Мертвые деревья выделяют такое же количество углерода в год, как и сжигание ископаемого топлива.

В начале сентября Академия наук Чешской Республики опубликовала отчет в заголовок которого было вынесено сообщение о том, что мертвые деревья ежегодно выделяют столько же углерода, сколько выбрасывается в атмосферу при сжигании ископаемого топлива. Отчет был основан на результатах исследования международной группы ученых при участии Института микробиологии Академии наук и вызвал большой резонанс в СМИ и профессиональной общественности. Мы расспросили Петра Балдриана, доктора философии, заведующего лабораторией микробиологии окружающей среды Института микробиологии Академии наук Чешской Республики, об основных целях и результатах этого исследования.

Цели и план исследования.

Информация о том, что ежегодный вклад валежной древесины в глобальный углеродный цикл, эквивалентен глобальным выбросам, образующимся при сжигании ископаемого топлива, вызвала большой интерес средств массовой информации. Однако в первую очередь исследование было направлено в ином направлении.

Основная цель исследования – описать роль микроорганизмов (особенно грибов и, в меньшей степени, бактерий) и насекомых в разложении мертвой древесины. В то время как в тропиках мы часто находим древесину, полностью «обработанную» термитами, в холодных биомах наиболее заметные организмы, встречающиеся на мертвой древесине, – это разрушающие древесину грибы. Гниение древесины – это процесс, в котором участвуют как микроорганизмы, так и насекомые. Исследователей интересовало, какова доля каждого из этих организмов.

– Не могли бы вы вкратце описать дизайн исследования и метод сбора данных?

План исследования был относительно простым: бревна местных пород деревьев разных размеров, были взвешены и размещены на 55 участках. Некоторые из них разлагались естественным образом, а другие были помещены в сетку, предотвращавшую доступ насекомых. В конце эксперимента вновь было проведено взвешивание, результаты которого позволили определить количество углерода, выделенного при разложении ствола с участием насекомых и и без него.

Чтобы получить ответ на вопрос о том, сколько мертвой древесины разлагается, необходимо было смоделировать взаимосвязь между скоростью разложения наших бревен и ветвей разных размеров и найти литературные данные о запасах мертвой древесины в различных биомах.

Самой большой проблемой было спланировать проект так, чтобы все важные лесные биомы на Земле были представлены в достаточной степени, и попытаться обеспечить это технически и логистически.

Результаты исследований

– Исследования показали, что скорость разложения древесины и степень участия в ней насекомых зависят от климата. Проще говоря различия в том, где разлагается древесина: в тропиках или тайге. Не могли бы вы обобщить основные результаты исследования?

Преобладающими деструкторами древесины являются микроорганизмы, доля которых в мировом масштабе составляет около 90%, остальные 10% – насекомые. Наши результаты показывают, что доля насекомых высока в тропиках (или, других в теплых и достаточно влажных районах), где насекомые ускоряют разложение. В то время как в холодных бореальных (северных) лесах древесина гниет немного быстрее, если насекомые не имею к ней доступа. Это может быть вызвано рядом факторов, например, потреблением мицелия насекомыми, или стимулированием роста определенных видов грибов, которые медленнее разлагают древесину. Насекомые часто приносят грибки в древесину, чтобы помочь ей «извлечь» питательные вещества для своего собственного использования. К примеру подтверждено то, что термиты являются важными инженерами экосистем в тропиках.

Если мы более внимательно рассмотрим вывод о том, что валежная древесина ежегодно выделяет углерод в объеме глобальных выбросов от ископаемого топлива, о чем говорит нам эта информация и как к ней подходить ответственно?

Эта информация практически не имеет значения. Необходимо понимать, что живые деревья в лесах выделяют на порядок больше углерода в год, чем валежная древесина. Углеродный цикл в лесах необходимо понимать в контексте. Углекислый газ из атмосферы является единственным значительным поступлением углерода в лесные экосистемы в ходе фотосинтеза деревьев. Подавляющее большинство углерода выдыхается лесами, и только часть сохраняется в лесах – сначала в биомассе деревьев и других организмов, а затем в почве.

Именно связывание углерода является процессом, который помогает уменьшить негативные последствия антропогенных выбросов CO2, и стоит подумать о том, как его поддержать. Часть хранимого углерода также состоит из остатков после «неполного» разложения мертвой древесины. Если же мы сжигаем древесину, то выбрасываем весь углерод, содержащийся в ней, в атмосферу, оставляя в золе только минералы.

– Исследование позволило получить конкретную цифру – во всем мире разложение валежной древесины высвобождает примерно 10,9 гигатонн углерода в год. Как появилась эта цифра и каких событий можно ожидать в этом отношении с учетом ожидаемого изменения климата?

Это число основано на расчете, который включает скорость разложения древесины в отдельных лесных биомах на нашей планете ( которую мы измерили) и использует данные о количестве мертвой древесины в лесных биомах. Также учитывается, насколько большие деревья (упавшие стволы) гниют медленнее, чем маленькие ветки, и какова доля древесины этих размерных классов в разных биомах.

Что касается глобальных изменений, то предсказать что-либо непросто, потому что мы не знаем, какие организмы справятся с ними, и внесут свой вклад в разложение в будущем. По нашим оценкам, скорость разложения может немного увеличиться, но всегда следует иметь в виду, что разлагается только валежная древесина, которая будет производиться и оставаться в лесных экосистемах.

–В профессиональных кругах больше не спорят о том, следует ли оставлять в лесу мертвую древесину, а дискутируют о том, сколько её должно быть. Как микробиолог, вы, вероятно, будете выступать за оставление в лесу максимально возможной доли валежной древесины. Однако, если принять во внимание важность производственной функции леса и результаты текущих исследований, то , каким, по вашему мнению, должен быть оптимальный объем валежной древесины в в коммерческих лесах?

Мертвое дерево имеет большое значение как резервуар биоразнообразия, и для насекомых эта роль, вероятно, значительно более важна, чем для микроорганизмов. Я не могу квалифицированно прокомментировать пропорцию мертвой древесины, но я считаю, что лучше сохранять небольшую часть естественно разлагающейся древесины во всех лесах, чем создавать небольшие местные “заповедники мертвой древесины” и полностью удалять её во всех остальных лесах.

Почвенные сообщества лесных экосистем

–Ваша специализация – микроорганизмы почвенного сообщества лесных экосистем. Ваша команда обнаружила, что микоризные грибы обычно встречаются только в узком диапазоне климатических условий. Что это может означать в контексте изменения климата?

Эта информация может быть, а может и не быть важной. Если климат изменится, не исключено, что существующие микоризные грибы исчезнут. Если их заменить другими видами, ничего не произойдет, но эта замена может быть непростой. Что нас беспокоит больше, так это возможное распространение патогенных грибов, которые часто способны переносить широкий спектр климатических условий. Кроме того, пользу им может принести дальнейшее ослабление лесов, например из-за засухи.

В апрельском номере Lesnické práce мы привели интервью с профессором Тоби Кирсом, который сравнивает законы по которым живет подземный мир с рыночной экономикой и в некотором смысле разрушает идею использования грибов на службе деревьев. С другой стороны, С. Симард или П. Вохлебен, более известные в нашей стране, говорят о социальном поведении и сотрудничестве грибов и деревьев, которое по самой своей природе предполагает, что грибы являются пассивными посредниками. Каково ваше мнение?

Я думаю, что оба взгляда дополняют друг друга и в основном выражают взгляды на взаимоотношения грибов и деревьев. Поскольку грибы выбирают дерево в качестве своего партнера, растения могут частично влиять на то, какой из грибов-партнеров дает больше углерода. Так что правда, вероятно, где-то посередине. В любом случае изучение взаимоотношений между деревьями и микроорганизмами сулит нам ряд новых интересных открытий в будущем.

Спасибо за ответы (13 сентября 2021 г.).

Интервью было опубликовано в октябрьском номере Lesnické práce.