Суслики восстановили экосистему после извержения вулкана

Вулканический пепел, лава и селевые потоки могут изменить ландшафт до неузнаваемости — превратить его в «безжизненную пустыню», разрушив среду обитания. Например, пепел закрывает собой растительность, что препятствует росту молодых растений, в итоге травоядные животные не получают необходимого количества пищи и вынуждены искать для жизни новые места. 

Кроме того, вулканические извержения влияют на климат. С одной стороны, вулканы выбрасывают в атмосферу диоксид серы (SO2) — химическое вещество, которое способствует образованию сульфатных аэрозолей, рассеивающих радиацию и в краткосрочной перспективе (до нескольких лет) охлаждающих атмосферу и поверхность Земли. С другой — они влияют на количество выпадения осадков даже на территориях, далеких от мест извержений, что имеет последствия не только для природы, но и людей, к примеру для сельского хозяйства.

Также катаклизмы воздействуют на почву, а именно — на почвенные микроорганизмы, которые выполняют санитарную функцию: образуют гумус (органическое вещество, содержащее питательные вещества, необходимые высшим растениям), высвобождают питательные вещества для растений и удерживают влагу в почве. Во время извержений эти микроорганизмы могут погибнуть и перестать размножаться.

Таким образом, вулканические извержения препятствуют росту растений, нарушают микрофлору почвы и круговорот питательных веществ, что сильно сказывается на восстановлении экосистем. На это может уйти сотня лет в зависимости от степени извержения и окружающей территории. К примеру, чтобы лес приобрел свою прежнюю форму и структуру, потребуются три столетия. 

Ученые давно ищут способ, который помог бы восстанавливать ландшафт после катаклизма достаточно быстро, всего за годы или несколько десятилетий. Кажется, это получилось у команды микробиологов и экологов из США под руководством Мии Мальц (Mia Maltz) из Коннектикутского университета.

Специалисты провели эксперимент и нашли неожиданного союзника в борьбе за возрождение экосистемы. Им оказался кротовидный, или северный, гофер (Thomomys talpoides) — небольшой суслик, обитающий на западе США и в некоторых провинциях Канады. 

В 1980 году на северо-западе Соединенных Штатов произошло извержение вулкана Сент-Хеленс. В результате этого катаклизма погибли люди, множество птиц и млекопитающих, а площадь порядка 600 квадратных километров превратилась в «лунный ландшафт».

Через два года после катастрофы в один из пострадавших районов — на участки горы Святой Елены, покрытые безжизненной пемзой — исследователи доставили на вертолете сусликов, после чего разместили их в специальных вольерах на территории, где ранее был лес. Микробиологи хотели проследить, сыграет ли это животное важную роль в быстром восстановлении жизни на склонах опустошенной горы.

Почему именно суслики? Известно, что эти животные роют норы, которые затем используют в качестве гнезд и убежищ, а во время рытья они выбрасывают на поверхность почвы материал, обогащенный питательными веществами.

Ученые предположили, что такая деятельность сусликов будет способствовать перемешиванию почвенных слоев, возвращая на поверхность полезные микроорганизмы, погребенные под вулканическим пеплом. Это, в свою очередь, поможет появлению новых растений. 

Спустя более четырех десятилетий Мальц и ее коллеги изучили микрофлору и химический состав почвы в вольерах сусликов, а также провели аналогичные исследования почвы на близлежащих пострадавших участках, куда сусликов не отправляли. Также микробиологи изучили почву в других районах, которые не настолько сильно пострадали от извержения 1980 года, а именно — на равнинах, где ранее располагались старовозрастные леса и вырубленные до катаклизма лесорубами участки.

Ученые выяснили, что почвы из разных мест отличаются друг от друга самым разительным образом. Например, почва, подвергшаяся воздействию сусликов, содержала большее разнообразие микроорганизмов, чем участки, на которых ранее располагались старовозрастные леса. 

Конкретно в первом случае наблюдался всплеск микоризных грибов, которые селятся на корнях растений и образуют с последними симбиоз. В результате фотосинтеза растения накапливают в корнях углеводы, после чего начинают делиться ими с грибницей (мицелий), то есть подкармливают ее. В свою очередь, грибы оплетают корни кольцом, и через них растениям поступают питательные вещества и вода. Кроме того, грибы перерабатывает полезные вещества, выделяя зачастую нужные ферменты.

Деятельность сусликов под землей помогла распространению спор и мицелия, создавая благоприятные условия для укоренения и роста растений на бесплодной почве.

Отметим, что на тех участках ландшафта, куда ученые завезли сусликов, бурный рост растительности наблюдался уже через шесть лет после начала эксперимента. За это время там появились десятки тысяч растений. Пострадавшие районы, куда животных не завезли, остаются практически пустынными.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Microbiomes, подчеркнули, что аналогичный подход можно использовать для возрождения лесов после пожаров или рубки. По мнению ученых, 40 лет на восстановление растительности — это мгновение по сравнению с несколькими веками, которые требуются для появления нового леса.