных лесах, рассчитанных на коммерческое использование, саженцы растут без сдерживающего «зонтика» родителей. Они стремительно растут даже без использования азотных удобрений, образуя широкие годовые кольца. Клетки древесины, превышающие нормальные размеры, содержат значительно больше воздуха, поэтому сильнее подвержены заражению грибками, которым тоже хочется дышать. Если дерево быстрее растет, оно и гниет быстрее, в результате не достигая преклонного возраста. Теперь добавьте сюда поступающие из воздуха азотные удобрения, которые еще больше ускоряют рост. Это напоминает сидящего на допинге спортсмена, который, помимо обычной дозы, получает дополнительный укол.
Высокая азотная нагрузка на природу, к счастью, не станет долгосрочной проблемой, если нам удастся сократить выбросы вредных веществ. В почве живет огромное количество бактерий, которые добывают энергию из окислов азота, разлагая их на исходные составные части, в результате чего газообразный азот уходит из почвы и возвращается на свою родину – в атмосферу. Оставшаяся часть в результате дождей уходит в подпочвенные воды и портит качество питьевой воды – нашего важнейшего продукта питания. Но этот маятник сразу же качнется в обратную сторону, как только мы сократим свое вмешательство в экосистему. И тогда на первый план вновь выйдет фактор лосося и медведей.
Однако этот дуэт работает в полную силу только на берегах водоемов. В то же время существует природная стихия, оказывающая влияние на всю поверхность планеты. Она изменяет форму гор, прокладывает долины, формирует луга. Эта гигантская преобразующая машина носит название «вода».
Животные в кофейной чашке
Вода не только снабжает лес питанием в виде рыб, но и уносит его оттуда в больших количествах. Это объясняется ее свойствами и силой тяготения: вода течет сверху вниз. Казалось бы, прописная истина, но за столь банальным процессом скрывается нечто большее – целые экосистемы.
Давайте для начала обратимся к прошлому. Всему живому на нашей планете требуются питательные вещества, в частности различные минералы, соединения фосфора и азота. Они определяют интенсивность роста растений, от которых в свою очередь зависят все животные. И здесь речь идет уже не о лососе, а о нас самих. Насколько мы включены в этот круговорот, в полной мере осознали уже наши предки. Сначала вырубались леса, чтобы обеспечить площадь и строительные материалы для поселений. На высвободившихся землях жители деревень впоследствии стали заниматься земледелием. Поначалу все шло хорошо, потому что в каждом квадратном километре почвы содержались десятки тысяч тонн CO2 в виде гумуса. Эта мягкая коричневая масса постепенно разлагалась, так как на открытых пространствах отсутствовала прохладная тень деревьев и земля нагревалась, активизируя бактерии и грибки в более глубоких слоях. В ходе таких необузданных пиршеств выделялась углекислота и связанные питательные вещества. Земля была удобрена даже больше, чем требовалось, но в то время это только приветствовалось. Обильные урожаи помогали пережить тяжелые времена нехватки пищи и продолжались несколько золотых лет, после чего плодородие участка постепенно истощалось. Поскольку искусственных удобрений еще не существовало, а навоза от небольшого стада скота не хватало, поле в конце концов совсем оскудевало. Но на нем еще могла расти трава, поэтому оно использовалось как пастбище для скота. Понятно, что и в данном случае питательные вещества извлекались из почвы и не возвращались в нее, так как тела животных, предназначенных на убой, не оставались на пастбище, а съедались дома. Земля все больше истощалась, постепенно зарастая вереском и можжевельником, которые не подходят овцам и козам в качестве корма. Все, что оставалось, – это практически полностью уничтоженные сельскохозяйственные угодья, не способные никого прокормить. Сегодня кусты можжевельника на лугах, где пасутся овцы, настраивают нас на романтический лад. Для наших же предков цветущий вереск был предвестником бедности. После открытия искусственных удобрений многие заброшенные поля вновь включились в хозяйственную деятельность. Теперь их можно было в неограниченных количествах снабжать питательными веществами. Оставшиеся небольшие клочки истощенных вследствие неумелого землепользования угодий в наши дни бережно сохраняются как заповедники, но это уже другая тема. То, что сделали наши предки, напоминает огромный эксперимент в ускоренном варианте. Они подстегнули естественное вымывание питательных веществ из почвы и, сами того не желая, продемонстрировали, что бывает, если возникший дефицит не восполняется.
