Со времен Дарвина жизнь на нашей планете рассматривалась с точки зрения эволюции. Но не одна лишь Земля влияет на живой мир – ее обитатели так же преображают планету. Морские водоросли изменяют химический состав океана, а много веков назад именно океанические бактерии придали небу голубой цвет. Однако никто не влияет на облик планеты сильнее человека. В этой книге Феррис Джабр убедительно показывает, что люди, окружающий мир и Земля неразрывно связаны между собой. Мы побываем на острове Врангеля и на дне океана, отправимся в прошлое в эпоху плейстоцена и познакомимся с бескрайними просторами тропических лесов, чтобы вы больше не сомневались: Земля – это не планета, на которой зародилась жизнь, а планета, которая ожила. Какое будущее ждет наш общий дом?
«Жизнь дарит нашей планете ее анатомию и физиологию – ее дыхание, пульс и метаболизм. Без произведенных жизнью за миллиарды лет преобразований Земля была бы совершенно неузнаваема. Жизнь не просто существует на Земле – она и есть Земля. У нас имеется столько же оснований считать нашу планету живым организмом, сколько и нас самих». (Феррис Джабр)
В формате PDF A4 сохранён издательский дизайн.
© Ferris Jabr, 2024
© Асадулаева В. В., перевод на русский язык, 2025
© Издание на русском языке, оформление. ООО «Издательская Группа «Азбука-Аттикус», 2025
КоЛибри®
Великолепно… Множество болезненно прекрасных отрывков, невероятных открытий и замечательных персонажей. Джабр показывает, как Земля была глубоко, чудесным образом сформирована жизнью.
Убедительный и поражающий рассказ о том, что история жизни на Земле – это история постоянного воссоздания Земли.
Джабр поэтично и с воодушевлением наслаждается чудесами этого мира. «Рождение Земли» придаст сил даже самому закоренелому климатическому пессимисту. Абсолютно восхитительное чтение.
Многогранное, заставляющее размышлять исследование. Лучшим книгам удается развлекать, обучать, удивлять и даже воодушевлять читателя… Они расширяют кругозор, заставляют размышлять, становятся вызовом и предупреждением, торжеством и призывом… С этой книгой журналист из Орегона Феррис Джабр достиг всех этих целей и даже больше.
Поэтичный грозовой ливень идей.
Увлекательный рассказ о взаимосвязанности мира… Феррис Джабр создает гобелен из сложных отношений между формами жизни и самой Землей.
Эта фантастическая книга поможет вам осознать великую красоту и силу планеты, на которой мы живем и которой уделяем так мало внимания.
Увлекательный труд Ферриса Джабра вдохновляет и побуждает к размышлениям.
Книга настолько же захватывающая, насколько и поучительная.
Нашей живой планете. Нашему чуду. Земле.
Подумайте только: кем бы мы ни были – человеком, насекомым, микробом или камнем, – одно остается верным. Мы меняем все, до чего мы дотрагиваемся. Нас меняет все, что меняем мы.
Что, если бы мы вдруг осознали, что сердцебиение каждого существа на планете отражается в биении нашего собственного сердца, что все это – эхо пульса Земли, который бьется в венах нас всех, включая животных и растения?
Земля – единая страна. Мы все – волны одного моря, листья одного дерева, цветы одного сада.
Когда я был мальчишкой, я думал, что могу менять погоду. Знойными летними днями, – такими жаркими, что растения в садах пригородной Калифорнии увядали, а асфальт обжигал кожу, – я рисовал большую дождевую тучу и маршировал вокруг нее по лужайке, поливая из шланга водой и посыпая обрезками, которые собрал в собственном саду. При этом я, возможно, даже напевал какое-то примитивное заклинание по мотивам популярного детского стишка, в котором дождь, наоборот, обычно просили «уйти».
По мере того как я взрослел, мое представление о метеорологии менялось. В школе я узнал, что вода, испарившись из озер, рек и океанов, поднимается в атмосферу, где она остывает и конденсируется в маленькие капельки. Эти дрейфующие капли воды сталкиваются и объединяются, цепляясь за пылинки и превращаясь в те ватные массивы, которые мы привыкли называть облаками. В определенный момент эти облака, в свою очередь, становятся достаточно тяжелыми, чтобы осесть обратно на поверхность Земли в виде осадков. Таким образом, меня учили видеть дождь как неизбежный феномен физики атмосферы и дар, который мы и другие живые существа получаем без какого-либо активного вмешательства с нашей стороны.
Однако несколько лет назад я узнал поразительный факт, который полностью перевернул мои представления о погоде и в конечном итоге о планете в целом. Этот факт возвратил мне тот детский восторг, который я так редко испытывал во взрослом возрасте. И вот что я узнал: зачастую живое не просто пассивно принимает дождь – оно его призывает.
Рассмотрим тропические леса Амазонии. Каждый год там выпадает около восьми футов осадков[2] в виде дождя. В некоторых частях леса годовая норма осадков достигает 14 футов[3], что превышает среднегодовое количество осадков в находящихся поблизости США более чем в пять раз. Отчасти подобная лавина осадков – результат географической случайности. Большое количество солнечного света в экваториальных регионах ускоряет испарение воды с моря и суши, пассаты приносят влагу с океана, а горы заставляют поступающий воздух подниматься, охлаждаться и конденсироваться. Тропические леса возникают там, где идет дождь.
Однако это не всё. Под пологом леса огромные сети, образованные корнями и гифами симбиотических грибов[4], втягивают воду из почвы в стволы, ветви и листья около 400 миллиардов деревьев в Амазонии. Наполняясь этой водой, деревья выделяют лишнюю влагу и насыщают воздух 20 миллиардами тонн водяного пара каждый день. В то же время всевозможные растения выделяют соли и испускают различные газообразные соединения. Грибы, изящные, как бумажные зонтики, или приземистые, как дверные ручки, производят миллионы спор. Ветер уносит в атмосферу бактерии, пыльцу, кусочки листьев и коры. Это влажное дыхание леса, наполненное микроскопической жизнью и органическими остатками, создает идеальные условия для дождя. Когда в воздухе так много воды и мельчайших частиц, на которых она может конденсироваться, облакам несложно образоваться. Некоторые находящиеся в воздухе бактерии даже способствуют замерзанию капель воды, что делает облака больше и тяжелее, а также повышает вероятность ливня. В обычный год Амазония производит около половины собственных осадков.
В конечном счете тропические леса Амазонии оказывают влияние на погоду не только на месте своего произрастания. Вся выделяемая лесом вода, детрит[5] и микроскопическая живность превращаются в огромный поток – воздушный аналог реки, что течет под кронами деревьев. Эта «летающая река» приносит осадки на территории ферм и городов всей Южной Америки. Как считают некоторые ученые, благодаря волновому эффекту в атмосфере Амазония способствует выпадению осадков даже в удаленных от нее местах, например в Канаде. Так, растущее в Бразилии дерево способно изменить погоду в Манитобе.
Тайный ритуал дождя в Амазонии ставит под сомнение стандартные представления о жизни на Земле. Согласно общепринятому мнению, жизнь зависит от окружающей среды. Если бы Земля не вращалась вокруг звезды подходящего размера и возраста, если бы она находилась слишком близко или слишком далеко от этой звезды, если бы у нее не было устойчивой атмосферы, воды и магнитного поля, отклоняющего вредное космическое излучение, жизни на Земле не было бы. Жизнь возникла на нашей планете лишь потому, что Земля пригодна для жизни. Любая господствующая научная парадигма со времен Дарвина также подчеркивает, что именно постоянное изменение параметров окружающей среды по отношению к живым существам во многом направляет эволюционный процесс. Те виды, что лучше всего справляются с изменениями в своей среде обитания, оставляют после себя больше потомков, в то время как те, кто не может адаптироваться, вымирают.
Однако справедливо и обратное, пока менее распростаненное, утверждение: жизнь тоже оказывает влияние на окружающую среду. В середине XX века, когда экология официально утвердилась в качестве научной дисциплины, эта идея начала получать более широкое признание в западной науке. Тем не менее внимание при этом уделялось относительно небольшим, локальным примерам влияния живых существ на природу: например, строящим плотину бобрам или дождевым червям, разрыхляющим почву. Гораздо реже всерьез воспринималась мысль о том, что живые существа всех видов могут изменять окружающую среду в гораздо большем масштабе – что микробы[6], грибы, растения и животные способны менять топографию и климат континента или даже всей планеты. Так, в 1962 году Рейчел Карсон писала в своей книге «Безмолвная весна» (Silent Spring): «Физические особенности и привычки земного растительного и животного мира были в значительной степени сформированы окружающей средой. Однако, учитывая весь период существования Земли, об обратном, а именно о влиянии жизни на условия ее существования, говорить пока не имеет смысла». Эдвард Осборн Уилсон в своей книге «Будущее жизни» (The Future of Life) 2002 года говорил о чем-то схожем: «
Впервые узнав о дождевом режиме лесов в Амазонии, я был одновременно и восхищен, и озадачен. Я знал, что растения поглощают воду из земли и выделяют влагу в воздух, но меня потрясло то, что суммарно деревья, грибы и микробы в Амазонии вызывают такое количество дождей и что жизнедеятельность организмов на одном континенте изменяет погоду на другом. Мне не давала покоя мысль о том, что тропический лес – это, по сути, сад, который поливает сам себя. Я задался вопросом: если это работает подобным образом в такой огромной экосистеме, как Амазония, действует ли этот механизм в еще больших масштабах? Каким образом и насколько сильно жизнь меняла планету на протяжении всей ее истории?
В поисках ответов на эти вопросы я выяснил, что научное понимание взаимоотношений живых организмов и планеты не подвергалось серьезной ревизии уже долгое время. Однако, вопреки устоявшимся представлениям, на протяжении всей истории Земли жизнь была значительной геологической силой, часто по мощи сопоставимой с ледниками, землетрясениями и вулканами, если не превосходящей их. За последние несколько миллиардов лет всевозможные формы жизни, от микробов до мамонтов, изменили облик континентов, океана и атмосферы, превратив вращающийся вокруг Солнца условный кусок камня в знакомую нам планету. Живые существа – это не просто продукты своей среды обитания и происходящих в ней неумолимых эволюционных процессов. Они организуют окружающую среду и активно участвуют в собственной эволюции. Мы и другие живые существа не просто обитатели Земли. Мы и есть Земля – порождение ее физической структуры и двигатель планетарных циклов. Земля и ее обитатели настолько тесно переплетены, что мы можем считать их единым целым.
Доказательства этого нового подхода можно встретить повсюду, хотя большая их часть была открыта совсем недавно и еще не проникла в общественное сознание в той же степени, как, скажем, теория об эгоистичных генах[7] или микробах. Около двух с половиной миллиардов лет назад фотосинтезирующие океанические микробы, известные нам как цианобактерии, навсегда изменили облик нашей планеты. Они насытили атмосферу кислородом, тем самым придав небу знакомый голубой оттенок и положив начало формированию озонового слоя, который защитил новые волны жизни от вредного воздействия ультрафиолетового излучения.
Сегодня растения и другие фотосинтезирующие организмы помогают поддерживать уровень кислорода в атмосфере на достаточно высоком уровне, чтобы существовали сложные формы жизни, однако не настолько высоком, чтобы Земля вспыхнула от малейшей искры. Микроорганизмы же, участвуя в ряде геологических процессов, вносят большой вклад в поддержание минерального многообразия Земли. Как считают некоторые ученые, именно эти микроорганизмы сыграли решающую роль в формировании континентов. В свою очередь, морской планктон запускает жизненно важные химические циклы и выделяет газы, которые, увеличивая облачный покров, влияют на глобальные климатические изменения. Заросли водорослей, коралловые рифы и моллюски накапливают огромное количество углерода, снижают кислотность океана, улучшают качество воды и защищают берега от непогоды. Наконец, разнообразные животные, начиная со слонов и луговых собачек[8] и заканчивая термитами, непрерывно преобразуют земную кору, содействуя движению потоков воды, воздуха и питательных веществ и улучшая положение миллионов видов живых существ.
За последнее время, а может быть, и за всю историю существования планеты самым ярким примером преобразующих Землю живых существ стали сами люди. Извлекая богатые углеродом останки древних джунглей и морских обитателей и используя их в качестве ископаемого топлива, а также разрушая экосистемы, промышленно развитые страны наполнили атмосферу углекислым и другими парниковыми газами. Это привело к стремительному повышению температуры планеты, поднятию уровня моря, учащению засухи и лесных пожаров, усилению бурь и аномальной жары и в конечном итоге подвергло опасности жизни миллиардов людей и бесчисленного множества других существ. Тем не менее именно упрямое убеждение о том, что люди недостаточно могущественны, чтобы оказать влияние на всю планету, и стало одним из многочисленных препятствий на пути общественного и политического признания проблемы климатических изменений. Однако на самом деле на это способен далеко не только человек. Вся история живого на Земле – это история живых существ, изменяющих облик Земли.
Изучая взаимосвязь между Землей и живыми существами, я постоянно возвращался к древней идее, которую сегодня многие готовы оспорить, а именно к идее о том, что Земля сама по себе живая. Анимизм – одно из древнейших и наиболее распространенных верований человечества. На протяжении всей нашей истории всевозможные культуры одушевляли планету и считали различные ее компоненты живыми. Во многих религиях Земля олицетворяется как божество, часто – как богиня-мать или чудовище, а может быть, и всё вместе. Ацтеки поклонялись Тлальтекутли, огромной когтистой химере, чье расчлененное на части тело превратилось в горы, реки и цветы. В скандинавской мифологии имя великанши Йорд было синонимично Земле. В некоторых культурах Земля представлялась как сад, растущий на спине гигантской черепахи. Древние полинезийцы почитали Ранги и Папа, Небо и Землю, которые оставались в тесных объятиях друг друга, пока их не разлучили дети. Но даже после разлуки они продолжали взывать друг к другу в виде поднимающегося на небо тумана и падающего на землю дождя.
Идея о том, что Земля живая, проникла из мифов и религий и в раннюю западную науку, где сохраняла свою актуальность на протяжении нескольких веков. Многие древнегреческие философы считали Землю и другие планеты одушевленными существами с душой и жизненной энергией. Леонардо да Винчи сравнивал Землю с человеческим телом: он проводил параллели между человеческими костями и камнями, кровью и водой, дыханием и волнами. Джеймс Геттон, шотландский ученый XVIII века и один из отцов современной геологии, описывал планету как «живой мир», обладающий «физиологией» и способностью к самовосстановлению. Вскоре после этого немецкий естествоиспытатель и исследователь Александр фон Гумбольдт охарактеризовал природу как «живое целое», в котором все организмы тесно связаны друг с другом сложными взаимодействиями в единую общность, эти связи, как нити, переплетены между собой в «сложную ткань».
Однако Геттон и Гумбольдт были скорее исключением среди своих коллег, придерживающихся по большей части строгого эмпиризма. В роскошных кабинетах европейских ученых даже метафорические описания Земли как живого существа к середине XIX вышли из моды. По мере того как академические дисциплины становились все более специализированными и подверженными редукционизму[9], ученые создавали все более конкретные классификации материи и природных явлений, все больше отделяющие живое от неживого. Вместе с этим в результате промышленной революции и расширения территорий колониальных империй формировались язык и мировоззрение, воплощающие в себе ценности механизации, прибыли и завоеваний. Планета больше не воспринималась как достойное почитания живое существо – теперь ее считали совокупностью неодушевленных ресурсов, готовых к эксплуатации.
Только в конце XX века идея одушевленной планеты воплотилась в одном из наиболее популярных и устойчивых понятий в каноне западной науки, а именно в гипотезе Геи. Согласно этой теории, выдвинутой британским ученым и изобретателем Джеймсом Лавлоком в 1970-х годах и позже развитой им совместно с американским биологом Линн Маргулис, все одушевленные и неодушевленные элементы Земли являются «частями и соучастниками огромного существа, которое во всей своей полноте обладает силой поддерживать нашу планету в качестве пригодной и комфортной для жизни среды обитания»[10]. Лавлок писал: «Если рассматривать Землю через призму гипотезы Геи, то Земля может напомнить нам гигантскую секвойю. Так, лишь некоторые части этого дерева содержат живые клетки, а именно листья и тонкие слои тканей в стволе, ветвях и корнях. Подавляющая часть зрелого дерева – мертвая древесина. Аналогичным образом бо́льшая часть нашей планеты – это неодушевленный камень, но на его поверхности лежит цветущий живой покров. Как живая ткань необходима для поддержания жизнедеятельности целого дерева, так и живой покров Земли помогает поддерживать жизнь этого планетарного существа».
Лавлок не был первым ученым, описавшим Землю как живое существо, но его смелость, решительность и красноречие вызвали не только одобрение, но и шквал насмешек. Лавлок опубликовал свою первую книгу о Гее в 1979 году на фоне подъема экологического движения. Его идеи привели в восторг общественность, но научное сообщество приняло их без энтузиазма. На протяжении нескольких последующих десятилетий ученые критиковали и высмеивали гипотезу Геи. В одной из рецензий биолог-эволюционист Грэм Белл писал: «Я бы предпочел, чтобы гипотеза Геи ограничилась своей естественной средой обитания – привокзальными книжными прилавками, а не оскверняла своим присутствием серьезные научные работы». Роберт Мэй, будущий президент Королевского общества, назвал Лавлока «юродивым», а микробиолог Джон Постгейт особенно резко осудил гипотезу: «Гея – Великая Мать Земля! Планетарный организм! Неужели я единственный биолог, которого передергивает от того, что СМИ в очередной раз предлагают мне всерьез относиться к этой гипотезе?»
Со временем, однако, сопротивление научного сообщества гипотезе Геи ослабло. В своих ранних работах Лавлок порой наделял Гею излишними полномочиями, формируя ошибочное представление о том, что живая Земля стремится к некоему оптимальному состоянию. Однако сама гипотеза Геи – идея о том, что живые существа преобразуют планету и являются неотъемлемой частью процессов саморегуляции, – оказалась на удивление прозорливой. Хотя некоторые исследователи до сих пор не могут принять гипотезу Геи, ее выводы уже стали частью современной науки о земных системах – относительно молодой дисциплины, непосредственно изучающей живые и неживые элементы планеты как единое целое[11]. Как писал Тим Лентон, ученый, изучающий земные системы, он и его коллеги «теперь мыслят в категориях совместной эволюции живых существ и планеты, признавая, что эволюция живого повлияла на формирование планеты так же, как и изменения в планетарной среде сформировали жизнь, а потому все это вместе можно рассматривать как единый процесс».
Есть и другие ученые, выражающие согласие с Лавлоком в том, что планета – живое существо. «Для меня не может быть никаких сомнений в том, что наша планета живая – по-моему, это просто констатация факта», – говорит специалист по изучению атмосферы Колин Голдблатт. Астробиолог Дэвид Гринспун утверждал, что Земля не просто планета, на которой есть жизнь, а, скорее, живая планета. Он говорит: «Жизнь – это не то, что произошло на Земле, а то, что произошло с Землей. Между живыми существами и неживыми материями есть взаимосвязь, которая делает планету совсем не такой, какой она могла бы быть в противном случае». Даже некоторые из самых яростных критиков Геи изменили свое мнение. Так, биолог-эволюционист Форд Дулиттл признался в журнале Aeon[12] за 2020 год: «С годами я стал теплее относиться к идее о Гее. Я был одним из первых и самых строгих критиков теории Лавлока и Маргулис, но сегодня я начинаю подозревать, что они могли быть правы».
Те, кто не согласен с идеей о том, что планета живая, обычно выдвигают такие аргументы: Земля не может быть живой, потому что она не ест, не растет, не размножается и не развивается как «настоящие» живые существа. Однако мы должны помнить, что никогда не было ни объективных способов это измерить, ни точного и общепринятого определения жизни вообще. А был лишь длинный список качеств, которые, предположительно, отличают одушевленное от неодушевленного.
Однако такое точное разделение бесполезно. Кристаллы точно воспроизводят свои высокоорганизованные структуры по мере роста, но большинство людей не считают их живыми. И наоборот, некоторые организмы, такие как жаброногие рачки артемии и тихоходки, похожие на мармеладных мишек микроскопические животные, при внешних неблагоприятных условиях могут впадать в спячку. В это время они перестают есть, расти и каким-либо образом меняться в течение многих лет, но они все равно считаются живыми существами. Большинство ученых исключают вирусы из сферы живого, потому что они не могут размножаться и развиваться, не проникая в живые клетки, однако эти же ученые не колеблясь приписывают жизнь всем паразитам – животным и растениям, – которые вообще неспособны выживать или размножаться без хозяина.
Таким образом, жизнь – это призрачное явление, изменчивый процесс: он больше похож на глагол, чем на существительное. Нам нужно смириться с мыслью, что жизнь происходит в разных масштабах: в масштабах вируса, клетки, организма, экосистемы и да, даже планеты. Как и многие живые существа, Земля потребляет, накапливает и преобразует энергию. У Земли есть тело с организованными структурами, мембранами и суточными ритмами. Наша планета породила множество биологических организмов, которые непрерывно поглощают, изменяют и вновь наполняют ее поверхность, воду и воздух. Эти организмы и окружающая их среда неразрывно связаны друг с другом процессом совместной эволюции, часто соединяясь в процессах самостабилизации, способствующих их взаимному сохранению. В совокупности эти процессы наделяют Землю своего рода планетарной физиологией: дыханием, метаболизмом, регулируемой температурой и сбалансированным химическим составом. Земля живая, как и мы.
Первоначальная реакция научного сообщества на гипотезу Лавлока могла бы быть более благосклонной, если бы он дал ей другое название. Последовав совету своего друга Уильяма Голдинга, автора романа «Повелитель мух» (Lord of the Flies), Лавлок назвал свою планетарную сущность в честь греческой богини Геи, олицетворяющей Землю, чем навсегда заклеймил свои идеи антропоморфизмом, табуированным в научном сообществе. Хотел того Лавлок или нет, но выбранное им имя придало его гипотезе материнский облик и определенную долю мистики, что сделало ее легкой мишенью для критиков, не терпящих метафор и враждебно относящихся к чему-либо, напоминающему религию или миф. Когда мы пересматриваем и вновь актуализируем концепцию живой планеты в XXI веке, возможно, нам не нужно возвращаться к старому имени или придумывать новые прозвища. Наша планета – это необыкновенное живое существо, у которого уже есть всем нам известное имя. Его имя – Земля.
Как самая большая и сложная форма жизни из всех нам известных, Земля также является и самой сложной для понимания. Чисто механистические метафоры не способны передать жизненную силу и богатство нашей планеты. Сравнения с телами животных кажутся слишком ограниченными для планеты, живая материя которой состоит в основном из растений и микробов. Возможно, идеальной метафоры не существует, но в процессе написания этой книги я нашел ту, которая одновременно полезна и дополняет концепцию живой Земли: музыка[13].
Как писала Линн Маргулис, одушевленная Земля «возникает в результате взаимодействия между организмами, той планетой, на которой они обитают, и источником энергии – Солнцем». В этом смысле музыка представляет собой похожий феномен: ее нельзя свести к нотам на бумаге, форме инструмента или ловким движениям рук музыканта – она возникает в результате взаимодействия всех этих элементов. Когда ноты звучат в правильной последовательности и сочетаются с другими нотами, то мы слышим уже не просто звуки, а музыку. Это же происходит и с живой сущностью под названием Земля: она возникает в результате сложнейших взаимодействий, взаимной трансформации организмов и окружающей среды.
Первые полмиллиарда лет своего существования наша планета была не более чем геологическим явлением. Когда первые живые существа приспособились к первозданным же особенностям и ритмам планеты, они начали взаимодействовать с ними и менять друг друга. С тех пор биология и геология, одушевленное и неодушевленное, находятся в вечном и бесконечно усложняющемся дуэте. На протяжении веков, несмотря на постоянные потрясения, Земля и ее жизненные формы находили глубинную гармонию: они регулировали климат планеты, выверяли химический состав атмосферы и океана, поддерживали круговорот воды, воздуха и жизненно важных питательных веществ в многочисленных слоях планеты. Извержения мегавулканов, падение астероидов, исчезновение морей и другие невообразимые катастрофы много раз опустошали планету, нарушая давно устоявшиеся порядки и наводя смятения. Однако из раза в раз наша живая планета демонстрирует удивительную жизнеспособность – умение возродиться после разрушительных катаклизмов и найти новые формы экологического совместного звучания.
Когда мы научимся рассматривать себя как часть чего-то гораздо более масштабного, – как часть планетарного целого, – мы наконец-то сможем осознать нашу ответственность перед Землей. Деятельность человека не просто повысила температуру планеты или «нанесла вред окружающей среде», она всерьез нарушила равновесие самого большого из известных нам живых существ и погрузила его в состояние кризиса. Скорость и масштабы этого кризиса настолько велики, что, если мы не вмешаемся, Земле потребуется от нескольких тысяч до нескольких миллионов лет, чтобы полностью восстановиться самостоятельно. В ходе этого процесса она превратится в мир, не похожий ни на один из известных нам, – в мир, не совмеситимый с современной человеческой цивилизацией и экосистемами, от которых мы сейчас зависим.
Человеческий род уникален тем, что способен изучать систему Земли в целом и целенаправленно изменять ее. Однако было бы высокомерно пытаться полностью контролировать столь сложную систему. Вместо этого мы должны признать несоразмерность нашего влияния на планету и смириться с ограниченностью наших возможностей. Самая важная задача очевидна: чтобы предотвратить наихудшие последствия климатического кризиса, обеспеченные индустриальные и постиндустриальные страны должны возглавить общечеловеческие усилия и в самое ближайшее время заменить ископаемое топливо чистой и возобновляемой энергией. Наука о земных системах подчеркивает важность комплексного подхода. Наша планета выработала множество способов хранения углерода и регулирования климата. За последние несколько столетий океаны и континенты, а также их экосистемы поглотили большую часть произведенных человечеством выбросов парниковых газов. Если мы будем защищать и восстанавливать леса, степи и болота Земли, ее подводные луга, ложе океана и рифы, мы поможем процессам, которые стабилизируют планету, и сохраним сложившуюся за многие века экологическую систему.
Эта книга – исследование того, как живые существа изменили нашу планету, размышление о том, что значит сказать: «Земля жива», – и ода той замечательной экологической системе, что поддерживает существование нашего мира. Это книга о том, как планета стала той Землей, которую мы знаем, как она стремительно превращается в совсем другой мир и как мы – те, кто живет в этот решающий для истории планеты момент, – в конечном итоге сыграем определяющую роль в том, какую Землю унаследуют наши потомки на ближайшие тысячелетия.
Три раздела книги – «Камень», «Вода» и «Воздух» – посвящены трем основным элементам планеты и трем ее основным сферам: литосфере, гидросфере и атмосфере. Их порядок отражает их относительный объем: по массе Земля содержит гораздо больше горных пород, чем воды, и значительно больше воды, чем воздуха. Каждый раздел состоит из трех глав, в первой из которых мы рассмотрим, как микробы, самые древние и маленькие организмы Земли, изменили тот или иной слой планеты. Вторая глава каждого раздела посвящена ключевым преобразованиям, вызванным более крупными и сложными формами жизни – грибами, растениями и животными, – и тому, как эти изменения зависят от тех, что произошли ранее. В третьей главе мы узнаем, как быстро человечество изменило Землю за относительно короткий срок, и выясним, какие есть наилучшие способы восстановления гармоничных отношений людей с планетой.
Наше путешествие начнется в глубинах земной коры, но постепенно мы будем пробираться наружу, блуждая по континентам и погружаясь в водные просторы планеты, чтобы наконец достигнуть самой неосязаемой из трех сфер – воздушной оболочки, простирающейся над нами более чем на почти 10 000 километров. По пути мы проплывем через подводные леса, посетим экспериментальный природный парк, где животные восстанавливают ландшафт, и поднимемся в обсерваторию, расположенную на полпути между верхушками деревьев и облаками.
Мы познакомимся с самыми разными людьми – учеными, художниками и изобретателями, пожарными, исследователями пещер и бичкомберами[14], – многие из которых посвятили свою жизнь изучению и защите нашего живого дома. Мы совершим путешествие в прошлое, чтобы узнать о самых значимых событиях в истории Земли, насчитывающей 4,54 миллиарда лет, и представить себе ее возможное будущее. Наконец, мы научимся распознавать отпечаток жизни в каждом уголке планеты – от сердца тропического леса Амазонии до почвы на заднем дворе вашего дома.
Поверхность Земли полна пор, и каждая пора – это портал в ее внутренний мир. Некоторые из них подойдут лишь для насекомого, другие могут вместить и слона. Одни ведут в небольшие пещеры или неглубокие расщелины, а другие простираются в неизведанные глубины скалистых недр Земли. Любому человеку, который пытается добраться до центра нашей планеты, нужен особый проход: не только достаточно широкий, но и чрезвычайно глубокий, полностью надежный, а в идеале – оборудованный лифтом.
Один из таких порталов находится в центре Северной Америки. Воронкообразный карьер шириной около 800 метров уходит в землю на 381 метр, обнажая разноцветную мозаику из молодых и древних пород: серые полосы базальта, молочные прожилки кварца, бледные колонны риолита и мерцающие вкрапления золота. Под карьером сквозь твердую породу проходят около 595 километров туннелей, уходящих более чем на два километра под землю. В течение 126 лет на этом месте в городе Лид штата Южная Дакота находился самый большой, глубокий и богатый золотой рудник Северной Америки. К моменту его закрытия в начале 2000-х годов на шахте Хоумстейк было добыто более 907 тонн золота.
В 2006 году корпорация Barrick Gold передала рудник в дар штату Южная Дакота, который в итоге превратил ее в крупнейшую в США подземную лабораторию – Подземный исследовательский центр Сэнфорда (Sanford Underground Research Facility). После прекращения добычи полезных ископаемых туннели начало затапливать. Хотя нижняя половина объекта остается затопленной, по нему все еще возможно спуститься почти на полтора километра под землю. В большинстве своем так делают ученые – физики, которым необходимо провести высокочувствительные эксперименты, на которые не должно повлиять космическое излучение. Но пока физики облачаются в лабораторные костюмы и закрываются в отполированных лабораториях, оборудованных детекторами темной материи, биологи, которые отправляются в этот подземный лабиринт, выискивают его самые сырые и грязные уголки – те самые места, где странные существа выделяют металл и меняют облик камней.
Промозглым декабрьским утром я последовал за тремя молодыми учеными и группой сотрудников Сэнфорда в так называемую «клетку» – металлический лифт, который доставит нас на глубину около полутора километров. Мы надели неоновые жилеты, ботинки со стальными носами, каски и пристегнули к поясам личные противогазы, которые должны были защитить нас от угарного газа в случае пожара или взрыва. Клетка спускалась быстро и удивительно плавно, ее открытая рама являла взгляду множество уровней шахты. Наша праздная болтовня и смех были едва ли слышны сквозь шум разматывающихся кабелей и свист воздуха. Контролируемый спуск занял около десяти минут, и мы достигли дна шахты.
Два наших гида, оба бывшие шахтеры, посадили нас в пару небольших вагонеток и повезли по узким туннелям. Вагоны ехали вперед со звуком, похожим на скрежет тяжелых металлических цепей, а свет наших фонарей освещал изгибающиеся стены из темного камня, усеянного кварцевыми прожилками и вкраплениями серебра. Под нами мелькали старые рельсы, неглубокие полоски воды и обломки камней. Хотя я знал, что мы находимся глубоко под землей, туннели как шоры ограничивали мой обзор узким сводом скалы. Глядя на потолок туннеля, я думал о том, каково это было бы – увидеть над собой всю толщу земной коры, всю груду камней высотой в три с лишним раза больше Эмпайр-стейт-билдинг[15]. Ощущали бы мы эту глубину так, как порой ощущается высота, когда смотришь на край обрыва? Чувствуя приступ головокружения, я быстро перевел взгляд на дорогу перед собой.
Через 20 минут мы переместились из относительно прохладного и хорошо проветриваемого участка рядом с «клеткой» в нагревающийся и душный коридор. В то время как на поверхности лежал снег и температура была значительно ниже нуля, на расстоянии полтора километра под Землей, ближе к ее геотермальному сердцу, температура достигала около 33 °C, а влажность – почти 100 %. Мы чувствовали, что тепло пульсирует в окружающем нас камне; воздух стал густым и тягучим, а в ноздри проникал запах серы. Казалось, что мы вошли в преддверие ада.
Вагонетки остановились. Мы вышли и немного прошли до большого пластикового крана в скале. Рядом с основанием крана со стены стекала жемчужная струйка воды, образуя ручейки и лужицы. От них исходил запах сероводорода – источник зловония в шахте. Встав на колени, я понял, что вода полна волокнистой белой субстанции, несколько напоминающей «кожицу» яйца пашот. Кейтлин Казар, геобиолог, объяснила, что эти белые волокна – микробы из рода
Пока я осторожно прощупывал нити микробов ручкой, биогеохимик Бриттани Крюгер открыла один из нескольких вентилей на кране и начала проводить разнообразные тесты с вытекающей из него жидкостью. Всего-навсего капнув немного воды в голубой портативный прибор, напоминающий трикодер из фильма «Звездный путь» (Star Trek), Крюгер измерила кислотность, температуру и состав раствора. Чтобы собрать обитающие в воде микроорганизмы, она закрепила на некоторых клапанах крана фильтры с крошечными порами. Тем временем Казар и инженер-эколог Фабрицио Сабба изучили ряд наполненных образцами картриджей, ранее подсоединенных к крану. В лаборатории они проанализируют их, чтобы выяснить, попали ли микробы в трубы и выжили ли они в них, несмотря на полную темноту, отсутствие питательных веществ и пригодной для дыхания атмосферы.
Спустившись на другой уровень шахты, мы были вынуждены пробираться сквозь грязь и воду высотой по голень, осторожно ступая, чтобы не споткнуться о затопленные рельсы и камни. То тут, то там поверхность горных пород была украшена тонкими белыми кристаллами – как подсказали ученые, скорее всего, это был или гипс, или кальцит. Когда свет от наших фонарей попадал на стены туннеля под правильным углом, кристаллы мерцали подобно звездам. Еще одно 20-минутное путешествие, на этот раз пешком, и мы подошли к еще одному большому крану, торчащему из скалы. В этой пещере было намного прохладнее, чем в предыдущей, но и находилась она на глубине всего 800 метров под землей, а значит, лучше проветривалась. Скала вокруг крана была покрыта чем-то похожим на влажную глину, цвет которой варьировался от бледно-лососевого до кирпично-красного. Как объяснила Казар, это тоже работа микробов, на этот раз бактерий из рода
На протяжении многих лет Крюгер и Казар посещают бывшую шахту Хоумстейк по меньшей мере дважды в год. Возвращаясь, они каждый раз сталкиваются с прежде неизвестными микробами, которые им никогда не удавалось вырастить в лабораторных условиях, а также с видами, у которых еще нет имени. Их исследования – часть совместного проекта под руководством Магдалены Осберн, профессора Северо-Западного университета и видного представителя геомикробиологии.
Как показали Осберн и ее коллеги, вопреки старым догадкам, недра Земли вовсе не бесплодны. На самом деле большинство микробов планеты, возможно, более 90 %, живут глубоко под землей. Эти внутриземные микробы, как правило, сильно отличаются от своих собратьев, обитающих на поверхности. Они древние и медлительные, редко размножаются и, вероятно, живут миллионы лет. Их способ получения энергии необычен: вместо кислорода они дышат… камнем. И, похоже, они способны выжить, даже несмотря на опасные для большинства существ геологические катаклизмы. Подобно множеству крошечных организмов в океане и атмосфере, эти особые микробы не просто населяют земную кору, а изменяют ее. Подземные микробы участвуют в образовании огромных пещер, обогащают минералы и драгоценные металлы, а также регулируют круговорот углерода и питательных веществ по всей планете. Возможно, микробы участвовали в создании континентов, в прямом смысле заложив основу для всей остальной земной жизни.
История живой породы, которую мы именуем Землей, – это история постоянных преобразований. Мир, который нам известен, – это всего лишь один из многообразных и непостоянных образов нашей планеты. В других своих состояниях Земля была негостеприимна не только для человека, но и для любого другого существа, кроме первобытного микроба.
Когда Земля только сформировалась, она представляла собой бурлящий шар из расплавленной породы: вероятно, он был слишком маленький, горячий и подвижный, чтобы поддерживать существование жидкой воды и атмосферы. Даже если атмосфера и существовала в каком-то зачаточном состоянии, она была уничтожена около 4,5 миллиарда лет назад в результате невероятно сильного столкновения Земли с одной из родственных ей планет. В результате образовалась масса каменистых обломков, некоторые из них со временем соединились в Луну. В течение последующих 100 миллионов лет расплавленная поверхность Земли остывала и формировала кору, выбрасывая пар и другие газы, включая углекислый газ, азот, метан и аммиак. Постоянная вулканическая активность сгустила эту газовую оболочку, а непрерывное столкновение с астероидами и метеоритами привело к образованию еще большего количества водяного пара, углекислого газа и азота.
Все высвободившиеся из недр планеты и образованные в результате падения космических объектов газы создали новую атмосферу. Огромные объемы водяного пара конденсировались в облака, а затем время от времени возвращались обратно на поверхность Земли в виде проливных дождей, которые могли продолжаться тысячелетиями. Четыре миллиарда лет назад, если не раньше, жидкая вода, скопившаяся на поверхности Земли, превратилась в неглубокий океан, усеянный многочисленными вулканическими островами, которые постепенно разрослись до первых массивов суши.
Как и многое в ранней истории Земли, точное место и время зарождения жизни мы не знаем. В какой-то момент, вскоре после появления нашей планеты, в каком-то теплом, влажном месте с подходящим химическим составом и достаточным потоком свободной энергии – в горячем источнике, ударном кратере или гидротермальном жерле на дне океана – частички Земли превратились сначала в первые самореплицирующиеся образования, которые затем эволюционировали в клетки. Доказательства, полученные в результате изучения окаменелостей и химического анализа самых древних из когда-либо обнаруженных горных пород, указывают на то, что микробная жизнь зародилась по меньшей мере 3,5, а возможно, и 4,2 миллиарда лет назад.
Среди всех ныне живущих существ те микробы, которые сегодня обитают в глубинах земной коры, вероятно, наиболее схожи с одними из самых ранних одноклеточных организмов. В совокупности эти подземные микробы составляют примерно 10–20 % биомассы Земли. Однако до середины XX века большинство ученых не верили в то, что жизнь может существовать на глубине более нескольких метров под Землей.
Несомненно, люди столкнулись с самыми поверхностными и заметными формами подземной жизни, когда еще только начали изучать и заселять пещеры, но самые старые из сохранившихся отчетов о подобных находках относятся лишь к 1600-м годам. В 1684 году, путешествуя по центральной Словении, естествоиспытатель Янез Вайкард Вальвазор проверил слухи о таинственном источнике близ Любляны, под которым, как считалось, обитает дракон. Местные жители думали, что дракон заставляет воду подниматься на поверхность каждый раз, когда двигается. После сильных дождей, объясняли они, на камнях неподалеку иногда находили детенышей дракона – тонких, извивающихся, с притупленной мордой, с оборками на шее и с почти полупрозрачной розовой кожей. Основываясь на этих сообщениях, Вальвазор описал этих животных как «подобных ящерице червей и паразитов, которых здесь много». Только спустя столетие естествоиспытатели выяснили, что эти существа были водными саламандрами, живущими исключительно в подземной воде, текущей через известняковые пещеры. Теперь они известны как европейские протеи.
В 1793 году немецкий географ и натуралист Александр фон Гумбольдт опубликовал одно из своих самых ранних научных исследований – монографию о грибах, мхах и водорослях, которые он обнаружил в шахтах близ немецкой провинции Саксония. Почти четыре десятилетия спустя, в сентябре 1831 года, проводник по пещерам и фонарщик Лука Чеч нашел в одной из пещер на юго-западе Словении крошечного медного жука длиной менее восьми миллиметров. Он был похож на муравья: с выпуклым брюшком, узкой головой и веретенообразными лапками. При ближайшем рассмотрении энтомолог Фердинанд Шмидт определил, что этот жук представляет собой ранее неизвестный вид, приспособившийся к подземной жизни: у него не было ни крыльев, ни глаз, и он ориентировался в окружающей среде с помощью длинных щетинистых усиков. Известие об этом открытии породило целую волну научных исследований. В период с 1832 по 1884 год естествоиспытатели задокументировали множество новых для науки обитателей пещер, включая различных сверчков, псевдоскорпионов, мокриц, пауков, многоножек, сороконожек и улиток.
В начале XX века ученые начали догадываться об истинном изобилии жизни под землей. Около 1910 года, пытаясь определить источник метана в шахтах, немецкие микробиологи выделили бактерии из образцов угля, собранных на глубине около километра. В 1911 году русский ученый Василий Омелянский обнаружил жизнеспособные бактерии, которые сохранились в вечной мерзлоте рядом с найденным мамонтом. Вскоре после этого почвенный микробиолог Чарльз Липман из Калифорнийского университета в Беркли сообщил, что ему удалось оживить древние бактериальные споры, которые застряли в кусках угля, добытого на шахте в Пенсильвании.
Хоть эти ранние исследования были весьма интересны, они не убедили большинство ученых в том, что микробы распространены в глубоких слоях земной коры, поскольку существовала вероятность того, что образцы были загрязнены микробами с поверхности. Однако в течение нескольких последующих десятилетий исследователи продолжали находить микробов в породах и воде, полученных из шахт и буровых площадок в Азии, Европе и Америке. Советские биологи даже начали использовать термин «геологическая микробиология».
К 1980-м годам отношение научного сообщества к подземным обитателям начало меняться. Исследования водоносных слоев – подземных запасов воды, залегающих в горных породах, – показали, что бактерии населяют грунтовые воды и изменяют их химический состав даже на глубине нескольких сотен метров под землей. Министерство энергетики США запустило научную программу, которая была призвана отслеживать загрязнение грунтовых вод. С ее помощью предстояло выяснить, способны ли микробы отфильтровывать загрязняющие вещества. Руководитель программы Фрэнк Воббер и его коллеги разработали строгие методы, которые исключали случайное попадание поверхностных микробов в исследуемый материал. Они дезинфицировали буровые коронки и полученные колонки-керны скального грунта, а также отслеживали движения жидкостей через кору, чтобы убедиться, что вода с поверхности не смешивается с образцами.
В конечном счете результаты этого и других подобных исследований показали, что ранние сторонники теории о существовании подземной биосферы были слишком умерены в своих оценках. Где бы ученые ни искали – в пределах континентальной коры, под морским дном, под антарктическими льдами, – они находили уникальные сообщества микробов, в состав которых входили тысячи неизвестных видов живых существ. Иногда микробы явно присутствовали, но были рассеяны. Так, на некоторых участках земной коры на кубический сантиметр приходился всего один микроб, что можно сравнить со страной с одним человеком на каждые 644 квадратных километра. Подземный мир был реален, но его обитатели – гораздо более микроскопичны и необычны, чем можно было себе представить.
В 1990-х годах астрофизик из Корнеллского университета Томас Голд опубликовал ряд провокационных утверждений о микробной подземной среде. Голд предположил, что микроорганизмы можно найти во всех недрах планеты в заполненных жидкостью порах между крупицами минералов горных пород. Он утверждал, что они существуют не за счет света и кислорода, а в основном за счет метана, водорода и металлов. Хотя ученые пока не нашли микробов глубже, чем на три километра под землей, Голд предположил, что они живут еще глубже – на глубине до десяти километров и что биомасса микробов внутри коры равна или даже больше той, что можно найти на поверхности. Он также считал, что вся жизнь на Земле или, по крайней мере, некоторые ее разновидности могли зародиться в недрах планеты, что на других планетах и лунах тоже могут существовать подземные экосистемы. Он полагал, что обитающие в глубинах земной коры микробы, защищенные от тех опасностей, которые можно встретить на поверхности, были, вероятно, наиболее распространенной формой жизни во всем космосе.
К началу 2000-х годов ученые, отчасти вдохновленные идеями Голда, начали говорить о новых способах погружения еще глубже в земную кору. Особенно многообещающими были шахты, поскольку они обеспечивали доступ к удаленным недрам, не требуя дополнительного бурения или инфраструктуры. Таллис Онстотт, профессор геологических наук Принстонского университета, и его коллеги побывали на сверхглубоких золотых приисках в Южной Африке и извлекли образцы подземных вод, находящихся на глубине 3,2 километра под землей. В некоторых из самых глубинных образцов исследователи обнаружили единственный живой вид – бактерию, которая по форме напоминала багет с хлыстообразным хвостом. Она выдерживала температуру до 60 °C и получала энергию из побочных продуктов радиоактивного распада урана, находящихся в ее лишенном солнечного света месте обитания.
Онстотт и его коллеги решили назвать микроб
«Как правило, мы не думаем о том, что в горных породах способна возникнуть жизнь, – пишет Онстотт в своей книге «Глубинная жизнь» (Deep Life). – Я геолог по образованию и, как и большинство геологов, тоже считал горные породы безжизненной материей». Но теперь, как геомикробиолог, он рассматривает каждую горную породу как небольшой мир, состоящий из особых микроорганизмов: «некоторые из них, возможно, живут в горной породе с момента ее образования сотни миллионов лет назад».
Отдельные группы подземных микробов могут быть еще древнее. Шахта Кидд Крик в канадской провинции Онтарио является одной из самых больших и глубоких шахт в мире. Уходя на глубину трех километров под землей, она содержит богатые запасы меди, серебра и цинка, которые образовались на дне океана почти три миллиарда лет назад. В 2013 году геолог из Университета Торонто Барбара Шервуд Лоллар опубликовала исследование, в котором показала, что некоторые участки воды в шахте Кидд Крик оставались нетронутыми и изолированными от поверхности земли на протяжении более миллиарда лет, а значит, это самая древняя вода, когда-либо обнаруженная на Земле. Прозрачная при первом сборе, эта богатая железом вода окрашивается в бледно-оранжевый цвет под воздействием кислорода. По консистенции она напоминает светлый кленовый сироп и содержит минимум вдвое больше соли, чем обычная морская вода, а на вкус она, по словам Шервуд Лоллар, «ужасна».
В 2019 году Шервуд Лоллар, Магдалена Осберн и их коллеги подтвердили: как и гораздо более молодые жидкости, циркулирующие через поры и трещины в породах на глубине нескольких сотен метров под поверхностью Земли, эта древняя вода на глубине нескольких километров в шахте Кидд Крик также населена микроорганизмами. Как и многие другие живущие глубоко под землей микроорганизмы, они тоже зависят от побочных продуктов химических реакций между породой и водой, протекающих под действием радиации. Являются ли некоторые из этих микробов столь же древними, как и вода, пока неизвестно, но это вполне вероятно.
«Эти исследования, по сути, своеобразная разведка, – говорит Шервуд Лоллар. – Некоторые из полученных результатов заставляют нас переписывать учебники о том, как устроена наша планета. Они меняют наше представление о пригодности Земли для жизни. Мы не знаем, где зародилась жизнь. Мы не знаем, возникла ли жизнь на поверхности и спустилась вниз или же она возникла внизу и поднялась на поверхность. Мы привыкли думать о маленьком теплом пруде, о котором писал Дарвин, но, как любит говорить мой коллега Таллис Онстотт, с тем же успехом это могла быть какая-нибудь маленькая теплая трещина».
Даже на трехкилометровой глубине в недрах Земли существуют не только микроорганизмы. В южноафриканских золотых шахтах на глубине от одного до трех километров под землей ученые обнаружили грибы, плоских червей, членистоногих и микроскопических водных животных – коловраток. В декабре 2008 года коллега Онстотта, бельгийский зоолог Гаэтан Боргони, обнаружил существ, удивительно напоминающих «паразитических червей», описанных Вальвазором в XVII веке. На глубине 1,3 километра в золотом руднике Беатрикс, недалеко от города Велком в Южной Африке, из отфильтрованной воды из скважины он собрал нематоду – крошечного круглого червя. При небольшом увеличении его не отличить от обычной вермишели длиной в полмиллиметра, что примерно в 500 раз больше бактерии. Однако под мощным электронным микроскопом он похож на пухлую пиявку, чей передний конец усеян ротовыми пластинами и сенсорными бугорками.
В лаборатории Боргони обнаружил, что нематода предпочитает подземных микробов, а не типичную для круглых червей диету. В конце концов она произвела на свет 12 яиц, положивших начало новой популяции. Хотя предки нематоды почти наверняка попали в подземный слой с токами дождевой воды, а не возникли там, очевидно, она стала приспособлена к подземной жизни. Боргони, Онстотт и их коллега Дерек Литтхауэр назвали новый вид
На полках в кабинете Магдалены Осберн множество камней, и у каждого своя история. Когда мы встретились с ней в Северо-Западном университете, она показала мне гавайский базальт, который она зачерпнула палкой, когда он был еще в состоянии текучей лавы, гигантский кристалл кварца, который она вытащила из трещины во время поездки в Хот-Спрингс штата Арканзас, пирротин, который она тайком засунула в комбинезон во время экскурсии по шахте в Канаде. Рядом с рабочим столом она хранит кусок строматолита[17] возрастом 580 миллионов лет и молочно-голубой минерал смитсонит, который добыли в городе Магдалена штата Нью-Мексико: город носит то же имя, что и госпожа Осберн. В другом углу своего кабинета она показала мне оранжевый камень с текстурой, напоминающей ломкое кунжутное печенье. «Это карбонатные оолиты[18], – сказала она, – они похожи на крошечные глазированные драже. Если вы поедете на Багамы, то обнаружите, что пляжи там состоят в основном из оолитов». Затем она взяла в руки большой серый кусок амфиболита: «Этот камень пытался меня убить. Я попала под камнепад в полевом лагере, когда была студенткой. Этот камень пробил мою палатку». «Значит, он лишь чуть-чуть разминулся с вами?» – спросил я. «Ну, я отбежала как угорелая в другую сторону, – объяснила она, – и когда я вернулась в палатку, этот камень был там. Так что его можно назвать камнем смерти».
Камни и те истории, которые они рассказывают, были важной частью жизни Осберн с самого детства. Ее отец работал администратором лаборатории на факультете наук о Земле и планетах в Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Она часто ездила с ним на университетские экскурсии, чтобы посмотреть на утесы, ущелья, древние лавовые породы, массивные валуны, оставленные ледниками и другие геологические особенности штата Миссури. «В поездке всегда участвовали студенты и я, девочка семи лет или около того, – вспоминает она, – и я всегда была той, кто подбирался слишком близко к обрыву, или забирался слишком высоко на скалу, или высовывал голову там, где не следовало». Однажды она порезала руку о камень – потекла кровь. Пока студенты в ужасе смотрели на это, она подошла к отцу и как ни в чем не бывало попросила сделать ей перевязку.
Многие из первых научных исследований Осберн находились на пересечении геологии и микробиологии. Будучи студенткой Университета Вашингтона, она изучала горячие и неглубокие гидротермальные источники – излюбленные места обитания термофильных бактерий. В Калифорнийском технологическом институте ее дипломная работа состояла в изучении древних пород с помощью инновационного анализа химических следов, которые современные микробы оставляют в окружающей среде. В итоге это позволило ей прийти к новому пониманию того, как микробы меняли Землю на протяжении всей ее истории.
Будучи постдоком в Университете Южной Калифорнии, Осберн стала одним из ведущих ученых в исследовании подземной жизни, финансируемом НАСА, и впервые посетила бывшую шахту Хоумстейк. Раньше в поисках высококачественной руды шахтеры бурили разведочные скважины, некоторые из этих скважин проникали в подземные водохранилища. После извлечения керна, породы для изучения, шахтеры заделывали отверстия бетоном, но какие-то из них продолжали протекать. Когда Осберн с командой обнаружила, что в нескольких из этих негерметичных отверстий содержатся микробы, она попросила шахтеров очистить отверстия скважин с помощью промышленного бура с алмазным напылением. Затем они заменили бетон пластиковыми трубками с клапанами, чтобы можно было периодически возвращаться и собирать новые образцы, тем самым создав полноценную подземную обсерваторию.
Полюбовавшись коллекцией камней в кабинете Осберн, мы с ней прошли в ее микробиологическую лабораторию. Здесь она хранит воду, осадочные породы и микробов, собранных на различных исследовательских базах. Осберн и Кейтлин Казар подготовили несколько предметных стекол для микроскопа, размазав по ним немного шахтной воды. Сняв очки в черепаховой оправе и убрав с лица волнистые каштановые волосы, Осберн расположилась перед микроскопом и стала регулировать его, чтобы получить четкую картинку.
«Перед нами
Мне показалось, я вижу, как что-то движется, и я спросил, что это может быть. «Это довольно старый образец бактериальной биопленки, – сказала Осберн, – так что я сомневаюсь, что здесь что-то есть… О! – мельчайшая точка дернулась на экране подобно маленькой горошине. – Как только я сказала, что она мертва, появилась эта маленькая счастливица-клетка». Образец, который мы изучали, был собран несколько лет назад, и, поскольку он не был предназначен для культивирования клеток, за ним никак особенно не ухаживали. Однако каким-то образом эта капля камня и воды из самых глубоких недр Земли все еще пульсировала жизнью.
Столетиями пещера Лечугилья казалась не более чем длинной дырой, ведущей в тупики Гваделупских гор в Нью-Мексико. Время от времени в пещеру заглядывали исследователи. Регулярно наведывались сюда и старатели, чтобы собрать гуано летучих мышей, которое ценилось как удобрение. В остальном же никто не обращал на нее особого внимания. Однако в один из пасмурных дней где-то в 1950-х исследователи пещер заметили, что сквозь завалы на дне пещеры пробивается воздух, что навело их на мысль о том, что там может быть еще что-то. В результате ряда раскопок в 1970-1980-х годах было обнаружено несколько длинных туннелей. Последующие раскопки выявили более 233 километров подземных территорий на глубине более чем 490 метров под поверхностью. Подземные туннели украшали странные и красивые образования: массивные люстры из гипса причудливой формы – будто их сковало морозом, лимонно-желтые стручки серы, жемчужные шары гидромагнезита, прозрачные копья селенита и кальцитовые лилии, парящие над бирюзовыми бассейнами.
В начале 1990-х годов микробиолог Пенни Бостон смотрела передачу на телеканале National Geographic, в которой упоминалась Лечугилья. Бостон пришла в восторг от мысли том, что она сможет увидеть нетронутую подземную страну чудес. Одна из исследовательниц в передаче, Ким Каннингем, нашла первые доказательства существования микроорганизмов в пещере. Бостон интересовало, возможна ли жизнь за пределами Земли, поэтому она рассматривала Лечугилью как аналог потенциальных подземных мест обитания на других планетах. Она позвонила Каннингем и договорилась посетить пещеру с группой ученых и спелеологов.
Бостон и другие ученые, не имевшие большого опыта в спелеологии, несколько часов тренировались на скалах в Боулдере штата Колорадо, прежде чем погрузиться в Лечугилью. Эта короткая тренировка оказалась практически бесполезной. Лечугилья – это не ряд соединенных между собой комнат, по которым можно пройти, а запутанные хрустальные лабиринты, переплетенные в извилистых каменных джунглях. Чтобы пройти по ним, Бостон и ее коллегам пришлось спускаться по отвесным скалам, карабкаться по скользким гипсовым башням, преодолевать узкие уступы и пробираться через каменные соты – и все это с громоздким снаряжением за плечами. «Мы оказались в настолько чуждой нам среде, что у нас не было выбора, кроме как пытаться совладать с ней», – вспоминает Бостон. Про себя она все время думала: «Я просто должна перетерпеть это до тех пор, пока я не выберусь отсюда».
Они выжили, но без травм не обошлось. В какой-то момент Бостон вывихнула лодыжку. Перебираясь через расщелину, она поранила голень, отчего нога и ступня распухли. Но она продолжала идти. Незадолго до выхода из пещеры она заметила интересный пушок ржавого цвета, покрывающий нависающую над ней часть потолка пещеры. Она уже собиралась соскрести этот пух в мешок, как вдруг его капелька попала ей в глаз, который вскоре распух, как будто от инфекции. Возможно, подумала она, коричневый пух создали микробы, а возможно, он и вовсе состоял из микробов. Лабораторные исследования в конце концов подтвердили ее догадку. Пещера была полна микроорганизмов, которые разъедали горную породу, извлекая железо и марганец для получения энергии и оставляя после себя мягкий минеральный осадок. Микробы превращали камень в почву на глубине более 300 метров под землей.
В конце концов, в результате многолетних исследований Бостон и другие ученые, в том числе Диана Нортап, Кэрол Хилл и Дженнифер Макаледи, выяснили, что результаты деятельности микробов в Лечугилье гораздо более масштабны и не ограничиваются производством небольшого количества грязи. Лечугилья покрыта толстым слоем известняка – окаменевшими останками рифа, которому 250 миллионов лет. Многочисленные камеры в таких пещерах обычно образуются благодаря дождевой воде, которая просачивается в землю и постепенно растворяет известняк. Однако в Лечугилье скульпторами становятся микробы: нефтепоедающие бактерии выделяют сероводород, который вступает в реакцию с кислородом в подземных водах, производя серную кислоту, разрушающую известняк. Параллельно различные микробы потребляют сероводород и производят ту же серную кислоту в качестве побочного продукта жизнедеятельности. Подобные процессы происходят в 5-10 % известняковых пещер по всему миру. Хотя такие пещеры могут образовываться в результате чисто геологических процессов выделения кислот и газов, микробы ускоряют этот процесс, позволяя пещерам разрастаться гораздо быстрее.
Со времени первого спуска Бостон в Лечугилью ученые по всему миру обнаружили, что микроорганизмы преобразуют земную кору, где бы они ни обитали – то есть практически везде. Алексис Темплтон, геомикробиолог из Университета Колорадо в Боулдере, регулярно посещает бесплодную горную долину в Омане, где в результате тектонической активности участки мантии – слоя Земли, находящегося под корой, – оказались гораздо ближе к поверхности. Она и ее коллеги бурят там скважину глубиной 400 метров и извлекают длинные цилиндры породы, которой 80 миллионов лет, некоторые образцы ярко окрашены в оттенки бордового и зеленого. В лабораторных исследованиях Темплтон продемонстрировала, что эти образцы полны бактерий, изменяющих состав земной коры. Они питаются водородом и «дышат» сульфатами, содержащимися в породе, а выделяют сероводород, создавая новые залежи сульфидных минералов, подобных пириту, известному также как «золото дураков»[21].
Благодаря похожим процессам микробы помогли сформировать некоторые из месторождений золота, серебра, железа, меди, свинца, цинка и других металлов. Когда подземные микробы разрушают породу, они зачастую высвобождают имеющиеся в ней металлы. Некоторые из выделяемых микробами химических веществ, например сероводород, соединяются с металлами, содержащимися в породе в свободном виде, образуя новые твердые соединения. Другие молекулы, выделяемые микробами, захватывают ионы металлов из растворов и связывают их вместе. Некоторые микробы накапливают металл внутри своих клеток или выращивают корку из микроскопических металлических хлопьев, которая притягивает все больше металла, аккумулируя в течение длительного времени значительные его запасы.
Микробная жизнь сформировала большинство минералов Земли, представляющих собой природные неорганические твердые вещества с высокоорганизованной атомной структурой, или, говоря проще, драгоценные и полудрагоценные камни. Подобно живым организмам, минералы подразделяются на семейства и виды. Сегодня на Земле насчитывается не менее 5000 видов минералов, большинство из которых представляют собой кристаллы, такие как алмаз, кварц, топаз, графит и кальцит. Однако поначалу Земля не отличалась большим разнообразием минералов. Лишь со временем в результате непрерывного дробления, плавления и повторного затвердевания земной коры произошли перемещение и концентрация редких элементов. Жизнь начала разрушать породу и перерабатывать элементы, порождая совершенно новые химические процессы минерализации. Более половины всех минералов на планете могут возникнуть лишь в высококислородной среде, которой не существовало до того, как микробы, водоросли и растения насытили кислородом океан и атмосферу.
В результате тектонической активности и непрекращающейся жизнедеятельности организмов Земля создала набор минералов, не имеющий аналогов ни на одном другом известном нам космическом теле. По сравнению с ней Луна, Меркурий и Марс не так уж и богаты полезными ископаемыми: там насчитывается не более нескольких сотен видов минералов. Разнообразие минералов на Земле зависит не только от существования жизни, но и от ее особенностей.
Роберт Хейзен, ученый-почвовед из Института Карнеги, и статистик Грета Хистад подсчитали, что вероятность того, что на двух планетах окажется одинаковый набор минералов, составляет 1 к 10322. Учитывая, что в космосе насчитывается всего 1025 похожих на Землю планет, вряд ли существует другая планета с таким же набором минералов, как у нас. «Понимание того, что эволюция минералов на Земле так непосредственно зависит от биологической эволюции, несколько ошеломляет», – пишет Хейзен. Эта точка зрения – значительный прогресс по сравнению с тем, что было несколько десятилетий назад, когда научный руководитель Хейзен по минералогии сказал ей: «Не берите курс биологии. Он вам никогда не пригодится!»
Микробы изменяют земную кору не только на суше, но и на морском дне и под ним. В некоторых регионах микробы в океанической коре превращают серу в сульфат. Поскольку сульфат растворим в воде, он растворяется в море и становится доступным питательным веществом для других существ. Морские отложения содержат один из крупнейших на планете резервуаров метана, 80 % которого вырабатывается микробами. Если бы весь этот метан поднялся в атмосферу, он уплотнил бы невидимый слой парниковых газов и значительно ускорил бы глобальное потепление. Однако другая группа микробов перерабатывает 90 % метана, поднимающегося через осадочные породы на морском дне, еще до того, как он достигнет поверхности. По словам экспертов по глубоководной океанической микробиологии, это «один из важнейших механизмов контроля парниковых газов и регуляции климата на Земле».
Сами континенты также могут отчасти являться продуктом микробиального терраформирования[22] – никто точно не знает, как они появились. Континенты состоят из гранита, который, насколько нам известно, распространен только на Земле – он редко встречается где-либо еще во Вселенной. Океаническая кора, напротив, состоит из базальта – породы, которая часто встречается и на других космических объектах. Базальт – темный, плотный минерал, богатый магнием, железом и особенно тяжелыми металлами. Более четырех миллиардов лет назад по мере созревания и остывания самая ранняя океаническая кора Земли в конце концов стала тяжелее мантии, на которой покоилась, и начала опускаться. Этот процесс называется субдукцией. Во время погружения в мантию океаническая кора и ее осадочный слой высвободили находящуюся в них воду, что понизило температуру плавления окружающей мантии. Некоторые ее компоненты начали плавиться, превращаясь в более легкую магму, которая в итоге извергалась из вулканов и остывала, порождая новые породы.
Этот процесс продолжается и сегодня, но в начале существования Земли мантия была значительно горячее, чем сейчас. Помимо того, что она высвобождала воду из опускающейся океанической коры, мантия плавила и саму кору. Когда эта гибридная магма поднималась на поверхность, она остывала, превращаясь в новый вид горной породы – гранитоид. В гранитоидах не так много магния и железа, а поэтому они имеют гораздо меньшую плотность, чем базальт. Со временем гранитоидная порода подверглась субдукции и превратилась в гранит. Поскольку гранит менее плотный, чем базальт, он накапливался поверх океанической коры, образуя толстые участки ранней континентальной коры, которые постепенно поднялись над поверхностью воды. Позже, с возникновением тектонических плит, протоконтиненты превратились в микроконтиненты и даже образовали огромные участки суши высоко над уровнем моря. Примерно 2,5 миллиарда лет назад почти треть поверхности планеты занимала суша, и эта величина изменялась на протяжении всей истории Земли в зависимости от подъема и опускания морей.
Несколько ученых-почвоведов, включая Роберта Хейзена и его коллег, исследовали, как живые организмы помогли создавать континенты и поспособствовали субдукции океанической коры и осадочных пород и их превращению в гранит. Чем больше воды содержится в коре и осадочных породах, тем легче происходит этот процесс. Когда Земля была молодой, микробы, населявшие океаническую кору, вероятно, растворяли базальт с помощью кислот и ферментов, чтобы получить энергию и питательные вещества. В качестве отходов их жизнедеятельности образовывались глинистые минералы, которые выступали в качестве своеобразной смазки. Чем более влажной была кора, тем больше воды поступало в мантию, что ускоряло процесс взаимного переплавления мантии и коры и их последующее преобразование в сушу.
Геофизики Деннис Хёнинг и Тильман Шпон опубликовали похожие выводы. Они отмечают, что в зоне субдукции сначала высвобождается вода, находящаяся в поверхностном слое осадочных пород, в то время как вода в самой коре обычно выходит на больших глубинах. Чем толще слой осадочных пород, покрывающих кору, тем больше воды попадает в глубины мантии, что в конечном итоге способствует более интенсивному образованию гранита.
В самом начале существования Земли микроорганизмы, а позднее грибы и растения непрерывно растворяли и разлагали горные породы со скоростью, намного превышающей скорость геологических процессов. Таким образом они увеличивали количество осадочных пород, откладываемых в глубоких океанических впадинах, покрывая тем самым субдуцирующие плиты океанической коры более толстым защитным слоем. Так, в мантии оказывалось больше воды, что способствовало образованию новой суши. Компьютерные модели показывают: если бы жизнь так и не появилась, то увеличение континентов происходило бы намного медленнее. Возможно, планета так и осталась бы водным миром, усеянным островами, – Землей без земли.
Примерно в 113 километрах к югу от бывшей шахты Хоумстейк, в известняковом пласте, окруженном холмистой прерией, есть отверстие в форме сердца. Иногда можно услышать, как оно «дышит». По-английски его называют «пещерой ветра». А для индейского народа лакота это священная Мака Оние (Maka Oniye), или «дышащая земля». Лакота считают Блэк-Хилз – древнюю горную местность, где находятся шахта и пещера, – чревом Матери-Земли. Этот регион – предмет непрекращающегося юридического спора с правительством США. Договор 1868 года в форте Ларами официально закреплял за народом лакота право на владение Блэк-Хилз и защищал территорию от переселенцев. Однако в 1870-х годах, когда солдаты и старатели подтвердили слухи о наличии золота в различных частях Блэк-Хилз, правительство США отменило ранее заключенный договор и захватило землю.
Как рассказывают люди лакота, Мака Оние скрывает портал, связывающий мир духов с поверхностью Земли. Давным-давно их предки жили в доме духов, ожидая, когда Создатель сделает поверхность Земли пригодной для жизни. В некоторых версиях истории коварный дух заманил группу людей через портал на поверхность Земли до того, как она была готова. В наказание Создатель превратил их в первых бизонов. Как только растения и животные в изобилии появились на поверхности, остальные люди страны духов вышли из недр земли и стали процветать.
Подземные царства широко распространены в религии и литературе по всему миру: греческий Аид, индуистская Патала, инуитский Адливун, ацтекский Миктлан и христианский Ад. Существуют тысячи легенд, сказок и романов о первобытных ландшафтах, фантастических зверях, волшебных существах и развитых цивилизациях, скрытых далеко под поверхностью земли. В Северной и Южной Америке особенно распространены истории о происхождении Земли, известные как мифы о ныряльщиках под землю. В этих мифах создатель, герой или некий совет просит различных животных – бобров, птиц, раков – погрузиться в первобытные воды и добыть немного ила или грязи, из которой можно построить сушу. «Вся Земля была водой», – так начинается подобный миф у племени юфола, проживающего на юго-востоке Северной Америки. «Люди, животные, все насекомые и сотворенные существа встретились и договорились, как им сделать землю. Они поняли, что земля находится под водой, и проблема, которую нужно было решить, заключалась в том, как доставить землю наверх и сделать так, чтобы она стала пригодной для жизни».
Уже миллионы лет назад первые люди поняли, что под землей есть столько же интересного, сколько и над ней. Земля обнажает свой подземный мир множеством способов. Падая, старый дуб показывает свои корни – зеркальное отражение его кроны. Кто-то поскальзывается в известняковой пещере, проваливаясь в скрытый проход. Земля дрожит и трескается, открывая бездонную расщелину. То, что жизнь зависит от подземного мира, а зачастую и возникает из него, было очевидно уже давно. Проростки появляются из почвы: поднимая склоненные головки к солнцу, они пускают корни все глубже в землю. Грибы за ночь появляются из земли, а затем почти так же быстро в ней же исчезают. Жуки вылезают из коконов. Медведи выходят из темноты своих берлог. Люди хоронят своих мертвых по меньшей мере 80 000 лет, а возможно, и гораздо дольше. Когда жизнь отдельного человека заканчивается, мы инстинктивно возвращаем его Земле, в утробу матери, которая родила всех нас.
Наука пересматривает границы познания, и то, что раньше считалось непоколебимой истиной, теперь может казаться абсурдом. И наоборот: то, что ранее казалось ерундой, может все больше и больше походить на правду. Представить себе, что жизнь существует в самых глубоких слоях почвы, где еще есть воздух и питательные вещества, не так уж и сложно. Однако чтобы принять как научный факт то, что жизнь простирается гораздо дальше, что она существует и на много километров вглубь Земли, вплоть до мрачных, обжигающих, разрушительных глубин земной коры, требуются особые доказательства. Однако именно это и подтвердили ученые за последние четыре десятилетия.
Признание того, что жизнь в глубоких недрах не только существует, но и участвует в непрерывной алхимии Земли, что, возможно, именно она и помогла создать ту самую земную кору, которую населяет все живое и от которой зависит вся земная жизнь, меняет современное понимание того, как появилась наша планета. Однако здесь мы слышим отголосок древней истины, тысячелетиями таившейся в человеческом сознании, ожидая своего открытия. В мифе племени юфола о земном ныряльщике континенты не просто вырастают из океанского ила – их нужно вылепить. Собравшиеся существа в конце концов выбирают рака, чтобы он достал со дна первый участок суши. Он «спустился вниз и после долгого ожидания поднял на поверхность комок земли. Его размяли, обработали и размазали по воде (великой глубине). Так и образовалась земля».
Издалека это выглядело как снег: нежно-белые глыбы, разбросанные по склонам и берегам острова Врангеля. Даже сейчас, в конце лета, в этих далеких арктических водах нередко был виден лед, но на такой небольшой высоте снег не мог не удивлять. По мере приближения к земле Никита Зимов все меньше понимал, что находится перед ним. Ему казалось, что снег двигался. Постепенно каждая глыба стала приобретать все более четкие очертания. У них были горбатые спины и толстые ноги, маленькие черные глаза и большие круглые носы. Это были, как понял Никита, белые медведи. Много медведей.
26-летний Никита отправился на остров на старой серой лодке вместе со своим отцом – известным арктическим экологом Сергеем Зимовым, другом семьи и почвоведом Виктором Сороковиковым, а также с Алексеем Третьяковым, молодым человеком из их родного города. Все они согласились помочь. Путешествие заняло семь дней. Они выехали из Черского – маленького сибирского поселка, где Зимовы организовали научную станцию, проехали 113 километров вдоль Колымы к морю и еще несколько сотен километров на лодке. За исключением пары бурных волн и отказавшего трансформатора, первые несколько дней путешествия прошли на удивление спокойно. Исследователи были готовы к тому, что ночью может разразиться шторм или они столкнутся с айсбергом, но ничего подобного не случилось. Они по очереди управляли лодкой и изучали потенциальные препятствия. Они ели ветчину, яйца, рамен, пельмени и борщ, запивая их щедрыми порциями пива и водки. Если они не работали, то читали, играли в карты, смотрели фильмы и спали.
Однако на четвертый день, когда они отошли от берега, чтобы совершить последний рывок по открытому морю к месту назначения, они повстречались с огромной льдиной. Ее пришлось обойти, и путешествие заняло еще три дня. Ночи они проводили на якоре в ледяных заливах, порой ночуя рядом с усатыми моржами с громадными бивнями, торчащими из пастей, как сабли из слоновой кости.
Когда группа наконец прибыла на остров Врангеля, исследователи нашли безопасное место для причала, подальше от белых медведей, и впервые за неделю ступили на сушу. На берегу валялись ящики, разрушающиеся лодки и ржавые бочки из-под нефти. Гигантский пень лежал разбитым и сломанным, его неоднократно рубили на дрова. Окна немногочисленных лачуг и домиков были заколочены досками. Биолог Наташа сидела на крыше соседнего дома и в бинокль осматривала морские льдины в поисках моржей, к ее ноге был пристегнут баллончик со средством, отпугивающим медведей. Человек, к которому приехали Зимовы, жил в соседнем поселке. Вечерело. Выпив немного водки и посетив самодельную баню на острове, они вернулись на лодку и проспали до утра.
Остров Врангеля, расположенный в 150 километрах от побережья России, представляет собой тундру размером почти с Йеллоустонский национальный парк. Его поверхность в основном покрыта песком, гравием и льдом. Средняя температура с декабря по март держится на уровне уверенного минуса, а летом редко превышает 10 °C. На острове часто дуют полярные ветры, а иногда его окутывают густые туманы. Несмотря на эти суровые условия, жизни на острове Врангеля гораздо больше, чем во многих других регионах Арктики. Во время последнего ледникового периода разрушительные ледяные щиты обошли остров стороной, что сделало его своеобразным убежищем. Мамонты жили там еще 6000 лет после того, как все остальные представители их вида вымерли: к тому времени люди уже давно вступили в бронзовый век, а пирамиды Гизы стояли уже почти тысячелетие. С 1970-х годов Россия охраняет остров как государственный природный заповедник.
К настоящему времени в почвах острова Врангеля пустили корни более 400 видов и подвидов растений – вдвое больше, чем где-либо еще в арктической тундре. Мхи и лишайники покрывают все свободные ото льда поверхности, которые они только могут найти. Тихоокеанские тýпики, белошейные гагары и сапсаны регулярно прилетают на остров. Здесь также можно увидеть единственное в Азии поселение белых гусей. Песцы и волки преследуют леммингов и северных оленей, стада лохматых овцебыков бродят по холмам, а серые киты и белухи показываются у берегов. Но больше всего остров Врангеля известен тем, что здесь самая высокая плотность берлог белых медведей в мире, ежегодно это привлекает сюда туристов. В остальном на острове практически никому не разрешается находиться, кроме как ученым для проведения научных исследований. Несколько егерей живут здесь круглый год. Летом сюда приезжают около дюжины исследователей, которые обычно останавливаются на старой метеорологической станции.
Как и многие ученые, Зимовы приехали на остров Врангеля ради его дикой природы. Директор заповедника Александр Груздев пообещал передать им не менее шести детенышей овцебыка. Зимовы планировали перевезти животных в Черский, чтобы принять участие в смелом и амбициозном научном проекте. Если их теории верны, он преобразит огромные участки арктического ландшафта и поможет стабилизировать климат на Земле. На второе утро после прибытия, осматривая небольшие привалы на острове, они наконец встретились с Груздевым. Вскоре после знакомства и осмотра загона овцебыков их прервал звук приближающегося нашествия. К берегу мчались три большие черные шлюпки, в каждой из которых находилось около 20 пожилых американских туристов. Судя по всему, неподалеку бросил якорь круизный лайнер с Аляски, чтобы его пассажиры могли вблизи увидеть белых медведей и ту́пиков. «Знаете, я чувствовал себя великим исследователем Арктики, когда мы наконец добрались до острова», – вспоминает Никита. Но вид множества пожилых людей, с такой легкостью добравшихся до острова и ковыляющих к берегу с цифровыми камерами в руках, «испортил это впечатление».
Груздев заранее согласился провести туристам экскурсию по острову, поэтому он временно оставил Зимовых одних. Зимовы все еще надеялись, что в ближайшее время им удастся погрузить на лодку свой груз и отплыть. Но у острова были на них другие планы. В тот же день, пока Зимовы отдыхали, а ни Груздева, ни егерей не было в поселке, белый медведь пробрался в деревянный загон, в котором находились семь детенышей овцебыка. Медведь убил одного из них, а остальные шесть разбежались, так что опасное путешествие Зимовых на остров оказалось напрасным.
Сейчас, в 2025 году, Никите Зимову чуть больше 40 лет, он высокий и худой, со светло-голубыми глазами, мальчишеской копной каштановых волос и небольшим шрамом справа на подбородке. Он говорит фразами, похожими на бурные и извилистые реки, с сильным русским акцентом. Он любит английский сленг и часто шутит с каменным лицом. («Конечно, лучше избегать всех айсбергов, – сказал он мне, вспоминая поездку на остров Врангеля, – иначе можно стать вторым или третьим по счету “Титаником” – меньшего масштаба, но все равно это будет очень грустно»). Сергей, которому уже под 70, похож на медведя: у него длинные всклокоченные волосы и густая борода. Лоб его изборожден морщинами, под глазами мешки. Он постоянно курит и почти всегда пьет водку во время еды. Он говорит на ломаном английском медленно и тяжеловесно, часто уходя в монолог на научные темы. Зимовы вместе с женами руководят Северо-Восточной научной станцией в Черском, одним из крупнейших и важнейших научных центров в Арктике. Ежегодно они принимают сотни исследователей со всего мира.
Когда я приехал в Черский в середине июля, жена Никиты, Анастасия, встретила меня в аэропорту и отвезла на исследовательскую станцию на верховьях Колымы. В главном здании были расположены многочисленные спальни для посетителей и восьмиугольная гостиная с несколькими длинными обеденными столами, дровяной печью и плюшевым коричневым диваном, покрытым медвежьей шкурой. На крыше жилого здания была установлена большая спутниковая антенна, хотя ею уже не пользовались. Грунтовые дороги, заросшие по краю ивой и иван-чаем, проходили мимо небольшой часовни с зеленой крышей, штабелей грузовых ящиков и нескольких домов, где жили Зимовы. Осмотривая участок, я видел, что за рекой на много километров простирается арктическая местность: в основном плоская мозаика из зарослей густого кустарника, хвойных деревьев и озер, которые образовались в результате оттаивания замерзшей почвы.
Сергей Зимов впервые отправился в Арктику, будучи студентом, в 1970-х годах. Он собирался изучать палеогеографию Арктики – ее древние ландшафты – с помощью химического анализа образцов воды, льда и почвы. В процессе работы его удивило обилие костей. Когда Сергей осматривал место своих исследований и прилегающую территорию, он редко видел диких животных: иногда встречались олени, волки или перелетные птицы, но в остальном земля вокруг была бесплодной. Однако где бы он ни копал, где бы ни осыпался склон холма или река ни смыла слои осадочных пород, он находил кости давно умерших животных и исчезнувших видов. Земля была кладбищем, полным мамонтов со спиралевидными бивнями, горбатых бизонов, безгривых пещерных львов, лосей с 40-килограммовыми рогами и вымерших носорогов, которых прозвали «сибирскими единорогами» за единственный гигантский рог на голове. Порой Сергей даже находил клок меха или кусочек кожи. Формально эти останки не были окаменелостями, как окаменевшие кости динозавров в музее. Они не превратились в камень. Скорее, это были настоящие кости, шерсть и ткани древних животных, до этого пролежавшие в вечной мерзлоте десятки тысяч лет. Они служили доказательством того, что Арктика когда-то была столь же богата животными, как и африканские саванны.
Геологи выделяют такую эпоху – плейстоцен. Это период истории Земли, который начался примерно 2,6 миллиона лет назад и закончился 12 000 лет назад. Последние 100 000 лет той эпохи обширные луга опоясывали в северных широтах земной шар. Эти практически непрерывные прерии, известные как мамонтовая степь, представляли собой одну из самых больших экосистем из всех, что когда-либо существовали. Занимали они, вероятно, до 40 % земной суши. В мамонтовой степи обитало невероятное количество представителей мегафауны: гигантские травоядные, такие как мамонты, мастодонты, носороги и бизоны, каждый из которых весил более тонны, а также многочисленные громадные хищники, включая медведей, львов и волков. По пастбищам бродили и более мелкие, привычные нам стадные животные: лошади, северные олени, овцебыки и овцы. Когда закончился плейстоцен, степи исчезли с большинством их обитателей. Сергей смутно догадывался об этой древней экосистеме еще во время своего первого визита в Арктику, но один взгляд на останки мегафауны, возможность потрогать бивни мамонтов и пощупать мех вымерших бизонов заставил его задаться вопросом, который волнует его до сих пор: что же произошло?
Одно из основных объяснений – изменение климата. Около 20 000 лет назад температура планеты начала повышаться, и льды, покрывавшие ранее бóльшую часть планеты, начали таять. Березовые и хвойные леса сменили траву и ползучую иву, которыми питалось большинство травоядных. В результате, как предполагали ученые, многие приспособленные к холоду виды травоядных вымерли.
Для Сергея это объяснение не имело смысла. По всему миру гигантские млекопитающие и на суше, и в море пережили сотни миллионов лет постоянных оледенений и потеплений. С чего бы им вдруг исчезнуть во время одного из эпизодов потепления в этой многолетней истории? Сергей склонялся к другой причине – люди. Примерно полмиллиона лет назад, а возможно, и гораздо раньше люди уже обладали достаточным умом и технологиями, чтобы убивать таких крупных животных, как лоси, носороги и даже мамонты. В мире великанов люди были лилипутами, но их изобретательность и ловкость рук в сочетании с умением действовать сообща превратили их в суперхищников. По мере того как человеческий род развивался, рассуждал Сергей, исчезали и огромные существа.
Геолог Пол Мартин и климатолог Михаил Будыко опубликовали похожие идеи в конце 1960-х годов, вызвав дискуссию, которая продолжается и по сей день. Однако в последнее десятилетие точка зрения, что человек довел плейстоценовую мегафауну до вымирания, получила серьезную поддержку. Последние свидетельства, полученные на основании окаменелостей и археологических раскопок, показали, что везде, куда мигрировали люди во время плейстоцена, везде, куда они приносили свои копья, стрелы и приводили своры собак, крупные млекопитающие быстро вымирали.
Примерно 50 000 лет назад, когда люди распространились по Европе и Азии, были уничтожены десятки видов гигантских млекопитающих. Вскоре после того, как люди достигли берегов Австралии 45 000 лет назад, исчезли еще 20 видов крупных травоядных. Когда люди заселили Америку в промежутке между 15 000 и 7000 лет назад, исчезло более 80 видов животных, каждый из которых весил не менее 100 килограммов. Хотя изменение климата и нестабильная популяционная динамика могут отчасти объяснить это массовое исчезновение, скорее всего, именно человек был его главным виновником.
Самым важным откровением для Сергея стало то, что столь масштабное вымирание мегафауны не могло не повести за собой серьезные экологические последствия для всей планеты. В то время как многие его коллеги изучали, как меняющийся климат мог поставить под угрозу существ ледникового периода, Сергей понял, что причинно-следственная связь может работать и в другом направлении. Он предположил, что мамонты и другие крупные млекопитающие самим существованием активно поддерживали свое степное местообитание, что, в свою очередь, способствовало сохранению относительно прохладного климата. Охотясь на многих крупных млекопитающих до тех пор, пока они полностью не вымерли, люди могли спровоцировать или, по крайней мере, усугубить глобальное потепление, которое положило конец последнему ледниковому периоду. По этой причине некоторые ученые утверждают, что антропоцен – геологическая эпоха, которая отличается сильным влиянием человечества на планету, – начался где-то в промежутке между 50 000 и 10 000 лет назад, совпав по времени с периодом вымирания мегафауны.
В основе грандиозной теории Сергея лежит простое наблюдение: злаки, основной растительный компонент холодных плейстоценовых степей, не похожи на большинство растений. Многие виды растений защищаются от травоядных толстой корой, колючками, они ядовитые или невкусные. Некоторые просто растут вне пределов досягаемости. Когда злаки появились между 100 и 70 миллионами лет назад, их стратегия выживания была совершенно иной. Сергей и другие ученые утверждают: вместо того чтобы полагаться на надежную защиту, некоторые злаковые травы вступили в союз, своеобразное экологическое партнерство, с крупными травоядными. Эти травы предоставляли пасущимся животным бесконечные поля нежных зеленых листьев, которые быстро восстанавливались, стоило их сорвать. В обмен на этот постоянный источник пищи мамонты и другие представители мегафауны вытаптывали, съедали и иным образом сдерживали основных ботанических конкурентов трав – кустарники и деревья – и удобряли поля навозом. Вместе, согласно этой теории, злаки и мегафауна создавали и регулировали экосистему мамонтовой степи.
Чем больше Сергей думал об этом симбиозе, тем больше осознавал его мощь. Симбиоз трав и пасущихся животных мог изменить далеко не только сами ландшафты. В плейстоцене, как и сегодня, под поверхностью Арктики лежали толстые слои замерзшей почвы. Она находилась в состоянии вечной мерзлоты и скрывала в себе огромный запас углерода в виде сохранившихся останков древней жизни. Если климат менялся и температура поднималась достаточно высоко, то вечная мерзлота начинала таять, позволяя микробам разрушать органические вещества и высвобождать парниковые газы, такие как углекислый газ и метан, в количествах, достаточных для потепления планеты. Мамонтовая степь, по мнению Сергея, могла противостоять этому глобальному потеплению.
Поскольку злаки обычно бледнее деревьев и многих других растений, их отражательная способность гораздо выше: они отражают больше света и тем самым охлаждают Землю. Кроме того, злаки забирают огромное количество углерода из атмосферы и накапливают его в корнях, которые впитывают бо́льшую часть воды из почвы, сохраняя ее сухой и твердой. Зимой мамонты и другие крупные травоядные избавлялись от поверхностных, сохраняющих тепло слоев снега, просто ступая по земле всем своим весом, а также раскапывая снег, чтобы найти там растения и клубни. Таким образом, они подвергали не прикрытую снегом почву с вечной мерзлотой под ней воздействию низких зимних температур, обеспечивая гарантию, что она останется в замершем состоянии. Когда люди уничтожили бóльшую часть мегафауны, они не только сократили биоразнообразие Земли, но и нарушили ее способность регулировать климат планеты.
Сложные экологические связи между пасущимися животными, лугами и климатом возникают в результате одного из самых важных трансформационных процессов на Земле – коэволюции. В самом простом понимании коэволюция означает совместное развитие. Это взаимная эволюция двух или более существ, влияющих друг на друга. Цветы и опылители – наглядный пример, упомянутый еще Чарльзом Дарвином в книге «Происхождение видов». На протяжении десятков миллионов лет цветки и их опылители формировали строение и поведение друг друга. У многих насекомых, птиц и млекопитающих развились крылья, хоботы, рты, пасти, глаза и мозг, лучше приспособленные к тому, чтобы найти цветочную пыльцу. Параллельно с этим цветы стали более яркими, благоухающими и замысловатыми по форме. Некоторые цветы хранят нектар в настолько длинных и узких трубочках, что дотянуться до него может лишь мотылек единственного вида – с таким же длинным хоботком. Орхидеи из рода Офрис обманывают самцов ос, заставляя их спариться с цветком, имитирующим форму, цвет, запах, ворсинки и даже блеск крыльев самки осы. Когда самец осы энергично совокупляется с тем, что он считает своей парой, к его голове приклеиваются липкие мешочки с пыльцой. Другие примеры коэволюции – это хищники и жертвы, а также хозяева и паразиты.
Хотя под коэволюцией обычно понимают взаимодействие видов живых существ, она может происходить и между другими объектами. Например, мемы, технологии и культура могут развиваться совместно. Жизнь и окружающая среда тоже эволюционируют вместе. Классическая эволюция путем естественного отбора происходит через изменение генетического состава популяций, члены которых различаются по своим признакам. Особи, способные выживать и размножаться в конкретных условиях, оставляют после себя самое большое потомство и передают гены, кодирующие те самые признаки, которые сделали их столь способными к выживанию. Поколение за поколением эти гены и признаки распространяются в популяции все больше. Таким образом виды приспосабливаются к окружающей среде.
Физическая среда обитания тоже не остается неизменной и подвержена не только геологическим изменениям. В ходе эволюции живые существа сильно меняют свою окружающую среду. Некоторые из этих изменений сохраняются и влияют на последующую эволюцию. Таким образом, живые существа влияют на собственную эволюцию. Жизнь и окружающая среда постоянно формируют друг друга и Землю в целом.
В некотором роде Сергей – наследник российского минеролога Владимира Вернадского, которого можно назвать одним из основных предшественников Джеймса Лавлока. Несмотря на то что на Западе он остается малоизвестным, на родине Вернадского почитают: его изображения украшают российские марки и памятные монеты. В Киеве ему поставлен огромный памятник, а в Москве в его честь назван проспект. Также его имя носят минерал вернадит, несколько горных вершин, вулкан, лунный кратер и один из видов водорослей.
Вернадский – один из первых ученых, признавших жизнь главной геологической силой на планете. Эту идею он развил в своей книге 1926 года «Биосфера и ноосфера». Геолог Эдуард Зюсс ввел термин «биосфера» в 1875 году вскользь, но так и не дал официального определения этому понятию и не развил свою мысль. Вернадский же определил биосферу как основной содержащий жизнь слой планеты – оболочку, простирающуюся от земной коры до границы атмосферы. В рамках биосферы живые организмы кардинально преобразуют потоки энергии и материи. По мнению Вернадского, не только организм приспосабливается к окружающей среде, но и среда приспосабливается к нему: «Жизнь рассматривается как случайное явление на Земле, а в связи с этим исчезает из нашего научного кругозора на каждом шагу провляющееся влияние живого на ход земных процессов. <…> Из научного сознания исчезает представление <…> о строении Земли как о согласованном в своих частях
К тому времени, когда Сергей собрал воедино элементы своей теории, был уже конец 1980-х, и он руководил Северо-Восточной научной станцией в Черском. Никита был еще совсем маленьким. Когда Сергей изучил окрестности станции, он увидел замерзшую пустыню. Долговязые лиственницы, кустарники и ковры мха покрывали вечную мерзлоту. По сравнению с лугами это была вялая и бедная питательными веществами экосистема. В мамонтовой степи ледникового периода травоядные поедали растения и переваривали их в горячих, влажных, богатых микробами котлах своих сложных пищеварительных систем. Углерод, азот, калий и другие необходимые элементы быстро циркулировали от растений к животным, в воздух, почву и обратно. Однако в северных лесах современной Сибири хвоя лиственниц и восковые листья кустарников разлагаются в земле десятилетиями. Кроме надоедливых комаров, здесь почти нет представителей дикой природы. Как утверждает Сергей, бóльшая часть Арктики, по сути, превратилась в «сорняки, покрывающие кладбище мамонтовой степи».
Однако он заметил, что там, где огонь или деятельность человека нарушали покой почвы и вытесняли мох, появлялась трава. К тому же есть остров Врангеля с его пастбищами, стадами овцебыков и северных оленей, стаями птиц – все это указывало на то, что в Арктике все еще могла бы существовать большая и разнообразная популяция животных. Тогда Сергей задался вопросом, возможно ли воссоздать мамонтовую степь. Стада травоядных животных поддерживали экосистему плейстоцена сотни тысяч лет. Если он вернет травоядных в Арктику, возможно, они это повторят. Это был бы отличный способ проверить его теорию.
Сергей рассказал о своей идее нескольким коллегам, которые помогли ему представить ее ведущим российским ученым того времени. Впечатленные теорией, они согласились на небольшой полевой эксперимент. За несколько недель рядом с исследовательской станцией в Черском построили загон, и вертолеты доставили туда 25 якутских лошадей крупной сибирской породы, способной выживать без укрытия при температуре до –70 °C, питаясь только замерзшей травой из-под снега. За несколько месяцев лошади вытоптали бóльшую часть мха и уничтожили кустарники в загоне. Начала расти трава, а уровень азота и фосфора увеличился в десять раз. Однако, когда в 1991 году Советский Союз распался, государственная поддержка исследования Сергея прекратилась.
Сергей не сдавался. Он понимал, что для продолжения работы ему придется найти финансирование и убедить международное научное сообщество в значимости своих исследований. Он понял, что его эксперимент может принести гораздо больше пользы, чем одно только восстановление утраченной экосистемы. К 1990-м годам Сергею стало очевидно, что вечная мерзлота в Арктике тает из-за глобального потепления. Некоторые районы Арктики уже превратились в топкие болота. Сергей понимал: если оттает достаточное количество вечной мерзлоты, то в атмосферу просочится огромное количество углекислого газа и метана, что может привести к резкому потеплению и новому периоду климатической нестабильности[23]. Если воскресить мамонтовую степь, то можно избежать этой ужасной судьбы путем повторного создания вечной мерзлоты и стабилизации климата планеты, как это было в плейстоцене.
Убедив других ученых в том, что между его исследованиями и изменением климата есть прямая связь, Сергей постарался придать своему проекту актуальности и значимости. В то время он был одним из немногих исследователей, признававших огромную опасность, которую представляет собой таяние вечной мерзлоты. Но ни у кого не было данных, чтобы доказать это. Поэтому следующие семь лет Сергей измерял уровень углерода и метана в арктических почвах и отслеживал их растворение. Он показал, что арктическая вечная мерзлота содержит не менее одного триллиона тонн углерода, что вдвое превышает предыдущие оценки и все количество углерода в выбросах ископаемого топлива с 1850 года.
По мере того как верхние слои арктической почвы нагреваются, а вечная мерзлота под ними оттаивает, микробы просыпаются, размножаются и начинают потреблять огромные запасы органического материала, выделяя при этом углекислый газ, метан и тепло. В свою очередь тепло, выделяемое микробами, ускоряет таяние вечной мерзлоты, что стимулирует микроорганизмы потреблять еще больше. Но если убрать задерживающий тепло снег или уплотнить его всего на десять сантиметров, то вечная мерзлота охладится на 1–2 °C, чего достаточно для сохранения ее в замороженном состоянии.
Новаторское исследование Сергея принесло ему славу и уважение. В конце 1990-х годов российское правительство выделило ему чуть более 14 гектаров заповедной тундры и северного леса вокруг научной станции в Черском, чтобы он мог использовать их для своих экспериментов. Он назвал эту территорию «Парком плейстоценового периода», остроумно отсылая к одному научно-фантастическому фильму о возрождении динозавров[24]. К 1998 году проект был детально разработан, и у Сергея было достаточно площадей для его реализации. Теперь ему нужны были животные.
Никита Зимов бежал по окутанной туманом потрескавшейся земле острова Врангеля, когда ему показалось, что он услышал рев белого медведя. Он чувствовал ужас всем телом и молча проклинал свою глупость.
Потеряв детеныша овцебыка, Зимовы, их спутники и Груздев сели на квадроциклы и начали поиски. В какой-то момент Никита, гордясь своей молодостью и хорошей физической формой, решил бежать рядом с машинами. Но он заблудился, остался один и, по его собственному выражению, «немного обеспокоился». Совсем не то он себе представлял, когда согласился помогать отцу с Плейстоценовым парком после окончания учебы. Он попытался вспомнить все, что знал о том, как выжить при встрече с белым медведем. Он вспомнил, как кто-то сказал ему, что самое эффективное средство для отпугивания белых медведей – фальшфейер, так как он издает звук, похожий на шипение самца-соперника, демонстрирующего свои размеры и силу. Но у Никиты не было фальшфейера. Он не знал ни как защитить себя, ни где спрятаться. Поэтому он продолжал бежать сквозь туман, пока случайно не нашел квадроцикл, на который поспешно забрался.
Всякий раз, когда Зимовы и их поисковый отряд обнаруживали стадо овцебыков, они подходили к нему медленно и осторожно. При угрозе овцебыки двигаются с боевой точностью: взрослые образуют защитное кольцо вокруг детенышей, не отрывая взгляда от опасности и при необходимости меняя положение всем стадом. Иногда самый крупный бык ходит вокруг стада, готовый напасть в крайнем случае. Его изогнутые острые рога могут легко проткнуть любого нападающего.
Мужчины на квадроциклах окружали стадо так, чтобы Груздев мог выстрелить в одного из телят дротиком с успокоительным. Через несколько минут после того, как теленок терял сознание, поисковая группа медленно отгоняла остальное стадо. Один из группы, чаще всего Никита, прижимался к теленку всем своим весом, зарывался руками и лицом в его коричневый мех и ждал, когда тот очнется. Как только теленок приходил в сознание, что обычно занимало несколько часов, Никита и остальные брали его за шерсть и направляли в прицеп одного из квадроциклов, чтобы вернуть его в починенный и теперь охраняемый загон. Поймать таким образом даже одно животное было крайне сложно. Туман ухудшал видимость, а из-за дождя одежда промокала насквозь. Транквилизаторы иногда были слишком слабы, чтобы полностью лишить теленка сознания, а чтобы найти стадо, могло потребоваться пять-шесть часов. После восьми дней блужданий по тундре они наконец отловили шесть детенышей овцебыка.
В середине сентября 2010 года Зимовы загнали овцебыков в ящики, погрузили их на лодку и покинули остров Врангеля. Возвращение домой было не таким спокойным, как путешествие на сам остров. В разгар шторма их электронные устройства работали с перебоями. Батареи разряжались, а GPS-навигатор сбоил, иногда давая координаты, но не показывая, в каком направлении движутся путники. Тогда Никита смастерил импровизированный флюгер, привязав полоску ткани к рыболовному шесту в передней части лодки. Чтобы сэкономить заряд батареи, он выключил навигатор и включал его примерно раз в час, чтобы быстро отметить на карте их последнее местоположение. Передвигаться ночью было особенно рискованно. Без света и надлежащих навигационных приборов они, по сути, плыли вслепую.
Хотя на водах, по которым они плыли, не было льда, на второй день плавания начался сильный шторм. Их отремонтированная лодка, оставшаяся еще с советских времен, была вынуждена преодолевать огромные волны высотой не менее трех метров. Скользя по волнам, маленькая пластиковая лодка, которую они везли за собой на случай непредвиденных обстоятельств, врезалась в корму основного судна. Всех на борту несколько дней мучила морская болезнь, в том числе и овцебыков, которые лежали на палубе не шевелясь и не требовали овса и сена. Через день море успокоилось, выглянуло солнце, и на горизонте показался материк – родная Сибирь. Они знали, что до Черского всего несколько дней пути. Оставалось только следовать вдоль береговой линии.
Теория, разработанная Сергеем в 1970-х годах в отношении плейстоценовой мегафауны, предвосхитила зарождающийся консенсус в экологии. Ученые давно признали, что растения формируют поверхность планеты. В конце концов, растения растут не только на континентах, но и в биосфере в целом. На Земле насчитывается около 550 гигатонн[25] углеродной биомассы, из которых растения составляют 450 гигатонн – более 80 %. Животные, напротив, составляют менее 0,5 % биомассы Земли и сосредоточены в основном в океане в виде рыб и беспозвоночных. Возможно, отчасти из-за этих больших расхождений экология исторически упускала из виду и недооценивала то, как животные формируют сушу планеты.
Однако есть и исключения. Чарльз Дарвин был одним из первых ученых, который всерьез считал, что животные могут изменять рельеф планеты. Его главным примером стали земляные черви. Постоянно прокладывая ходы в почве своих родных экосистем, переваривая огромное количество земли, разлагая органические вещества, выделяя слизь и оставляя удерживающие воду экскременты, дождевые черви улучшают зернистую структуру почвы, перемешивают ее различные слои и открывают каналы, по которым в нее могут поступать кислород, вода и питательные вещества[26]. Незадолго до своей смерти Дарвин написал целую книгу о дождевых червях, которая стала неожиданным бестселлером[27]. В ней он назвал дождевого червя «невоспетым творением, которое своей несметной миллионной армией преобразовало землю так же, как коралловые полипы – тропическое море».
Некоторые из коллег Дарвина скептически отнеслись к этим гипотезам, а кто-то и вовсе их отверг. Они признавали, что некоторые животные могут изменять окружающую среду, но утверждали, что они способны это делать лишь очень ограниченно. Более века западная наука преуменьшала значение дождевых червей и других животных-геоинженеров, рассматривая их как дополнение к преобладающей геологической доктрине, подчеркивающей роль неодушевленных сил.
Однако в последние десятилетия ученые сделали удивительные открытия о том, как мелкие и крупные животные изменяют поверхность суши на планете, часто с неизгладимыми последствиями. За последние полмиллиарда лет животные стали громадной движущей силой Земли: они постоянно меняют очертания планеты, а значит, и местную экологию, климат планеты и даже путь, по которому эволюционирует Земля.
В эпоху плейстоцена гигантские ленивцы и броненосцы, по размерам превосходящие современных слонов, рыли разветвленные норы глубиной до 610 метров. Исследователи обнаружили в Бразилии сотни таких палеонор, на стенах и потолках которых видны следы когтей. В современной Южной Америке некоторые виды муравьев-листорезов строят подземные гнезда площадью 90 квадратных метров и глубиной до 30 метров. Чтобы вырыть такую нору, они должны переместить более 40 тонн грунта. Почвы, в которых обитают муравьи, термиты и землеройные грызуны, как правило, более прочные, чем естественные почвенные полости, лучше осушаются и удерживают питательные вещества.
В Северной Америке стада мигрирующих бизонов стимулируют весеннее восстановление равнин. Это происходит благодаря тому, что они активно пасутся на полях и удобряют траву, тем самым побуждая растения постоянно производить вкусные и питательные молодые побеги. Стада зубров оказывают более значительное влияние на сезонный рост растений, чем погода или другие факторы окружающей среды. Хотя сегодня в Северной Америке насчитывается менее 8000 диких бизонов, которые могли бы свободно перемещаться по североамериканским землям, представьте, насколько мощной силой были эти животные, когда их было от 30 до 60 миллионов.
Бобры – это, пожалуй, самые известные инженеры экосистем. Многие знакомы с привычкой бобров валить деревья и перегораживать плотиной ручьи. В результате окружающий ландшафт опутывается сетью прудов и каналов, которые становятся жизненно важной средой обитания для множества других видов. Однако масштабы топографических преобразований бобров часто остаются недооцененными. Строя плотины, бобры изменяют поверхность планеты уже не менее восьми миллионов лет, и на протяжении большей части этого периода они были гораздо более многочисленны, чем сегодня. Бобровые плотины могут протянуться на более чем 800 метров, превышать два метра в высоту и строиться веками. Как пишет Бен Голдфарб в своей красноречивой книге «Нетерпеливые» (Eager), «бобры – это не что иное, как силы природы континентального масштаба, в значительной степени ответственные за формирование земли, на которой мы, американцы, строим свои города и выращиваем пищу. Бобры сформировали экосистемы Северной Америки, ее человеческую историю, ее геологию. Они сформировали наш мир».
Об этом свидетельствует та роль, которую бобры играют в восстановлении прибрежных экосистем Йеллоустоунского заповедника – роль, которую слишком часто приписывают исключительно волкам. Длительная история истребления волков привела к резкому росту популяций лосей и других травоядных животных, что резко сократило обилие прибрежной растительности – ивы, осины и тополя. Без закрепляющей роли корней этих влаголюбивых растений берега рек разрушались, а почва размывалась. Возвращение волков в 1990-х годах сократило популяцию лосей и способствовало возобновлению роста ивы, которая, в свою очередь, дала пищу бобрам. Параллельно с этим был реализован масштабный проект по переселению бобров, в результате которого полуводные грызуны вернулись в пределы Йеллоустоуна. Когда волки и бобры вернулись в парк, их совместное влияние вновь наполнило водой и оживило многие сухие и нарушенные долины.
Аналогичные цепочки преобразований происходят в атмосфере и океане. Киты постоянно перемещаются между океаническими глубинами и освещенной солнцем поверхностью, где они испускают так называемые фекальные шлейфы, удобряющие фотосинтезирующий планктон – жизненно важный компонент углеродного цикла планеты. Киты также переносят огромное количество углерода в морские глубины. Когда кит умирает в открытом океане и тело его опускается на морское дно, оно превращается в подводный оазис, его обильная плоть и кости поддерживают жизнедеятельность разнообразных червей, угрей, крабов и осьминогов, никогда не покидающих пучину. Даже ежедневные движения китов – их плавание, ныряние и выныривание – поддерживают более равномерное распределение питательных веществ в морской воде. По некоторым оценкам, движение обитателей океана перемешивает морскую воду не хуже, чем ветер и приливы.
Прямо над волнами стаи перелетных морских птиц сбрасывают огромное количество богатого азотом гуано на скалы и острова, где они гнездятся. Это обеспечивает важную питательную связь между сушей и морем. В Арктике бактерии расщепляют гуано, в результате чего выделяется аммиак, который, взаимодействуя с другими соединениями в атмосфере, образует мельчайшие частицы, благоприятствующие зарождению облаков. Облака в свою очередь отражают свет и тепло. Таким образом, морские птицы помогают сохранить прохладу в Арктике.
В традиционной геологии считается, что реки переносят питательные минеральные вещества из разрушенных горных пород в моря, где их потребляют обитатели океана. Когда некоторые из этих существ умирают и погружаются в осадочные породы морского дна, на них оказывают влияние тектонические процессы. Породы плавятся и перерабатываются, в конечном итоге возвращая содержащиеся в них питательные вещества на поверхность планеты.
«У нас создается впечатление, что круговорот веществ между смежными территориями происходит только лишь через атмосферу или гидросферу, и что животные играют лишь пассивную роль потребителей питательных веществ», – пишет Крис Доути, эколог из Университета Северной Аризоны, и его коллеги в одном из исследований. Он и другие ученые выяснили, что это сильное упрощение. Животные играют необыкновенно важную, даже уникальную роль в круговороте питательных веществ на планете. Хотя с точки зрения биомассы животные не столь многочисленны, как растения, но они гораздо более подвижны и динамичны[28].
Доути и другие экологи создают новое представление о жизни планеты, в рамках которого животные помогают питательным веществам поступать из океанских глубин на сушу. Киты, медузы и другие морские обитатели переносят питательные вещества к поверхности моря, питая планктон, который, в свою очередь, служит пищей для рыб и морских птиц. Передвижения морских птиц и рыбы, поднимающейся в реки для нереста, возвращают питательные вещества на континенты. Медведи, выдры и орлы поедают нерестящуюся рыбу и уносят ее останки вглубь материка – там они разлагаются и питают леса. Роющие животные в лесах и других наземных экосистемах улучшают состояние почвы, принося пользу растениям. Растения разрушают земную кору на минеральные компоненты, ускоряя возвращение питательных веществ в море. Без подобных экологических круговоротов питательные вещества с гораздо большей вероятностью оседали бы на одном месте, ограничивая жизнь небольшими и изолированными друг от друга участками планеты.
Отчасти благодаря расширению и ускорению круговорота питательных веществ, развитие крупных высокомобильных животных сделало Землю более пригодной для жизни. «Теперь ясно, что увеличение способности Земли поддерживать жизнь и особенно ее растущая способность поддерживать сложную, многоклеточную жизнь в значительной степени являются следствием биологических процессов, – пишут ученый-почвовед из Стэнфордского университета Джонатан Пейн и его коллеги. – Эти процессы включают в себя естественный отбор организмов с большей способностью выживать в условиях изменений окружающей среды, но, что более важно, отбор сложных и стабильных экосистем, а также организмов, которые сохраняют баланс всевозможных связей на Земле».
Животные меняют структуру и химический состав земной коры с момента своего появления. 600 миллионов лет назад большая часть океанического дна, вероятно, была покрыта цианобактериальными матами[29], пронизанными сидячими, похожими на листья папоротников организмами, которые мирно покачивались в воде. На этих первобытных лугах скользили и паслись и другие существа, напоминающие бронированных слизней или рифленые блины – настолько причудливые, что никто не знает, относить ли их к животным или к чему-то другому. Под матами находился твердый, лишенный кислорода субстрат, в котором не было никакой жизни, кроме бактерий. Около 540 миллионов лет назад, во время бурных эволюционных процессов, известных как кембрийский взрыв, появились другие существа: роющие норки черви, жукоподобные трилобиты, гигантские креветки-динокариды с зазубренными ротовыми придатками и умопомрачительное создание, метко названное галлюцигенией (
В один геологический миг большинство странных организмов, эволюционировавших до кембрийского взрыва, вымерли. Некоторые палеонтологи утверждают, что новые, более ловкие кембрийские животные превзошли своих эдиакарских предшественников[30], которые рассматривались как «неудачные эволюционные эксперименты». Последние данные, однако, свидетельствуют о другом. Это кембрийские существа вызвали массовое вымирание эдиакарской фауны, поскольку кардинально изменили параметры среды обитания. Увеличение количества хищников в кембрийский период подстегнуло эволюцию защитных приспособлений – у животных появились щетинки, шипы и раковины. Эта новая минерализованная защита позволила животным гораздо эффективнее, чем когда-либо прежде, нарушать спокойствие дна океана, закапываясь в него, чтобы спрятаться, или копаясь в нем в поисках пищи. Все эти древние черви и членистоногие разрывали бактериальные маты, вздымали огромное количество осадка, который забивал фильтрационные системы прикрепленных существ, и пронизывали морское дно вертикальными и горизонтальными ходами, которые ученые сравнили с «системой вен и артерий».
Цианобактериальные маты на протяжении геологических эпох покрывали значительную часть океанического дна, но теперь кислород и питательные вещества стали свободнее поступать вглубь осадочных пород, позволяя жизни проникать в их многочисленные слои. По мере того как новые группы организмов приспосабливались к беспокойной жизни морского дна, эволюционируя в разнообразные новые виды, обитатели бактериальных матов вымирали. Отчасти благодаря этому крупному экологическому сдвигу, известному как кембрийская субстратная революция, современный океан стал гораздо более разнообразным и пригодным для жизни. Хотя бактериальные маты все еще существуют, они в основном обитают в экстремальных условиях, таких как гиперсоленые лагуны и бедные кислородом воды, где не могут жить животные, разрушающие осадочные породы.
За всю историю существования Земли способность животных формировать поверхность суши была особенно заметна в Африке, где обитают самые крупные виды наземных животных. В конце 1880-х годов, пытаясь завоевать Эфиопию, Италия снабжала свою армию индийским скотом: он был как едой, так и рабочей силой. Прибыв в порт Массауа, этот скот принес с собой инфекционное вирусное заболевание, известное как чума крупного рогатого скота, которое быстро распространилось по всей Восточной и Южной Африке. Болезнь убила более 90 % домашнего скота и огромное количество диких травоядных животных, в результате чего треть жителей Эфиопии и две трети народа масаи в Танзании умерли от голода. Численность антилопы гну, одного из самых важных животных, пасущихся в регионе Серенгети, сократилась с более чем миллиона до четверти миллиона. Без привычного давления со стороны травоядных рост травы и кустарников стал бесконтрольным, вызывая все более масштабные и частые лесные пожары. До 80 % территории Серенгети сгорало каждый год, в результате чего в атмосферу поступало большое количество углекислого газа. Молодые деревья сгорали, не успев вырасти достаточно высокими, чтобы избежать пламени. Серенгети долгое время представлял собой мозаику саванны и лесных угодий. Но к 1980 году многие районы, прежде заросшие лесами, остались без деревьев.
Однако примерно в то же время популяции диких антилоп вновь стали увеличиваться благодаря вакцинации домашнего скота против чумы, и передача болезни диким травоядным прекратилась. По мере возвращения диких животных количество травы сократилось до привычного уровня. В свою очередь, лесных пожаров стало меньше, что позволило деревьям вырасти достаточно высокими, чтобы пережить будущие пожары. Постепенно лесные массивы отвоевали свои исконные территории. Сегодня Серенгети снова является поглотителем углерода: он забирает из атмосферы больше углерода, чем выделяет. Таким образом, экосистема Серенгети компенсирует все годовое потребление ископаемого топлива в Восточной Африке.
Слоны преобразуют саванны и леса Африки: они поедают огромное количество растительности, валят деревья, роют бивнями землю, чтобы добыть воду, и разносят с навозом семена растений. Учитывая размеры этих животных, многие из изменений трудно не заметить. Однако недавно исследователи обнаружили, что даже следов слона достаточно, чтобы изменить ландшафты, на которых он обитает, и повлиять на судьбу других видов. В 2014 году, находясь на полевых занятиях в тропическом лесу в национальном парке Кибале в Уганде, молодой биолог Вольфрам Реммерс заметил несколько стрекоз, парящих над лужицей грунтовой воды, которая образовалась в отпечатке ноги слона. Это был не единственный такой участок. В других районах леса также были глубокие слоновьи следы. Каждое углубление содержало до 180 литров воды.
Реммерсу стало интересно, кто может обитать в этих миниатюрных прудах и вокруг них, поэтому он купил кухонное сито и начал исследование. Лужи, по сути, стали самостоятельными экосистемами, в которых обитало множество микроорганизмов, жуков, клещей, мух, червей, пиявок, улиток и личинок стрекоз. В некоторых районах леса заполненные водой следы, которые могут сохраняться в течение года и более, были единственными водоемами, доступными для таких существ. Аналогичные исследования показали, что следы азиатских слонов являются важной средой обитания для лягушек, особенно в сухой сезон.
Следы слонов, мамонтов и других тяжеловесных представителей мегафауны наверняка служили импровизированными экосистемами на протяжении десятков миллионов лет, однако только десять лет назад ученые начали обращать на это внимание. Влияние жизни на окружающую среду настолько велико и многогранно, что мы все еще открываем для себя его формы, даже когда речь идет о самых крупных и активных существах среди нас. Просто сделав шаг, животное может преобразить землю и создать новые миры.
Сегодня Плейстоценовый парк занимает около 20 квадратных километров огороженной земли, на которой обитают более сотни травоядных: лошади, северные олени, лоси, овцы, яки, коровы и бизоны. За пределами парка в непосредственной близости к нему обитают как минимум одна росомаха, несколько песцов и бурых медведей. Те, кто слышал о Плейстоценовом парке, обычно вспоминают только одну вещь: в будущем он станет домом для воскрешенных мамонтов. Некоторые ученые искренне заинтересованы в том, чтобы с помощью генетических технологий вернуть мамонта. Это часть большого движения, известного как восстановление исчезнувших видов, но воскрешение существ ледникового периода никогда не было целью Зимовых. «СМИ говорят о мамонтах, чтобы привлечь читателей и зрителей, – говорит Никита. – Наша работа началась еще до того, как люди начали задумываться о клонировании мамонта. <…> Если в будущем кто-то постучится ко мне в дверь и скажет, что принес мамонта, я с радостью отнесу животное в парк. Плейстоценовый парк, вероятно, от этого только выиграет. Но наша работа не зависит от этого, и мы можем достичь своих целей и без мамонтов».
Некоторые из этих планов уже реализованы. На второй день моего визита мы с Никитой совершили часовое путешествие на скоростном катере по Колыме от исследовательской станции до самого парка. Как только мы причалили, навстречу нам вышли две большие грязные собаки – спутники егерей, которые живут на территории парка и присматривают за дикой природой. Вход в парк никак не был обозначен, но оказалось, что он начинается с дома, построенного на ящиках для перевозки грузов. Рядом стояли несколько хижин, какие-то ржавые лодки и загон из дерева и проволоки, где в то время держали больных или раненых животных. Мы с Никитой вошли в густые заросли ивы и тощих лиственниц с отслаивающейся серой корой. На земле лежали кучи сухих сосновых иголок, которые, казалось, и не думали гнить. «Ни одно животное не ест эти растения, – сказал Никита, – в этой экосистеме мало что происходит».
Пройдя несколько метров, мы увидели совершенно иной пейзаж с густой сочной травой и розовыми и желтыми полевыми цветами. То тут, то там я заметил несколько сохранившихся ив с объеденными ветвями и листьями. «Пять лет назад здесь был такой же лес, – сказал Никита, – абсолютно». Выпас коров, яков и овец, а также посев травы превратили лес в пастбище. Лиственничный лес не накапливает много углерода, как объяснил Никита, потому что деревья невысокие, а их корни расположены не очень глубоко. Даже у 200-летней лиственницы ствол может быть не шире ножки стола – это лишь малая часть того размера, которого к этому возрасту достигают многие другие виды деревьев. «Альбедо[31] – его можно увидеть», – продолжил он, указывая жестом на разительный контраст между темным лесом и бледным лугом вдали. Никита и его коллеги обнаружили, что в зависимости от сезона верхние слои пастбищных почв на 13 °C холоднее, чем те, на которых нет выпаса, а в среднем на 2 °C холоднее. Пастбищные почвы также накапливают больше углерода благодаря повышенному содержанию органики и росту корней.
И все же пропасть между Плейстоценовым парком и мамонтовой степью, несомненно, огромна. По оценкам ученых, в эпоху плейстоцена на континентах бродило не менее миллиарда особей мегафауны, значительная часть которых обитала на северных лугах. Когда Сергей рассказывает о цифрах, он делает это с беззаботностью, которая как-то не вяжется с поражающими воображение масштабами его миссии. Он говорит, что был бы очень рад, если бы современную Сибирь населяли хотя бы 50 миллионов крупных травоядных, чего, по его мнению, было бы достаточно, чтобы сохранить вечную мерзлоту. Пока же он мог бы довольствоваться одним миллионом животных в своем парке, этого, по его мнению, вполне хватит для стабильной экосистемы. Но он не достиг даже 0,1 % от этой цели.
Арктика – идеальное место для проведения эксперимента такого масштаба: здесь так много земли, и бо́льшая ее часть принадлежит дикой природе. Однако ее размеры и удаленность усложняют задачу. Даже если Зимовы вдруг получат чрезвычайно щедрый грант или ковчег с пожертвованными животными, вопрос их безопасной транспортировки в Сибирь остается нерешенным. На протяжении более двух десятилетий Зимовы финансировали свой проект в основном за счет собственных средств и нескольких тысяч долларов, полученных в результате краудфандинга. Многих из сотни животных, обитающих сегодня в парке, они получили в ходе опасных и самостоятельно организованных экспедиций, подобных путешествию на остров Врангеля, едва не ставшему катастрофой. Сергей пользуется уважением в научном сообществе как эксперт по арктической экологии, и у Плейстоценового парка есть свои поклонники, но большинство коллег относятся к грандиозным планам Сергея с каким-то подозрением. Даже если они хвалят его намерения и стоящую за ними науку, они не считают, что проект удастся воплотить в жизнь.
«Некоторые люди не верят, что парк возможен, – говорит Никита, – и говорят: “Он требует слишком много усилий, а климатические изменения уже наступили. Вы не успеете”– и так далее, и тому подобное. Может, они и правы. Но дело в том, что если я ничего не буду делать, то ничего и не произойдет. Если мы не будем что-то делать – не просто писать об этом, не просто кричать или вопить, что “мы все умрем”, а действительно практически что-то делать, – ничего не произойдет».
Одно из заветных желаний Зимовых и самая большая проблема – как заселить парк бизонами. Бизоны, которые в изобилии водились в плейстоценовых степях, – одни из самых крупных из ныне живущих млекопитающих, способных переносить сибирский климат. За несколько месяцев до моего приезда Никита купил 12 молодых степных бизонов у фермера в Дании и перевез их в Черский на грузовике и речной барже – это было изнурительное путешествие, занявшее пять недель. Как только он выпустил бизонов, они побежали прямо в озеро, не понимая, что это такое, а затем вернулись на сушу и спрятались в кустарнике. Хотя следы бизонов были в изобилии по всему парку, Зимовы не встречали их с момента их прибытия и задавались вопросом, как они приспосабливаются.
Однажды, когда мы приехали в парк, Никита, Сергей, несколько егерей и я начали искать бизонов. Из-за того, что здесь часто ездили на квадроциклах, в лесу образовалась дорожка, по которой мы и пошли, обходя полузасохшие участки грязи и лужи с гнилой водой, окаймленные «звездочками» мха синтрихии и камышом. В воздухе кишели комары, они неустанно роились вокруг нас – от них не спасали ни сетки, ни длинные рукава. Хотя мы нашли следы, помет и коричневый мех на ветках, бизонов мы так и не встретили.
В конце концов мы вышли на холмистое поле – оно было как будто из книжек Доктора Сьюза[32] – усеянное большими плотными дерновинами злаков, называемых кочками, каждая на земляном постаменте в форме гигантской ножки гриба. Пересечь поле оказалось физически сложно, ведь так легко было опрокинуть кочку или провалиться в скрытые между кочками щели. Перебравшись на другую сторону, Никита запустил дрон, который он взял с собой, и с помощью его камеры стал искать нашу добычу. Ранее он уже несколько раз безуспешно пытался это сделать, но на этот раз он обнаружил бизона недалеко от того места, где мы стояли.
Мы быстро двинулись в путь, разделившись на две группы, чтобы загнать бизонов в вольер, где будет легче проверить их здоровье. Никита и два егеря направились налево, в гущу леса. Мы с Сергеем свернули направо, оставшись на почти безлесной аллее у одной из огражденных границ парка. Когда я спросил у старшего Зимова, что мне делать, он тихим голосом проинструктировал меня: «Иди за мной. Держись в метре позади. Если увидишь бизонов, не двигайся с места. Если я остановлюсь, ты тоже остановись. Если тебя что-то испугает, прыгай на столбы ограждения».
Мы осторожно продвигались вперед, отмечая кучи свежего навоза. Сергей нагнулся, чтобы осмотреть упавшую ветку дерева, и, удовлетворенный, взял ее с собой. Вдруг Никита и егеря тревожно закричали. Они заметили бизона. «Хоп! Хоп!» – они кричали и свистели, чтобы предупредить животных о своем присутствии и заставить их двигаться. Бизоны в бешенстве пронеслись через лес и остановились прямо перед нами с Сергеем. Их было около десяти: у них были маленькие рожки, настороженные глаза и короткая шерсть, темная, как свежий базальт. Хоть они были и молоды, но выглядели грозно, особенно в группе. Они качали головами и били копытами по земле. Казалось, они могут напасть на нас в любой момент.
Сергей, подобно Моисею, протянул ветку дерева и спокойно обратился к стоящим перед нами существам. «Бизончики, – сказал он по-русски, – не ходите сюда». Они отступили в лес, где Никита и егеря не дали им убежать. Каждый раз, когда бизон появлялся из-за деревьев, Сергей стоял на своем. Когда бизоны пытались убежать в другую сторону, Никита и егеря преграждали им путь. Таким образом мы постепенно продвигали стадо вперед и в конце концов завели его в загон. Зимовы и егеря быстро заделали единственный проем барьером, соорудив его из бревен и проволоки. Бизоны беспокойно метались из одного угла загона в другой, время от времени бросаясь на ограду. Несмотря на то что часть загона представляла собой лишь сложенные ветки, он выдержал, и бизоны в конце концов успокоились.
Пока егеря ухаживали за животными, мы с Сергеем продолжили знакомиться с парком. Пройдя через типичный для этой местности участок ивы и лиственницы, мы пересекли реку и вышли на луга площадью около 50 гектаров. «Раньше, – объяснил Сергей, – на этом месте было болото. Пасущиеся животные способствовали росту травы, которая увеличила скорость транспирации[33] и привела к удалению излишков воды». Теперь это был самый большой луговой участок в парке. «Здесь, – сказал Сергей, раскинув руки, – будущее этого ландшафта».
Мы прогуливались по колышущейся траве по направлению ко входу в парк. Вдалеке мы увидели стадо шелковисто-коричневых коров, овец цвета слегка поджаренного маршмеллоу и якутскую лошадь, такую красивую и стройную, что она могла бы сойти за ожившую мраморную скульптуру. В отличие от бизонов, этих обитателей парка не встревожило наше присутствие. Казалось, здесь они чувствовали себя вполне комфортно, ведь они были такой же частью парка, как небо, земля и трава, которую они помогли вырастить. Они стали распорядителями этого края – архитекторами собственного рая.
Когда мы приблизились, меня особенно привлекла самка яка цвета смеси сливок и корицы. Ее мех был настолько длинным и густым, что скрывал живот и морду. Я подошел ближе, пока не оказался в нескольких метрах от места, где она паслась. Она не мычала, не вздрагивала и не шевелила ни одной конечностью. Несколько минут она, казалось, вообще не замечала меня. В конце концов, она подняла голову, откинув челку набок, и окинула меня оценивающим взглядом. Затем она опустила глаза и продолжила жевать.
Моим первым садом стал участок необработанной земли размером 1,2 на 1,8 метра на склоне нашего семейного дома в Калифорнии – я разбил его, когда мне было 12 лет. Я выкопал все сорняки, обработал землю и начал выращивать из семян различные травы и овощи: чеснок, петрушку, редис и помидоры. Я помню, какой невероятный восторг я испытывал, наблюдая за тем, как ростки кукурузы превращаются в крепкие стебли вдвое выше меня. Я помню, какое удовлетворение чувствовал, когда, погрузив лопату в землю, доставал морковь, которая была ничем не хуже той, что можно было купить в супермаркете. Мне так это нравилось, что я написал по-детски искреннюю, но, к счастью, короткую статью для газеты San Jose Mercury News[34], в которой призывал читателей заняться садоводством и питаться плодами своего труда (моя мама до сих пор хранит ту газетную вырезку).
В течение почти десяти лет после того, как я уехал учиться, у меня практически не было возможности заниматься садоводством. Когда я, получив свою первую работу репортером, переехал в Кембридж, штат Массачусетс, я подал заявку на участок в общественном саду. Ответ я получил спустя три года: в нем сообщалось, что свободных мест по-прежнему нет. Позже, когда я снимал квартиру в доме на первом этаже в Бруклине, штат Нью-Йорк, я какое-то время помогал ухаживать за двором, засаженным хостой, лилиями и гортензиями. Однако только в 30 с небольшим, спустя несколько лет после переезда на западное побережье, я наконец-то смог разбить сад на своем участке.
Летом 2020 года мы с моим партнером Райаном купили дом в Портленде, штат Орегон. Мы были особенно рады тому, что у нас появился просторный задний двор на южной стороне дома, пускай даже на тот момент на нем был лишь сарай для инструментов и увядший газон. Для нас это был идеальный холст, на котором мы могли с нуля создать сад, наладив тем самым наши отношения с планетой. Конечно, мы не были учеными, которые пытались изменить арктический ландшафт, и у нас не было доступа к сверхмощным компьютерам, способным моделировать климат планеты, не говоря уже об опыте их использования. Но у нас был этот маленький кусочек собственной земли и желание помочь ему расцвести. Там, где раньше не было ничего, кроме сухого дерна, мы могли бы создать подходящее для различных диких животных местообитание, накапливающее углерод и приспособленное к быстро меняющемуся климату.
Мы сразу же приступили к планированию. Райан, который в юности изучал искусство и архитектуру, набросал несколько вариантов проекта. Чтобы придать длинному прямоугольному участку более привлекательную форму, мы предусмотрели извилистую дорожку из плит, частично скрытую небольшими деревьями и кустарниками. В передней части сада мы решили создать пруд, который уравновесил бы каменистый сад по другую сторону дорожки. В задней части, где ничто не должно было препятствовать попаданию солнечного света, мы решили соорудить грядки для трав, ягод и овощей, а вдоль забора посадить фруктовые деревья. По всему саду мы хотели посадить долгоцветущие многолетники, столь привлекательные для насекомых-опылителей.
Мы начали с того, что избавились от старого газона. Стриженые газоны только потребляют воду и удобрения, но не предоставляют ни пищи, ни места обитания для диких животных. Это отличает их от высоких злаков и осок, которым позволяют разрастаться, цвести и давать семена. В западной культуре, конечно, зеленеющий газон считается символом плодородия, богатства и жизненной силы. Однако на деле он зачастую является самой бесплодной и бедной частью любого сада.
В конце лета мы наняли рабочего по имени Тед, чтобы тот избавился от всех 186 квадратных метров газона на нашем заднем дворе. Пока мы ждали, когда он приступит к работе, я решил самостоятельно киркой и лопатой расправиться с газоном на переднем дворе, где под дугласовой пихтой[35] на западной стороне мы планировали разбить тенистый лесной сад, а на светлой восточной половине – красочную клумбу из многолетников.
Как только я начал поднимать дерн, обнажая землю под ним, я забеспокоился: а не слишком ли наивны наши грандиозные планы по созданию роскошного сада? В то время я мало что знал о почве, но предыдущий опыт подсказывал мне, что идеальная садовая почва должна быть мягкой, темной и рассыпчатой. Однако та почва, которую я обнаружил, была сухой, желтоватой и плотной. Лопата мне не помогла. Даже с киркой я не мог копать глубже нескольких дюймов[36], часто ударяя о камни, кирпичи и куски цемента. Сжав в руке комья земли, я ощутил, что они твердые как гранит. Те несколько небольших комков, которые мне удалось раздробить, рассыпались в пыль.
Ситуация на заднем дворе была не лучше. Как-то ранним жарким утром Тед въехал в наш сад на компактном экскаваторе «Кубота» (Kubota) и начал вскрывать газон. Почва под газоном была похожа на ту, что я и сам обнаружил в передней части двора, – твердая, сухая и вся в булыжниках. С помощью специальных инструментов Тед попытался сгрести и разрыхлить основную часть почвы, но некоторые участки были настолько неподатливы, что он едва ли не отчаялся. «Такое ощущение, что я пытаюсь копать бетон!» – сказал он, вытирая струйки пота с лица и шеи.
Пообщавшись с соседями и изучив архивные снимки на Гугл Картах (Google Maps), мы узнали, что наш участок когда-то был соединен с участком прямо к востоку от нас. Там и в помине не было никакого сада, если не считать довольно унылого газона, часть которого использовали как парковку. Пока застройщики перестраивали дом наших соседей и строили наш, задний участок нашего двора выступал в качестве строительной площадки. Так что газон на этом участке был лишь фасадом – иллюзией, скрывающей более чем десятилетнее запустение.
Так прошло несколько дней. И вот однажды я встал в центре нашего будущего сада, уперся заточенным краем лопаты в землю и надавил на нее всем своим весом. Она не поддалась. Я несколько раз изо всех сил ударил лопатой в землю, в конце концов погрузив ее вглубь на пару дюймов. Встав на колени, я зачерпнул грубую, тусклую землю и поднес ее к лицу, словно она могла раскрыть мне все свои тайны, если бы я смотрел на нее достаточно долго. Я был близок к отчаянию. Очевидно, мы с Райаном поторопились со своими грандиозными садоводческими планами. Мы столько времени и сил потратили на то, чтобы продумать дизайн сада, что совсем забыли о его фундаменте. Я ковырял землю пальцами, пытаясь найти в ней муравья, червяка или корень – хоть какие-то следы жизни. Ничего.
Что же тут вообще может расти?
История вырождения, которую мы обнаружили на нашем участке, – это лишь маленький пример того, что человечество делает с планетой на протяжении тысячелетий. Как и многие животные до нас – от термитов до четырехтонных наземных ленивцев, – люди полностью изменили земную кору и почву. Картины экологических катастроф часто сопровождаются образами дымящих заводов и бетонных мегаполисов, но города, автомобильные и железные дороги, шахты, электростанции и другие объекты человеческой инфраструктуры занимают менее 3 % пригодной для жизни поверхности планеты. Подавляющее большинство земли, измененной руками человека, отведено не под жилье или производство энергии, а под сельское хозяйство – другими словами, под садоводство. 1000 лет назад люди использовали для земледелия менее 6 % свободных ото льда и пустынь земель Земли. Сегодня около половины пригодных для жизни земель планеты используется для выращивания сельскохозяйственных культур или разведения скота.
Первые земледельцы, вероятно, пускали в ход палки-копалки, мотыги и другие простые инструменты, сделанные из дерева и камня. Еще 171 000 лет назад на территории современной Италии неандертальцы изготавливали с помощью камня и огня длинные палки-копалки. Вероятно, с их помощью они собирали коренья и клубни, измельчали растения и, используя их как дубинку, убивали мелких животных. Гораздо позже, хотя точно не известно, когда именно, люди придумали одну из самых значимых в истории технологических разработок – плуг. Как пишет геоморфолог Дэвид Р. Монтгомери, изобретение плуга не только произвело революцию в человеческой цивилизации, но и «изменило поверхность Земли».
Рало, примитивный плуг, появился по меньшей мере 6000 лет назад в Месопотамии. Такие плуги изготавливались из дерева, их тянули люди или животные, образуя в почве неглубокие борозды, в которые можно было сажать семена. Со временем плуги стали больше и прочнее, в их конструкцию внедряли камни и, в конце концов, металл. 2700 лет назад в Индии, стране с особенно долгой историей металлургии, люди, вероятно, делали плуги с железным сошником – лезвиями, похожими на крылья, прорезающими землю. Гораздо позже широкое распространение получил отвал – изогнутая металлическая пластина, расположенная на сошнике, – который позволял плугу рыхлить верхние слои почвы, закапывая сорняки и остатки прежних сельскохозяйственных культур.
С появлением плуга человечество столкнулось с одной из главных дилемм сельского хозяйства: многократная вспашка участка земли в конечном итоге нарушает его плодородие. В краткосрочной перспективе вспашка почвы дает фермерам множество преимуществ: она разрыхляет почву, препятствует росту сорняков, позволяет вносить навоз и другие удобрения, а также способствует скорейшему прорастанию семян и раннему развитию корневой системы. Однако в долгосрочной перспективе вспашка серьезно нарушает экосистему почвы, лишая ее симбиотических растений, грибов и микробов и увеличивая ее подверженность эрозии под воздействием ветра и воды. Постоянная расчистка и обработка сельскохозяйственных угодий подобна бульдозерной вырубке леса из года в год, в результате чего почва становится слабой и уязвимой. Когда почва лишена растительной защиты, даже небольшой ветер или дождь могут стать катастрофой и разрушить ее структуру. Именно такая уязвимость в сочетании с экстремальной засухой привела к пыльным бурям в США 1930-х годов, которые прозвали «Пыльным котлом».
Фундаментальная конструкция отвального плуга просуществовала тысячелетия, позволив людям по всему миру возделывать ранее не обрабатываемую землю. «Плуг для фермера – то же, что волшебная палочка для колдуна», – писал Томас Джефферсон в 1813 году. В середине XIX века сельскохозяйственная и промышленная революции соединились в образе первых коммерческих плугов с паровым двигателем. Вскоре их заменили тракторы и другие тяжелые машины, оснащенные газовыми двигателями внутреннего сгорания. Механизированное оборудование позволило фермерам осваивать даже более твердые, тяжелые почвы и значительно повысило их общую эффективность, особенно в богатых промышленных странах.
В то же время машины, работающие на ископаемом топливе, ускорили уничтожение плодородной почвы. В среднем сельское хозяйство, выпас скота, вырубка лесов и другие виды нарушений почвенного покрова, вызванные человеком, разрушают почву со скоростью, которая в 10–30 раз быстрее той, с которой она создается. Так, почва, накапливаемая столетиями, исчезает менее чем за десятилетие. Проведенное в 2021 году исследование показало, что около трети сельскохозяйственных угодий «кукурузного пояса» США[37] уже потеряли весь верхний слой почвы. В некоторых регионах Африки и Азии почва исчезает в сотни раз быстрее, чем восстанавливается. Во всем мире около трети почв, на которых ведется традиционное земледелие, имеют срок жизни менее 200 лет. Без обдуманного вмешательства 16 % таких почв исчезнут в течение столетия.
Одно из самых серьезных последствий широкомасштабной эрозии почвы – быстрое истощение запасов азота, необходимого для роста растений. Во многих обществах до XX века фермеры полагались на небольшой набор мощных удобрений. Это копролиты (ископаемый навоз), птичье гуано с островов у побережья Перу и селитра (нитрат натрия), которую добывали в пустыне Атакама в Чили: содержание азота в ней в 30 раз больше, чем в обычном навозе. К концу XIX века считалось, что эти ограниченные и редкие ресурсы были на грани истощения, что вызвало тревогу. Европейские страны, такие как Германия и Великобритания, были особенно обеспокоены, поскольку они уже импортировали значительную часть необходимого им зерна, а пахотные земли быстро заканчивались. В 1898 году Уильям Крукс, президент Британской ассоциации содействия развитию науки, предупредил, что почва, на которой выращивается пшеница по всему миру, «совершенно не справляется с возложенной на нее нагрузкой» и что «всем цивилизованным странам грозит смертельная опасность голода». Уже в 1930 году Крукс предсказал дефицит пшеницы по всей планете – если только кто-то не откроет новый способ доставки азота к посевам.
Все живое нуждается в азоте, ведь это основной компонент генов, белков и ферментов. Хотя азот в изобилии присутствует на Земле и составляет 78 % атмосферы, в газообразном состоянии он практически недоступен для большинства организмов. Па́ры атомов азота в атмосфере соединены одной из самых прочных молекулярных связей. Молния – одно из немногих физических явлений, достаточно мощных, чтобы разорвать эту связь. Поскольку газообразный азот так трудно расщепить и соединить в новые молекулы, он бесполезен для большинства живых существ. Столкнувшись с этой проблемой, Земля создала сложный комплекс взаимосвязанных процессов, благодаря которым ее богатые запасы азота постоянно преобразуются из одной химической формы в другую и циркулируют между живым и неживым миром в воздухе, море и на суше.
Микробы играют важнейшую роль в этом цикле. Бактерии и другие микробы – единственные организмы, у которых в процессе эволюции появились ферменты, способные расщеплять атмосферный азот и превращать его в биологически полезные молекулы, такие как аммиак, нитриты и нитраты. Некоторые из этих так называемых азотфиксирующих микробов обитают симбиотически в корнях гороха, фасоли и других бобовых, в то время как другие живут самостоятельно в почве и воде. Микробы также перерабатывают наполненные азотом останки растений, животных и грибов и возвращают азот в газообразное состояние. Вся жизнь вокруг нас зависит от химических манипуляций этих микроорганизмов с азотом.
Однако в начале XX века человечество открыло новый способ расщепления газообразного азота и синтеза аммиака. Это стало беспрецедентным событием в истории жизни всего живого и радикально изменило химические циклы Земли. В 1907 году немецкие химики Вальтер Нернст и Фриц Габер независимо друг от друга использовали сильный нагрев и давление, чтобы разделить атомы газообразного азота и рекомбинировать их с водородом – в результате этой реакции синтезируется аммиак. Габер и Карл Бош из химической компании BASF, а также ассистент Боша Альвин Митташ адаптировали этот процесс для промышленного производства, в том числе путем внедрения более подходящих катализаторов. К 1913 году завод в Оппау на юго-западе Германии производил 7000 тонн аммиака в год. Через несколько лет еще более крупный завод в Лойне на востоке Германии достиг годового объема производства 146 000 тонн.
Процесс Габера – Боша сегодня считается самым важным промышленным процессом из всех когда-либо разработанных человеком. В Германии синтезированный аммиак поначалу использовали для производства взрывчатки, что отсрочило конец Первой мировой войны[38]. После того как Бош раскрыл детали процесса во время мирных переговоров в Версале, другие страны также начали синтезировать аммиак. С некоторыми изменениями процесс Габера – Боша обеспечил совершенно новый и очень надежный источник азотных удобрений, что помогло предотвратить надвигающийся мировой продовольственный кризис и поддержать массовое увеличение численности населения. В течение ХХ века совокупная урожайность основных зерновых культур в мире выросла в семь раз, а общая численность населения увеличилась с 1,6 до 6 миллиардов человек. По оценкам специалистов, 50 % азота, который содержится в организме любого человека на планете, сегодня поступает в организм благодаря процессу Габера – Боша. Если бы не синтетические азотные удобрения, сегодняшний урожай зерновых культур сократился бы вдвое, а каждый пятый из ныне живущих людей вовсе не родился бы.
Однако эти исторические изменения были связаны не только с синтезом аммиака. В середине XX века фонды Рокфеллера и Форда, а также другие организации финансировали исследования в области селекции, в результате которых были созданы гораздо более урожайные сорта пшеницы, риса, кукурузы и других основных зерновых культур. Некоторые из них созревали быстрее, чем их предшественники, давали несколько урожаев в год или имели более короткие и прочные стебли, несущие колосья с бóльшим числом зерен в колосе. Разработка и распространение этих сортов, а также широкое внедрение синтетических удобрений, пестицидов, ирригации и механизированного сельскохозяйственного оборудования стали известны как «зеленая революция». Эти достижения позволили резко повысить урожайность и предотвратить голод в Китае, Индии, Бразилии, Мексике и во многих других развивающихся странах, за исключением африканских стран к югу от Сахары. Там успеху препятствовали высокие транспортные расходы, ограниченная ирригация, отсутствие инфраструктуры и несправедливая политика ценообразования.
Помимо того, что «зеленая революция» спасла от голода более миллиарда человек, она уберегла от уничтожения бо́льшую часть дикой природы и почв. Исторически единственным способом прокормить растущее население было расширение сельскохозяйственных угодий. Процесс Габера – Боша и «зеленая революция» частично освободили человечество от этих ограничений. Сейчас фермеры могут производить почти в три раза больше зерновых с одного участка земли, чем в 1960-х годах. Без этих достижений по меньшей мере 1,48 миллиарда гектаров дикой природы – площадь, равная площади Соединенных Штатов и Индии вместе взятых, – превратились бы в сельскохозяйственные угодья, а Земля потеряла бы в три-четыре раза больше лесов.
Однако верно и то, что синтетические удобрения и ряд других элементов современного сельского хозяйства изменили глобальную экологию, усилили социально-экономическое неравенство и привели к деградации почв во всем мире. Многие высокоурожайные сорта культур, выведенные в ходе «зеленой революции», требуют обильного полива, внесения удобрений и пестицидов, что ставит в невыгодное положение фермеров, которые не могут позволить себе такие ресурсы. В некоторых регионах переход к выращиванию высокоурожайных монокультур привел к снижению общего разнообразия рациона, особенно среди бедных слоев населения. Утечки и стоки как результат чрезмерного использования удобрений и пестицидов загрязняют грунтовые воды, озера и реки, вызывают цветение воды и появление мертвых зон в океане, наносят вред опылителям и другим представителям дикой природы. По некоторым оценкам, процесс Габера – Боша ответственен едва ли не за 2 % мирового энергопотребления в год и 1,4 % глобальных выбросов углекислого газа (CO2).
Габер, по-видимому, понимал, что его изобретение не является ни всецело полезным, ни экологичным. «Возможно, это не окончательное решение», – сказал он в своей Нобелевской лекции 1920 года. «Азотфиксирующие бактерии учат нас тому, что Природа с ее сложными формами химии живой материи понимает и использует методы, которые мы пока не умеем воспроизводить. Пока же достаточно того, что улучшенное азотное удобрение приносит человечеству новые продовольственные богатства и что химическая промышленность приходит на помощь фермеру, который на благодатной земле превращает камни в хлеб».
После первых раскопок в нашем дворе мы с Райаном пересмотрели свои планы относительно сада. Мы были полны решимости улучшить почву на нашем участке всеми доступными способами и приспособиться к любым ограничениям. Когда летняя жара и засуха ослабли, мы поняли, что ситуация в целом не такая уж и плачевная, как нам казалось поначалу. Мы вырыли несколько небольших траншей в разных частях заднего двора, наполнили их водой, чтобы проверить дренаж, и обнаружили участки относительно мягкой, темной и рыхлой земли. Почва в нашем саду явно не была идеальной, но и ужасной она тоже не была. То отчаяние, в которое я впал поначалу, возможно, было немного мелодраматичным.
Наш подрядчик, Тед, уже согласился привезти достаточно высококачественного грунта, чтобы заполнить приподнятые грядки. Он предложил привезти еще больше земли, чтобы улучшить почву по всему двору. В начале сентября он с коллегами приехал к нам на самосвале, оснащенном поворотной конвейерной лентой. Они загнали грузовик на подъездную дорожку, выдвинули конвейер, наклонили его к заднему двору и включили. Через несколько секунд девятиметровый поток грунта дугой пролетел над углом нашего дома и со всей силой обрушился водопадом на наш пустынный двор. Темный и порошкообразный, как голландское какао, грунт раздувался ветром, покрыв наш гараж и забор черной пылью и наполнив ноздри ароматом плодородной земли. Менее чем за полчаса грузовик насыпал у нас во дворе небольшую гору земли. Мы с Райаном потратили несколько дней на то, чтобы перевезти бо́льшую часть этой земли к ряду деревянных грядок, которые Райан спроектировал и построил вдоль заднего забора. Оставшуюся почву мы разбросали по всему двору, получив новый слой земли толщиной около восьми сантиметров.
Чтобы приспособиться к нашим условиям, мы решили отказаться от пышных и требовательных растений и отдать предпочтение выносливым, засухоустойчивым местным видам, которые процветают на бедных питательными веществами почвах или, по крайней мере, терпят их. В итоге вымощенную плитами дорожку стали обрамлять предоставленные сами себе заросли пенстемона, агастахе и кореопсиса. А восточную половину переднего двора, где я сам снял дерн и с трудом вскопал усеянную щебнем землю, я решил засеять дикими полевыми цветами. В отличие от многолетников, большинство растений, которые мы называем полевыми цветами, приспособились быстро прорастать, созревать и увядать на обедненных и нарушенных почвах, производя большое количество семян, чтобы породить следующее поколение цветов.
Мы неплохо адаптировались к нашей проблемной территории и радовались успеху, но этого было недостаточно. Ввоз плодородной земли повлиял только на самый тонкий, верхний слой почвы – по сути, это было временное решение. Если мы хотели создать на этом участке цветущий сад, требовалось нечто большее, чем простая оценка состояния почвы и несколько простых поправок. Нам нужно было понять почву на гораздо более глубоком уровне. Я начал осознавать, что почва – это то, с чем я сталкивался всю свою жизнь, но о чем почти ничего не знал. Что же такое почва? Откуда она взялась? И как ее создать?
Мягкие, темные, плодородные слои земли, которые многие представляют, когда говорят о почве, появились в ходе эволюции нашей планеты относительно недавно. Наиболее знакомые и важные для нас типы почвы зависят от живых существ и неразрывно связаны с ними. В течение нескольких миллиардов лет на суше не было никакой крупной и сложной жизни. Обычно нашей планете нужны столетия, чтобы образовалась всего пара сантиментров плодородного верхнего слоя почвы. Большинство почв Земли формировались в течение десятков тысяч лет, многие – в течение сотен тысяч лет, а некоторые – в течение миллионов. Почве, как и плодам, которые она в конечном итоге питает, нужно было время, чтобы созреть.
Как только около четырех миллиардов лет назад началось формирование суши, ветер, вода, тепло и лед стали медленно, но неумолимо разрушать все поверхностные горные породы путем выветривания. Некоторые из образовавшихся частиц породы остались на месте, а другие ветер и вода перенесли в иное место. Слои осыпавшейся породы выветривались еще больше, превращаясь в первичные серые почвы[39].
Минеральные частицы почвы в зависимости от размера подразделяются на гравий, песок, пыль и глину. Гравий – самые крупные частицы, представленные обломками камней от 2 до 63 миллиметров в диаметре. Песок по размеру частиц составляет от 0,05 до 2 миллиметров: песчинки достаточно крупны, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом и растереть между пальцами. Частицы ила слишком малы, чтобы увидеть их без микроскопа. А частицы глины диаметром менее 0,002 миллиметра – самые мелкие из всех: они примерно такого же размера, как некоторые бактерии.
Как только возникли микробы, они, несомненно, начали изменять состав первых почв Земли. Микробы разрушали горные породы, извлекая из них минеральные компоненты и превращая эти минералы в новые соединения, а затем добавляя в почву углерод в виде побочных продуктов метаболизма и разлагающихся клеток. В период между 700 и 425 миллионами лет назад к одноклеточным микробам на суше присоединились более сложные формы жизни: водоросли, грибы, лишайники и ранние наземные растения, напоминающие современные мхи, антоцеротовые и печеночники[40]. Древняя четвероногая рыба Тиктаалик стала символом путешествия животных из моря на сушу. Но свидетельства, полученные на основе ископаемых, указывают на то, что членистоногие, похожие на многоножек и скорпионов, были первыми животными, выползшими из океана и перешедшими к наземному образу жизни еще, вероятно, 440 миллионов лет назад. Вместе эти в буквальном смысле первопроходцы стимулировали формирование плодородной, хорошо орошаемой почвы, растворяя породу с помощью кислот и ферментов, создавая норы и обогащая минеральные слои своими экскрементами и остаточными продуктами жизнедеятельности.
Примерно 380 миллионов лет назад леса уже покрывали значительную часть суши планеты. Осваивающие субстрат корни деревьев и кустарников выделяли в процессе роста разрушающие горные породы кислоты, тем самым ускоряя процесс образования почвы и одновременно защищая ее от эрозии. Когда микробы и грибы научились переваривать жесткие растительные ткани, содержащие целлюлозу и лигнин[41], продукты разложения растительности стали одним из важнейших компонентов почвы, обогащающим ее необходимыми питательными веществами. Злаковые травы появились 100 миллионов лет назад и в свое время покрывали от 30 до 40 % поверхности суши, создавая особенно глубокие и плодородные почвы, которые со временем превратились в одни из самых важных мировых житниц.
Самые ранние почвы Земли были почти без исключения минеральными и состояли в основном из распавшихся горных пород и пор, заполненных воздухом и водой. Сегодня же бóльшая часть почвы на планете – это сложная смесь воздуха, воды, минеральных и органических частиц, – этот широкий термин объединяет и живых существ, и их богатые углеродом выделения и останки. «Смешивание разложившейся органики и поверхностных слоев почвы, проявившееся <…> явно более 400 миллионов лет назад, стало поворотным событием в истории Земли, – пишет почвовед Берман Хадсон в книге «Наша хорошая Земля: естественная история почвы» (Our Good Earth: A Natural History of Soil), – это была необходимая прелюдия к созданию современного углеродного цикла».
Почва, населенная огромным количеством существ из самых разных царств живых организмов, преобразованная их постоянной деятельностью и насыщенная их останками, стала как огромным резервуаром углерода, азота, фосфора и других жизненно важных элементов, так и важнейшим местом обмена, где эти элементы начали свободно перемещаться между живым и неживым миром и циркулировать в породе, воде и воздухе.
Один из важнейших видов органического вещества почвы – гумус. Это красивое, темное и загадочное вещество. Точный его состав до конца не изучен, но, скорее всего, включает в себя стойкие к разложению фрагменты клеток, белки, жиры и углеводы, связанные с минеральными частицами в почвенные агрегаты. В то время как бóльшая часть органического вещества в почве потребляется в течение нескольких дней или десятилетий, гумус сохраняется дольше. Радиоуглеродные исследования показали, что часть углерода, содержащегося в гумусе и других особо устойчивых формах органического вещества, может сохраняться в почве тысячелетиями. В общей сложности почвы планеты содержат от 2,5 до 3 триллионов тонн углерода. Это в три раза больше содержания углерода в атмосфере и в четыре раза больше, чем во всей живой растительности.
На суше сосредоточена бóльшая часть живых существ Земли, и большинство из них находятся в почве. Растения – важные участники почвенной экосистемы и ее важнейшие проводники, переносящие воду с земли на небо и впитывающие углерод из атмосферы. Часть сахаров и других органических соединений, получаемых в результате фотосинтеза, растения отдают микробам и микоризным грибам, которые сосредоточены в их корнях. Взамен симбиотические микробы и грибы помогают растениям поглощать воду и питательные вещества из почвы.
Наряду с растениями и относительно знакомыми нам созданиями, подобными муравьям, термитам и дождевым червям, в почве обитает множество удивительнейших организмов. Зачастую, как животные саванны у водопоя, они группируются вокруг корневой системы. В этом небольшом зверинце можно найти и крошечных, порой невероятно красочных членистоногих, известных как ногохвостки, или коллемболы, которые могут за долю секунды переместиться на расстояние, более чем в 20 раз превышающее длину их тела. Есть здесь и панцирные клещи размером с десятую часть чечевичного зернышка, и меняющие форму амебы-слизевики, и прозрачные, похожие на ленты круглые черви нематоды, и микроскопические животные под названием тихоходки, которые напоминают восьминогих мармеладных мишек со ртами в виде короткого хоботка.
Простейшие – разнообразная группа одноклеточных животных – перемещаются сквозь пленку воды в почвенных капиллярах, искривляя свои студенистые внутренности и размахивая многочисленными придатками. Одна столовая ложка хорошей почвы с легкостью вмещает в себя популяцию организмов, во много раз превышающую число живущих сегодня людей. Один грамм плодородной почвы может содержать миллиарды микробов и вирусов, миллионы простейших и водорослей, сотни нематод, десятки клещей и ногохвосток и тысячи метров грибных гиф.
Как и саму жизнь, почве сложно дать какое-либо краткое и точное определение. Большинство учебников и научных организаций дают длинные, запутанные определения почвы, в которых перечисляются ее многочисленные свойства, и говорят о ней как о материале или среде. Однако все больше и больше людей в научных кругах начинают признавать, что почву лучше всего понимать не как материальную основу для жизни, а как живое существо. В одном из широко используемых учебников по почвоведению «Природа и свойства почв» (The Nature and Properties of Soils) говорится следующее. После того как поверхностные породы Земли вступили в контакт с воздухом, водой и жизнью, они «превратились в нечто новое, во множество различных видов живых почв». Почвы – это «живые системы», разнообразные члены которых «работают вместе, чтобы поддерживать их саморегуляцию и постоянную работу».
Геолог Грегори Реталлак, один из ведущих мировых экспертов по происхождению и эволюции почв, пишет: «И почва, и жизнь – это сложные вещи, поддерживающие динамическое равновесие; они регулируют сами себя, поглощая различные вещества и затем отдавая их в окружающую среду». «Ритмы ежегодного падения листьев, – продолжает он, – десятилетние колебания численности хищников и жертв, тысячелетнее истощение и возобновление питательных веществ подобны движению мышц и нервов, создающему ритм биения сердца. <… > В некотором смысле жизнь можно считать выросшей почвой».
Узнав о том, что же такое почва, я начал смотреть на наш сад по-новому. Раньше я думал о почве как о некоем земном материале, который нужно подстроить под себя, или как о хранилище питательных веществ, которое нужно пополнять. Теперь же я начал воспринимать почву в нашем дворе как самостоятельное живое существо. Простого удобрения почвы было недостаточно, чтобы сделать ее более глинистой[42]. Если мы с Райаном хотим создать процветающий сад на этом участке, то мы должны позаботиться о его долголетии. Нам было необходимо возродить экосистему почвы на нашем заднем дворе.
Полные энтузиазма, мы вновь принялись за работу. На этот раз мы сосредоточились на том, чтобы пропитать почву органикой, защитить ее от эрозии и увеличить разнообразие обитающих в ней живых существ. Чтобы сохранить воду и уменьшить количество стока, мы создали систему капельного орошения. В юго-западном углу двора Райан установил контейнер для сбора компоста. По всему саду мы посадили так много разных видов и сортов цветущих многолетников, что не смогли бы всех их запомнить, не веди мы подробный учет. Мы добавили на клумбы огромный слой мульчи[43] – эту практику мы собирались повторять по крайней мере один или два раза в год. Отжившую свой век растительность мы решили оставить в покое, чтобы дать ей перегнить на месте. Также почти все упавшие на наш участок листья мы сгребли на почву. После сбора последнего урожая, но еще до наступления первых заморозков мы засеяли грядки смесью зимостойких бобовых и злаков – викой, клевером, горохом и овсом, – чтобы почва не пустовала. Весной мы скосили их и оставили перепревать.
Исходя из моих новых познаний в почвоведении, я мог сделать вывод, что самое важное нововведение в нашем саду – изобилие здоровых растений на истощенной почве. Если бы нам каким-то образом удалось заглянуть под поверхность нашего сада и понаблюдать за ним какое-то время, думаю, мы стали бы свидетелями удивительного возрождения. Проникнув в землю и начав разрыхление уплотненной почвы, корни растений становились прибежищем для микробов и грибов. Тем самым они пробудили давно спящие процессы химической трансформации и круговорота питательных веществ. Пока микоризы плели новые сети, дождевые черви, слизни и членистоногие перерабатывали большие объемы почвы в прочные, насыщенные питательными веществами фекальные гранулы. Микробы, водоросли и грибы выделяли липкие вещества, которые соединяли мельчайшие частицы почвы в более крупные и рыхлые образования. Черви, муравьи и другие животные суетились в почве и, прокладывая ходы, насыщали ее воздухом, перемешивали и создавали обширную сеть почвенных капилляров, удобную для роста корней. Но, пожалуй, самым важным стало то, что микробы и грибы разлагали органические останки всех форм жизни, включая других микробов: это обогатило почву органическими веществами и пополнило ее запасы необходимых питательных веществ.
Весной по всему саду разворачивался пестрый растительный ковер, еще больше защищая мульчированную почву от ветра и непогоды. Благодаря работающим за счет энергии солнца растительным легким углерод вновь начал с легкостью проникать из воздуха в землю. Со временем почва на нашем участке становилась мягче, темнее и плодороднее. Шаг за шагом она возвращалась к жизни.
В детстве Асмерет Асефау Берхе редко думала о почве. Бóльшую часть ее юности ее родная страна Эритрея вела войну за независимость. Линия фронта постоянно смещалась, иногда приближаясь к столице Асмэре, где Берхе жила с родителями и пятью братьями и сестрами. Асмерет помнит бомбы, сотрясавшие здания и выбивавшие окна по всей стране, – в такой обстановке сложно было сходить в поход или порезвиться в грязи. «В юности вы не могли просто пойти и побродить на природе, – говорит Берхе, – была постоянная угроза мин и других опасностей». Хотя в ее доме был большой сад, она редко помогала ухаживать за ним и не считала почву чем-то бо́льшим, чем средой для выращивания растений.
В 1991 году Эритрея была освобождена, и Берхе поступила в Университет Асмэры – она была одной из всего лишь тысячи молодых людей со всей страны, которые стали студентами в тот год. Она собиралась изучать химию – ее любимый предмет – и планировала когда-нибудь стать врачом. Однако, рассматривая разные предоставленные университетом возможности, она обратила внимание на вводный курс по почвоведению. Он ее заинтересовал. Ей впервые пришло в голову, что существует целое измерение, которому она до сих пор не придавала особого значения, – земля под ногами. На занятиях по почвоведению, где она была одной из трех женщин, Берхе узнала о сложном и загадочном составе почвы и ошеломляющем изобилии жизни в ней. «Почва – это самый сложный известный нам биоматериал на Земле, – утверждает она, – нет ничего, что могло бы с ней сравниться».
Берхе вспоминает, как ее семья регулярно ездила из Асмэры в портовый город Массауа. Для жителей Эритреи это был известный маршрут: он славился тем, что за два часа дороги «сменялось три времени года». Поездка начиналась в относительно прохладном и сухом климате столицы, расположенной на равнине на высоте 2,3 километра над уровнем моря. Извилистые горные дороги быстро спускались к более влажным районам с пышными лесами и просторными сельскохозяйственными угодьями, за которыми следовали гораздо более сухие участки зарослей акации и, наконец, знойная и практически лишенная растительности пустыня на побережье Красного моря. Берхе поняла, что резкая смена пейзажей, которая так ей нравилась во время семейных поездок, была не просто результатом перепада высот и температур – ее сформировали взаимоотношения между живыми существами и почвами, характерными для каждой экосистемы. Окружающая среда определяла, что тут будет расти, однако со временем жизнь изменила саму среду. Биология и геология, почва и климат – все они были связаны друг с другом.
После колледжа Берхе переехала в США и получила степень PhD по биогеохимии в Калифорнийском университете в Беркли: там она исследовала, как эрозия почвы влияет на накопление и обмен углерода. По мере развития своей научной карьеры она получала одну престижную должность за другой. В Калифорнийском университете в Мерседе она стала профессором биогеохимии почв и заведующей кафедрой по наукам о Земле и геологии. Она также занимала пост председателя Национального комитета по почвоведению при Национальных академиях США. В мае 2022 года Сенат утвердил Берхе на должность директора Управления по науке Министерства энергетики США[44].
Со временем центральной темой исследований Берхе стала именно связь между почвой и климатом, которую она начала изучать еще в колледже. «Исторически сложилось так, что скорость поглощения углерода из атмосферы в процессе фотосинтеза и его накопления в почве была примерно равна скорости его разложения и выброса обратно в атмосферу, – объясняет Берхе, – но современные методы землепользования, такие как вырубка лесов, экстенсивная обработка почвы и чрезмерное применение химикатов, уменьшили количество углерода, поступающего в почву, и одновременно увеличили скорость его высвобождения. Чем больше мы портим почву, тем больше нарушаем этот баланс».
Человечество уничтожает исконные среды обитания различных живых организмов, ускоряя тем самым исчезновение видов различных существ. Помимо этого, антропогенные изменения земной поверхности – вырубка лесов, сельское хозяйство и производство продуктов питания в целом, а также другие способы воздействия на землю – ежегодно приводят к выбросу парниковых газов, которые составляют треть от мировых выбросов. Это сотни миллионов тонн метана от жвачных животных и рисовых полей, а также миллионы тонн закиси азота от навоза и синтетических удобрений, которые нагревают атмосферу гораздо сильнее, чем та же масса CO2.
За последние 12 000 лет сельское хозяйство привело к исчезновению 116 миллиардов тонн углерода в почве, что составляет около 17 % всего углерода, выброшенного человечеством в атмосферу[45]. Получается своеобразный порочный круг: увеличивая площадь морей, а также частоту и интенсивность засух и экстремальных осадков, изменение климата усугубляет разрушение почв и деградацию земель. «Климат и почва тесно связаны друг с другом на протяжении тысячелетий, – пишет биолог Джо Хандельсман в своей книге «Мир без почвы» (A World Without Soil), – в худшем случае этот дуэт разрушителен, <…> а в лучшем – гармоничен: он улучшает состояние почвы и стабилизирует климат. Сегодня только люди могут восстановить гармонию этого дуэта».
Для восстановления баланса между оболочкой, дыханием и внутренним миром Земли необходимы быстрые и масштабные преобразования. Одна из важнейших задач – возрождение и защита лесов, лугов, торфяников, водно-болотных угодий и других экосистем, особенно тех, что имеют глубокие почвы и густую растительность. Другая задача – изменение способов производства, транспортировки и потребления продовольствия в мире. Как и существующая энергетическая инфраструктура, современное сельское хозяйство и продовольственные системы требуют революционного подхода.
Многочисленные научные, сельскохозяйственные и правительственные организации предложили свои варианты реализации этой реформы. Стратегии варьировались от идей об ограничении потребления мяса и сокращении пищевых отходов до создания сельскохозяйственных суперкультур методами генной инженерии. Многие из стратегий представляют собой современное переосмысление старых методов ведения сельского хозяйства. На протяжении десятилетий на основе этих методов создавались новые альтернативы традиционному подходу к сельскому хозяйству: например, ресурсосберегающее сельское хозяйство, климатически оптимизированное сельское хозяйство и регенеративное сельское хозяйство.
Хотя некоторые из этих подходов имеют более четкое обоснование, чем другие, между ними много общего. Их главные принципы – это минимальное воздействие на почвенный покров и максимальная его защита с акцентом на биоразнообразии. Основная мысль заключается в том, что почву необходимо тревожить как можно меньше, поддерживая при этом практически постоянный покров из разнообразной живой растительности. По сравнению с традиционным монокультурным земледелием с интенсивной вспашкой эти принципы помогают поддерживать определенную структуру почвы, увеличивать содержание органических веществ, экономить воду, повышать устойчивость культур и поддерживать дикую природу.
Снижение воздействия на почву обычно означает долговременный или полный отказ от вспашки. Фермеры, которые отказываются от вспахивания земли, часто полагаются на гербициды избирательного действия, чтобы уничтожить сорняки, не занимаясь прополкой. Фермеры пользуются специальными сеялками, которые прорезают в почве тонкие борозды, иногда через остатки отработавших культур, и засыпают в них семена. Один из самых эффективных способов защиты сельскохозяйственной почвы от эрозии – посев покровных культур-сидератов, обычно бобовых и злаков. Их высевают осенью, дают им подрасти зимой и ранней весной, а затем скашивают и оставляют разлагаться, пополняя тем самым запасы углерода, азота, фосфора и других необходимых питательных веществ. Слои компоста и мульчи также выполняют роль физической защиты и дополнительного источника органики. Практика выращивания разных видов растений и чередования разнообразных культур из сезона в сезон сохраняет питательные вещества в почве, не позволяет популяциям вредителей и сорняков сильно разрастаться и снижает вероятность потери всего урожая из-за одного патогена.
По оценкам Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), сочетание усилий по восстановлению экосистем и природоохранного земледелия позволяет наряду с другими методами улавливать от двух до четырех миллиардов тонн углерода ежегодно. Известный почвовед Раттан Лал также подсчитал: если мы научимся лучше управлять экосистемами на нашей планете, включая пахотные земли и пастбища, то эти изменения позволят уловить 333 миллиарда тонн углерода до 2100 года. Это поможет вернуть атмосферу к доиндустриальному уровню содержания углекислого газа.
Во многих частях света фермеры все чаще применяют главные принципы ресурсосберегающего сельского хозяйства. По состоянию на 2017 год по системе нулевой обработки почвы обрабатываются 37 % пахотных земель в США, что примерно на 8 % больше, чем в 2012 году. За тот же период использование подпокровных посевов в США увеличилось на 50 % – от 4,2 до 6,23 миллиона гектаров, но это все еще только 5 % пахотных земель страны. По всему миру площадь ферм, практикующих ресурсосберегающее сельское хозяйство, увеличилась в три раза с 2000 по 2019 год – с 64,8 до 202 миллионов гектаров, что составляет 14,7 % мировых пахотных земель.
В научном сообществе широко распространено мнение, что снижение обработки почвы до минимума, использование покровных культур, биоразнообразие и другие принципы ресурсосберегающего сельского хозяйства приносят много пользы почве, людям и дикой природе. Однако нет полной уверенности в том, что эти методы могут удержать достаточно углерода для смягчения последствий изменения климата. Надежная количественная оценка накопления углерода в почве в течение длительного времени – сложная задача, отчасти потому, что точный молекулярный состав гумуса и других форм стабильного органического вещества трудно определить[46]. Некоторые эксперты склоняются к тому, что из-за различных методологических проблем исследователи почвы часто неспособны имитировать условия на фермах и в конечном итоге недооценивают потенциал почвы по накоплению углерода. Однако последние данные свидетельствуют о том, что по мере потепления некоторые виды почв могут утратить способность накапливать углерод даже в большей степени, чем предполагалось ранее.
Есть и экономические реалии, с которыми приходится считаться. В долгосрочной перспективе природоохранное земледелие может быть выгодно, поскольку оно повышает продуктивность ферм и снижает необходимость закупать большие объемы удобрений, гербицидов и бензина. Но для этого требуются значительные первоначальные капиталовложения, которых у многих фермеров нет. Кроме того, фермеры, арендующие землю, не всегда склонны делать такие инвестиции, даже если у них есть для этого возможность.
В сельском хозяйстве допустимая погрешность настолько мала, что сиюминутная прибыль часто затмевает все остальное. По меткому выражению писательницы-эколога Эммы Маррис, «правительства должны платить фермерам за создание почвы». По ее словам, некоторые страны «уже начали переходить к модели, в которой фермеры выступают не столько независимыми бизнесменами, которые выращивают и продают еду, сколько управляющими при поддержке государства, которые организуют весь сложный комплекс мероприятий – производство продуктов питания, удобрение почвы, создание среды обитания диких животных и многое другое».
В Африке деградация земель уже привела к резким изменениям в сельском хозяйстве. К концу 1970-х годов продолжительная засуха и истощение почв привели к сильному голоду в Сахели – обширной полузасушливой полосе лугов, саванн и лесов, расположенной чуть южнее Сахары и простирающейся от Сенегала на западе до Эритреи на востоке. На протяжении многих поколений фермеры регулярно вырубали деревья и кустарники на своих участках, оставляя лишь пни, в результате чего почва становилась бесплодной и уязвимой. В период с начала до середины 1980-х годов мелкие фермеры в Нигере под руководством австралийского агронома и миссионера Тони Ринодо начали восстанавливать оставшиеся на их землях чахлые леса и использовать их в своем хозяйстве. Они вновь открыли для себя многочисленные преимущества древней формы земледелия, агролесоводства – намеренного соединения выращивания деревьев и кустарников среди посевов сельскохозяйственных культур или пастбищ. При таком подходе деревья укрепляют почву, защищают посевы от суровых ветров, предоставляют тень во время сильной жары, а также служат удобным источником дров и корма для скота. Кроме того, бобовые деревья, например акации, и их симбиотические микробы преобразуют атмосферный азот в более доступные растениям и другим организмам формы.
Особенно хороша в качестве древесного компаньона
За период с 1975 по 2004 год количество деревьев в нигерском регионе Зиндер увеличилось более чем в 50 раз. К примеру, к 2009 году фермеры на юге Нигера занимались агролесоводством на пяти гектарах земли и ежегодно производили на 500 000 тонн зерновых больше, чем ранее. Подобные методы распространились в Буркина-Фасо, Мали, Сенегале, Индии, Индонезии и других странах. Специалист по устойчивому землепользованию Крис Рейдж назвал естественное возобновление, которым управляют фермеры, «вероятно, крупнейшим положительным изменением в экологии в Сахели, а возможно, и во всей Африке». Также в недавнем научном обзоре, посвященном регенеративному сельскому хозяйству, исследователи пришли к такому выводу: среди всех близких к нему практик «у агролесоводства, возможно, есть наибольший потенциал для смягчения последствий изменения климата за счет улавливания [углерода] как над, так и под землей».
«Деградация земель – это очень серьезная проблема, но большая часть мира пока это не осознает, – сказала мне Берхе, – без почвенной системы было бы невозможно снабжать человечество продовольствием, топливом, волокном и прочими природными дарами, которые делают жизнь на нашей планете возможной. Но мы не должны рассчитывать на то, что почва будет продолжать обеспечивать нас, если мы не перестанем эксплуатировать ее без меры. Мы знаем, что существует множество способов ведения сельского хозяйства, которые позволили бы нам сохранять здоровье почвы и даже улавливать значительное количество углерода. Для решения проблемы нам необходимо их использовать».
Сегодня, в день, когда я пишу эти строки, нашему саду в Портленде уже почти три года, и нас не перестает поражать то, как же он преобразился.
Поздней осенью 2020 года я разбросал семена полевых цветов на голую землю нашего переднего двора и накрыл их конструкцией из соломы и проволоки, чтобы защитить от птиц и белок. Через пару недель семена проросли, образовав плотный коврик молодых растеньиц. Пережив зимний холод, они начали стремительно расти по мере того, как становилось теплее. К апрелю на восточной части нашего переднего двора красовалась лужайка, вся покрытая светло-голубыми цветочками немофилы. К середине мая сотни красных маков колыхались на ветру рядом с ярко-синими васильками, а в июне сад украшали розовые кларкии и желтые кореопсисы.
Прежде чем высаживать растения на заднем дворе, нам предстояло распланировать пространство. Раньше Райан работал в компании, которая занималась ландшафтным дизайном, поэтому он понимал нюансы работы с деревом. Он не только соорудил приподнятые грядки, но и построил забор и ворота из кедра, опору для плетистых роз, а также шпалеры для столового винограда, малины и шпалерной яблони, с несколькими сортами, привитыми на один ствол. Он также смастерил извилистую дорожку из плитняка, которая теперь напоминала большой пазл.
Тем временем я изучал, как делать пруды. Тед вырыл в саду яму, мы опустили туда большую пластиковую кормушку для скота, налили 80 сантиметров воды и заполнили горшками с понтедерией, стрелолистом, яванским омежником, незабудкой, ринхоспорой окрашенной и красной кувшинкой. По совету заядлых «прудоводов» на одном форуме, участником которого я стал, я решил соорудить особый болотный фильтр: приподнятую бадью, обложенную камнями и заполненную галькой и растениями, которые вольготно себя чувствуют в болотистой местности, – ситниками, лобелией кардинальской и тульбаргией фиолетовой. С помощью насоса по подземным трубам вода должна была поступать из пруда в болото, а затем возвращаться в пруд через небольшой водопад. Постоянная циркуляция насыщала воду воздухом, а переплетенные корни растений в болоте фильтровали ее, поглощая бóльшую часть питательных веществ и тем самым ограничивая рост водорослей.
Вокруг большого валуна на другой стороне тропинки мы сложили камни и посадили устойчивые к жаре и засухе растения, включая суккуленты, ладанник, синеголовник приморский, мелколепестник и сантолину. Ближе к середине сада мы посадили оливковое дерево сорта Арбекина, который особенно хорошо растет в нашем климате и дает гроздья темных и ароматных плодов. По периметру нашего каменного сада, как и на лугу перед домом, я посеял калифорнийский мак. Уже летом наш каменный сад пестрел красками и радовал пролетающих мимо шмелей.
Там, где у нас еще оставалось свободное место, мы посадили выносливые, засухоустойчивые растения – лаванду, пенстемон, агастахе, рудбекию, эхинацею, гравилат, скабиозу и колокольчики. Но на более прохладных и менее солнечных местах мы посадили влаголюбивые растения – аквилегии, золотистые цветы которых напоминали хвост кометы, и благоухающие пионы, которые цвели всеми оттенками занимающегося рассвета. Несколько взрослых растений мы перевезли с нашего прежнего дома, но больше половины мы купили в местных питомниках – в четырехлитровых горшках или маленьких контейнерах. Тем не менее не прошло и двух лет, как бо́льшая часть растений выросла до невероятных размеров. На противоположных сторонах сада, примерно на одной линии с оливковым деревом, мы посадили громадные мальвы с похожими на гибискус цветами, и лагерстремию, которая к концу лета распустила розовые цветы. Когда мы только посадили их, мальвы не превышали 30 сантиметров в высоту, но теперь они выросли до двух метров и стали в три раза шире, чем вначале. Наши деревья также стали выше двух метров.
Пока я занимался лугом, прудом, каменным садом и цветущими многолетниками, Райан взялся за огород. На трех центральных грядках теперь росли помидорные джунгли и кукурузные леса, много моркови, баклажанов и стручковой фасоли, созревала целая тележка тыкв, почти круглогодичный запас капусты и салата и столько цукини, что можно было бы продать их сразу нескольким сетям продуктовых магазинов. В расставленных по всему саду горшках и среди растений на грядках мы начали выращивать розмарин, тимьян, петрушку и другие пряные травы.
Вряд ли есть что-то, что радовало меня в нашем саду больше, чем те животные, которых он к себе привлекал. Когда мы только купили дом, ползающие по траве пауки были единственными дикими существами, которых мы встречали. Животным был безразличен наш участок. Однако к середине первого года наш сад стали заполнять насекомые. Сначала появились скользящие по поверхности пруда водомерки, затем над ситниками начали носиться стрекозы, а между цветами порхать разнообразные бабочки – голубянки, капустницы, толстоголовки и парусники. В болоте теперь регулярно купались птицы, а под кустами они кормились. Осенью на семенные головки васильков, эхинацей и рудбекий садились щеглы, а зимой из водопада пили, перелетев через полузамерзший пруд, чернобровые овсянки, серые юнко и пятнистые тауи. В течение всего года сюда наведывались колибри в поисках сладкого нектара: они находили его в трубочках синего пенстемона или в мелких сиреневых цветах позднецветущего розмарина. Появились и млекопитающие: похожие на мышей, но с длинными задними лапками, полутушканчики обзавелись домом в юго-западном углу сада, а камера, которую мы там установили, зафиксировала резвящихся по ночам енотов, просовывающих свои лапки в каждый уголок и щель.
Я особенно полюбил пчел – не только медоносных, одомашненный европейский вид, но и множество уникальных и несправедливо не замечаемых пчел, обитающих в Северной Америке: галиктид с переливающимися изумрудными грудками, мегахилид, выкладывающих свои подземные гнезда аккуратными вырезанными из листвы кружочками, и самцов пчел-шерстобитов, неустанно патрулирующих выбранные ими участки цветов, как часовые.
Там, где раньше не было ни одного муравья, теперь трудно было выкопать даже небольшую ямку для луковицы шафрана и не обнаружить при этом кокон, гифу гриба или пару земляных червей. Однако мы не можем поставить себе в заслугу возрождение нашей земли: мы лишь инициировали процесс, но бóльшую часть работы выполнили другие формы жизни.
Мы, конечно, не думаем, что за три года наша почва полностью преобразилась. Здесь все еще есть участки перемешанной с гравием глины и твердой земли. Лабораторные анализы показали, что, хотя в нашей почве на удивление высокий уровень важных для цветения калия и фосфора, она все еще испытывает дефицит азота. Поддержание прочной основы из живых корней и растительности в сочетании с мульчированием, компостированием и посадкой сидератов, несомненно, улучшит структуру и плодородность почвы. Однако этот процесс может быть очень медленным, даже несмотря на наше вмешательство. В течение двух лет мы сталкивались с трудностями и неудачами. Из-за жары, засухи, ледяных штормов и неожиданных заморозков мы потеряли свои самые нежные виды растений. К тому же злаки начали вытеснять полевые цветы. Еноты же так часто рвали и опрокидывали растения, высаженные по краю пруда, что я решил использовать в его озеленении только растущие на глубине виды, которые будет не так-то просто повредить.
Сад требует постоянной работы. Без нашего участия ландшафт приобрел бы совершенно другой вид. Если бы мы оставили в покое наш участок, землю вскоре заселили бы разнообразные местные растения и сорняки, а через какое-то время она превратилась бы в подобие тех прерий и саванн, поросших дубами, что встречались в нашем регионе 100 лет назад. Вместо этого мы создали настоящий ковчег ботанического разнообразия – сами по себе эти растения никогда бы не прижились у нас. Мы были вынуждены отклониться от первоначального замысла, так как особенности нашего участка и его новые обитатели заставили нас приспосабливаться к новым условиям. Создавать сад – значит быть частью коэволюционных процессов. Это происходит не только с растениями и опылителями, но и с корнями и грибами, микробами и микрофауной, солнцем и почвой. Наш сад больше не принадлежал исключительно нам: он стал результатом совместной работы целого ансамбля существ, одних из которых мы хорошо знаем, а других никогда не видели.
Земля – это сад. Эта идея – одна из самых древних метафор, которую множество раз повторяли народы, принадлежащие самым разным культурам мира. Однако современный научный взгляд на нашу планету как на огромную взаимосвязанную живую систему заставляет нас переосмысливать эту метафору. Исторически, особенно в западной культуре, мир представлялся как пассивный сад: готовая идиллия, над которой мы полностью господствуем, или плодородная, но опасная, дикая местность, которую мы должны приручить. В мифах и религиях происхождение даров Земли часто приписывается высшей, внешней силе или не проясняется вовсе. Однако на протяжении большей части своей истории Земля не была похожа на тот рай, к которому мы привыкли. Более того, Земля и населяющие ее организмы отнюдь не пассивны – они сами творят эволюцию.
Земля – это сад, который сам себя посеял, взрастил и благодаря разумным формам жизни наконец осознал себя. Это общественный сад, в создании которого участвуют все его жители, даже если они этого не осознают. Как и многие сады, Земля пережила катастрофы, над которыми она не властна. Как и многие садовники, земные обитатели непреднамеренно разрушали систему, от которой зависели, иногда подвергая ее смертельной опасности. Однако в целом между жизнью и окружающей средой – между садовниками и их садом – сложились отношения, способствующие взаимному сохранению. За очень долгое время эти связи сделали Землю удивительно устойчивой.
На протяжении сотен тысяч лет человечество училось ухаживать не только за собственными садами, но и за садом под названием Земля, частью которого мы являемся. Несмотря на то что нам было даровано самосознание, наш прогресс был полон ошибок и трудностей: мы забывали древние учения, а затем вновь их открывали, мы ошибались, но мы же и внедряли новые технологии. Сегодня мы знаем больше, чем когда-либо, о тех сложных экологических взаимодействиях, без которых не была бы возможна жизнь на нашей планете. Никогда еще не было так важно уметь применять эти знания: отказаться от идеи, что мы хозяева планеты, но признать при этом наше влияние на нее. Признать, что мы и все живые существа – часть одного мира, принять роль одного из множества его управляющих и, наконец, осознать, что наше дальнейшее существование не является само собой разумеющимся. Мы – лишь один из бесчисленных организмов, населяющих этот окутанный воздушной пеленой живой камень, с непостижимой скоростью проносящийся сквозь космические просторы. Вселенная безразлична к нам и неумолимо движется к состоянию максимальной энтропии, в котором живые планеты, подобные нашей, – жизнь любого рода – станут невозможны. Земля – это восстание против этой энтропии и шаткое чудо: Земля – это сад в пустоте.
Однажды утром после дождя я вышел в сад. Мелкие капли воды, гладкие и светящиеся, как хрусталь, прильнули к каждому листику и веточке. В воздухе витал мягкий земляной запах, напоминающий запах свежевыкопанной свеклы. Серые комки мха теперь стали зелеными и были похожи на губку. Возле пруда, под мальвами, малиновка рылась в листьях в поисках еды.
Когда я стоял на коленях у болота, проверяя молочай – нет ли там яиц бабочки данаиды-монарх, я заметил, что на стебле ситника все еще держался сброшенный хитиновый покров стрекозы. Чуть ниже него, там, где водопад ударялся о поверхность пруда, образовывались и лопались пузырьки. Каждый из них стал крошечным зеркалом, в котором я видел свое искаженное отражение, контуры деревьев, цветов и облака на небе. В каждом пузырьке жила своя версия сада – один из множества возможных миров.
Однажды ранним июньским утром я прибыл в Уикфордскую гавань города Норт-Кингстаун в штате Род-Айленд. Море было спокойным и отчетливо отливало металлическим блеском. Молодой океанограф по имени Витул Агарвал помахал мне рукой с борта исследовательского траулера под названием «Капитан Берт». В джинсах и свитере с ромбовидным узором Агарвал поприветствовал меня на борту и представил седовласому мужчине в бейсболке, капитану Стиву Барберу.
Прошло лишь несколько минут, и вот мы уже не спеша входили в залив Наррагансетт, набирая скорость по мере удаления от гавани. Солнце стояло низко, его лучи падали на зеленоватую воду. «Думаю, сегодня мы найдем здесь много интересного», – сказал Агарвал, указывая на пенистые волны. «Это вам подсказывает цвет?» – спросил я. Он кивнул.
Потребовалось совсем немного времени, чтобы добраться до места назначения – одной из самых глубоких частей той относительно мелководной части залива, которую мы проплывали. Ее глубина составляла всего лишь 6,6 метра. Начиная с 1957 года каждую неделю в рамках одного из самых продолжительных исследований в области океанографии ученые приезжают именно сюда, чтобы изучать чуть ли не самых необычных живых организмов в океане. Эти существа настолько мелкие, что подавляющее большинство из них невозможно увидеть невооруженным глазом, но при этом они невероятно важны для экосистем нашей планеты. Этих существ, без которых Земля была бы практически бесплодна, мы называем планктоном.
Планктон (в переводе с греческого planktos – «блуждающий» или «странствующий») – это огромное скопление разнообразных водных организмов, которые перемещаются в толще воды с помощью течения и приливов. Почти в любой жидкой среде на планете обитает планктон: не только в океане, но и в реках, озерах, болотах, гейзерах, прудах, лужах и даже в каплях дождя. Несмотря на то что планктон, как правило, плывет по течению, он не совсем лишен возможности перемещаться самостоятельно. Многие из этих существ энергично и быстро передвигаются, пускай и в рамках ограниченной территории, а некоторые из них, регулируя свою плавучесть, ежедневно перемещаются между глубинами и мелководьем.
Хотя общее число существующих видов планктонных организмов неизвестно, по самым скромным подсчетам, оно исчисляется сотнями тысяч. Большинство представителей планктона – это мелкие, часто микроскопические организмы, их размер редко превышает три сантиметра. Некоторые более крупные животные считаются планктоном, потому что они не очень хорошие пловцы. К планктону мы можем причислить, с одной стороны, бактерии и вирусы. Но, с другой стороны, медуз и их сородичей, а некоторые из них, полностью вытягивая щупальца, достигают более 40 метров в длину – это тоже планктон. Однако этим дело не ограничивается: между этими двумя крайностями есть целая плеяда странных, удивительных существ. Они по-прежнему малоизвестны и плохо изучены, несмотря на то что они влияют на нашу планету.
Надев резиновые перчатки мятно-зеленого цвета, Агарвал взял в руки нечто, напоминающее огромный сачок для бабочек, только без ручки. Широкая часть сачка оставалась открытой за счет металлического кольца, а с узкого конца была прикреплена пластиковая банка, известная как «тресковый конец». «Сейчас мы соберем образец, который в «концентрированном» виде сохраним на будущее, – объяснил мне Агарвал, – наша цель состоит в том, чтобы вода прошла через сеть, а то, что нам нужно, осталось в этой маленькой банке. Для начала нам надо ее утопить».
Перекинув сеть за борт, он несколько раз опустил ее в воду – это было похоже на то, как опускают чайный пакетик в кружку с горячей водой. Однако сеть упрямо всплывала обратно на поверхность воды. «В идеале, когда есть течение… – начал было говорить Агарвал, но внезапно сеть выровнялась, – вот так. Видите? Она растягивается». Вскоре большая часть хвоста рыболовной сети скрылась под водой.
Агарвал подготовил еще несколько сетей: их ячейки отличались по размеру – от 20 микрометров (размер лейкоцита) до 1000 микрометров (размер крупной песчинки). Все эти сети были нужны, чтобы выловить скопления самых разных мельчайших организмов. Часть из них Агарвал собирался забрать к себе в лабораторию. Подождав четверть часа, он вытянул одну из сетей обратно на лодку, снял «тресковый конец» и через фильтр перелил его содержимое в другой пластиковый сосуд. На первый взгляд могло показаться, что в этой емкости была всего лишь мутная вода. Однако, присмотревшись, я понял, что в воде кишела жизнь. Темные частички, которые я сначала принял за пыль, не просто плавали на поверхности воды – они подергивались, более мелкие частицы кружились и разбегались в разные стороны. У поверхности емкости пульсировали несколько медуз размером около 20 миллиметров: они были настолько прозрачными, что с изменением освещения казалось, что они то появляются, то вновь исчезают.
Агарвал указал на стеклянный сосуд, напоминающий небольшую банку для варенья, и сказал: «Сейчас я все здесь сконцентрирую». Он осторожно перелил образец из одного сосуда в другой, по очереди процеживая его через несколько фильтров. Он избавился от большей части отфильтрованной прозрачной воды и оставил мутную жидкость. Этот процесс снова напомнил мне заваривание чая, но в этот раз листового. Различие состояло в том, что в этот раз нас больше интересовала заварка, а не все остальное.
К тому моменту, когда Агарвал закончил концентрировать образец, он приобрел медовый оттенок яблочного сидра. Тысячи крошечных существ, похожих по форме на диски, лодочки и бумеранги, двигались в воде. Некоторые, как блохи, прыгали в воде, словно телепортируясь из одного места в другое. Другие или скользили плавно, подобно скатам, или пробуривались вперед, как будто рыли туннель. Эти энергичные пылинки, как поведал мне Агарвал, были, скорее всего, представителями ракообразных, а именно копеподами – веслоногими рачками. Они составляли лишь малую часть жизни в пробирке: мутная янтарная жидкость кишела живыми существами настолько миниатюрными, что их невозможно было разглядеть без микроскопа. «На каждый планктонный организм, который вы можете увидеть, приходится по меньшей мере десять, а может, и 100, которых вы не разглядите. И это только в одном образце», – сказал Агарвал. Он посмотрел на меня, затем на море и продолжил: «А теперь подумайте, сколько живности есть в воде».
Когда в первые полмиллиарда лет существования нашей планеты проливные дожди помогали слиянию только что зародившихся материков, Земля была почти полностью покрыта океаном, исключение составляли лишь несколько вулканических островов. Даже сегодня океан продолжает покрывать более 70 % поверхности планеты и содержит более 96 % всей воды на Земле. Поначалу океан был, вероятно, не слишком соленым. Однако со временем дождь, ветер, лед и прибои выветривали толстую континентальную кору, вымывая соли в виде ионов, например ионы натрия и хлора. Они в свою очередь попадали в море. При испарении морской воды соль никуда не исчезала, а накоплялась[47]. Океан, таким образом, представляет собой уникальную смесь атмосферных и земных элементов. Океан напоминает большой котел, сосуд для смешения трех основных сфер планеты и их элементов.
Уже то, насколько низким был уровень солености древнеокеанских вод, может нас удивить. Однако этим дело не ограничивается. Подобно континентам и атмосфере, которые в какой-то степени были сформированы биологическими существами, многие из определяющих особенностей океана являются результатом жизнедеятельности обитающих в нем организмов. Конечно, первые одноклеточные существа появились вскоре после зарождения самой планеты. Но для появления более крупных и биологически сложных форм жизни потребовалось несколько миллиардов лет. В промежуток между этими событиями разнообразные микробы и продукты их жизнедеятельности, вступая в реакции с химическими элементами, формировавшими первоначальный состав океана, окрашивали моря в зеленый, ржаво-красный, розовато-фиолетовый, черный или молочно-белый цвета. Около 530 миллионов лет назад, во время кембрийского взрыва, в морях появились первые рыбы, что навсегда изменило морские пищевые цепи. Еще больше времени потребовалось для формирования нынешнего химического состава океана, без которого не была бы возможна современная жизнь на Земле. Наибольший вклад в эту трансформацию внесли не рыбы или какие-то другие крупные обитатели океана, а самый маленький и незаметный среди них – планктон.
Перед поездкой в Род-Айленд я решил получше узнать об этих крошечных жителях океана: я часами разглядывал планктон и был очарован его красотой. Как и более крупным и привычным нам морским обитателям, для опоры и защиты планктону необходимы раковины и скелеты. Эти невероятно разнообразные и изощренные структуры в этом смысле превосходят любого морского ежа, гребешка или ракушку. Если посмотреть на планктон вблизи, некоторые из этих микроорганизмов по форме напомнят вам люстру, плетеную корзинку или сахарную вату. Другие скорее похожи на крылья ветряной мельницы, дольки цитрусовых или леденцы. Есть и такие, что напоминают сосновые шишки, гарпуны, вязальные спицы, клюшки для гольфа, перевернутые шапки грибов, полоски радуги, фейерверки. Это разнообразие вдохновило многих натуралистов XIX века на создание изысканных мозаик и мандал. На стекле микроскопа они раскладывали похожий на драгоценные камни планктон, меняя его расположение при помощи лошадиного волоса или щетинки кабана. Эти миниатюры стоили очень дорого и приводили в восторг гостей салонов Викторианской эпохи. Современные фотографии высокого разрешения тоже захватывали дух, и все же я хотел познакомиться с планктоном воочию. Для этого мне нужен был доступ к достаточно мощному микроскопу и человек, умеющий им пользоваться.
Собрав пробы планктона в заливе Наррагансетт, мы встретились с Агарвалом в университете Род-Айленда, располагавшемся в нескольких шагах от берега. Я нашел его в привычном для него месте – в лаборатории Высшей школы океанографии, где он каждую неделю подсчитывал и определял виды планктонных организмов. Рядом с Агарвалом лежали семь изрядно потрепанных полевых справочников с подробными зарисовками местных видов планктона и счетчик с длинными рядами огромных пластиковых кнопок. Каждый вид на счетчике был определенным образом обозначен, и это помогало составить представление о произошедших со временем изменениях в составе планктона в заливе. Позади нас находилась часть накопленного за 60 лет «планктонного» архива. Агарвал открыл одну из коробок и достал несколько стеклянных пробирок: их содержимое менялось по цвету от шафрановых оттенков до орехового и зеленого. В каждой пробирке находился образец планктона в йодном растворе, необходимом для сохранения его клеточных структур, – так его можно было изучать.
Агарвал предложил мне сесть у микроскопа и изучить тот планктон, что мы собрали. Поблизости располагался монитор: он был подключен к микроскопу, и на нем мы могли одновременно видеть одно и то же изображение. Я настроил фокус, и на экране отобразилось длинное сегментированное существо: оно было все в шипах и сразу напомнило мне многоножку мухоловку обыкновенную. «Это диатомовая водоросль из рода
Термин «планктон» не отсылает к какому-либо собранию близкородственных видов, а скорее является собирательным названием для чрезвычайно разнообразных дрейфующих организмов. Именно поэтому существует огромное количество наслаивающихся друг на друга систем и классификаций. Если упрощать, планктон делится на две категории: растительные организмы составляют фитопланктон, а животные – зоопланктон. Но многие виды обладают признаками и тех и других. Цианобактерии и другие микроскопические представители фитопланктона, обитающие в океане, – первые фотосинтезирующие организмы на Земле. Около половины всего фотосинтеза на планете сегодня происходит в их клетках. Несмотря на повсеместное распространение, фитопланктон до сих пор хранит множество загадок.
Только в 1980-х годах океанографы Сэлли «Пенни» Чисхолм, Роберт Олсон и их коллеги, поместив в море лазерный счетчик клеток, обнаружили род цианобактерий под названием
Еще одна распространенная группа фитопланктона – одноклеточные диатомовые водоросли, или диатомеи. У диатомей стеклянный экзоскелет: они облачены в жесткие, перфорированные, часто радужно переливающиеся оболочки из кремнезема – основного компонента стекла. Две половинки панциря соединяются между собой так же, как плотно прилегающие друг к другу половинки жестяной коробки от печенья. Другая группа микроводорослей, кокколитофориды, также скрывается за броней, но она состоит из мела, а не из стекла. Они сооружают раковины из накладывающихся друг на друга чешуек карбоната кальция – минерала, из которого состоят известняк и мрамор, того самого мела, которым когда-то писали на доске в школе[49].
Подобно растениям, составляющим основу пищевой цепи на суше, фитопланктон питает моря. Зоопланктон же поедает своих зеленых сородичей и друг друга. Радиолярии – одноклеточные представители зоопланктона, которые, как и диатомеи, создают стеклянный домик из кремнезема. Их панцирь обычно принимает коническую или сферическую форму, напоминающую наперстки эпохи барокко и первый космический спутник, – он решетчатый и украшен диковинными шипами и выступами. Фораминиферы создают многокамерные раковины из песка, ила, карбоната кальция и даже останков других планктонных организмов. Форма этих раковин очень разная: они могут выглядеть как трубки с отверстием на конце, как завитки, похожие на наутилусов, как пучки чего-то, напоминающего личи. В отличие от большинства видов одноклеточного планктона, фораминиферы могут вырастать до очень больших размеров, иногда более 18 сантиметров в длину.
Инфузории-тинтинниды, название которых происходит от латинского слова «звон», живут в колоколообразных раковинах и используют свои ротовые щетинки для того, чтобы ловить более мелких микробов. Похожие на волчки динофлагелляты кружатся в воде с помощью своих ленто- и хлыстообразных жгутиков, защищая себя за счет пластинок целлюлозы – того же органического соединения, которое придает жесткость стенкам растительных клеток. Примерно половина всех динофлагеллят питается другими микроорганизмами, а вторая половина занимается фотосинтезом. Если их потревожить, некоторые засветятся необычным голубым светом и будут освещать бушующие волны, бока китов и подводных лодок, а также свежие следы на песке.
Более крупные планктонные организмы едят более мелких, в том числе личинок рыб и ракообразных, которые, в свою очередь, питают целый ряд еще более крупных морских обитателей, от сельди и кальмаров до тюленей и дельфинов. В конечном итоге выходит так, что планктон поддерживает всю морскую жизнь. Некоторые из усатых китов – самые крупные из ныне существовующих животных – питаются исключительно мелкой рыбой, крилем и планктоном. Это лишь подтверждает изобилие и значимость крохотных существ.
В среднем в одной капле морской воды могут быть десятки тысяч планктонных организмов, но иногда их гораздо больше. Когда штормы, сменяющиеся ветры и течения выносят на поверхность богатые питательными веществами глубинные воды или когда реки выносят удобрения в прибрежные воды, некоторые виды планктона, в частности динофлагелляты и диатомиты, размножаются гораздо быстрее, чем обычно, потенциально заполняя каждый миллилитр воды миллионами клеток. Подобное цветение воды иногда видно из стратосферы, ведь оно может достигать поразительных размеров – около двух миллионов квадратных километров, что примерно равно площади Мексики. Планктон настолько крошечный и вездесущий, что иногда кажется, будто он представляет собой не столько океанических существ, сколько атомы самого океана. Без планктона современная экосистема океана, да и сама идея океана, как мы ее понимаем, была бы невозможна.
Рядом с лабораторией Агарвала находится кабинет его научной руководительницы, Сюзанны Менден-Дойер, которая специализируется на экологии планктона и занимает должность профессора океанографии. В первый день моего визита она встретила меня на парковке: на ней были вельветовые бордовые брюки и серый кардиган, а ее светлые волосы были собраны в аккуратную косу. Она проводила меня в свой кабинет: он был украшен изображениями копепод, которые нарисовал Эрнст Геккель, картами заливов Пьюджет-Саунд – места, где она жила и работала, и парой суккулентов, листья которых, нанизанные на тонкие стебельки, рассыпались по столу подобно волосам Рапунцель.
Уже в детстве Менден-Дойер проявляла сильный интерес к живому миру. Она вспоминает: «Мои старшие сестры рассказывали, что я не могла съесть горошину, не открыв ее, потому что мне нужно было увидеть, что находится внутри». Изучая биологию в Боннском университете в Германии в 1990-х годах, она получила стипендию для посещения австралийского университета – Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, – где она получила возможность заниматься океанографией, которая всегда ее увлекала. В Сиднее она жила в нескольких минутах ходьбы от пляжа: там она часто занималась подводным плаванием и наблюдала за случайными скоплениями красочных морских слизней, относящихся к голожаберным моллюскам. Она устроилась на работу дайвером-исследователем, где в рамках эксперимента кормила диких морских ежей, и вступила в студенческий дайвинг-клуб, в котором познакомилась со своей будущей партнеркой, Татьяной Райнерсон. «Мы влюбились в дайвинг», – сказала мне Менден-Дойер. За один насыщенный солнечный год вся ее жизнь как будто бы слилась с морем.
Получив степени PhD по океанографии, девушки долго не могли найти преподавательские должности в одном университете или даже работу, которая устроила бы обеих. В конце концов они обе стали профессорами в Университете Род-Айленда, где они с тех пор и работают. Их офисы находятся всего лишь в нескольких кабинетах друг от друга.
В течение своей научной карьеры Менден-Дойер все больше интересовалась скрытыми связями между мельчайшими организмами и колоссальными явлениями – между колебанием единственной клетки и ритмом всей планеты. «Идея моего подхода в том, чтобы признать, что каждый вид планктонных организмов и любое, даже самое мелкое взаимодействие имеют значение», – объяснила Менден-Дойер в одной из наших бесед. Она продолжила: «Однако в конечном итоге важен крупный масштаб – это и движет моими исследованиями: как мы можем измерить эти мелкие процессы и связать их с общей картиной? Планета Земля – это единая система, и в ней все взаимосвязано. Планктон играет ключевую роль в перемещениях элементов по Земле. Он буквально представляет собой двигатель, который обеспечивает работу биогеохимических циклов. Именно планктон делает Землю пригодной для жизни миллиарды лет».
Мы часто слышим противоположные утверждения о планктоне. Помимо того, что его едят киты, один из самых известных фактов о планктоне состоит в том, что в больших количествах он может отравить море. Цветение планктона, известное также как цветение водорослей или красные приливы, не только окрашивает море в оранжевый, желтый, коричневый или розовый цвет. Иногда оно наполняет воду и воздух токсинами, от которых болеют и гибнут рыбы, моллюски, птицы, млекопитающие и даже человек. Когда чрезмерно размножившиеся микроводоросли начинают погибать, микробы, разлагающие их клетки, потребляют бо́льшую часть доступного на данной территории кислорода и тем самым душат других существ и создают так называемую мертвую зону. Однако в большинстве случаев умеренное цветение планктона не приводит к выработке токсинов. К тому же планктон не зацветает столь быстро, чтобы лишить другие организмы кислорода. Напротив, планктон становится желанной закуской. Как бы драматично это ни звучало, но неоднозначная роль планктона – как вредителя и как жертвы – говорит о его значимости лишь частично. Своим ростом и поведением, жизнью и смертью – всем своим присутствием – планктон регулирует химический состав морей и в конечном счете – всей планеты.
В 1930-х годах американский океанограф Альфред Редфилд заметил, что среднее соотношение азота и фосфора во взятых из глубинных слоев океана пробах воды совпадает со средним соотношением этих элементов в клетках фитопланктона: 16 к 1. Основываясь на десятилетиях исследований, Редфилд, выражаясь словами биоокеанографа Пола Фальковски, заявил, что планктон «не только является отражением химического состава глубинного океана, но и создает его». По мнению Редфилда, когда мертвый планктон опускается в морские глубины, бактерии разлагают его на химические составляющие и тем самым обогащают океанские глубины азотом и фосфором в одинаковых пропорциях. По его мнению, планктон также поддерживает соотношение этих элементов за счет постоянного преобразования азота в различные химические формы в рамках экологических петель обратной связи, подобных тем, которые организуют микробы на суше.
Когда запасов азота в море становится меньше по отношению к фосфору, многим организмам, испытывающим недостаток питательных веществ, приходится бороться за существование. Тогда наступает время особых азотфиксирующих микробов: они выделяют в море аммиак и другие биологически усваиваемые формы азота, в конечном итоге пополняя его запасы в море. Если же уровень азота поднимается слишком высоко, наступает эра других видов планктона, и они вытесняют азотфиксирующие микробы. В это же время все больше и больше планктона, погибая и погружаясь на глубину, лишенную кислорода, переносят туда углерод и стимулируют рост микробов, в процессе дыхания которых аммиак превращается обратно в газообразный азот. Это еще больше стабилизирует соотношение азота и фосфора в воде.
Планктон также является важнейшим элементом тех процессов, как краткосрочных, так и долгосрочных, которые способствуют поглощению углерода и регуляции климата планеты. На протяжении своей истории Земля неоднократно переживала периоды широкомасштабного оледенения, которые приводили к исчезновению многих видов животных и растений и всерьез тормозили развитие жизни в целом. Тем не менее раз за разом наша планета не только восстанавливалась, но и в конечном счете процветала. Как это стало возможным?
Наступление и окончание ледниковых периодов частично связано с дрейфом континентов и изменениями океанских течений, которые перераспределяют тепло по всему земному шару, а также изменениями орбиты Земли, колебаниями и наклоном ее оси, которые влияют на количество получаемого ею солнечного света. Однако в некоторых случаях в дело вступают и процессы саморегуляции нашей планеты. Способность Земли к восстановлению отчасти зависит от необыкновенной универсальности того элемента, из которого состоит вся земная жизнь, – углерода. Кольцевой путь углерода по воздуху, суше и морю – его вечное перемещение между организмами и окружающей средой – в конечном итоге выполняет роль термостата нашей планеты.
Содержащийся в атмосфере углекислый газ постоянно растворяется в океане, где в процессе фотосинтеза солнцелюбивый фитопланктон встраивает его в свои клетки. Бо́льшая часть этого углерода выделяется на мелководье, когда зоопланктон и микробы поедают и разлагают фитопланктон. Они поглощают кислород и выделяют углекислый газ. Не ставший добычей фитопланктон обычно живет лишь несколько дней или в крайнем случае пару недель. Умирая, он сталкивается с себе подобными: они образуют небольшие скопления и вместе со сгустками экскрементов зоопланктона начинают тонуть, унося углерод в холодное глубоководье, где он останется в течение следующих нескольких тысяч лет[50]. Часть этих подводных осадков, известных как морской снег, служит пищей для обитающих на глубине существ, но часть его продолжает тонуть и оседать на морском дне. Там они накапливаются в слоях ила, которые в конечном итоге окаменеют и будут удерживать в себе углерод миллионы лет.
В это же время углекислый газ, извергаемый вулканами, соединяется с водным паром в атмосфере – вместе они образуют угольную кислоту, которая выпадает на землю в виде дождя. Из-за невысокой кислотности дождевая вода, превращенная в разбавленную угольную кислоту, вступает в реакцию с корой планеты и разрушает ее. В результате происходящих во время эрозии химических реакций образуются различные минералы, соли и другие молекулы: через реки они попадают в океан, питая морскую флору и фауну. Некоторые виды цианобактерий, планктона, кораллов и моллюсков используют ионы кальция и бикарбоната, образующиеся в результате эрозии, для создания раковин, оболочек, скелетов, рифов и бактериальных матов, известных как строматолиты. Когда такие существа погибают, их богатые углеродом останки постепенно накапливаются в слоях уплотненных известняковых отложений на морском дне. На протяжении длительного времени тектоническая активность планеты поглощает и преобразует эти отложения, возвращая содержащийся в них углерод на поверхность планеты в виде новых гор или извергающихся вулканов. Таким образом, цикл завершается.
Если на Земле в результате парникового эффекта устанавливается режим сильных и частых ливней, то они быстро размывают породу, наполняют океан минералами, питают жизнь в море и выводят углерод из атмосферы быстрее, чем вулканы успевают его восполнить. В результате в течение периода от сотни тысяч до миллионов лет Земля охлаждается. И наоборот, если лед заполнит бóльшую часть поверхности моря и суши, то круговорот воды фактически остановится, продуктивность планктона и других обитателей океана упадет, а углекислый газ будет накапливаться в атмосфере, что в конечном итоге приведет к потеплению планеты. «Таким образом, живые организмы в значительной степени контролируют весь этот процесс, от которого и зависит их существование на Земле», – пишут палеонтолог Питер Уорд и геобиолог Джо Киршвинк. Хотя некоторые самостабилизирующиеся процессы на Земле могут протекать без содействия живых существ, уже более 3,5 миллиарда лет жизнь тесно связана с углеродным циклом – термостатом нашей планеты.
Ученые подсчитали, что исчезновение фитопланктона привело бы к удвоению количества углекислого газа в атмосфере. Такого наша планета не испытывала с начала эоценовой эпохи 50 миллионов лет назад, когда средняя температура на планете была примерно на 8 °C выше, чем сегодня, а в Арктике водились крокодилы. И наоборот, если бы все населенные планктоном области океана, богатые питательными веществами, показывали свой максимальный результат, то содержание углекислого газа в атмосфере сократилось бы вдвое по отношению к доиндустриальному уровню. Это привело бы к новому ледниковому периоду.
Сегодня различные формы морского снега скапливаются примерно на 60 % поверхности морского дна. Как описывает микропалеонтолог из Университетского колледжа Лондона Пол Баун, самые верхние слои этих отложений напоминают очень густую, как бы взбитую суспензию. На глубине нескольких футов, по мере того как давление возрастает и выдавливает воду, они приобретают консистенцию зубной пасты. В конце концов они превращаются в породу, которая либо плавится в недрах Земли, либо возвращается на поверхность, например, в результате столкновения континентальных плит или высыхания морей.
Если от Белых скал Дувра отколоть кусочек и рассмотреть его в сверхмощный микроскоп, то можно разглядеть смесь зернистого детрита. Присмотревшись, вы увидите отчетливые формы: бантики и диски из крошечных костяных колышков, собранных вместе так же плотно, как клинчатые камни в арке. Если вам очень повезет, вы даже найдете относительно целые ребристые диски, все еще цепляющиеся друг за друга, как связка окаменевших салфеток. Все это вы увидите, потому что Белые скалы Дувра – это не только камни, но и окаменелости. Минеральные строительные блоки скал – все эти замысловатые дуги, диски и сферы, видимые только под микроскопом, – это оболочки одноклеточных кокколитофорид, существовавших во времена мелового периода в промежуток между 145 и 66 миллионами лет назад.
На самом деле подавляющее большинство меловых и известняковых образований на Земле, включая значительные участки Альп, – это останки планктона, кораллов, моллюсков и других известковых морских существ. Каждое грандиозное сооружение, построенное человеком из известняка, включая пирамиду Хеопса, Колизей, Нотр-Дам и Эмпайр-стейт-билдинг, – это тайный памятник древней океанической жизни. Более того, кокколитофориды – это не единственные планктонные организмы, которые превращаются в камень. Миллионы лет назад, изготовляя орудия труда, первые люди обнаружили преимущества работы с кремнем и сланцем: в отличие от большинства горных пород, они одновременно и достаточно тверды, и остры, и поддаются обработке. Хотя наши предки и не подозревали об этом, они изготавливали стрелы и топоры из спрессованных оболочек диатомовых водорослей и радиолярий. Каменные орудия изменили рацион, культуру и технологии наших предков. Всего-навсего останки планктона определили ход человеческой эволюции.
Как и у планктона, скелеты и раковины многих морских обитателей состоят из карбоната кальция. Это касается двустворчатых моллюсков, морских улиток, наутилусов, морских ежей и кораллов – колониальных организмов, состоящих из симбиотических микробов, водорослей и крошечных желеобразных животных – полипов. Из всех этих кальцифицирующих организмов наибольшее влияние на планету оказывает именно планктон. До появления кокколитофорид и других планктонных организмов, способных к образованию известняка, движение углерода и кальция в океане было совершенно иным. Известняковых отложений было гораздо меньше, и они ограничивались территорией мелководных материковых рифов, где процветали кораллы. Однако в период между 200 и 150 миллионами лет назад кальцифицирующий планктон эволюционировал, заполонил открытый океан и стал важнейшим звеном в длинном круговороте углерода, определяющем климат нашей планеты.
Одновременно с этим планктон создал новые пласты известняка глубоко на дне океана, что стабилизировало химический состав океана в то непростое время. На протяжении всей истории Земли вулканы в процессе свой деятельности периодически выбрасывали в атмосферу огромное количество углекислого газа, который затем растворялся в океане, резко окислял воду и способствовал чудовищным массовым вымираниям организмов на Земле. Известняковые отложения, образовавшиеся из мертвого планктона, в определенной степени противодействовали этому процессу: они растворялись в подкисленной воде и, высвобождая карбонатные ионы, повышали ее кислотность, тем самым защищая жизнь в океане.
Однако та беспрецедентная скорость, с которой люди наполнили атмосферу углеродом за последние несколько столетий, может серьезно подорвать этот природный буфер. Уже сейчас кислотность океанов в среднем на 30 % выше, чем в 1850 году. К концу века этот показатель может удвоиться, что приведет к разрушительным последствиям для экологии всей планеты.
Окисление океана нарушает огромное количество биологических процессов у многих видов: в этот список можно включить метаболические и репродуктивные процессы, эмбриональное развитие и способность обнаруживать хищников. Похоже, что окисление даже изменяет акустические свойства морской воды, мешая эхолокации дельфинов и китов. Больше всего страдают те существа, которые составляют основу пищевых цепей океана. В результате химических реакций между углекислым газом и морской водой уровень карбоната кальция снижается, что значительно затрудняет формирование раковин и скелетов планктона и других кальцифицирующих организмов. Когда уровень кислотности (pH) падает слишком низко, эти организмы буквально начинают растворяться.
Планктон питает всю остальную жизнь в морях – одни только кораллы поддерживают 25 % морского биоразнообразия. Если глобальное потепление и окисление океана будут развиваться нынешними темпами, то популяции кальцифицирующего планктона по всему миру сократятся и исчезнут, а тропические коралловые рифы, какими мы их знаем, скорее всего, разрушатся еще до начала XXII века. В некоторых регионах их заменят слизистые покрытия из водорослей и губок, а по всему миру популяции лосося, тунца, скумбрии, трески, сельди, крабов, омаров, креветок, устриц, мидий, гребешков и других двустворчатых моллюсков сократятся. Экосистема Мирового океана превратится в умирающую версию себя – пустынные просторы, которых наша планета не видела ни разу за последние 60 миллионов лет. Даже если к 2100 году все выбросы углекислого газа прекратятся, для восстановления химического состава океана и возрождения жизни, вероятно, потребуется от десятков до сотен тысяч лет.
Планктон меняет и «море» над нашими головами. Некоторые виды фитопланктона содержат в своих клетках сернистое соединение под названием диметилсульфониопропионат: оно защищает их от низких температур, ультрафиолетового излучения и колебаний солености воды. Когда планктон погибает, диметилсульфониопропионат попадает в море, где микробы, расщепляя его, производят газ диметилсульфид. Поднимаясь в атмосферу, диметилсульфид вступает в реакцию с кислородом и образует сульфатные аэрозоли, из которых формируются дождевые облака. Такое взаимодействие особенно важно на удаленных от суши участках океана, где сажи, пыли и других наземных частиц, засевающих облака, не очень много.
В 1987 году Джеймс Лавлок и его коллеги-ученые опубликовали работу, в которой утверждали, что связь между планктоном в океане и облаками может влиять на климат планеты. Гипотеза CLAW, названная по именам ее создателей (Роберта Чарльсона, Джеймса Лавлока, Мейнрата Андреа и Стивена Уоррена[51]), предполагает следующую цепочку. Когда температура поверхности моря или количество попадающего на нее солнечного света увеличивается, планктон процветает и выделяет больше диметилсульфида. Это стимулирует образование облаков: они отражают большее количество солнечного света, охлаждают планету и замедляют рост планктона.
Спустя годы Лавлок развил эту теорию, приняв во внимание еще одну вероятность. Если температура океана станет слишком высокой, физические процессы, которые должны выводить на поверхность глубинные, богатые питательными веществами воды, могут дать сбой. В результате рост популяции планктона замедлится, облачный покров уменьшится, а глобальное потепление усугубится. Хотя эта модель сильно упрощает реальную ситуацию и упускает из виду многие нюансы описываемой ею экологической системы, относительно недавно исследования подтвердили, что эта гипотеза, по крайней мере частично, верна. Более полное объяснение взаимосвязи между планктоном, облаками и температурой, а также степени важности этой взаимосвязи для климата планеты все еще остается важным предметом исследований.
Помимо прочего, планктон – тайный создатель всего самого очаровательного, что есть на побережье. Он делает песок, морскую пену и запах морского воздуха. Некоторые из самых красивых пляжей в мире, включая пляж с розовым песком залива Хорсшу-Бей на Бермудских островах, во многом обязаны своим цветом разноцветным раковинам и скелетам планктона. Когда цветение планктона сходит на нет, ветер и волны часто смешивают его разлагающиеся белки и жиры с другими органическими остатками, такими как фрагменты кораллов, водорослей и рыбьей чешуи. Эта смесь действует как пенообразователь: многочисленные пузырьки воздуха превращаются в густую пену, которую вымывает на берег. В это время сера в составе аэрозолей, которые появляются при отмирании и разложении планктона, – тех же самых, что образуют облака, – придает морскому воздуху характерный запах, напоминающий запах вареной свеклы. Этот запах смешивается с запахом солоноватого бромофенола, который в больших количествах вырабатывают морские черви и водоросли, и сильным «океаническим запахом» половых феромонов некоторых морских водорослей. На безжизненной планете морское побережье не будет пахнуть морем – по крайней мере, так, как оно обыкновенно пахнет. Возможно, оно вообще ничем не будет пахнуть. Но на нашей планете, вдыхая морской воздух, мы буквально вдыхаем морскую жизнь.
Планктон существует практически везде, он очень маленький и легко распространяется, поэтому область его влияния простирается далеко за пределы океана и побережья. Каждый год ветер переносит огромное количество пыли из Сахары через Атлантический океан, в результате чего 27,7 миллиона тонн пыли – столько, что можно было бы заполнить ею более сотни тысяч грузовиков, – попадают в тропические леса Амазонии и обеспечивают триллионы растений железом, фосфором и другими необходимыми питательными веществами. Эта пыль в качестве удобрения – не просто мельчайшие кусочки грязи и камней. В значительной степени она состоит из скелетов древних диатомовых водорослей. Большая их часть поступает из Боделе – выжженной солнцем песчаной впадины, некогда служившей дном огромного озера, превосходящего по размерам все Великие озера Северной Америки вместе взятые. Еще долго после смерти планктон продолжает формировать поверхность планеты и поддерживать ее существование, распространяя жизненно важные элементы в океанах, пустынях и джунглях. В своих бесконечных метаморфозах – превращении из плавающей клетки в замурованный камень, в развеянную ветром пыль и обратно – он воплощает взаимодействие жизни и окружающей среды и вечное перерождение Земли.
В конце моего визита на Род-Айленд я попросил Менден-Дойер показать мне самые уникальные и красивые образцы планктона, которые она отбирала на протяжении многих лет. Она открыла на своем компьютере файл с сотнями потрясающих фотографий, некоторые из них украшали обложки исследовательских журналов. Мы восхищались изображениями диатомей и динофлагеллят – они походили на камертоны, головки одуванчиков, нити нефритовых бус и кинетические скульптуры Александра Колдера. Менден-Дойер особенно нежно отозвалась об организме, который напоминал поделенную на части окружность витиевато украшенного циферблата часов.
«Это очень забавный вид, – сказала она и продолжила: – он называется
«Но на самом деле это как слинки[52]?» – спросил я.
«Да, именно».
Менден-Дойер показала мне художественную инсталляцию, над которой она работала в сотрудничестве с медиахудожницей Синтией Бет Рубин. В 2016 году в рамках выставки «Открытое небо» на светодиодном экране самого высокого небоскреба Гонконга – 108-этажного Международного коммерческого центра площадью 77 000 квадратных метров – показали фильмы, созданные десятками художников по всему миру. Видеоролик, представленный Бет Рубин и Менден-Дойер, получил почетное упоминание жюри. Это был мечтательный черно-белый пастиш изображений криля, медуз и микроскопического планктона, большинство из которых были запечатлены во время исследовательских экспедиций в Антарктику. Несколько минут силуэты этих крошечных океанических существ перемещались, скользили и пульсировали на поверхности одного из самых высоких сооружений, когда-либо построенных человеком, притягивая взгляды жителей мегаполиса с населением более семи миллионов человек.
Эта экспозиция напомнила мне об одном удивительном факте, который я не так давно узнал о Всемирной выставке 1900 года в Париже (Exposition Universelle) – всемирной ярмарке длиной семь месяцев, призванной продемонстрировать и отпраздновать изобретательность современной цивилизации. Выставку посетили более 50 миллионов человек: у них была возможность покататься на колесе обозрения, движущемся тротуаре и эскалаторе, посмотреть звуковые кинофильмы и восхититься огромными паровыми генераторами, стоящими позади ослепительного Дворца электричества.
Париж заказал проект Монументальных ворот (Porte Monumentale) относительно неизвестному архитектору Рене Бине. Эти ворота должны были, с одной стороны, обозначить вход в экспозицию, а с другой – создать пространство для размещения билетных касс на одной из главных площадей города. Ворота Бине представляли собой гигантский купол, покоящийся на нескольких громадных арках, главная из которых завершалась шпилем. На нем располагалась статуя одетой по современной парижской моде женщины – протянутой рукой она приветствовала посетителей ярмарки. Построенные в основном из железа и гипса, ворота были покрыты декоративным камнем, отделанным в византийском стиле, и разноцветными стеклянными кабошонами[53]. Тысячи голубых и желтых огней освещали конструкцию изнутри.
Сооружение просто излучало величие и роскошь. Оно напоминало церемониальную демонстрацию богатств короны, но в то же время было нежным, воздушным и органично вписывалось в пространство вокруг. Один из писателей той эпохи видел «в его крыльце позвонки динозавра, в куполе – ячейки пчелиного улья, на шпицах – кораллы». Однако ни одно из этих существ не служило основным источником вдохновения для Бине. Его истинная муза была гораздо более загадочной. Проектируя Монументальные ворота, Бине регулярно посещал парижские библиотеки, чтобы изучить иллюстрации немецкого ученого Эрнста Геккеля. На сегодняшний день Геккель наиболее известен своими яркими, завораживающими рисунками животных, растений и грибов, особенно теми, что собраны в его самой успешной книге «Красота форм в природе» (Kunstformen der Natur). Скрупулезно выверенные и симметричные иллюстрации были воспроизведены бесчисленное количество раз во всех мыслимых формах – от фресок, обоев и гравюр в рамках до футболок, холщовых сумок и штор для душа[54].
Геккеля очаровывали морские обитатели – губки, медузы и родственные им виды. Они и стали предметом его первых монографий. В особенности его увлекала сложная, но точная геометрия радиолярий – она отвечала его взыскательным представлениям о прекрасном. Часто Геккель самостоятельно собирал планктон и часами зарисовывал его: при этом левым глазом он смотрел в микроскоп, а правым следил за рукой. Именно эти изображения завладели сознанием Бине. «В настоящее время я строю Монументальный вход для выставки 1900 года, – писал он Геккелю в 1899 году, – и все, от общей композиции до мельчайших деталей, было вдохновлено вашими исследованиями».
Если известняковые фасады Великих пирамид и Нотр-Дам – тайные памятники планктону, то в этом случае никакой тайны нет. Скульптура Бине из камня, металла и стекла была данью уважения эволюции, в частности ее способности создавать удивительно сложные структуры, соперничающие и часто превосходящие по красоте человеческие творения. Учитывая то, что мы знаем теперь о важности планктона для экологии планеты, эти возвышающиеся арки – буквально ворота в праздник человеческих достижений – обретают новый смысл. Разросшись до размеров кафедрального собора, планктон завораживает нас тем, чего обычно не видно, и дает возможность услышать то, что обычно не подает голоса. Он как бы говорит: «Без меня вас бы здесь не было, без меня все это было бы невозможно».
Если бы планктон не насыщал море и воздух кислородом, не регулировал химический состав океана и не был основным регулятором климата планеты, на Земле никогда не было бы ни лесов, ни лугов, ни полевых цветов, ни динозавров, ни мамонтов, ни китов, не говоря уже о тех двуногих обезьянах, что глазели на движущиеся тротуары (траволаторы) и лампы накаливания в начале XX века. Если бы планктон не существовал, на Земле не было бы никаких сложных форм жизни. Без бесчисленных вирусов, бактерий, одноклеточных организмов и тех загадочных, существующих вне классификаций планктонных созданий океан был бы совершенно неузнаваем. Он не стал бы ни огромной экосистемой, полной неисследованных мест обитания и неоткрытых видов немыслимых существ, ни предполагаемым местом зарождения жизни и основ биосферы. Это был бы всего-навсего огромный объем пустой воды, и ее наполняло бы лишь молчание.
Остров Санта-Каталина не похож на место с пышными лесами. Он находится примерно в 35 километрах от побережья Южной Калифорнии. Климат острова средиземноморский: лето там жаркое и сухое, а зима мягкая и влажная. На его скалах есть немного лесов и разрозненные деревья – дуб, железное дерево, вишня и завезенные из других стран пальмы и эвкалипты, – но гораздо чаще там встречаются разнообразные душистые засухоустойчивые кустарники, травы и кактусы. Там растут мансанита, шалфей, гетеромелес, сумах цельнолистный, гречиха и опунция. Но, несмотря на это, остров Каталина и соседние с ним острова – это дом для одних из самых густых лесов в мире. У этих лесов есть свои пологи, подлески и подстилки, но там нет ни почвы, ни древесины. Они могут вытягиваться более чем на 37 метров в высоту, но вы никогда не увидите их на склонах острова или на горизонте. Чтобы найти эти леса, нужно оставить позади холмы и пляжи, землю и небо и погрузиться сквозь водное зазеркалье в параллельный мир.
Лоррейн Сэдлер знает подводные леса Каталины досконально. Сэдлер – энергичная темноволосая женщина с быстрой, оживляющей ее речь жестикуляцией – уже более 30 лет занимается подводным плаванием в районе Нормандских островов. После колледжа она работала в морской лаборатории в районе Марина-дель-Рей – эта лаборатория сотрудничала с нейробиологом Эриком Канделом и поставляла ему морских зайцев: необыкновенно крупные и доступные нейроны этих моллюсков были необходимы для его исследований в области обучения и памяти. Позже он удостоился за это Нобелевской премии. В конце 1980-х годов Сэдлер переехала на Каталину: там она стала инструктором по подводному плаванию и специалистом по гипербарическим камерам. Она основала Женскую ассоциацию подводного плавания, стала членом Зала славы женщин-дайверов и вот уже много лет преподает морские науки – студенты восхищаются ее неугасимой любовью к океану и его обитателям.
Безмятежным утром в самый разгар лета я встретился с Сэдлер в Ту-Харборс – обособленной территории, расположенной на перешейке в северо-западной части острова Каталина. Там жили лишь около 200 человек и располагался один-единственный магазин. По узким грунтовым дорогам мы проехали к бухте, известной как Хауленд Лендинг. Там мы натянули гидрокостюмы и маски для подводного плавания, закрепили грузовые пояса и, взяв ласты, спустились по крутой тропинке к пляжу из серой и розовой гальки. Я уже несколько лет не плавал в океане, и мне потребовалось некоторое время, чтобы привыкнуть. Заходя в холодную воду и пытаясь отрегулировать ремешки на маске, я случайно уронил свой подводный блокнот – приспособление, которое мне не терпелось опробовать в первый раз. Сэдлер с легкостью нырнула и достала его. «Большое спасибо», – поблагодарил ее я, чувствуя, что в воде по грациозности я едва ли отличаюсь от картофелины.
Мы целеустремленно поплыли, держась ближе к краю холмистого берега. Я смотрел на дно и начинал ориентироваться в открывшемся мне мире – он был такой же живой, как и все те тропические рифы, что я видел раньше. Там не было башен из кораллов: вместо этого скалистый риф под нами был весь в водорослях и морских травах ярко-изумрудных, красновато-коричневых и зеленовато-желтых оттенков. Обилие и разнообразие этой подводной растительности напомнило мне о мартовских походах в заповедные районы Тихоокеанского Северо-Запада с их зарослями папоротников, щавеля и ежевики и деревьями, покрытыми мхом и лишайником. Ярко-оранжевые рыбки гарибальдии петляли, исполняя брачные танцы, и стерегли гнездышки из красных водорослей, в которых скрывались тысячи икринок. У поверхности проплывали стаи серебристых атерин, а замаскированные тонкие полосатые губаны покачивались взад-вперед под влиянием течения. В какой-то момент мы наткнулись на осьминога: он двигался по морскому дну, безупречно имитируя цвет и текстуру окружающих скал. Поразительно было увидеть днем это неуловимое ночное существо.
Какими бы захватывающими ни были эти встречи, поначалу меня расстраивало, что подводные леса Каталины не были так впечатляющи, как мне о них рассказывали. Бóльшая часть растительности, которую мы видели до сих пор, была довольно миниатюрной, хоть и красивой. «Давайте проплывем немного дальше и посмотрим, что там», – предложила Сэдлер, направляясь прочь от хребта в сторону открытого моря. Когда мы заплыли на бóльшую глубину, среди камней я начал замечать приземистые пучки бурой водоросли морской капусты: некоторые ее пряди одиноко тянулись к солнцу, а остальные напоминали листовую капусту. Не прошло и пары минут, как нас удивительно быстро полностью окружили толстые косы ламинарии, тянущиеся со дна океана к продуваемой ветром поверхности: ламинарии были внушительных размеров, как бобовые стебли из сказки. Это то, ради чего мы здесь и оказались: гигантская ламинария (
С помощью наших водолазных поясов мы с Сэдлер погружались в подводный лес, исследуя каждый его уровень. На краю леса, где мы все еще могли видеть морское дно, Сэдлер объяснила, как ламинария цепляется за камни с помощью корнеподобных структур – ризоидов. Многочисленные воздушные пузыри помогают их стеблям – технически они называются стволиками – тянуться к солнцу. В воде сморщенные «листья» ламинарии – так называемые слоевища – приобретают разные оттенки: от оливкового до горчичного. На поверхности, где они нагромождаются друг на друга, они кажутся гораздо темнее, порой почти шоколадного цвета.
Самые молодые и маленькие слоевища на ощупь тонкие, как бумага, а более крупные по текстуре напоминают кожу или резину. Когда слоевища раздувало течением, они ненадолго показывали спрятавшихся от хищников кабрилий и голубых окуней. Вокруг одной только Каталины водорослевые леса – основная среда обитания и источник пищи для более чем 150 видов рыб. Морские львы и тюлени часто охотятся в их зарослях. Многие птицы и млекопитающие, в том числе киты, укрываются и прячут свое потомство в ламинарии во время штормов. Выдры даже используют ламинарию в качестве своеобразного поводка для малышей, обматывая своих детенышей водорослями, чтобы те не уплыли, пока они сами ищут пищу.
Сэдлер тщательно изучала растительность, указывая на мелких улиток, червей, ракообразных и других беспозвоночных, которые жили на всех частях ламинарии – от ризоидов до верхушки. «Это так здорово, – сказала она, – только посмотрите на всех этих существ на одном слоевище. Это сама по себе среда обитания, экосистема». По совету Сэдлер я попробовал вытащить какую-то часть ламинарии из воды, но она оказалась настолько тяжелой, что я смог поднять ее над головой лишь на пару секунд. «Есть еще кое-что, что вы должны попробовать, – сказала Сэдлер, – это называется “ползание по ламинарии” – хороший способ перемещаться по растительному пологу». Она показала, как передвигаться по спутанным слоевищам у поверхности океана, со скоростью и ловкостью, которая говорит о многолетнем опыте. Когда я изо всех сил старался повторить за ней, я почувствовал себя маленькой горошиной, которая катается по тарелке со сливочным паппарделле.
До этого подводного путешествия я не так много взаимодействовал с живыми водорослями. Детство я провел в Северной Калифорнии: мы с семьей нередко бывали на побережье, и мы с братьями часто использовали водоросли в своих играх. Мы украшали водорослями песчаные замки, лопали воздушные пузырьки, как пузырчатую пленку, и перепрыгивали через пахучие пучки разлагающихся водорослей. Исследуя приливно-отливную зону (литораль), я наверняка не замечал множество мелких водорослей – мое внимание отвлекали то мельком увиденный проплывающий краб, то ожог морского анемона, напоминающий удар электрическим током. Однажды подростком я проплывал на каяке через заросли ламинарии в заливе Монтерей, но больше всего я запомнил морских выдр, которые, лежа на животе, разбивали моллюсков о камни. Ничто не могло подготовить меня к тому, чтобы увидеть гигантскую ламинарию в ее родной среде обитания. Только оказавшись среди тысяч волнистых подводных листьев, только пробираясь среди огромных золотисто-зеленых стеблей, от которых они отрастали, и карабкаясь по их спутанным скоплениям, я понял, почему мы называем их «водорослевыми лесами».
Морская капуста ламинария – это лишь один из представителей макроводорослей, которые, в свою очередь, сами являются разновидностью морских водорослей. Как планктон и микробы, водоросли – это одно из тех биологических названий для большой группы организмов, которые имеют много общего, несмотря на то что развивались на отдаленных друг от друга ветвях эволюционного дерева. К водорослям относятся более 50 000 фотосинтезирующих видов, которые варьируются от микроскопических и одноклеточных существ (диатомей, кокколитофорид и динофлагеллят) до крупных многоклеточных организмов (гигантской и бычьей ламинарий[55]) и обитают в самых разных местах – от рек и айсбергов до коры деревьев и меха ленивца.
Хотя ламинарии и другие макроводоросли выглядят и ведут себя очень похожим с растениями образом, не все согласны с тем, что они ими являются[56]. По сравнению с большинством наземных растений у водорослей более простое устройство: у них нет настоящих корней, которые искали и впитывали бы воду и питательные вещества. Вместо этого они поглощают все необходимое непосредственно в свои клетки. У них нет сложной внутренней системы, которую растения используют для транспортировки жидкостей по организму. Они не цветут и не дают семян.
Предпочитая скалистые берега и прохладную, богатую питательными веществами воду, леса бурых водорослей произрастают вдоль 25 % береговых линий мира: они окаймляют каждый континент, включая Антарктиду. В целом морские макроводоросли еще более распространены: они населяют как умеренные, так и тропические регионы земного шара. Океаны и побережья планеты также населяют многие другие виды водной растительности: обширные мангровые заросли, прибрежные солончаки и луга морской травы, возраст некоторых из них может исчисляться сотнями тысяч лет[57].
Хотя ученые изучали морскую растительность на протяжении нескольких столетий, лишь недавно они разработали необходимые инструменты, чтобы продемонстрировать и количественно оценить важность этих организмов в регулировании климата планеты и химического состава океана. Как и наземные существа, океанические растения и макроводоросли выиграли от экологических изменений, которые учинили их предшественники – микробы. Во многих случаях морская растительность сделала океан еще более пригодным для жизни, способным поддерживать гораздо более сложное и многообразное сообщество живых существ.
Вероятно, одним из самых ярких проявлений всемогущества морской растительности стал гипотетический «азолловый инцидент», который случился предположительно 50 миллионов лет назад. В то время Земля представляла собой жаркую теплицу, а в Арктике водились крокодилы и черепахи и росли пальмы. Керны глубоководных отложений свидетельствуют о том, что небольшой, но особенно активный водный папоротник азолла (
Сегодня леса бурых водорослей создают в океанах уникальный подводный климат и среду обитания: они изменяют распределение солнечного света под поверхностью моря, скорость и направление течений, а также скорость опускания морского снега в толщу воды. Некоторые течения протекают через водорослевые леса в десять раз медленнее, а водовороты могут быть на 25–50 % слабее по сравнению с близлежащими участками без водорослей. Подобно коралловым рифам, мангровым зарослям и прибрежным солончакам, леса бурых водорослей защищают прибрежные сообщества от штормов, поскольку снижают высоту волн на 60 %. Относительное спокойствие этих подводных лесов – идеальная среда для развития спор, яиц и личинок многих существ.
Морские водоросли могут даже изменять форму дна океана и переселять некоторых из его самых оседлых обитателей. Когда бурные течения и сильные приливы срывают водоросли с места, их корневища иногда захватывают с собой куски коренных пород. Если у оторвавшихся водорослей остается достаточно воздушных пузырей, чтобы сохранять высокую плавучесть, они могут поднимать камни и даже большие валуны сквозь толщу воды, подобно тому, как связка воздушных шаров поднимает слона. Морские водоросли способны перетащить мидий, моллюсков, устриц и морских гребешков. Преодолевая расстояния от нескольких метров до сотен километров, водоросли выбрасываются на берег или опускаются на дно океана вместе с грузом камней, раковин и осадочных пород.
Хотя ученые уже давно признали наземные леса ключевым компонентом глобального круговорота углерода, значение морской растительности до недавнего времени недооценивалось. Теперь же исследователи доказали, что болота, мангровые заросли и морские луга десятки и даже тысячи лет хранят углерод в своих одревесневших тканях, разросшихся подземных корневых системах и слоях закрепленных корнями отложений, толщина которых может превышать 11 метров. Каким именно образом бескорневые, мягкие и приятные на вкус морские водоросли способны связывать углерод, долго было большой загадкой. Многие ученые полагали, что подавляющее большинство макроводорослей съедается или быстро разлагается, высвобождая углерод обратно в океан и атмосферу. Даже ученые, изучающие «голубой» углерод – углерод, который хранится в морских и прибрежных экосистемах, – традиционно не считали макроводоросли важным поглотителем углерода. Однако последние данные свидетельствуют о том, что макроводоросли – один из основных компонентов углеродного цикла планеты уже на протяжении как минимум 500 миллионов лет, а возможно, и двух миллиардов лет.
Карлос Дуарте – морской эколог из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии, который располагается недалеко от деревни Тувал, – и его коллеги утверждают, что макроводоросли представляют собой наиболее распространенную и активную форму прибрежной растительности и являются крайне недооцененным поглотителем углерода. Хотя многие виды макроводорослей растут на скалистых участках вблизи побережья, они не обязательно остаются там навсегда. Ветер и волны могут уносить как небольшие их обрывки, так и целые водорослевые покровы размером с Чикаго (около 596 квадратных километров) далеко от места их происхождения – в конечном счете они распадаются на мелкие частицы.
Дуарте отмечает, что исследования Мирового океана выявили: ДНК макроводорослей «повсеместно присутствует» на расстоянии до 4860 километров от берегов. Частицы водорослей были также замечены при погружении на глубину до 6,5 километра и даже извлечены из кишок гигантских изопод – огромных ракообразных, обитающих на глубине родственников мокриц. Сильные течения подводных каньонов регулярно выносят на морское дно огромное количество водорослей: по оценкам, один только каньон у полуострова Монтеррей ежегодно выносит в морские глубины 130 000 тонн макроводорослей. Штормы в Северной Атлантике могут ежегодно переносить до семи миллиардов тонн бурых водорослей на глубину 1,8 километра у Багамского шельфа. Как только водоросли опускаются на глубину полутора километров или около того – вне досягаемости большинства хищников и редуцентов, – их углерод выводится из оборота «практически навечно».
Подобно деревьям и другим наземным растениям, морские водоросли постоянно выделяют множество богатых углеродом соединений – к примеру, сахара, терпены и диметилсульфиды. Не всегда ясно, почему это происходит, но некоторые из этих молекул, вероятно, участвуют в химической передаче сигнала, иммунных защитах и создании богатых микробиомов. Часть этих сахаров и других соединений со временем оказывается погребенной в отложениях на морском дне вместе с частицами водорослей. Некоторые морские водоросли чрезвычайно устойчивы к разложению. Так, например, в фукусах пузырчатых до четверти сухой массы откладывается в виде устойчивых сахаров, которые могут потреблять только отдельные виды бактерий, использующие «один из самых сложных из известных нам путей биохимического разложения природного материала», как описал биолог Ян-Хендрик Хееманн.
Учитывая эти открытия, многие морские экологи теперь считают, что морские макроводоросли связывают гораздо больше углерода, чем считалось ранее. Согласно расчетам, каждый год в прибрежных отложениях и морских глубинах оседает около 610 миллионов тонн углекислого газа, полученного из морских водорослей. В совокупности мангровые заросли, приморские солончаки, морские луга и леса бурых водорослей способны накапливать в 20 раз больше углерода на квадратный метр, чем наземные леса, и могут поглощать до 3,1 миллиарда тонн углекислого газа в год, что составляет около трети всего углерода, поглощенного в океане. Экспертная группа, созванная организацией Energy Futures Initiative, пришла к выводу, что выращивание ламинарии и других морских водорослей способно привести к сокращению количества CO2 в атмосфере более чем на пять миллиардов тонн.
Эти открытия совпадают по времени с тем моментом в нашей истории, когда человеческая деятельность начала, как никогда прежде, угрожать существованию многих видов морской растительности. К началу XXI века мир лишился около 30 % морских лугов и от трети до половины своих мангровых рощ. Леса водорослей представляют собой очень динамичные экосистемы: они резко вырастают в один сезон и чуть ли не исчезают к другому, а также, как правило, быстро восстанавливаются после катастроф. Однако за последние 50 лет численность лесов бурых водорослей в мире сократилась под воздействием различных факторов, включая глобальное потепление, учащение штормов, чрезмерный вылов рыбы и загрязнение окружающей среды. В некоторых местах, таких как Тасмания и Северная Калифорния, изменение направления течений, а также исчезновение морских выдр и других важных хищников позволило огромному количеству морских ежей истребить целые заросли ламинарии и других бурых водорослей. Им на смену пришли пустоши, которые снижают качество воды и препятствуют круговороту питательных веществ.
По мере того как углубляются наши экологические знания о морской растительности, ученые и аквакультуристы во всем мире все сильнее хотят понять: если сочетать методы охраны природы, ее экологического восстановления и культивирования, поможет ли это сохранить биоразнообразие океанических лесов и лугов, а также смягчить некоторые аспекты климатического кризиса? Отчасти потому, что некоторые водоросли уже массово выращивают для употребления в пищу и использования в медицине, отчасти потому, что они столь быстро растут, морские водоросли стали объектом огромного количества различных проектов в области защиты климата. Океанические фермы выращивают водоросли, стартапы извлекают из них углерод, а еще есть проекты по восстановлению природы с помощью выведенных в лаборатории суперводорослей. Хотя многих экспертов эти перспективы искренне воодушевляют, некоторые опасаются, что морские водоросли станут еще одним козлом отпущения для индустрии ископаемого топлива и еще одним ложным спасителем в глазах климатических активистов. Экологическая сила океанических лесов неоспорима, но у человека есть долгая история попыток подчинить себе другие виды, а не сотрудничать с ними, и зачастую у этого есть серьезные последствия. Сейчас самое время разорвать этот замкнутый круг.
Когда Марти Одлин только начал ходить в старшую школу, его учительница истории, мисс Ли, задала классу вопрос: «Что станет самым значительным событием в вашей жизни?» «Распад Советского Союза», – предположил Одлин. «Неправильно! – ответила мисс Ли. – Это будет борьба с изменением климата». Как вспоминает Одлин, мисс Ли очень интересовалась вопросом важности охраны и восстановления лесов как способа поглощения углерода. Следующее лето Одлин, выросший в рыбацкой семье в штате Мэн, провел так же, как и большую часть своей юности: работал на лодках. Во время ловли омаров неподалеку от залива Каско члены команды Одлина выловили из воды немного ламинарии. Один из лодочников упомянул, что ламинария может вырастать на несколько футов за один день и образовывать подводные леса. Одлин был поражен. «Я помню, как долго я размышлял над этим», – сказал он мне и в конце концов связал это с тем, что сказала мисс Ли. Повзрослев, он начал задумываться о том, что морские водоросли могут сыграть определенную роль в преодолении климатического кризиса.
В колледже Одлин изучал искусство, архитектуру и машиностроение. Позже он работал в области дизайна и производства и занимал должность помощника директора образовательного центра по устойчивому проектированию в Колумбийском университете. В 2011 году он вернулся в Мэн, чтобы помогать родителям управлять рыболовным флотом. В течение следующих шести лет Одлин полностью погрузился в повседневные задачи коммерческого рыболовецкого предприятия, внутреннее устройство которого казалось ему чрезвычайно интересным. Параллельно он изучал историю, экономику и экологию рыболовства. Поездка на рыбные промыслы в Исландии и Дании убедила его в том, что важно рационально использовать ресурсы океана и потенциал технологических инноваций для достижения этой цели.
После того как родители Одлина продали свою компанию и ушли на пенсию, он задумался о покупке собственного рыболовного судна, но в итоге решил попробовать что-то кардинально новое. В 2017 году он основал компанию Running Tide, которая специализировалась на аквакультуре и разработке новых технологий для «повышения экологической пользы выращивания моллюсков и морских водорослей». С самого начала он знал, что использование ламинарии для поглощения углерода станет одной из главных задач его компании. Он думал над тем, как сделать это на своем заднем дворе, «строя прототипы из досок, программируя контроллеры на Arduino и закупая запчасти в магазине Radio Shack». Сейчас в компании Running Tide работают более 30 человек. Она получила более 15 миллионов долларов от таких инвесторов, как финансист Крис Сакка, и таких клиентов, как интернет-компании Shopify[58] и Chan Zuckerberg Initiative[59].
Штаб-квартира Running Tide в Портленде, штат Мэн, напоминает «комнату хакеров» Кремниевой долины, только расположена она на рыболовном причале. Когда однажды весенним утром я постучал в эту дверь, меня поприветствовал мужчина с легкой россыпью веснушек и квадратным подбородком – тогдашний руководитель отдела развития бизнеса компании Адам Баске. Он представил меня нескольким коллегам, сидящим за компьютерами и доской, покрытой диаграммами репродуктивного цикла ламинарии. Я последовал за Баске к погрузочной площадке неподалеку, прошел через занавеску из прозрачных пластиковых полос и вошел в бытовку, где стояло несколько синих пластиковых резервуаров, подключенных ко множеству трубок и датчиков. «Здесь находится самый большой инкубатор ламинарии в стране, – сказал Баске и ухмыльнулся, – большинство инкубаторов в США выращивают ламинарию в маленьких аквариумах на 76 литров, а у нас – 946 литров. Все, что мы делаем, мы стараемся делать в максимальном количестве». Он поднял крышку одного из аквариумов, и я увидел длинные флуоресцентные лампы, прикрепленные к нему стяжками. В зеленой воде покачивались десятки труб из поливинилхлорида (ПВХ), каждая из которых была туго обмотана тонкой белой веревкой.
Баске рассказал, как он и его коллеги заселяют веревку спорами ламинарии и проращивают их в инкубаторе около 30 дней, а затем переносят веревку на буйки в океане, где за несколько месяцев ламинария может вырасти почти на четыре с половиной метра. Они экспериментировали с различными видами, но остановились на янтарного цвета ламинарии сахарной[60] – родственнице гигантской ламинарии. «Нам нужно то, что быстрее всего впитывает наибольшее количество углерода, – говорит он, – и в разных зонах океана это могут быть разные виды».
Компания Running Tide также разрабатывает новые способы эффективного выращивания устриц в больших количествах: она использует как наземные, так и водные инкубаторы, погруженность которых в воду можно регулировать в течение года. Помимо того, что устрицы – востребованный продукт питания с небольшим углеродным следом, они также улучшают качество воды и предотвращают вредоносное цветение водорослей, поскольку впитывают излишки удобрений и отходов, попадающих в океан.
Чуть позже в этот же день мы с Баске, Одлином и Клэр Фокье, руководительницей стратегического отдела, отправились на лодке в залив Каско, чтобы увидеть прототип водорослевой микрофермы компании Running Tide. Хотя накануне было не по сезону тепло, теперь температура сильно упала, и над нами нависли грозовые тучи. Одлин – лысеющий мужчина с короткой бородой и усами – был в серой шапке, дождевике и шортах: он грелся, укрывшись несколькими запасными полотенцами, и периодически отвлекался на деловые звонки. Когда мы подплыли к берегу острова Клифф, Одлин перегнулся через борт лодки и потащил из воды желтый буй, напрягаясь от его тяжести. Пока он тянул, мы увидели длинный пучок ламинарии, колышущейся, как щупальца огромной медузы. Хотя по цвету слоевище походило на слоевище макроцистис, оно было гораздо тоньше и более складчатое. Примечательно, что у этих водорослей не было воздушных пузырей.
Одлин повернулся ко мне с широкой улыбкой и сказал: «Это похоже на машину по поглощению углерода. Они почти совсем не тонут – просто фантастика. Здесь около 180 килограммов ламинарии, и посмотрите, как слабо она тянет буй вниз. Эта система из буя и водоросли поглощает много углерода почти без потери плавучести – ключевое свойство для нашей модели. Вся конструкция должна исчезнуть в волнах».
В конечном итоге Running Tide планирует выпустить в открытый океан тысячи буев, заселенных ламинарией, а течения должны пронести их над абиссальными равнинами – чрезвычайно глубокими и плоскими зонами океанического дна. Буи будут изготовлены из биоразлагаемых материалов: пока неизвестно, каких именно, но, возможно, из переработанных отходов древесины и известняка. Они будут постепенно разлагаться, чтобы позволить ламинарии опуститься на дно после трех-девяти месяцев роста. Когда ламинария достигнет глубины одного километра или более, содержащийся в ней углерод останется в глубинах океана на тысячи лет – возможно, на целую вечность. Используя эту систему, Одлин и его коллеги ставят перед собой важную цель – поглотить миллиарды тонн углекислого газа из атмосферы. Ожидается, что корпорации будут платить Running Tide за эту услугу как за компенсацию выбросов углекислого газа, который они производят. В компании надеются снизить стоимость процедуры до 50–100 долларов за тонну.
Многие эксперты по изменению климата утверждают: попытки уловить углерод не должны отвлекать от основной задачи – замены ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии, ВИЭ. Однако эти попытки сыграют важную вспомогательную роль в преодолении климатического кризиса. В беседе со мной несколько специалистов по морским водорослям выразили осторожный оптимизм по поводу использования ламинарии для улавливания углерода, но за этим последовал целый ряд предостережений и опасений.
Допустим, Running Tide или похожие компании, такие как Pull to Refresh и Phykos, запустят в океан армии небольших плавучих водорослевых ферм или роботов-питомников, работающих на солнечных батареях. Как тогда они будут следить за ними и знать об их судьбе? Что, если эти фермы столкнутся с судами, водоросли запутаются в двигателях, будут опасны для дикой природы, слишком рано опустятся на дно или, наоборот, вообще не затонут и в итоге станут очередным источником загрязнения? Вырастет ли ламинария, адаптированная к прибрежной среде, до значительных размеров в открытом океане, часто бедном питательными веществами? Если да, то не станет ли она конкурировать с чрезвычайно важными сообществами планктона, чем нарушит основные экологические циклы неизвестным нам образом? Еще никто не пытался целенаправленно выращивать и опускать на дно ламинарию в масштабах, близких к тем, которые могли бы повлиять на климат планеты. Даже если эти подходы позволят успешно связывать углерод из атмосферы, столь обильный приток органического вещества в таинственные глубоководные среды обитания приведет, скорее всего, к непредсказуемым последствиям.
«Мы не хотим заниматься гринвошингом[61] и вводить в заблуждение по поводу последствий разведения водорослей, – объяснила Николь Прайс, морской эколог из Лаборатории океанических наук Бигелоу, она глубоко изучала морские водоросли, – существует очень много вопросов о том, что же случится, если они опустятся на дно. Когда ламинария окажется на морском дне, не создаст ли она бескислородную среду, в которой погибнет множество морских обитателей? Что намотается на нее по пути? Это все очень интересно и требует изучения, но я бы хотела увидеть математические расчеты со всеми затратами и издержками, которые покажут, что в конечном счете она все-таки поглотит углекислый газ. В первую очередь нужно смоделировать многие процессы, это бы сильно нам помогло».
Одлин прекрасно понимает, что ему с коллегами придется столкнуться со множеством проблем и обоснованных переживаний. Чтобы решить все это, он активно сотрудничает с учеными и не теряет энтузиазма. «Я инженер, и, хоть и с оговорками, я знаю, что это работает, – сказал он мне в одной из наших бесед, – я знаю, что оседающая на дне ламинария будет непрерывно поглощать углерод. Каждый миллион тонн углерода будет на счету, и мы должны бороться за каждую молекулу. Есть два важных вопроса. Во-первых, какого масштаба мы сможем достичь? Во-вторых, каковы будут затраты? Забавно, что мы задаемся этим вопросом, хотя пытаемся спасти нечто бесценное. Невозможно назначить цену за то, чтобы остановить глобальное потепление. Это угроза для человечества как для биологического вида. Нет никаких гарантий, что мы доживем до того дня, когда мир сможет позволить себе делать это в бóльших масштабах. Но мир должен что-то сделать, верно?»
Возможно, дрейфующие в открытом океане миниатюрные фермы ламинарии нам и в новинку, но человеческая привязанность к морским водорослям – нет. Археологические находки свидетельствуют о том, что люди собирали водоросли на протяжении как минимум 14 000 лет для еды и медицины. Некоторые исследователи предполагают, что люди мигрировали из Азии в Америку десятки тысяч лет назад на каноэ по плодородному «пути водорослей», который протянулся от берегов современной Японии до Аляски и вниз по Тихоокеанскому побережью до Чили. Коренные народы Тихоокеанского побережья ухаживали за зарослями диких морских водорослей, словно за садом. На Тихоокеанском Северо-Западе коренные жители ели сырые бурые водоросли, сушили их в кедровых ящиках, вялили и скручивали длинные пряди бычьей ламинарии в лески, сети и веревки, а из полых частей ламинарий делали воронки, шланги и контейнеры для хранения. На обоих побережьях коренные народы выстилали морскими водорослями ямы для приготовления пищи, что придавало еде сочность и аромат – только после этого они запекали или готовили на пару́ моллюсков, омаров и другие морепродукты.
Древние манускрипты и глиняные таблички доказывают, что сбор и потребление морских водорослей в Азии начались уже в V веке, но, несомненно, на самом деле это произошло гораздо раньше. Кодекс Тайхо, составленный в Японии около 700 года, предписывал взимать налог с провинций в пользу центрального правительства, часто в виде ценных товаров, включая шелк, лак и морские водоросли. В XVI веке японские рыбаки обнаружили, что на бамбуковых загонах для пойманной рыбы охотно растут водоросли. По приказу правящего сёгуна они начали выращивать водоросли, бросая в устья рек пучки бамбука и ветки камелии. Постепенно они совершенствовали свои методы и к 1800-м годам начали использовать технологии изготовления бумаги, чтобы в огромных количествах производить аккуратные высушенные листы нори. В то же время китайцы научились превращать красные водоросли в «ледяное желе», которое продавалось как освежающее лакомство в летнее время.
В Древней Греции философ и ботаник Теофраст описал огромные леса морских водорослей в глубинах Атлантики, в частности сахарину[62] «невероятных размеров», растущую возле Геркулесовых столбов. Плиний Старший писал, что морские водоросли назначают при подагре и опухших лодыжках, а греческий поэт Никандр говорил, что они помогают от змеиных укусов. Древние арабские мореплаватели «были знакомы со многими видами морских водорослей, использовали их в качестве вспомогательного средства в мореплавании, понимая, что водоросли могут дать информацию о ветрах, приливах, глубине и состоянии морского дна», как пишет Каори О’Коннор в книге «Водоросли: глобальная история» (Seaweed: A Global History). По некоторым данным, морские водоросли даже спасли арабский флот от ужасов греческого огня – оружия, похожего на огнемет, которое извергало загадочную горючую субстанцию, продолжавшую гореть на поверхности воды. Говорят, что Абд ар-Рахман, мастер Александрийских верфей, покрывал военные корабли огнезащитным средством, которые добывали из бурых водорослей. Ключевое соединение – альгиновая кислота – и сегодня используется для защиты тканей от возгорания.
Много тысяч лет назад в прибрежных районах Ирландии, Уэльса и Шотландии охотники-собиратели искали не только орехи, ягоды и лишайники, но и морские водоросли. В старейшем из сохранившихся законодательных актов Исландии, написанном в XII веке, говорится о законном праве собирать красную морскую водоросль, известную как дульсе (
Сегодня в мире ежегодно выращивается более 30 миллионов тонн морских водорослей. Самые старые, крупные и работоспособные фермы находятся в Азии: на Китай, Индонезию, Корею, Японию и Филиппины приходится более 97 % современного производства. Один только китайский залив Сангоу площадью около 130 квадратных километров ежегодно производит более 240 000 тонн морепродуктов, в том числе 80 000 сухих тонн ламинарии – около трети ламинарии, производимой во всей стране. В качестве продукта питания морские водоросли употребляют практически во всех возможных видах: сырыми и целиком, нарезанными ломтиками и в измельченном виде, приготовленными на пару, вареными, печеными и поджаренными, копчеными, в виде порошка, маринованными, квашеными и в виде дистиллятов и желе. Некоторые знатоки морских водорослей говорят о своих любимых водорослях так, словно это изысканные вина. Кулинарный обозреватель Гарольд Макги объясняет, что в зависимости от химического состава и способа обработки у морских водорослей может быть рыбный, цветочный или пряный аромат с нотками бекона, вареной кукурузы, черного чая или сена. Соединения, выделенные из различных морских водорослей, широко используются для загущения, эмульгирования и стабилизации таких блюд, как гоголь-моголь, лазанья, рыбные палочки, капустный салат, кетчуп и замороженный чизкейк. Морские водоросли также являются источником агар-агара – геля, который ученые используют для культивирования микробов в чашках Петри, а также связующего вещества в медицине для изготовления таблеток, повязок для ран и стоматологических слепков.
Хотя индустрия морских водорослей по-прежнему наиболее развита в Азии, она становится все более популярной и в других частях света. В период с 2014 по 2016 год прибрежная территория Норвегии, предназначенная для выращивания морских водорослей, увеличилась в три раза. По оценкам норвежских ученых, если страна продолжит расширять фермы по выращиванию морских водорослей вдоль своей береговой линии, то к 2050 году она сможет собирать урожай в 20 миллионов тонн.
На островах Тимбл, в проливе Лонг-Айленд, Брен Смит создал одну из первых в Америке «трехмерных» океанических ферм, которая использует строительные леса из канатов, буев и якорей для выращивания множества различных видов на относительно маленькой территории. В зависимости от времени года длинные вертикальные ленты ламинарии, гребешки и мидии свисают с канатов, подвешенных горизонтально у берега, а устрицы и моллюски находятся от них неподалеку, на морском дне. Его ферма площадью восемь гектаров поглощает загрязняющие вещества и избыток питательных веществ, производя около 100 тонн сахарины и 250 000 моллюсков в год – и все это без использования пахотных земель, пресной воды и удобрений.
Сегодня нигде в мире фермы по выращиванию морских водорослей не способны улавливать более 2,5 миллиона тонн CO2 в год, а это лишь ничтожная доля от более чем
Специалист по морской ботанике из Южнотихоокеанского университета Антуан де Рамон Н’Йеурт и его коллеги подсчитали: если бы фермы по выращиванию морских водорослей занимали 9 % Мирового океана, то они могли бы ежегодно улавливать не менее 19 миллиардов тонн углекислого газа, что составляет более половины выбросов по всему миру. 9 % Мирового океана – это огромная площадь, примерно в два раза превышающая площадь России. Это невероятно впечатляющая цель. И эти цифры подчеркивают огромный потенциал морских водорослей. Если выращивать ламинарию и другие бурые водоросли для поглощения углерода в итоге окажется слишком дорого, экологически вредно или вообще невозможно, есть множество других способов увеличить полезность морских водорослей для экологии. Даже если по всему миру количество ферм по выращиванию морских водорослей лишь немного увеличится, это все равно может значительно сократить выбросы углерода, особенно если параллельно восстанавливать местные водорослевые сообщества.
Конечно, если бы удалось собрать и пустить в дело каждую частичку выращиваемых морских водорослей, то весь их углерод быстро вернулся бы в атмосферу. Однако, как показали последние исследования, где бы ни росли дикие и культивируемые морские водоросли, их ткани, находящиеся в процессе непрерывного распада, и выделяемые сахара часто опускаются в глубокие воды и оседают на морском дне. Так, в течение долгого времени они связывают гораздо больше углерода, чем считалось ранее.
Фермы по выращиванию морских водорослей будут захватывать больше углерода даже за счет замедления скорости течений. Это позволит бóльшему количеству органических частиц опускаться и оседать на дно, постепенно формируя толстые слои осадочных отложений. Карлос Дуарте, Николь Прайс и десятки их коллег запустили международный исследовательский проект, чтобы изучить именно этот феномен. Для начала они собирают осадочный керн с ферм морских водорослей в Северной Америке, Европе и Азии, в том числе с 300-летней фермы в Японии и огромной фермы в Китае, которая видна из космоса. Затем они измеряют содержание углерода в этих водорослях, а также другие показатели. Предварительные результаты обнадеживают.
Морские водоросли и другие виды морской растительности не только улавливают углерод и улучшают качество воды, но и минимизируют, а иногда и обращают вспять процесс закисления океана, по крайней мере, в небольших масштабах. Несколько недавних исследований показали, что водоросли и морская трава поглощают углекислый газ из воды и создают на побережьях убежища с высоким уровнем pH. Эти убежища защищают крабов, устриц, мидий и другие виды животных, диких и выращенных в искусственных условиях, от подкисленной воды, способной разрушить их раковины. Бо́льшую часть этих исследований проводили на Тихоокеанском побережье, где ветер и океанические течения постоянно выносят на поверхность глубинные, богатые питательными веществами, но очень кислые воды – именно эти воды поглотили углерод, который люди выбросили в атмосферу несколько десятилетий назад.
Когда ученые и специалисты по аквакультурам выращивали сахарину и бычью ламинарию на веревочной конструкции, установленной в открытых водах к северо-западу от Сиэтла, вот что они заметили. Раковины устриц, мидий и улиток, обитающих на территории фермы, повреждены гораздо меньше, чем раковины тех моллюсков, что жили за ее пределами. Полевые исследования в штатах Орегон и Вашингтон показали, что личинки тихоокеанских и олимпийских устриц[64] растут на 20 % быстрее и у них больше шансов на выживание, если они обитают в зарослях морской травы. Калифорнийские исследователи подсчитали, что восстановление водорослевого леса у полуострова Палос Вердес привело к временному повышению местного уровня pH на 0,4 пункта, что соответствует снижению кислотности до 60 %.
В последние годы некоторые ученые, специалисты по аквакультуре и предприниматели все чаще говорят о необычном способе использования водорослей, который может значительно сократить выбросы парниковых газов от ведения сельского хозяйства. Когда микробы в пищеварительных трактах коров, овец, коз и других жвачных животных расщепляют растительные ткани, в качестве побочного продукта они производят метан, который животные выделяют в огромных количествах. Хотя метан сохраняется в атмосфере не так долго, как углекислый газ, в первые 20 лет после того, как он был выделен, он в 80 раз сильнее задерживает тепло. Во всем мире на долю домашнего скота приходится около 15 % выбросов парниковых газов. Скромные, но набирающие оборот исследования продемонстрировали, что кормление скота небольшим количеством морских водорослей, а именно красных водорослей из рода
Однако, как и в случае с использованием ламинарии для связывания углерода, энтузиазма здесь больше, чем доказательств.
После подводного плавания в водорослевых лесах Каталины мы с Лоррейн Сэдлер отправились на противоположную сторону острова, чтобы посетить бухту под названием Литл-Харбор. В этой маленькой бухте не было ничего необычного: она была лишь одним из многих изгибов Тихоокеанского побережья. На пляже около дюжины человек наслаждались погодой, катались на каяках, играли в сквош и отдыхали на лежаках.
Я не совсем понимал, зачем Сэдлер привезла нас сюда. Мы не собирались погружаться в воду в этой части побережья. Однако она упомянула, что часто здесь можно найти много водорослей, выброшенных на пляж. Колыхаясь на волнах, полоска бурых водорослей окаймляла весь берег. Песок был усеян всевозможными частичками водорослей: безжизненными слоевищами, лопнувшими воздушными пузырями, клубками уже почерневших водорослей и целыми кучами чего-то, что напоминало мне гигантский рамен или лапшу соба. Сэдлер, одетая в футболку с разноцветными рыбками и бирюзовые кроссовки с неоново-розовыми шнурками, охотно изучала пляж: она смотрела под ноги и часто нагибалась, чтобы поближе рассмотреть клубок водорослей или нечто наполовину скрытое в песке.
В какой-то момент Сэдлер заметила на поверхности воды почти целую гигантскую ламинарию: у нее оставались и ризоиды, и стволик, и слоевище, и все остальное. Вероятно, шторм вырвал ее с морского дна. Когда волна отступила, мы оба ухватились за стволик и потащили ее к берегу. Сэдлер встала на колени и начала исследовать ризоиды: вся система ризоидов была размером с арбуз, но по форме напоминала немного сплющенную воронку. Внешняя сторона воронки походила на коврик из золотисто-коричневых корней, плотных и узловатых, как будто их слишком долго держали в горшке, а вогнутая внутренняя сторона, которая еще недавно крепилась к камням, была похожа на большое птичье гнездо.
Сэдлер была рада возможности изучить такой хороший экземпляр вблизи и принялась разделять переплетенные ризоиды на нижней стороне. «Это потрясающе! – сказала она. – Здесь всегда так много интересного». Опустившись рядом с ней на колени и присмотревшись, я начал понимать, что ламинария не так проста – это дом для многих других живых существ. Сэдлер объяснила, что всю поверхность ламинарии населяют невидимые микробы, а белые корки – это колонии мшанок, крошечных водных беспозвоночных. В каждой щели пульсировала жизнь или хотя бы признаки живого – перышки, ракушки или другие, более мелкие водоросли. Сэдлер продолжала разбирать ризоиды, называя все, что обнаруживала там, – изящную красную водоросль, похожую на перышко миниатюрной певчей птички, известковые трубки веерного червя[65], молодняк морских звезд, улиток, креветок и крошечных двустворчатых моллюсков.
Когда в 1834 году Чарльз Дарвин познакомился с водорослевыми лесами в окрестностях архипелага Огненная Земля, он был очарован разнообразием всего живого, обитающего в них. «Удивительно, какое количество живых организмов всех отрядов обязано своим существованием ламинарии, – записал он в своем дневнике, – если встряхнуть ее огромные спутанные корни, из них вывалится куча мелких рыб, раковин, каракатиц, крабов всех видов, морских ежей, морских звезд <…> и нереид различных форм. <…> Эти великие подводные леса Южного полушария я могу сравнить лишь с наземными лесами в тропических областях».
Чем больше я думал об этих «огромных спутанных корнях», тем более значимыми они становились. Здесь джунгли существовали внутри других джунглей: их создал организм, само присутствие которого делало океан более пригодным для жизни и чей рост или гибель определяли судьбу прибрежных экосистем по всему миру. Это был живой якорь, от которого человек зависел на протяжении десятка тысяч лет и чью силу он теперь пытается использовать по-новому. Участок пляжа, который мы с Сэдлер изучали, был таким же запутанным, загадочным и плодовитым, как и наша планета. Казалось, его сложность бесконечна: чем ближе мы присматривались, тем больше интересного находили.
Антропоцен заставляет нас вновь и вновь осознавать, в каком трагическом положении мы оказались. Благодаря непрерывно совершенствующимся научным исследованиям мы наконец-то расшифровали некоторые из планетарных ритмов, в которых развивались жизнь и окружающая среда на протяжении очень длительного времени. Однако разрушение нами всех экосистем Земли и безрассудное потребление ископаемого топлива угрожают исказить или уничтожить эти самые ритмы. Все быстрее мы начинаем понимать, каким образом живые существа придают устойчивость нашей планете и регулируют ее. Мы наконец-то осознаем, что очень часто наш вид делает прямо противоположное: ввергает планету в состояние кризиса. В поисках решения мы обнаруживаем, что знаем достаточно много, чтобы признать и даже количественно оценить, насколько важны поразительно сложные экосистемы, в которых мы живем. Однако мы знаем недостаточно, чтобы уверенно предотвратить их разрушение.
Тем не менее сложность и ошеломляющее разнообразие нашей планеты – это повод для надежды, мужества и упорства, ведь именно эта сложность делает Землю такой жизнеспособной. Как показывают результаты последних исследований, в экосистемах нашей планеты есть потенциал к выживанию, даже когда они находятся на грани уничтожения. Если наш вид наконец-то научится работать с экосистемами Земли как их часть, а не пытаться подчинить их себе, если мы устраним источник нынешнего кризиса, фундаментально изменив наши отношения с планетой, а не будем цепляться за промышленные и экономические системы, которые никогда не были устойчивыми, мы сможем в ближайшие десятилетия предотвратить катастрофу, уменьшить антропогенную нагрузку и в конечном итоге создать лучший мир. Он не будет похож на известную нам доселе Землю, но это будет мир, где весной поют птицы, тающие снега питают горные ручьи, а леса все еще будут возвышаться над морем.
Пляж Камило уже давно стал местом, куда океан выбрасывает и мусор, и морские диковинки. Благодаря сочетанию пассатов, течений и географических особенностей обломки концентрируются на песчаном берегу этого удаленного и неосвоенного скалистого участка на юго-востоке острова Гавайи. Когда коренные гавайцы искали древесину для изготовления каноэ, они иногда заглядывали на Камило, где находили гигантские бревна, приплывшие на остров из хвойных лесов Тихоокеанского Северо-Запада. Часто там же можно было найти тела погибших в море. А в некоторых преданиях люди использовали надежные течения вокруг пляжа Камило, чтобы передать своим близким послания.
Позднее Камило приобрел печальную известность. На нем скопились ужасающие массы материала, которого почти не существовало еще 100 лет назад. Теперь же этот материал распространен по всей Земле. В промежутке между 1970-ми годами и началом XXI века жители побережья, туристы и другие посетители пляжа Камило приходили на пляж, полностью покрытый грудами пластика, достигающими почти три метра в высоту. Некоторые СМИ окрестили пляж Камило «пластиковым пляжем» и назвали его одним из самых грязных побережий в мире.
В середине 2000-х годов Чарльз Мур, опытный моряк и специалист по охране окружающей среды, получил возможность собственными глазами увидеть кучи мусора на пляже Камило. Несколькими годами ранее он начал проводить исследования и писать статьи о загрязнении Тихого океана пластиком – эта тема быстро заняла основное место в его жизни и работе. В 1997 году во время поездки с Гавайских островов в Южную Калифорнию Мур проплыл через Северо-Тихоокеанское течение – огромный водоворот течений, окружающий Гавайский архипелаг. На протяжении нескольких дней Мур не видел там никаких других судов. «И все же, когда я смотрел с палубы на поверхность того, что должно было быть чистой водой океана, я видел только пластик, – писал позднее Мур, – в это было сложно поверить, но я так и не нашел там ни одного чистого места. <…> И днем и ночью повсюду плавали пластиковые обломки».
Мур заплыл в самый центр того, что со временем стало известно как Большое тихоокеанское мусорное пятно – одно из двух скоплений мусора в Северо-Тихоокеанской системе течений. Хотя в народе их называют «пятнами», они представляют собой не столько сплошные острова мусора, сколько водовороты из кусочков пластика, остатков рыболовных снастей и других пластиковых отходов. Размеры Большого тихоокеанского мусорного пятна точно не определены, но, по оценкам исследователей, его площадь составляет около 1,6 миллиона квадратных километров – более чем в три раза больше площади Испании – и содержит 1,8 триллиона пластиковых обломков. Таким образом, на каждого жителя Земли приходится более 200 таких кусков пластика. Фундаментальное исследование Мура и его коллег установило, что в этом районе пластика в шесть раз больше, чем планктона.
Чтобы добраться до пляжа Камило, Муру пришлось проделать «изнурительный часовой поход по почти незаметным тропам, испещренным пыльными ямами и острыми обломками лавы», как он описал в своей книге «Пластиковый океан» (Plastic Ocean) в 2011 году. По словам Мура, пляж обладал «всеми признаками туристического места мирового класса – окутанный туманом горный пейзаж, залив в форме полумесяца, приливные бассейны, образовавшиеся из застывшей лавы, шумящий прибой и то, что кажется песчаными пляжами». Но это была «в буквальном смысле свалка». Изучая пляж, он обнаружил «пластиковые баллончики, бутылки из-под продуктов, элементы обуви, крышки от кофе «Нестле», зубные щетки, зажигалки» и тонны рыболовных сетей. Крошечные частицы пластика были повсюду – не только на поверхности песка, но и в его толще. Покопавшись во всем этом, он нашел множество «маленьких блестящих шариков». Это были пластиковые гранулы – нурдлы – сырье для производства всевозможных коммерческих изделий, их расплавляют и придают нужную форму.
Другие материалы на пляже были незнакомы Муру. Они не были ни чисто геологическими объектами, ни искусственным продуктом. Они походили на странных химер из камня и пластика: возможно, они были сплавлены под воздействием горячих лавовых потоков. Один из них был похож на серый пластиковый буй, сплавленный с базальтовой породой. Другой образец – поразительно красочный – отчасти состоял из склеенной вместе кучи полуразложившихся рыболовных сетей. Спустя несколько лет во время публичного выступления в университете Западного Онтарио Мур показал фотографии неопознанных сплавов и упомянул, что ищет геолога, который мог бы посетить пляж Камило и изучить их вблизи. Профессор наук о Земле Патриция Коркоран, которая организовала его лекцию, ухватилась за эту возможность. Посетившая лекцию художница Келли Джазвак, которая интересовалась проблемами загрязнения окружающей среды, предложила свою помощь.
Летом 2013 года Коркоран и Джазвак под руководством местных жителей поехали на внедорожнике по той же грунтово-лавовой дороге, по которой Мур добирался до пляжа Камило. Как только они вышли из машины на пляж, то обнаружили примеры сплавов, которые ранее заметил Мур. Некоторые из них были небольшие, размером с виноградину, другие же – величиной с микроволновку. Некоторые были похожи на лавовые камни, чьи полости забиты жвачкой или залиты воском из-под свечей. Другие представляли собой хаотичные конструкции из дерева, камня, ракушек, кораллов и пластика – будто их извергнул какой-то неисправный прибор по прессовке отходов. Некоторые были гладкие и круглые: это свидетельствовало о том, что волны и приливы неоднократно ударялись о них. В одном месте они обнаружили расплавленный пластик, который проник почти на 15 сантиметров в глубину песка.
Поначалу Коркоран и Джазвак искали доказательства, подтверждающие догадку Мура о том, что все эти материалы были сплавлены между собой благодаря вулканической активности. Однако вскоре они узнали, что расплавленной лавы в этом районе не было уже более века. Из собственных наблюдений и разговоров с местными жителями они поняли, что на пляже Камило люди иногда разводят костры. Пляж был настолько полон пластика, что найти место, где жар костра не расплавил бы пластиковые обломки, было невозможно. Расплавленный пластик стал связующим звеном между горными породами, живыми существами и технологиями. Разводя костры в районе, где так много столь разных соединений, – в той части планеты, где суша сливается с морем, где океан смешивает человеческое и нечеловеческое, одушевленное и неодушевленное, – люди по неосторожности создали новый материал. Странные соединения, собранные Коркоран, были, по сути, новым типом твердых образований, и исследователь стала первым геологом, изучившим их вблизи. В 2014 году в ежемесячном журнале Американского геологического общества Коркоран, Джазвак и Мур официально предложили название для своего открытия: пластигломерат – первый в истории Земли тип породы, частично состоящий из пластика[66].
С давних времен человечество меняло океан. Сначала наши предки научились создавать рыболовные крючки из костей, затем – путешествовать по Атлантическому океану при помощи ветра, а сегодня мы запускаем круизные лайнеры и роботизированные подводные аппараты. В процессе мы опустошили тропические рифы планеты и довели до грани исчезновения многочисленные популяции морских обитателей в погоне за их плотью, мехом, маслами и кровью. Мы позволили избытку удобрений просочиться в океан, что вызвало цветение ядовитого планктона, и загрязнили побережье и открытые воды огромными объемами нефти. Мы перегрузили звуковые ландшафты океана шумом эхолокаторов, сейсморазведки и морского транспорта. Мы открыли новые каналы между океанами, прорыли подводные туннели, проложили по морскому дну кабели связи и опробовали новые методы извлечения драгоценных металлов из незащищенных глубоководных экосистем. Из-за нас океан стал более теплым и кислотным, чем миллионы лет назад.
Огромное количество пластика в океане – лишь пример того, насколько быстро наш вид изменил сразу несколько разных уголков планеты. На протяжении всей истории человечества жизнь неоднократно привносила новые вещества в земную систему. Некоторые из них – например, высокореакционный свободный кислород (O2) и такие неперевариваемые растительные вещества, как лигнин, – изначально вызывали проблемы или даже были смертельны для многих биологических видов. Однако эти изменения, как правило, происходили в течение тысячелетий или даже больше, благодаря чему у экосистем было достаточно времени для адаптации. Но мы наводнили планету пластиком за одно мгновение, и последствия этого мы начинаем понимать только сейчас. Если планктон – это атомы океана, определяющие химический состав жидкости на планете, а водоросли – ткань великих подводных лесов Земли, формирующая обширные водные среды обитания и защищающая прибрежные сообщества, то пластиковое загрязнение – это коварная порча и того и другого, созданная буквально из останков древнего планктона и водорослей, но упорно разрушающая их экологический труд как явными, так и скрытыми способами.
Материал, известный нам как пластик, изобрели относительно недавно. Однако более широкий класс материалов, к которому относится пластик, – полимеры, – существует уже очень давно. В переводе с греческого «полимер» означает «много частей». Это вещество, состоящее из больших молекул, которые сами по себе состоят из множества повторяющихся молекулярных субъединиц, образующих цепочку. Полимеры в изобилии встречаются в природе: ДНК, мышечные волокна, волосы и ногти, шелк, хлопок, шерсть и многие другие волокна и смолы, которые производят растения и животные, а также такие высоковязкие формы нефти, как битум.
Люди стали использовать полимеры задолго до начала письменной истории. По меньшей мере 70 000 лет назад люди собирали битум там, где он просачивался на поверхность земли, и использовали его как в декоративных, так и в практических целях. Со временем люди научились использовать битум для крепления рукояток к орудиям из кремния и для герметизации корзин, кувшинов, крыш и лодок. В промежутке между 55 000 и 40 000 лет назад люди также использовали сосновую смолу и берестяной деготь в качестве клея. Позднее в Древнем Риме на основе хвойной смолы было создано полноценное производство. Вероятно, около 4000 лет назад жители Центральной Америки изобрели первый частично синтетический пластик. Соединив молочно-белый млечный сок некоторых деревьев с соком лозы ипомеи, они создали каучук, из которого делали сандалии, ремни для крепления и мячи для игр и ритуалов. Когда европейцы впервые узнали о каучуке в Америке, их поразило существование подобного материала – одновременно прочного, эластичного и способного отскакивать от поверхности.
На протяжении тысячелетий люди использовали слоновую кость, рога, черепаховые панцири и другие полимеры животного происхождения для изготовления всего, что только можно придумать, – от гребней, пуговиц и столовых приборов до фортепианных клавиш и бильярдных шаров. Однако животные полимеры не всегда хорошо подходили для создаваемого изделия и не всегда были пригодны для массового производства.
В начале 1900-х годов бельгийский химик Лео Бакеланд начал искать синтетическую замену шеллаку – смоле, которую добывают из насекомых медленным и трудоемким способом, она служит хорошим электроизолятором. Соединив под давлением некоторое количество фенола и формальдегида, он получил легкий, но упругий материал, который был отличным изолятором и сохранял форму после формовки, даже если его нагреть. Он назвал его бакелитом и помог популяризировать слово «пластик» – от греческого plastikos, что означает «поддающийся формовке». Вскоре бакелит стал массово производиться в качестве компонентов для телефонов, утюгов, зубных щеток, радиоприемников, автомобилей и стиральных машин. А потом специалисты из американской химической компании DuPont изобрели неопрен, тефлон и нейлон. Нейлоновые чулки стали международной сенсацией. Магазины раскупали их за считанные часы, а покупатели дрались за ограниченные запасы.
Во время Второй мировой войны годовое производство пластмассы в США выросло почти в четыре раза – с 96 600 метрических тонн в 1939 году до 371 000 метрических тонн в 1945 году. Военные использовали пластик для производства деталей для самолетов, антенн, минометных взрывателей и стволов гранатометов. Из нейлона делали парашюты, веревки, подкладки для шлемов и бронежилеты, из оргстекла – иллюминаторы самолетов. А тефлон удерживал летучие газы.
Примерно в то же время инновации в области литьевого прессования способствовали массовому производству пластика. После войны коммерческое применение пластика стало еще шире. Пластик – дешевый, универсальный, легкий, водонепроницаемый и прочный материал – превратился в посуду компании Tupperware, сумки для покупок, бутылки для напитков, упаковку и множество других вещей. В итоге пластик стал альтернативой таким традиционным материалам, как дерево, бумага, стекло и сталь. С тех пор мировое производство продолжает переживать бум. С 1950 года в мире было произведено в общей сложности 8,3 миллиарда тонн пластика. В настоящее время ежегодный мировой объем производства составляет около 360 миллионов тонн. За последние два десятилетия было произведено больше пластика, чем за всю вторую половину XX века.
В повседневной речи мы привыкли объединять все пластики в одну категорию и говорить о них в единственном числе. Однако о материалах, о которых мы ведем речь, лучше говорить во множественном числе, ведь их много и они разные. Сегодня существуют сотни видов пластмасс, у каждого из которых свой химический состав и свойства. Нам хорошо должны быть знакомы наиболее популярные в производстве виды – полиэтилен и полипропилен, – из которых часто изготавливают эластичную пленку и аналогичные материалы для упаковки, а также детали автомобилей, трубы и предметы домашнего обихода. Поливинилхлорид (ПВХ) и полиуретан обычно применяют в строительстве и автомобильной промышленности. Полиэтилентерефталат (ПЭТ) используют для изготовления бутылок и текстиля. Полистирол часто используется для защитной упаковки и теплоизоляции, как в твердом, так и во вспененном виде. А из поликарбоната обычно делают твердые прозрачные изделия, такие как очки и теплицы.
Подавляющее большинство современного пластика производится из нефти и газа, которые сначала сильно нагревают и сжимают, превращая в богатые углеродом и водородом молекулярные строительные блоки, например этилен или пропилен. Затем эти относительно небольшие молекулы соединяются в новые, гораздо более крупные молекулы, и образуют вязкие смолы, которые, в свою очередь, перерабатывают в порошки и гранулы, использующиеся при литье. Таким образом, большинство пластмасс, которые мы используем сегодня, – это очередной вид ископаемого топлива.
Пластик загрязняет океан по-разному: кто-то намеренно выбрасывает отходы в море, кто-то мусорит случайно, но 80 % пластикового мусора в море начинается на суше. Ежегодно в океан попадает от 8 до 12 миллионов тонн пластикового мусора – часто посредством тысяч малых и средних рек в Азии, где многочисленное население использует громадное количество одноразовых пластиковых изделий и при этом часто не имеет подходящих систем утилизации отходов. Эта проблема усугубляется потоком пластика из США и других обеспеченных стран, которые пытаются передать на аутсорсинг утилизацию собственных отходов[67]. Прибрежные речные сети, где скапливается большое количество городского мусора и выпадают обильные осадки, особенно часто загрязняют моря.
По некоторым оценкам, при сохранении нынешних показателей к 2050 году человечество произведет 33 миллиарда тонн пластика, а объем пластиковых отходов, которые будут загрязнять океан, достигнет 150 миллионов тонн, что почти вдвое превышает вес всей рыбы, ежегодно вылавливаемой в море.
Поначалу бóльшая часть попавшего в океан пластика плавает в воде. Постепенно солнечный свет, кислород и волны разлагают его, и он начинает крошиться на части. Некоторые микробы, грибы, водоросли, моллюски и другие морские обитатели заселяют пластиковые отходы, уменьшая их плавучесть. Когда пластик в океане разлагается и опускается на дно, его часто съедают более крупные организмы, такие как рыбы и черепахи. Другие частицы пластика могут то подниматься на поверхность, то опускаться на дно из-за разной плавучести. Некоторые частицы пластика неоднократно выбрасываются на берег во время приливов и отливов. Считается, что пластик, который остается в открытых водах, распадается на все более и более мелкие кусочки – микропластик и нанопластик. В итоге он должен осесть на морском дне, но его конечная судьба до сих пор остается загадкой.
Учитывая, сколько пластика произвели люди за последние полвека, в океане должны быть сотни миллионов тонн пластика, большая часть которого должна плавать на поверхности. Однако исследования обнаружили на поверхности моря лишь малую его долю. По крайней мере, часть этого пластика может быть захоронена в береговой линии или на дне океана или ее съели живые существа. Но, возможно, с ним происходит нечто, о чем мы совершенно ничего не знаем. Насколько мы можем судить сегодня, подавляющее большинство пластика, попадающего в океан, по каким-то необъяснимым причинам не обнаруживается.
Пластик загрязняет не только моря. Ученые обнаружили крошечные частицы пластика практически во всех частях земной системы: в реках, озерах и прудах, в тропических лесах, саваннах и горных хребтах, в полярных льдах и снеге, в почве, атмосфере и дождях, а также в легких и крови человека. Однако именно в океане и за его счет пластик может повлиять на планету наиболее ощутимо. Хотя точная продолжительность существования пластиковых объектов, загрязняющих море и другие части планеты, пока неизвестна, ученые полагают, что она может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. Когда пластик оказывается глубоко под землей или на дне океана, он может «прожить» гораздо дольше. Исследователи обнаружили пластик в кернах глубоководных отложений Средиземного моря, Северной Атлантики и Индийского океана, а также на глубине около пяти километров под водой в Курило-Камчатском желобе на северо-западе Тихого океана, где концентрация пластика на каждый квадратный метр достигала 200 единиц. Как раковины и скелеты отмершего планктона, которые также скапливаются в морских отложениях, этот пластик в конечном итоге превратится в камень и впоследствии либо расплавится в недрах планеты, либо поднимется на поверхность как новый слой горных пород и скал.
Когда пластик оказывается в отложениях на суше или в море, он также может окаменеть. В конце концов, пластик, изготовленный из ископаемого топлива, имеет биологическое происхождение. Многие стойкие к разложению органические структуры и остаточные продукты сохраняются в ископаемых на протяжении тысяч и миллионов лет: например, древесина, споры, пыльцевые зерна, смолы и сложная наружная оболочка планктона. «Похоже, что в рамках геологического времени многие пластики будут вести себя похожим образом», – пишут в одной из статей Патриция Коркоран, Ян Заласевич и их коллеги. «Предметы из пластика, – объясняют они, – могут окаменеть как “слепки” и “отпечатки”, даже если весь исходный материал утрачен в результате биоразложения». Таким образом, очертания шариковых ручек, пластиковых бутылок и компакт-дисков «в будущем могут стать окаменелостями в осадочных породах, даже если сам пластик разложится или его заменят другие материалы». Другие пластиковые предметы могут окаменеть, подобно костям динозавров, сохраняя свою трехмерную структуру.
Со времени первой поездки Коркоран на пляж Камило исследователи официально отметили существование нескольких различных типов пластигломератов и подобных им гибридных материалов на пляжах по всему миру. Пиропласты, например, характеризуются аморфным и тусклым каркасом из расплавленного пластика. Некоторые из них настолько похожи по цвету и текстуре на обычную пляжную гальку, что их практически невозможно отличить на глаз: их выдает только легкость. Когда пластик соединяется с камнем, он становится еще более прочным. Некоторые ученые предполагают, что пластик и пластигломерат станут важной частью геологической летописи – своеобразной подписью наших веков в истории Земли.
Поскольку современный пластик синтезируется в лабораториях и на заводах, его часто считают «неестественным» материалом. Однако концепция неестественного имеет смысл только в противопоставлении естественному, которая сама по себе зависит от ложной предпосылки о том, что люди и их артефакты каким-то образом отделены от природы в целом. На самом деле человек – такая же часть природы, как и любое другое живое существо. Мы – животные из плоти и крови, а наши тела и поведение сформированы эволюцией. Мы не уникальны в том, что обладаем сознанием или коммуникацией. Наши технологии – это, по сути, сложная версия паутины, птичьего гнезда или каменного молотка обезьяны. Более того, мы далеко не единственные существа, которые кардинально изменяют свою среду обитания, создают долговременную инфраструктуру и в целом меняют планету. Несомненно, скорость, масштаб и разнообразие произведенных нами изменений исключительны. Однако разница здесь только количественная, а вовсе не качественная.
Все, что создает наш вид, является видоизмененной формой того, что уже было создано природой. Пластик – это лишь один из способов пересобрать существующие молекулы. Конечно, можно утверждать, что современные синтетические пластмассы представляют собой молекулярные конфигурации, которые эволюция никогда бы не открыла без нас. Однако давайте взглянем на это по-другому: мы можем предположить, что эволюция воспользовалась нами, чтобы через нас открыть пластик. Проблема с пластиком заключается не в том, что он неприродный, а в том, что он, как кислород и лигнин до него, совершенно незнаком Земле с ее геологическими ритмами. Вся сложность в том, что в своем нынешнем виде пластик распространен везде, невероятно устойчив к распаду и смертельно опасен для многих живых существ.
Даррелл Блэтчли знает, что такое смерть от пластика. Он также знает, как она пахнет и ощущается. Работая экологом и куратором музея в городе Давао на Филиппинах, он регулярно проводит вскрытия морских млекопитающих, чтобы определить причину их смерти и сохранить их кости для образовательных целей. Однажды рано утром в марте 2019 года ему позвонили из Бюро рыболовства и водных ресурсов по поводу больного кита в заливе Давао. Местные жители заметили, что кит сильно наклоняется на один бок и что его рвет кровью. Несмотря на отчаянные попытки спасти животное, к моменту прибытия Блэтчли на место кит уже умер. Его истощенное тело плавало в воде на боку: из-под кожи проступали ребра.
С помощью нескольких людей из толпы Блэтчли и его коллеги погрузили кита на большой трейлер и отвезли в свой музей, где определили, что это молодой самец клюворыла длиной около 4,6 метра и весом 500 килограммов. Он был серо-черного цвета, голова несколько горбата, а два клыка в челюсти недоразвиты. Хотя большинство представителей этого вида были гладкими, вытянутыми и по форме напоминали капельку, его тело в одних частях было впалым, а в других – надутым. Его брюхо было настолько раздутым и твердым, что Блэтчли сначала подумал, что кит может быть беременной самкой.
Как только Блэтчли вскрыл брюхо кита, его переполнил ужас от содержимого: это была самая большая масса пластмассовых отходов, которую он когда-либо находил внутри животного. Он развернул порванный кусок желтого пластикового пакета – возможно, с банановой плантации, затем черный пластиковый пакет для мусора, потом еще один желтый. Блэтчли покачал головой: пластика меньше не становилось. Некоторые из кусков пластика пролежали в желудке кита так долго, что начали отвердевать. «Были такие куски, которые я даже не мог разделить на части, – вспоминает Блэтчли, – они выглядели так, будто их расплавили». В общей сложности он извлек из тела кита 40 килограммов пластиковых отходов, включая 16 мешков из-под риса объемом 25 килограммов, четыре мешка с банановых плантаций, множество продуктовых пакетов и спутанные нейлоновые веревки. Весь этот мусор составлял 8 % от веса кита и полностью препятствовал прохождению воды и питательных веществ из желудка в кишечник. В некоторых местах желудочная кислота, не сумев переварить пластик, проела дыры в желудке кита.
Клюворылы обычно питаются кальмарами и рыбой, а для поиска добычи полагаются на эхолокацию. Они легко могут принять за еду пакеты и другой плавающий в воде пластик. Чем больше пластика они поглощают, тем слабее становятся. Будучи лишенными энергии, необходимой для погружения в глубокие воды, они вынуждены кормиться ближе к поверхности – там они еще чаще сталкиваются с крупным мусором. По состоянию на конец 2022 года Блэтчли провел вскрытие 75 китов и дельфинов. По его оценкам, 55 из них погибли от пластика.
Пластик вредит живым существам по-разному. Две самые распространенные проблемы – животные проглатывают его и запутываются в нем. Исследователи зафиксировали более 340 видов животных, запутавшихся в рыболовных канатах, сетях и других пластиковых отходах, которые оставили люди. Среди них – 26 % всех видов морских птиц, 46 % всех видов морских млекопитающих и все известные виды морских черепах. Многие из попавших в рыболовные сети животных тонут или страдают от ужасающих деформаций: пластик может стать вечной удавкой, вонзающейся в шею тюленя, или поясом, который заставляет черепаху расти в форме цифры восемь. Ученые также зафиксировали, что пластик проглатывают более чем 2200 видов океанических жителей, от зоопланктона до хищников, включая все виды морских черепах, почти 60 % китов и морских птиц, более трети тюленей и множество видов рыб.
Отчасти пластиковый мусор привлекает некоторых животных потому, что он впитывает запахи, которые обычно ассоциируются с пищей. Морские черепахи и морские птицы часто едят криль и других ракообразных, которые питаются планктоном и водорослями, выделяющими резкий диметилсульфид, особенно в возбужденном состоянии. Птицы и черепахи научились отслеживать этот запах, чтобы найти свою добычу. Пропитанный морской водой и покрытый планктоном и водорослями пластик вводит их в заблуждение.
Потребление пластиков приносит еще больше проблем, поскольку они часто содержат и накапливают токсичные вещества. Многие пластмассы в воде нерастворимы и химически инертны, а потому не особенно токсичны. Однако по мере того, как пластик разлагается, его молекулярные строительные блоки становятся все более и более опасными. Производители часто смешивают пластики с различными ядовитыми или вредными веществами, чтобы улучшить внешний вид и эксплуатационные свойства пластика. Так, они используют красители, смазки, антипирены, антимикробные вещества, наполнители для укрепления структуры и снижения стоимости материала, углеродные волокна для повышения прочности и пластификаторы для долговечности и повышения гибкости. Пластиковый мусор может накапливать и создавать концентрацию загрязняющих веществ, в миллион раз превышающую нормальную концентрацию в морской воде.
Нанопластики, о существовании которых мир узнал только в 2017 году, впитывают токсичные соединения особенно хорошо, поскольку у них очень высокое соотношение площади поверхности к объему: обычно их размер меньше одного микрона, что примерно в восемь раз меньше эритроцита. Нанопластики легко проникают в кишечник и минуют многие защитные механизмы организма, проникая в кровеносные сосуды, мозг и иммунную систему.
Мелкие частицы пластика и находящиеся в них загрязнители накапливаются как в тканях людей, так и в тканях диких животных. Ученые подсчитали, что в среднем взрослые американцы потребляют от 94 000 до 114 000 крошечных частиц пластика каждый год, но эти цифры считаются «сильно заниженными» из-за недостатка данных. Исследователи даже обнаружили пугающие скопления токсичных примесей из пластиковых отходов в кишечниках глубоководных ракообразных, обитающих в Марианской впадине, на глубине около десяти километров. Многочисленные исследования показали, что проглоченный пластик вредит здоровью зоопланктона, мидий, крабов, рыб, морских птиц и других организмов, мешая питанию и размножению, подавляя рост, повреждая клетки, вызывая воспаления и изменяя экпрессию генов. Например, когда исследователи воздействовали на икринки окуня микропластиком в концентрации, характерной для береговой линии Балтийского моря, вылупившиеся личинки отставали в развитии, не умели прятаться от хищников и погибали особенно часто.
Среди всех вариантов того, как пластик вредит океаническим живым организмам и планете в целом, особенно пугает то, насколько сильно он влияет на экологию планктона. Слои плавающего пластика могут препятствовать доступу солнечного света к фотосинтезирующему планктону, тем самым подавляя его метаболизм и воспроизводство. Живущий на пластиковых обломках фитопланктон будет поглощать их токсичные компоненты. Когда покрытый планктонными организмами, водорослями и моллюсками пластик становится слишком тяжелым и начинает тонуть, фитопланктон погружается в темноту. Зоопланктон же регулярно потребляет токсичный микропластик, что снижает рост и плодовитость этих животных.
Помимо прочего, пластик препятствует способности планктона переносить углерод в морские глубины. Это подрывает биогеохимические циклы, которые помогают регулировать температуру и климат на планете. Большинство пластиковых отходов остается на поверхности воды, потому что плотность подавляющего большинства видов современного пластика меньше плотности воды. Когда зоопланктон потребляет пластик, его фекалии медленнее опускаются на дно и быстрее распадаются, что уменьшает приток углерода в океанические глубины. И наоборот, постоянное выпадение микропластиковой пыли на морском дне – это жуткая версия морского снега. Микропластик становится новым важным источником углерода в донных отложениях, и последствия этого пока непонятны.
Согласно докладу Центра международного экологического права в 2019 году, «исследования последствий все еще находятся в зачаточном состоянии, но первые признаки того, что пластиковое загрязнение может помешать старейшему естественному поглотителю углерода на планете, должны немедленно привлечь внимание к этой проблеме и заставить нас волноваться». Бóльшая часть пластика производится из нефтепродуктов, которые сами по себе состоят из останков планктона и других морских обитателей. Таким образом, микропластик – это своего рода черная магия: давно умерший планктон воскрешают, эксплуатируют и в конце концов выбрасывают обратно, где он становится экологическим самозванцем, заставляя страдать своих потомков и нарушая жизненные ритмы целой планеты.
За последние три миллиарда лет Земля много раз сталкивалась с опасными отходами жизнедеятельности, но, в конце концов, усваивала их. Сможет ли она сейчас сделать то же самое? Приспособятся ли живые организмы и их экосистемы к потоку пластика, который обрушило на них человечество?
В какой-то степени они уже приспосабливаются. Сотни, если не тысячи видов животных проводят хотя бы часть своего жизненного цикла на поверхности океана или лишь чуть глубже. Как и пластиковый мусор, такие организмы подчиняются течениям и часто образуют скопления в тех же участках моря. Для этих существ пластик одновременно стал бременем и открыл новые возможности. Когда ученые с помощью сетей отфильтровали морскую воду в Большом тихоокеанском мусорном пятне, они обнаружили огромную водную экосистему, состоящую из рыб, улиток, слизней, ракообразных и различных студенистых организмов. За всю историю исследований никакие организмы еще не населяли настолько плотно среду обитания. Хотя для многих из них пластик стал физическим препятствием и токсичным загрязнителем, для некоторых из них он служит спасательной шлюпкой или даже домом.
Приток в океан пластиковых отходов привел к внезапному появлению огромной новой среды обитания: как правило, живущие на берегах существа образовали саморегулирующееся сообщество в открытом море. Уже несколько веков ученые знают, что живые существа иногда могут переселяться на новые территории, передвигаясь по океану на древесине, водорослях, вулканических породах и других обломках. Пластик резко расширил диапазон и продолжительность таких путешествий. Землетрясение и цунами в Тохоку в 2011 году стало крупнейшим событием в истории подобных сплавов. После катастрофы исследователи обнаружили, что сотни видов животных из прибрежных районов Японии, включая морских анемонов, губок и ракообразных, преодолели на пластиковых обломках более 6000 километров Тихого океана. Многие из этих существ выжили и на протяжении многих лет размножались в открытом океане, а в итоге попали на берега Гавайских островов и западного побережья Северной Америки.
Микроорганизмы, живущие на скоплениях плавающего пластика, могут оказаться в более выгодном положении по сравнению со своими свободно плавающими собратьями, потому что им легче питаться друг другом и общими побочными продуктами жизнедеятельности. Биологические пленки, которые образуются на пластике, сохраняют потенциально питательные частицы, а сам пластик может служить источником питания для микробов, способных разорвать его прочные молекулярные связи. Некоторые факты свидетельствуют о том, что за последние 70 лет множество видов микроорганизмов эволюционировало именно в этом направлении. Еще в 1970-х годах ученые обнаружили грибы, способные расщеплять полиэстер, и бактерии, способные переваривать нейлон. По состоянию на 2020 год исследователи знают более 430 видов живых организмов, способных переваривать различные виды пластика. Большинство из них – бактерии или грибы, но в этой растущей группе пластикоедов есть и личинки насекомых.
В середине 2010-х годов группа ученых из Японии под руководством микробиолога Кохэя Оды собрала 250 образцов осадочных пород, почв, сточных вод и активного ила с площадки по переработке пластиковых бутылок в Осаке. Все образцы были взяты с территорий, сильно загрязненных полиэтилентерефталатом (ПЭТ) – основным пластиком, который используют для производства бутылок. В одном из образцов осадочных пород исследователи нашли ранее неизвестный вид бактерий, способных переваривать ПЭТ. С помощью двух различных ферментов они могли расщеплять ПЭТ, а затем использовать молекулярные субчастицы ПЭТ в качестве основного источника энергии. Ученые назвали эти бактерии
Подобные открытия подогрели интерес к тому, чтобы использовать микробов, поедающих пластик, для радикальных преобразований в индустрии пластика. Французская биохимическая компания Carbios – это один из нескольких стартапов, который пытается создать замкнутую систему переработки пластика. Как правило, механическая переработка традиционного типа заключается в том, что старый пластик дробится на маленькие кусочки и переплавляется. Затем из получившегося материала изготавливают новые изделия. Этот процесс, в результате которого обычно получается пластик более низкого качества, можно повторять лишь несколько раз – затем пластик все равно придется отправить на свалку. В противовес этому Carbios и подобные компании надеются использовать микробные ферменты, чтобы расщеплять пластик до мономеров, а затем вновь превращать его в высококачественный пластик – и так до бесконечности. В сотрудничестве с учеными из Европы исследователи Carbios разработали фермент, который, по их словам, может расщепить около 100 000 пластиковых бутылок за десять часов.
Компания Carbios уже сотрудничает с несколькими крупными корпорациями, включая PepsiCo, L’Oréal и Nestlé, и планирует в ближайшее несколько лет открыть завод мощностью 44 000 тонн. Однако прежде чем ферментативная переработка станет жизнеспособной отраслью, она должна преодолеть несколько препятствий. Хотя переработка пластика с помощью ферментов, вероятно, будет требовать меньше энергии и приводить к меньшим выбросам парниковых газов, чем производство первичного пластика из ископаемого топлива, она будет обходиться примерно в два раза дороже. Микробные ферменты способны расщепить ПЭТ, но пенополистирол, ПВХ и другие виды пластика с более прочными молекулярными связями – нет. К тому же ферменты часто бывают привередливы: они требуют определенных температур и уровня pH для оптимальной работы. Если ферментативная переработка станет более эффективной и менее затратной, то в один прекрасный день она может стать важным элементом работы по утилизации пластика.
Тем не менее эксперты напоминают: кое-что возможно уже сейчас. Например, сегодня существуют химические способы, которые позволяют разложить ПЭТ до мономеров, а затем повторно их собрать. Более того, благодаря сочетанию экологических налогов на производителей и депозитных систем сбора тары для потребителей в ряде стран Европы и Азии – в том числе в Норвегии, Швеции, Финляндии, Германии и Японии – уже перерабатывается от 86 до 97 % пластиковых бутылок.
Свидетельства того, что микробы, грибы и другие организмы уже эволюционируют, чтобы переваривать пластик, наталкивают на заманчивую мысль: наша живая планета сама «решит» проблему загрязнения. Но этого не произойдет – по крайней мере, не в те сроки, которые нужны человечеству. Как мы не можем позволить себе ждать, пока Земля сама восстановит свой климат, так же мы не можем ждать, что планета решит все наши проблемы за нас. Большинство природных ферментов, способных разлагать пластик, делают это гораздо медленнее, чем те аналоги, которые разработали инженеры. Более того, когда микробы расщепляют пластик в океане или на суше, вовсе не обязательно, что они приносят столько же пользы своим экосистемам, сколько и более привычные процессы разложения, развивавшиеся на протяжении миллионов лет. Есть шанс, что микроорганизмы, переваривающие пластик, могут создать еще больше нанопластика, выбрасывая токсичные химикаты в окружающую среду и увеличивая выбросы CO2 в атмосферу. Может оказаться так, что разведение искусственно созданных микробов на пластиковых отходах полезно лишь в точно контролируемых сценариях, а на деле – катастрофично, как и многие похожие эксперименты.
В научно-фантастическом романе 1971 года «Мутант-59» (Mutant 59) мир начинает рушиться – в буквальном смысле. Плавится электроизоляция, выходят из строя компьютерные сети, взрываются космические корабли, самолеты растворяются в воздухе. Неприятности, похоже, связаны с пластиковыми компонентами различных технологий. Поначалу люди подозревают, что во всем виновен популярный полимер. Однако в конце концов выясняется, что планету заполонили бактерии-мутанты, сбежавшие из лаборатории, – бактерии, созданные для потребления пластика[69].
Будучи ребенком, Наттапонг Нити-Утхай играл с пластиком. Ему не нужны были пластмассовые игрушки и фигурки – порой сырья, из которого их делали, было достаточно. У Нити-Утхая было прозвище – Арм. Он вырос в городе Паттани на юге Таиланда, недалеко от пляжа, где его семья занималась производством латекса. Он часто возился с обрезками резины и других полимеров: его интересовала их форма и функции. В то же время он полюбил море. «Я чувствую сильную связь с океаном, с его запахами, звуками, погодой, – рассказывает Арм. – В Таиланде есть две группы людей: те, кто любит ходить на пляж, и те, кто любит ходить в горы. Я никогда не ходил в горы: там комары и прочая живность. Я – человек пляжа».
В 1990-х годах, получив высшее образование в Бангкоке, Арм переехал в город Кливленд, штат Огайо, чтобы получить докторскую степень в области макромолекулярных наук в Кейс-Вестерн-Резерв университете, где находится старейшая в США независимая кафедра полимеров. Когда в 30 лет Арм вернулся в Паттани, некоторые районы города выглядели по-другому, особенно побережье. «Когда я уехал учиться, я потерял связь с океаном, – говорит Арм, – а когда вернулся, то стал на каждом пляже замечать мусор». Складывалось ощущение, что за время его отсутствия люди стали использовать все больше и больше одноразовых предметов. Никогда загрязнение окружающей среды в Таиланде не было настолько масштабным. В Таиланде чаще стали выбрасывать мусор.
Работая исследователем и преподавателем кафедры технологии полимеров и резины в Университете Принца Сонгкла, Арм задумался, как переработать выброшенную резину и пластик в нечто более ценное. На пляжах Паттани особенно часто встречаются использованные шлепанцы: по подсчетам Арма, по весу они составляют от 10 до 15 % отходов. Бóльшая часть этих шлепанцев сделана из пористой резины и пластмассовых ремешков, которые, в отличие от пластиковых бутылок, нельзя переплавить. Вместе с несколькими студентами он попробовал по-разному измельчать шлепанцы на мелкие кусочки, которые они затем прессовали, скрепляли между собой и предавали им форму новых изделий – плитки для пола или ковриков для спортивных занятий. Исследователи добились некоторого успеха, но людей было слишком мало, чтобы собрать достаточно мусора.
Однажды в 2015 году Арм заметил в соцсетях пост о некоммерческой организации Trash Hero, которая создавала группы волонтеров для еженедельной уборки пляжей по всей Азии. Он сразу же увидел, чем она может быть ему полезна. За три месяца Trash Hero собрала для Арма 100 000 шлепанцев: он хранил их у себя на заднем дворе в куче высотой по пояс и длиной более 24 метров. Поначалу Арм и его студенты изо всех сил пытались превратить эту кучу мусора в конкурентный коммерческий продукт. Самые старые шлепанцы, особенно если у них не было пары, пролежали во дворе Арма так долго, что в них начали гнездиться змеи.
Однако к концу года энтузиасты решили попробовать кое-что другое – в буквальном смысле перерождение. Вместо того чтобы пытаться создать совершенно новые изделия из старых шлепанцев, они начали использовать полученные листы резины для создания подошвы новых шлепанцев. Свой проект они назвали Tlejourn, что в переводе с тайского означает «морское путешествие». Местные СМИ разрекламировали проект, который заинтересовал местный универмаг, что привело к сотням заказов.
Вскоре после этого Арм помог основать новое отделение Trash Hero в местном сообществе – оно действует до сих пор. Благодаря усилиям волонтеров Арм и его коллеги продолжают регулярно получать целые груды выброшенных шлепанцев. По состоянию на конец 2022 года компания Tlejourn произвела и продала около 50 000 различных видов обуви из вторсырья. 30 000 они произвели в партнерстве с Nanyang, одной из крупнейших обувных компаний Таиланда. Обувь из оставшегося сырья изготовил небольшой женский коллектив в расположенной неподалеку от Паттани деревне, жители которой умеют делать одежду и аксессуары ручной работы. Это сотрудничество позволило им хорошо заработать.
«Если какое-то время поработать с переработанным материалом, то начинаешь воспринимать хлам как ресурс, – говорит Арм, – наша история проста: мы берем старые шлепанцы и даем им новую жизнь. Кто угодно может взять с собой пару шлепанцев куда угодно. Наш продукт и философия путешествуют вместе с нашими клиентами. Для окружающей среды в целом, возможно, это всего лишь капля в море. Но наша работа – это нечто большее, чем просто уборка мусора. Мы помогаем людям увидеть гораздо бóльшую проблему. Мы помогаем им найти в себе силы изменить ситуацию».
В своем нынешнем состоянии те схемы, которые мы используем для производства и утилизации пластика, неразрывно связаны не только с глобальным потеплением, но и с текущим кризисом планеты в целом. Добыча ископаемого топлива и его переработка в пластик – это чрезвычайно энергоемкие процессы. В мировом масштабе на долю пластика приходится около 4 % выбросов парниковых газов – больше, чем на авиаперевозки. Из 8,3 миллиарда тонн пластика, произведенного с 1950-х годов, от 75 до 80 % превратилось в мусор. Только 9 % этих отходов было переработано, в то время как подавляющее его количество либо валяется на свалке, либо загрязняет океан. Чтобы планета не перестала быть пригодной для жизни, мы должны начать по-другому относиться к пластику.
Борьба с пластиковым загрязнением зависит от решения четырех основных задач. Нам нужно существенно меньше использовать одноразовые пластиковые изделия, расширять и улучшать системы переработки, не допускать, чтобы пластиковые отходы попадали в океан, и достать оттуда как можно больше пластикового мусора. Больше всего внимания уделяется четвертому направлению. Последнему из этих четырех направлений уделяется непропорционально много внимания, однако многие ученые и экологи утверждают, что это самая опасная и наименее эффективная стратегия. «Выключите кран» – любимая мантра среди экспертов по загрязнению морской среды. Они спрашивают: что бы вы сделали в первую очередь, если бы ваш дом затопило из-за переполненной ванны – взяли бы швабру или выключили кран? Очевидно, разумнее устранить источник потопа, прежде чем убирать за собой.
Пожалуй, наиболее известную попытку по очищению морей предприняла некоммерческая организация The Ocean Cleanup голландского предпринимателя Бояна Слата. Его компания отлавливает пластиковый мусор в открытом океане. Она делает это с помощью большой U-образной сети, протянутой между двумя судами. С момента основания организации в 2013 году исследователи критиковали ее по многим причинам, включая неэффективность, нецелесообразность, чрезмерные выбросы углекислого газа и угрозу для морских жителей.
The Ocean Cleanup неоднократно заявляли, что их цель – «избавиться от 90 % плавающего в океане пластика к 2040 году». Организация утверждает, что по состоянию на 2022 год ей удалось избавиться от чуть более чем 110 тонн пластика в Большом тихоокеанском мусорном пятне, что составляет всего лишь 0,1 % от общего количества пластика в этой зоне океана. Как отмечает морской биолог Ребекка Хелм, некоторые менее известные организации, такие как Ocean Voyages Institute, избавилась от большего количества пластика при гораздо меньшем финансировании и более простом оборудовании, оставив при этом меньший углеродный след и подвергнув дикую природу меньшему риску.
Даже самые похвальные усилия по очищению открытого моря не могут остановить пластикового загрязнения. Сегодня набирают популярность новые стратегии: вылавливание пластика из рек и очищение от него пляжей и гаваней. Сотни дноуглубительных снарядов, нефтесборных устройств и рабочих катеров, разработанных британской судостроительной компанией Water Witch, достали в общей сложности два миллиона тонн морского мусора из гаваней и водных каналов по всему миру. Группа полуавтономных мусорных конвейеров, известных как Мистер Мусорное Колесо, Профессор Мусорное Колесо, Капитан Мусорное Колесо и Гвинда – Доброе Колесо Запада, ежегодно вытаскивают сотни тонн мусора из рек и озер Балтимора, штат Мэриленд. Они работают от энергии солнца и воды и похожи на гигантских мокриц с вытаращенными глазами.
На момент написания этой книги организация The Ocean Cleanup установила мусоросборные приспособления в девяти реках Азии и Америки. Если продолжать аналогию затопленного дома, эти меры напоминают попытку расставить губки и ведра вокруг переполненной ванны, чтобы поймать часть воды, пока она не вылилась на пол, – полезно, но все же это ничего не делает с источником проблемы.
Для преодоления пластикового загрязнения необходимы радикальные изменения в технологии производства одноразового пластика и более строгие меры по регулированию отходов. В докладе некоммерческой неправительственной организации Pew Charitable Trusts за 2020 год сделан вывод о том, что к 2040 году можно сократить поступление пластика в океан примерно на 80 % за счет повсеместного внедрения уже существующих практик. В этом помогут налоги и запреты на одноразовый пластик, отказ от ненужной пластиковой упаковки и внедрение экологических альтернатив одноразовому пластику. Нам необходимо совершенствовать системы сбора и утилизации отходов в странах с низким и средним уровнем дохода, а также заставлять производителей нести ответственность за весь жизненный цикл их продукции.
Мы уже наблюдаем прогресс, хотя и недостаточно быстрый. Более 100 стран и десять штатов США запретили пластиковые пакеты. Чтобы достичь полного отказа от пластиковых отходов к 2030 году, Канада ввела запрет на производство, продажу и использование большого спектра одноразовых пластиковых изделий, в том числе пластиковых пакетов, столовых приборов, пластиковых крышек для напитков и трубочек. Исключение составляют случаи, когда эти предметы необходимы людям с ограниченными возможностями здоровья и особыми медицинскими потребностями.
Китай, Индия и Европейский союз также постепенно вводят запрет на использование одноразового пластика. В 2022 году Ассамблея ООН по окружающей среде приняла решение о том, что к 2024 году она начнет переговоры о создании международного соглашения по прекращению загрязнения окружающей среды пластиком и организует научно-политическую группу по аналогии с Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК).
Вскоре после этого Норвегия и Руанда сформировали «Коалицию высоких амбиций» по борьбе с пластиковым загрязнением – альянс из 32 стран, обязавшихся остановить пластиковое загрязнение к 2040 году с помощью «комплексного циклического подхода, который обеспечивает принятие срочных мер и эффективное вмешательство на протяжении всего времени существования пластика». Аналогичным образом Фонд имени Эллен Макартур и Экологическая программа ООН объединили более тысячи предприятий, правительств и других организаций, составляющих более 20 % рынка пластиковой упаковки, «под эгидой общего видения экономики пластика замкнутого цикла, при которой он никогда не станет отходом».
В 1960–1970-е годы, примерно в то же время, когда Джеймс Лавлок и Линн Маргулис разрабатывали гипотезу Геи, некоторые экономисты написали фундаментальные тексты по экологической экономике – междисциплинарной области, изучающей экономику человечества как подсистему жизни на Земле. Параллельно ученые из разных областей науки сформулировали концепцию, о которой думали еще наши предки: циркулярную экономику, которая превращает традиционную линейную экономику в замкнутую систему, продлевая время существования материалов и продуктов как можно дольше за счет совместного их использования, аренды, повторного использования, ремонта, восстановления и переработки.
Совсем недавно такие экономисты, как Кейт Раворт, начали включать в свои экономические теории знания, полученные из современных наук о Земле и концепцию планетарных границ. Планетарная граница – это предельный уровень разрушений, который может выдержать система Земли, прежде чем она станет опасно-нестабильной. Нарушение этих границ, например истощение озонового слоя или окисление океанов, ставит под угрозу пригодность планеты для существования человеческой цивилизации.
В своей научной работе и последующей книге Раворт представила так называемую «экономику пончика», в рамках которой человечество остается в безопасном пространстве между внутренним кольцом базовых прав и потребностей человека и внешним кольцом экологических пределов. В 2018 году Раворт писала, что линейная система индустрии последних 200 лет в корне порочна, «потому что она противоречит живому миру, который процветает именно благодаря постоянной переработке живых строительных блоков». Дальше она пишет, что вместо этого «мы можем изучать и имитировать циклические процессы живых существ: брать и отдавать, умирать и обновляться, чтобы отходы одного существа становились пищей для другого».
С точки зрения экологии смерть или распад любого отдельного объекта – это не завершение и не потеря, а переход и новая возможность. У каждого существа и предмета – будь то камень, лист, кит или резиновый шлепанец – вне зависимости от того, является ли оно или он результатом геологических процессов, эволюции или инженерии, есть свой жизненный цикл, хотя мы, возможно, слишком недолговечны или близоруки, чтобы его увидеть. Наша задача – убедиться, что существующие технологии способны быстро переработать все материалы, которые мы привносим в наш мир, или изобрести новые технологии. Прежде чем изготовить очередной пластиковый пакет или бутылку, мы должны серьезно оценить вероятность того, что они убьют глубоководные кораллы, разложатся на миллион частиц, став ложным планктоном, или превратятся в новый слой истории Земли, вписанной в скалы. Прежде чем сделать обувь, мы должны просчитать каждый шаг, который она пройдет, – не только в ближайшие несколько лет, но и во время всего своего бесконечного путешествия по потокам и пластам планеты сейчас и в ее далеком будущем.
В 2001 году биолог Билл Гилмартин узнал, что на пляже Камило самка гавайского тюленя-монаха родила детеныша – это первый за долгое время случай размножения этого животного, который находится на Гавайях под угрозой исчезновения. За несколько лет до этого Гилмартин стал одним из основателей Фонда дикой природы Гавайев – некоммерческой организации, которая защищает местные виды животных на Гавайях. Когда он услышал новость о тюленях-монахах на пляже Камило, он направил свой «Субару» по грунтово-лавовой дороге, ведущей к пляжу, а последнюю милю, которую машина не смогла преодолеть, прошел пешком. У самого прибоя он нашел тюлениху и ее детеныша, которому было всего несколько дней от роду. Все, что находилось выше линии прилива, представляло собой «сплошную массу сетей и пластика», вспоминает Гилмартин. В некоторых местах кучи мусора были ему по пояс и даже выше.
В течение следующих нескольких месяцев Гилмартин часто возвращался на пляж Камило, иногда в сопровождении студентов Гавайского университета, и разбивал лагерь, чтобы следить за тюленями и знать, что отдыхающие не беспокоят их. В 2003 году он получил от штата Гавайи грант в размере 10 000 долларов на проведение масштабной уборки пляжа. За два дня Гилмартин и около 70 добровольцев из Фонда дикой природы Гавайев с помощью нескольких самосвалов и тракторов вывезли с берега 50 тонн мусора. С тех пор Гилмартин и его коллеги регулярно убирают пляж Камило.
Ранним июльским утром мы с моим партнером Райаном отправились из города Хило на восточном побережье Гавайев, в небольшое поселение Наалеху на юге острова. Там мы встретили нескольких сотрудников Фонда дикой природы Гавайев: специалистку по патрулированию сетей, электрика и постоянную жительницу тихоокеанского побережья Беверли Сильву, эколога и специалистку по полевым работам Джоди Розам и ее пятилетнего сына Радана. Забравшись в служебную машину, мы поехали к морю по грунтовой дороге по равнинному сухому лесу. По пути мы проезжали пещеры, в которых когда-то укрывались усталые путники, мы видели древние тропы, проложенные поколениями коренных гавайцев, и стены из аккуратно сложенной лавовой породы, обозначавшие бывшие границы скотоводческих ранчо XIX века. Примерно через 40 минут, когда мы приблизились к побережью, мы начали замечать артефакты совершенно иного рода: на темной земле мы находили фрагменты пластиковых рыболовных сетей и веревок красного, желтого и голубого цветов.
Мы припарковались неподалеку, прошли сквозь прореху в зарослях наупаки, также известной как пляжная капуста (
Количество загрязнений, с которыми можно столкнуться на пляже Камило сегодня, во многом зависит от течений. Мы с Райаном приехали сюда сразу после того, как здесь прошел тропический шторм. Уже через несколько минут стало очевидно, что, несмотря на общее улучшение состояния Камило, в песке по-прежнему оставалось много мусора. Практически везде, куда бы мы ни посмотрели, мы находили множество мелких пластиковых частиц вперемешку с камнями, древесиной и ракушками. Когда мы стали копать, то обнаружили еще больше.
Прогуливаясь туда-сюда по берегу, мы видели веревки, сети, буйки и воронкообразные наконечники ловушек для миксин, пластиковые бутылки, в которых когда-то хранился клей, кетчуп или шампунь, пластиковые столовые приборы, ведра и канистры для бензина, маленькое оторванное колесо, возможно, от холодильника или чемодана, кусок заплесневелой желтой пены, облепленный раками, несколько пляжных тапок и туфель на платформе, а также детские синие сандалии на липучке с изображением персонажей мультика «История игрушек». В какой-то момент Райан протянул мне кусок базальта размером с картофелину, переплетенный лентами молочно-бирюзового цвета и усыпанный кусочками раковин и кораллов. Это был пластигломерат. Неподалеку мы нашли еще несколько образцов, которые в той или иной степени напоминали бесформенные комки ирисок, расплавленные коробки из-под мелков, покрытые песком и галькой, и пиньяты[70], развалившиеся сами по себе.
Сильва, в узорчатых шортах, коричневой походной обуви и широкополой шляпе, ходила по пляжу взад-вперед, вытаскивая из песка огромные куски веревки и перекидывая их через плечо. Розам, чуть ли не сияющая в своей неоново-зеленой футболке, использовала лавовые камни как ступеньки, чтобы добраться до пластиковых банок и контейнеров, покачивающихся в прибое. За годы работы Сильва и Розам находили на Камило самые разные обломки, включая детали автомобилей, холодильники и морозильники, сиденья унитазов, зимние шины, бочки с маслом, флуоресцентные лампы и послание в бутылке из-под шампанского, выброшенной в море во время сбора средств на острове Мауи.
Члены Фонда дикой природы Гавайев признают, что уборка пляжей не устраняет источник пластикового загрязнения – она не выключает кран. Бóльшая часть отходов, собранных в ходе уборки прибрежных зон по всему миру, либо отправляется на свалку, либо сжигается для получения энергии. Однако у всех этих усилий есть и положительная сторона: они предотвращают выброс мусора в море и снижают уровень опасности для дикой природы. Более того, волонтерство меняет наше представление о мире и жизни в нем.
«Я знаю, что это не решение проблемы, но это часть решения, – говорит Сильва, которая выросла в домике на пляже острова Оаху в смешанной гавайско-португальской семье, питающей сильную любовь к океану. – Когда мы приводим сюда людей, их трогает это зрелище, и они возвращаются с пакетами и проводят собственную небольшую уборку. Иногда мы находим мешки для корма в три, пять и 23 килограмма, которые люди наполнили мусором и оставили нам, чтобы мы их собрали, потому что они знают, что мы здесь бываем. Если вы оставляете пляж чистым, я думаю, что отдыхающие будут уважать это и следовать вашему примеру».
Сильва встречала на пляже Камило и соседних берегах не только пластик, но и всевозможных представителей дикой природы. Она видела сов, морских птиц, тюленей, стаи китов у побережья и огромную морскую черепаху биссу, которой более 100 лет. Время от времени Сильва находит животных, пострадавших или погибших от кораблей, рыболовных снастей и загрязнения моря, в том числе черепах с глубокими пробоинами в панцире от гребных винтов, а также мертвых молодых кашалотов.
Сильва рассказала мне историю, которую ей поведала ее подруга Нохеалани Каава, сотрудничающая с Фондом дикой природы Гавайев и глобальной экологической организацией The Nature Conservancy. Осенью 2021 года рыбак нашел мертвую самку дельфина на самой южной точке острова Гавайи, в нескольких милях к югу от Камило. Она запуталась в леске так, что каждый раз, когда она била хвостом, ее затягивало все дальше под воду, и она утонула. После того как Национальное управление океанических и атмосферных исследований осмотрело и кремировало дельфина, они сообщили об этом Кааве, которая родилась и выросла в окрестностях Камило и стала известна в своей общине как приверженка гавайских культурных традиций.
Каава и ее семья привезли останки дельфина на место его гибели. Там, облачившись в кихей – одежду, похожую на поясок, которую часто надевают во время церемоний, – они подули в пу (раковины) и воззвали к Каналоа, богу океанских глубин. Босиком они зашли в воду и высыпали туда пепел. Спустя некоторое время, готовясь к отъезду, Каава увидела хо’айлона – духовный знак в виде лица в облаках. Она сделала снимок, который позже отправила Сильве. Ошибиться было трудно: куполообразная голова, сужающаяся к четко очерченному клюву, рот слегка приоткрыт. Это был дельфин, и он смотрел с неба.
Я знал, что башня будет пугающе высокой. Я видел фотографии ее иглоподобного профиля, сделанные издали, и кадры с беспилотников, запечатлевшие всю ее высоту, – все это меня поразило. Но только когда я добрался до основания башни, посмотрел на ее прозрачный металлический остов и столкнулся с неизбежной перспективой подняться на вершину, я подумал, не совершил ли я ошибку.
Эта башня, расположенная в глубине практически нетронутого района тропических лесов Амазонии на севере Бразилии, – часть исследовательского комплекса, метко названного Амазонской обсерваторией «Высокая башня». Научные приборы, прикрепленные к ней и более низким башням, непрерывно собирают частицы и газы, находящиеся в воздухе на разных высотах. Исследователи со всего мира посещают станцию, чтобы изучить, как тропические леса влияют на местную экологию и климат планеты.
Самая большая башня – та, под которой я стоял, – это самое высокое сооружение в Южной Америке: она вздымается в небо на 325 метров, примерно на ту же высоту, что и Эйфелева башня. Ее прямоугольный стальной каркас окрашен в оранжевый и белый цвета, как огромный дорожный конус безопасности. Однако, когда я представлял себе путешествие на вершину, слово «безопасный» не приходило мне на ум.
Чтобы подняться на башню, мне пришлось преодолеть почти полторы тысячи узких ступеней, между которыми были большие промежутки, – я должен был сделать это, пристегнувшись к перилам коротким ремнем. Благодаря ремням не упадешь и не разобьешься насмерть, но, как мне сказали, нельзя было исключать, что кто-то может сломать конечность – например, если оступится и провалится в одно из многочисленных отверстий в решетчатом каркасе башни. Я слышал, бывали случаи, когда люди, впервые забравшиеся на башню, не смогли продолжить подъем из-за сильного страха. И тогда, чтобы вернуть их на землю в целости и сохранности, приходилось попотеть. Несколько ученых, с которыми я работал, неоднократно спрашивали меня, не боюсь ли я высоты. Нет, отвечал я им. Я без труда исследовал скалы, горы и крыши небоскребов. «Хорошо, – сказали они, – вы уверены в этом?»
По правде говоря, я был не совсем уверен. Башня казалась недостроенной и неготовой к приему гостей: это был лишь намек на лестницу среди голых строительных лесов, неспособных замаскировать головокружительные виды. Я беспокоился, что мой мозг не сможет полностью осознать абсурдность и опасность ситуации до тех пор, пока я не поднимусь наверх, и тогда я запаникую и вцеплюсь в перила, как кот, чье любопытство превзошло храбрость. Но я проделал этот путь не для того, чтобы сдаться, не попробовав. Как только я добрался до вершины башни, я оказался на полпути между деревьями и облаками. Я пришел в это место, чтобы узнать о взаимоотношениях между ними. Я приехал, чтобы увидеть, как Амазония создает свой дождь.
Одним солнечным апрельским утром в конце сезона дождей в Амазонии я присоединился к группе приезжих ученых в бытовке со снаряжением, что находилась у основания башни. Мы натянули обмундирование, оснащенное веревками и карабинами, и надели на головы каски оранжевого цвета. У каждого из нас был спасательный трос – толстый шнур, привязывающий наши ремни к четырехколесной тележке, предназначенной для передвижения по желобкам изогнутого поручня, который опоясывал лестницу башни.
Первым начал подъем Сипко Бултуис, техник из Манауса с лохматой копной светлых волос. За ним последовал Уве Кун, химик-атмосферник из Института химии Макса Планка – мужчина с затуманенными голубыми глазами и острой бородкой. Я был следующим. Я задвинул тележку на спиралевидные рельсы и сделал несколько первых шагов, крепко держась одной рукой за перила, а другой помогая тележке ехать вперед. Немного погодя за мной последовал коллега Куна Кристофер Пёлькер – высокий, мягкий в общении, круглолицый мужчина.
К моему удивлению, подъем почти сразу оказался захватывающим, и это ощущение оставалось со мной надолго. Восторг и удивление легко пересилили страх. Через десять минут мы достигли полога тропического леса на высоте примерно 24–35 метров над землей. Здесь все еще можно было различить черты отдельных деревьев – желтоцветковые кроны гуаяканов и почти горизонтальные ветви хлопкового дерева. В воздухе разносились крики обезьян-ревунов, напоминающие дэт-метал, их сопровождали квакающие и щебечущие звуки макак. Небо над нами было ярким и голубым, за исключением нескольких белых пятен вдали.
Когда мы прошли половину пути, поднявшись на высоту 163 метров, вид стал совсем другим. Теперь уже было невозможно оценить красоту какого-либо одного дерева. Вместо этого мы видели огромную серо-зеленую полосу, во всех направлениях простирающуюся до самого горизонта. С этой высоты я впервые четко осознал, что каждое дерево – это часть огромной живой сети, покрывающей поверхность планеты. Пока мы поднимались, деревья корнями втягивали невидимый океан из почвы в ткани своих стволов. Солнце же через листья вытягивало в воздух то, что не нужно было деревьям. Там водяной пар конденсировался на смеси из пыли, микробов и органических остатков леса и в итоге становился облаками. Озера теней теперь дрейфовали по пологу леса, вторя своим пушистым собратьям, как бы напоминая нам, что деревья находятся в облаках, а облака – в деревьях, что лес и небо – это два голоса одного и того же древнего хора.
Примерно через час после начала подъема мы достигли последнего лестничного пролета. Эта часть башни была покрыта пометом ласточек – теперь он напоминал пепел[71]. Прежде чем сделать последние несколько шагов, мы должны были снять тележки с перил лестницы и закрепить их на отдельном поручне на смотровой площадке, при этом мы по-прежнему крепились к башне с помощью дополнительного карабина. «Не отсоединяйтесь, – сказал Бултуис, объясняя процедуру, – Sempre tem que estar conectado».
Я поправил все, что нужно, и ступил на самую верхнюю платформу башни, окруженную лишь рядом тонких Х-образных панелей – у них были достаточно широкие зазоры, чтобы между ними пролез взрослый человек. Я предполагал, что это будет самая страшная часть подъема, но даже здесь я чувствовал себя на удивление уверенно. Солнце палило сильнее, ветер временами свирепствовал, но башня стояла стойко.
Смотреть на бескрайние просторы тропического леса под нами было совсем не так приятно, как исследовать его пешком. На земле меня потрясли красота и пышность жизни вокруг. Я был благодарен возможности рассмотреть ее в деталях: папоротники и бромелии, замысловатые гобелены мха и лишайника, притягательное мерцание голубой бабочки Морфо и нежность трепещущего на жилистом стебле молочного цветка подъельника. На высоте более 305 метров над уровнем моря понятие отдельных организмов стало размываться. Здесь лес казался не столько местом или экосистемой как таковой, сколько кожей или шерстью гораздо более крупного существа, истинный масштаб которого я только начинал понимать. Я чувствовал, будто раньше я был заперт в капле прудовой воды на предметном стекле микроскопа, путая нить водорослей с джунглями, и только теперь смотрел на мир через объектив микроскопа.
Мы привыкли думать, что окружающая среда господствует над эволюцией жизни и играет решающую роль в создании всего ее разнообразия. Общепринятое мнение гласит, что тропические леса и другие богатые на биоразнообразие зоны планеты – это результат удачного стечения обстоятельств. Однако теперь я начал понимать, что почти все, что я мог видеть с вершины башни, было в той или иной степени создано самой жизнью. Бóльшая часть из десятка тысяч известных нам видов животных в Амазонии и все те, что еще не обнаружены, не существовали бы, если бы растения и грибы не заселили и не преобразили поверхность суши планеты полмиллиарда лет назад. Возможно, сложная жизнь никогда бы не развилась и тем более не появилась бы из моря, если бы одноклеточные микробы не начали менять океан и атмосферу планеты несколькими миллиардами лет раньше. Почва, из которой выросли деревья подо мной, тяжелые дождевые облака, из которых в любую секунду может пойти дождь, цвет неба да и сам воздух – всем этим мы обязаны жизни.
Создание стабильной атмосферы было одним из самых важных событий в истории становления Земли. Если бы атмосферного давления на планете не было достаточно, то находящаяся на поверхности планеты вода неизбежно бы испарилась в космос. Если бы в начале своего существования Земле не удалось сохранить на поверхности жидкую воду, то жизнь в том виде, в котором мы ее знаем, была бы невозможна. Однако верно и то, что без жизни вода на Земле была бы не такой жидкой. Определяющей чертой нашей планеты сегодня является не просто наличие воды, а то, что она может существовать во всех трех агрегатных состояниях – как пар, жидкость и лед, – а также непрерывно перемещаться между воздухом, морем и сушей. Со временем жизнь включилась в те физические процессы, которые делают возможным этот круговорот.
Скрытая связь жизни и атмосферы интересовала Расса Шнелла с юности. Проводя свое детство в сельской местности канадской провинции Альберта, он каждое лето наблюдал за молниями, градом и проливными дождями. Ему нравилось смотреть на то, как формируются грозовые облака: огромные клубящиеся массы пара, словно водовороты в небе, засасывали воздух, пыль и все, что было слишком легким, чтобы вырваться из их пут. По мере того как облака вбирали в себя воздух, они постепенно становились все больше и темнее, их границы бурлили и постоянно меняли свои очертания.
Будучи студентом университета Альберты, Шнелл – на тот момент невысокий стройный 20-летний ответственный юноша с густыми светлыми волосами – проводил лето, помогая группе ученых-метеорологов. Один из руководителей проекта поручил ему исследовать образование града. Как именно облака производят такие большие куски льда?
При температуре 0 °C испаряющаяся в атмосферу вода не замерзает автоматически. Если в воде нет примесей, то она может оставаться жидкой примерно до –40 °C. Чтобы замерзнуть при более высоких температурах, воде нужно ядро кристаллизации: крошечная частица, которая, как геометрический шаблон, организует молекулы воды в твердый кристалл. В 1968 году большинство ученых полагали, что водяной пар в воздухе конденсируется на взвешенных частицах пыли и сажи и что эти водные бусинки могут замерзнуть, если воздух будет достаточно холодным. Однако никто не знал, из каких частиц получаются самые лучшие ядра кристаллизации и как зачатки этих ядер превращаются в градины размером с бейсбольные мячи и грейпфруты. Задача Шнелла состояла в том, чтобы понять саму суть града и найти тот таинственный элемент, который превращал облачную воду в лед.
Шнелл вспоминал град, который он наблюдал в детстве, и весь тот град, который ему довелось видеть за прошедшие годы. Он заметил закономерность: кажется, град всегда образовывался над лесами и другими районами с густой растительностью. Что, если ядра кристаллизации не были просто инертными частицами грунта. Что, если некоторые из них выбрасываются деревьями или собираются с растений проносящимися грозовыми тучами? Когда Шнелл рассказал о своей идее опытным ученым, они улыбнулись, словно забавляясь наивностью школьника. Конечно, деревья помогают возвращать воду в атмосферу, но даже если это так, какое отношение они имеют к облакам и тем более к граду? Тем не менее Шнелл имел полное право выдвинуть именно такую гипотезу.
В течение нескольких недель Шнелл бродил по близлежащим лесам и полям, срывая горстями траву и листья с тополей, осин и хвойных деревьев. В лаборатории он отрезáл от них небольшой образец и погружал его в пробирку с водой, чтобы собрать все находящиеся на его поверхности невидимые частицы. С помощью шприца он набирал небольшое количество воды из пробирки и аккуратно помещал десятки капель на медную пластину определенной температуры. Затем он накрывал пластину стеклянным куполом и постепенно понижал ее температуру. Если бы капли замерзли до того, как температура пластины достигла –15 °C, он бы понял, что в них содержится некое ядро, способствующее образованию кристаллов льда. Однако этого не происходило.
Одним летним вечером в 1970 году Шнелл торопился на вечеринку и случайно оставил на полке в лаборатории пластиковый пакет, в котором лежали трава и вода. Он вспомнил о нем только спустя десять дней и обнаружил, что за это время пакет наполнился молочно-белой субстанцией. Трава начала разлагаться. Вместо того чтобы выбросить ее, Шнелл решил испытать воду из-под гнилой травы на медной пластине. К его изумлению, вода застыла при температуре –1,3 °C – гораздо выше, чем когда-либо наблюдалось в подобных условиях. Что-то в этом гнилом вареве – нечто биологическое – превращало воду в лед.
Шнелл поступил в аспирантуру университета Вайоминга, где продолжил исследовать ядра кристаллизации растительного происхождения. Он подозревал, что в этом процессе замешаны грибы, и попросил коллегу с кафедры ботаники Ричарда Фреша взглянуть на его образцы. Фреш обнаружил, что образующие лед молекулы являются белками, прилипшими к оболочке палочковидной бактерии
На земле бактерии вызывали у растений обморожение, разрывая их ткани, чтобы получить доступ к питательным веществам. Когда грозовые тучи вбирали в себя воздух и пыль с земли, они неизбежно притягивали и различные микроорганизмы. Попадая в облака,
Воодушевленный этими открытиями, Шнелл отправился в кругосветную исследовательскую экспедицию. Сначала он поехал в центральные районы Соединенных Штатов. Затем он перелетел в Англию и отправился на восток. А после Европы – в Россию, где проехал часть пути по Транссибирской магистрали. Прежде чем вернуться домой, он посетил Японию, Таиланд, Индию, Непал, Иран и некоторые регионы Африки. Шнелл жил экономно, питаясь и удовлетворяя другие свои потребности на сумму до 100 долларов в месяц. При любой возможности – на обочине дороги, в поле, в роще деревьев – он останавливался, собирал опавшие листья и складывал их в пластиковый пакет. Вернувшись в Вайоминг, он провел эксперименты на десятках образцов из самых разных экосистем и климатических условий. В каждом из них он обнаружил активные ядра кристаллизации, созданные
Шнелл понял, что микроорганизмы, образующие лед, важны не только для града. Попадая в атмосферу, они также увеличивают вероятность дождя. Совсем небольшая часть облаков обладает достаточной тяжестью, чтобы из них выпали осадки. Подавляющее же их большинство просто рассеивается. Однако присутствие ядер кристаллизации многое меняет. Такое ядро может запустить цепную реакцию, которая быстро заморозит значительную часть воды в облаке, втянет в него еще больше воды и сделает его настолько огромным, что оно будет готово разразиться дождем в любой момент. Белки, которые производит
Частный бизнес быстро осознал потенциал открытия Шнелла. К 1980-м годам компания Snomax запатентовала процесс создания искусственного снега с помощью очищенных белков, выделенных из огромных сосудов с
Теперь очевидно, что
Вероятность того, что воздушная среда кишит невидимой жизнью, будоражит ученых со времен возникновения микробиологии в XVII веке. Антони ван Левенгук, один из первых людей, изучавших микробов через микроскоп, предположил, что есть «воздушные живые существа, которые настолько малы, что мы не можем их заметить». В 1800-х годах, находясь на борту корабля «Бигль», Чарльз Дарвин собрал частички пыли, летающие над Атлантическим океаном: позже выяснилось, что эта пыль также полна микробов. В начале 1900-х годов Фред Майер, фитопатолог из Министерства сельского хозяйства США, убедил Чарльза Линдберга и Амелию Эрхарт оснастить свои самолеты металлическими цилиндрами, созданными для сбора микроорганизмов.
Однако только в конце XX века исследователи начали рассматривать воздушных микробов не только как пассивные организмы. В 1978 году, пытаясь найти причину нашествия
В середине 2000-х годов Сэндс, Моррис и их коллеги собрали образцы свежего снега на трех разных континентах. Почти каждый образец содержал микробы, благодаря которым появляется лед, в том числе обитающие в растениях бактерии, найденные даже в Антарктиде. Несколько лет спустя ученые из Европы и США обнаружили множество микробов в градинах. Другие исследователи проанализировали облачную воду и обнаружили в среднем десятки тысяч бактерий в каждом ее миллилитре. Используя данные о погоде столетней давности, Моррис и его коллеги нашли статистическое подтверждение тому, что биопреципитация работает по принципу петли обратной связи: чем сильнее ливень, тем чаще и интенсивнее будут бури в последующие дни и недели, предположительно потому, что сильные ливни поднимают в воздух микроскопические организмы.
Когда-то ученые считали, что зарождающие лед белки появились в первую очередь, чтобы
С течением веков океанические волны и мощные ветры выносили микробов в атмосферу, где они сталкивались с разрушающим ДНК ультрафиолетовым излучением, нехваткой пищи и угрозой обезвоживания. Бактерии с зарождающими лед белками обладали огромным преимуществом перед теми, у кого их не было: это позволяло им вернуться на поверхность земли. Более того, как предположил биолог Уильям Дональд Гамильтон, микробы, жившие достаточно долго, чтобы преодолеть большие расстояния, могли расширить ареал своего обитания и, возможно, найти более благоприятные места для жизни. У бактерий, которых сегодня ученые находят в осадках, есть особенности, проявляющие их давнюю адаптацию к жизни на большой высоте. Например, у некоторых из них вырабатываются пигменты, действующие как солнцезащитный крем, а другие способны питаться исключительно молекулами, которых можно найти в облачной воде. Одно исследование даже показало, что некоторые бактерии способны размножаться внутри облаков.
На протяжении большей части своей истории – от 2 до 3,5 миллиарда лет – Земля была исключительно планетой микробов. На протяжении этого немыслимо долгого периода на ней практически не было организмов, состоящих более чем из одной клетки. Когда на свет появились более сложные многоклеточные организмы и заселили море и сушу, они вынуждены были существовать в системе координат, заданной существами гораздо более микроскопическими и древними. Появление растений, грибов и животных значительно усложнило экосистемы Земли не только за счет появления более крупных и сложных организмов, но и за счет возникновения бесчисленных новых связей между ними и их микробными предшественниками.
Будучи связующей нитью между землей и небом и функционируя как губки и насосы, растения играют особо важную роль в круговороте воды. Для своих микробных партнеров они становятся проводниками. Везде, где слияние геологии и климата обеспечивало изобилие света, тепла и влаги, растения могли процветать. Везде, где растения процветали, они делали это только благодаря взаимодействию с грибами и микробами, в том числе с теми, которые засевали облака и вызывали дождь. В теплых и влажных районах континентов росли мягкие и зеленые листья и почки. По мере того как растения становились сильнее и выше, они поднимали в воздух невидимые сообщества по сути невесомых существ – так они попадали в воздушную среду. Вместе они вытягивали воду из почвы, поднимали ее в воздух и возвращали обратно.
Интуиция Шнелла его не подвела: деревья имели самое непосредственное отношение к облакам.
Днем после подъема на башню я посетил «Чистую лабораторию» исследовательской станции: металлическое пространство размером с классную комнату начальной школы. Здесь изучали биологические образцы, которые следовало защищать от случайного загрязнения. Лаборатория соответствовала своему названию: белая, просторная, до сияния чистая, она была обставлена длинными верстаками и полками от пола до потолка, заполненными химикатами, контейнерами для хранения и научными приборами. Большой холодильник стоял в задней части помещения рядом с ламинарным боксом – это закрытое рабочее место c притоком отфильтрованного воздуха, которое защищает образцы от загрязнения.
Кибелли Барбоза, жизнерадостная ученая-атмосферолог лет 30, согласилась показать мне пространство. Она поправила красные наручные часы, натянула синие нитриловые перчатки и выстроила на столе перед нами ряд пластиковых пробирок. Они были набиты чем-то похожим на сушеный розмарин и гвоздику. «Здесь у нас бриофиты, – сказала она, подразумевая мхи, антоцеротовые и печеночники, то есть маленьких, не имеющих лигнина и одревесневших тканей потомков одних из первых наземных растений, – мы изучаем, как они реагируют на окружающую среду, а также как они ее изменяют». Она объяснила, что собрала эти образцы со ствола близлежащего дерева, к которому на разных его уровнях прикрепила датчики, чтобы измерить колебания температуры, влажности и интенсивности света.
«Чтобы лучше понимать, что происходит на самом деле, мы можем использовать вот такое оборудование, – говорит Барбоза, держа в руках портативное устройство серого цвета, размером и внешним видом напоминающее игровую приставку середины 1990-х годов, – это измеритель частиц. Он всасывает воздух через специальное входное отверстие, которое мы помещаем очень близко к организму, например к грибу, выделяющему споры, споры же попадают внутрь прибора, проходят через оптическую камеру и остаются на фильтре, подобном этому». Она показала мне белый диск, похожий на посыпанную корицей бумажную подставку, и продолжила: «Непосредственно перед тем, как частицы попадают в ловушку, прибор подсчитывает их и сообщает нам их размер и концентрацию в воздухе. Количество грибных спор, пыльцевых зерен и других биологических частиц в атмосфере в разное время очень важно, потому что они влияют на время дождя».
Впервые Барбоза отправилась в Амазонскую обсерваторию в 2012 году, когда получила степень магистра в области экоинженерии. В то время она хотела сравнить химический состав воздуха в городе Манаус с воздухом нетронутой среды, неподверженной человеческому влиянию. Высокая башня еще не была построена, поэтому Барбоза забралась на одну из небольших башен высотой 79 метров, чтобы взять пробы. Но даже это оказалось непростой задачей. Помимо того, что у Барбозы были проблемы с дыханием, из-за которых ей могло не хватать воздуха, она к тому же страшно боялась высоты, а маленькие башни пугающе раскачивались на ветру. Однако необходимость ежедневно подниматься на высоту для работы заставила ее преодолеть свой страх. Через несколько лет она с первой попытки взобралась на башню высотой 325 метров.
Чем больше времени Барбоза проводила в Амазонии, тем чаще она задумывалась о смене приоритетов в своих исследованиях. Что, если вместо того, чтобы просто использовать чистый воздух тропических лесов как точку отсчета, она изучит его уникальные свойства? Что именно парит там, над деревьями? Когда Барбоза писала докторскую диссертацию в Федеральном университете Параны, она заинтересовалась биоаэрозолями – крошечными частицами и капельками воздуха, полученными из живых организмов. За последнее десятилетие Барбоза, ее коллеги и другие ученые, приезжающие в обсерваторию со всего мира, составили более подробный портрет того, как парящие частицы и фрагменты жизни помогают тропическим лесам Амазонии исполнять свой танец дождя.
О том, что деревья и другие растения насыщают атмосферу водой, известно уже много веков. Растения используют лишь малую часть воды, которую они вбирают из почвы. Бóльшая часть воды, которую они поглощают, уходит в воздух через поры в листьях и других тканях – процесс, известный как транспирация. Леса и другие богатые растениями экосистемы переносят в атмосферу гораздо больше воды, чем испаряется из почвы без их помощи. Однако до недавнего времени мы не до конца понимали, насколько кардинально все невидимые газы и мельчайшие частицы, которые образуются в лесу, меняют судьбу воды, находящейся над ним.
Деревья и другие растения постоянно выделяют в воздух различные газообразные и зачастую едкие химические соединения, в том числе и для того, чтобы посылать сигналы друг другу и другим видам. Вспомните пьянящие ароматы жимолости, жасмина и сирени, привлекающие опылителей, резкий запах хвои, который, вероятно, отпугивает травоядных животных и патогенные микроорганизмы, растительный мускус свежескошенной травы, который, как считается, служит сигналом бедствия. Когда некоторые из этих соединений попадают в атмосферу, они вступают в реакцию с кислородом и солнечным светом и образуют новые молекулы, которые соединяются вместе, обеспечивая достаточно большую поверхность – место возможной конденсации водяного пара. Растения и грибы также выделяют соли, богатые калием, которые аналогичным образом косвенно стимулируют возникновение облаков.
В то же время тропические леса и другие районы с густой растительностью выделяют смесь более крупных биологических аэрозолей: сложный микс организмов и органических образований – целых и фрагментированных, живых, мертвых или тех, что находятся где-то посередине, включая вирусы, микробы, водоросли и пыльцу, споры грибов, мхов и папоротников, фрагменты листьев и коры, ворсинки меха и перьев, кусочки чешуек панциря насекомых[72]. Это летающее скопление жизни и ее остатков способно засеять облака и кристаллы льда, значительно увеличивая вероятность дождя и скорость круговорота воды. Над тропическими лесами Амазонии биоаэрозоли составляют более 80 % всех частиц, находящихся в воздухе: они гораздо более многочисленны и важны для выпадения осадков, чем пыль и сажа.
Вместе тропический лес и его воздушная среда создают мощную систему обратной связи. Чем чаще идут дожди, тем больше растет лес. Чем больше растет лес, тем больше воды, частиц, засевающих облака, и ледяных ядер он поднимает в воздух. Чем быстрее образуются и разбухают облака, тем чаще идут дожди. 20 миллиардов тонн воды, которые ежедневно выделяются из леса в атмосферу, даже превышают объем, сбрасываемый самой рекой Амазонкой. Основываясь на этих данных, ученые назвали тропический лес Амазонии «биогеохимическим реактором», который поддерживает и стабилизирует сам себя, генерируя около половины осадков, выпадающих на его полог.
Воздушная река, создаваемая амазонскими тропическими лесами, кишащая микробами, спорами и биологическими продуктами выделения, не стоит на месте. Часть ее с помощью воздушных потоков переносится в отдаленные города, фермы и экосистемы, особенно в южной части континента, включая регионы, которые в противном случае могли бы быть более засушливыми. Благодаря сложным цепным реакциям в атмосфере Амазония поставляет осадки и в регионы Северной Америки, включая Средний Запад, Тихоокеанский Северо-Запад и Канаду. Другие леса по всему миру похожим образом работают на пользу планеты.
С 1970 года люди уничтожили по меньшей мере 18 % тропических лесов Амазонии – территорию, превышающую площадь Франции, – в основном для того, чтобы расчистить место под животноводческие фермы. Из-за взаимосвязи почвы, тепла и влаги в воздухе небольшая вырубка лесов может временно увеличить количество осадков на отдельных участках оголенной земли, но регулярное и масштабное уничтожение задерживает наступление влажного сезона, сокращает его продолжительность и значительно уменьшает общее количество осадков. Ученые установили, что вырубка лесов в Амазонии, вероятно, усугубила некоторые из самых сильных засух в Южной Америке, включая нехватку воды в Сан-Паулу. Исследователи подсчитали: если уничтожить Амазонию, снежный покров в Сьерра-Неваде может сократиться на 50 %, что приведет к катастрофическим последствиям для сельского хозяйства в Калифорнийской долине и, соответственно, для продовольственного снабжения США.
В последние годы своей жизни, вплоть до смерти в декабре 2021 года известный американский эколог Томас Лавджой в паре с бразильским ученым в области земных систем и нобелевским лауреатом Карлосом Нобре написал пару эссе, в которых предупредил, что тропические леса Амазонии стремительно приближаются к точке невозврата. Они предположили, что если люди уничтожат от 20 до 25 % Амазонии, то количество осадков значительно уменьшится. В сочетании с изменением климата и пожарами, вызванными деятельностью человека, последующая засуха превратит огромные участки пышного леса в деградирующий засушливый ландшафт, покрытый кустарниками, высвободит миллиарды тонн парниковых газов, серьезно подорвет способность леса накапливать углерод и изменит погодные условия во всем мире до неузнаваемости. «Не стоит выяснять, где находится точка невозврата, путем ее достижения», – пишут они. По их мнению, необходимо не только прекратить вырубку лесов, но и восстановить значительные участки Амазонии, чтобы «сохранить ее значение для Южной Америки и здоровья планеты».
Когда несколько миллиардов лет назад на Земле появилась жизнь, она изменила не только погоду. Задолго до того, как над континентами выросли первые леса, до того, как из моря выползло какое-либо сложное существо, микробы первыми начали процесс преобразования атмосферы, который был гораздо более изощренным, чем засеивание облаков. Постепенно жизнь изменила химический состав всей атмосферы. Жизнь создала воздух, которым мы дышим сегодня.
На заре истории Земли атмосфера, скорее всего, состояла из углекислого газа, азота, водяного пара, метана и следов аммиака, а свободного кислорода (O2) почти не было. Для наших глаз небо, вероятно, выглядело мутно-оранжевым, по крайней мере периодически, из-за дымки углеводородов, образовывавшихся при реакции ультрафиолетового света с метаном, который сам по себе в основном вырабатывали микробы, адаптированные к бескислородной среде. Сегодня кислород составляет 21 % атмосферы, а в ясный день небо кажется безграничным сводом голубого цвета. Обогащение кислородом Земли было процессом длительным, мозаичным и прерывистым – это была продолжительная революция, которая заняла почти два миллиарда лет и была вызвана множеством накладывающихся друг на друга геологических и биологических процессов. Хотя ученые до сих пор спорят о точной хронологии, механизмах и многих деталях этой трансформации планеты, они согласны с тем, что без живых организмов это было бы невозможно.
Обогащенная кислородом атмосфера Земли неразрывно связана с важнейшим эволюционным новшеством в истории нашей живой планеты – фотосинтезом. Как писал Оливер Мортон, фотосинтез – это «свет, ставший жизнью», процесс, в ходе которого «свет солнца становится веществом земли». Осуществляя фотосинтез, организмы улавливают энергию света и накапливают ее в удобных химических формах. В отличие от солнечной магии, которая происходит в знакомых нам сегодня растениях с листьями, самые ранние формы фотосинтеза, вероятно, не требовали воды и не вырабатывали кислород.
Некоторые ученые предполагают, что первыми автотрофными организмами были глубоководные микробы, жившие вблизи горячих гидротермальных источников 3,4 миллиарда лет назад. Вместо солнечного света они полагались на тусклое свечение магмы и перегретой воды, дышали сероводородом и выделяли серу. В какой-то момент в промежутке между 3,4 и 2,5 миллиардами лет назад сине-зеленые микробы, известные как цианобактерии, выработали совершенно новую версию автотрофного питания – фотосинтез, которая воспользовалась преимуществом богатства ресурсов, перерабатывая солнечный свет, воду и углекислый газ в сахар и выделяя кислород в качестве побочного продукта.
Атомы кислорода химически активны и охотно образуют связи с другими элементами. Часть кислорода, выделяемого ранними цианобактериями, вступала в реакцию с вулканическими газами, а также с железом, содержащимся в морской воде и горных породах, образуя новые соединения и минералы. Однако часть их выделений стала накапливаться в виде свободного кислорода в непостоянных и очень ограниченных по местоположению оазисах первобытного океана и воздуха.
Несмотря на свою живучесть, цианобактерии не сразу стали процветать. Поначалу их численность была значительно меньше, чем других видов микробов, и, скорее всего, они обитали только в мелководных, освещенных солнцем и богатых питательными веществами местах, где им удалось превзойти по численности своих предшественников. Со временем, однако, они стали распространяться. Примерно 2,4 миллиарда лет назад, ближе к центральной точке истории нашей планеты, содержание кислорода на поверхности океана и в атмосфере в целом начало подниматься до ощутимого уровня, хотя все еще было гораздо ниже, чем сегодня. Примерно в это же время некогда оранжевое небо, вероятно, начало становиться все более и более голубым. Хотя эта планетарная веха известна как «Кислородная революция» или «Кислородная катастрофа», это было не столько отдельное событие, сколько длительный переход, продолжавшийся более 200 миллионов лет.
За этот перманентный сдвиг в земной системе отвечали, вероятно, многочисленные геологические и биологические процессы, включая изменения в составе вулканических выбросов и химические реакции, которые позволили атмосферному водороду улетучиться в космос, оставив после себя избыток O2. Каким бы ни было точное сочетание механизмов, цианобактерии, несомненно, стали важнейшим источником накопления кислорода. Возможно, тектоническая активность изменила круговорот и распределение фосфора и других питательных веществ, необходимых цианобактериям, что дало им решающее преимущество перед конкурентными организмами, увеличило их популяции и резко повысило общее производство кислорода.
В конечном счете эти солнцелюбивые микробы невольно довели планету до новой крайности. Некоторые ученые предполагают, что ранние выбросы кислорода цианобактериями спровоцировали одно из самых страшных массовых вымираний в истории Земли, хотя прямых доказательств этому нет. В то время большинство микроорганизмов предположительно избегали кислорода, поскольку его химически активная молекула могла начать опасные химические реакции, разрушающие клеточные структуры организмов. Новая кислородная среда могла оказаться смертельной для подавляющего большинства протерозойских микробов, которые не обладали набором антиоксидантных защитных механизмов, присущих современным организмам.
Параллельно с этим цианобактерии, вероятно, спровоцировали один из самых ранних климатических кризисов на Земле – похолодание на всей планете. В начале существования Земли обилие парниковых газов поддерживало тепло, заставляя его оставаться в нижних слоях атмосферы. Однако в три этапа в период между 2,4 и 2,1 миллиардами лет назад температура на планете резко упала и огромные ледяные щиты расползлись по всей планете, возможно, покрыв сушу и моря от полюса до полюса, за исключением тонкого пояса вблизи экватора – по крайней мере, согласно гипотетическому сценарию, известному как «Земля-снежок».
Причины этого кризиса до конца не известны, но кислород, который вырабатывали цианобактерии, мог вступать в реакцию с метаном, преобразуя его в углекислый газ, который задерживал гораздо меньше тепла. В то же время цианобактерии избавлялись от большого количества углекислого газа в атмосфере посредством фотосинтеза. Без газового одеяла Земля замерзла. Все живое, что выжило, скорее всего, пряталось в немногих сохранившихся теплых убежищах возле вулканов, горячих источников и морских жерл. Во время первого оледенения, вероятно, сработал термостат Земли: планета в конце концов потеплела, цианобактерии возродились, и кислород продолжил поступать в атмосферу. Этот цикл мог повторяться несколько раз в период между 750 и 580 миллионами лет назад.
В течение примерно миллиарда лет после «Кислородной катастрофы» уровень кислорода в атмосфере и океане Земли оставался на низком уровне – это была лишь малая толика того, что есть сегодня. Однако даже этого небольшого количества кислорода могло быть достаточно, чтобы начать несколько эволюционных процессов. Хотя свободный кислород, вероятно, был смертельно опасен для многих самых ранних форм жизни на планете, его накопление также давало беспрецедентную возможность для роста и изменений. Свободный кислород, состоящий из двух связанных между собой атомов кислорода, не только легко образует связи с другими молекулами, но и выделяет большое количество энергии при разрыве и восстановлении собственных связей. Приспособившись дышать кислородом, организмы увеличили эффективность метаболизма почти в 18 раз, что, возможно, способствовало развитию более сложных, требующих энергии клеток, крупных тел и всевозможных телесных метаморфоз.
На начальных этапах насыщения Земли кислородом, возможно, в период между 2 и 1,8 миллиардами лет назад, произошел ряд уникальных биологических симбиозов, навсегда изменивших эволюцию жизни на нашей планете. Сначала, согласно одной из ведущих теорий, крупный океанический микроб поглотил более мелкую бактерию, дышащую кислородом. По неизвестной причине, вместо того чтобы перевариться, как обычно, бактерия выжила. Каждый микроб извлекал выгоду из этого симбиоза: меньший получал кров и пищу, а больший – способность дышать кислородом, когда это было необходимо. По мере того как микробы поддерживали свой симбиоз на протяжении многих поколений, меньший все больше жертвовал собственной автономией и в конце концов превратился в постоянную клеточную структуру: первую митохондрию, так называемый «энергетический центр» клетки. Сегодня бобовидные митохондрии, вырабатывающие энергию, есть в клетках всех сложных многоклеточных существ.
Согласно этой теории, в какой-то момент после появления клеток с митохондриями некоторые из них ассимилировали цианобактерии, которые постепенно превратились в хлоропласты – крошечные зеленые органеллы, осуществляющие фотосинтез в клетках растений и водорослей. Все животные, растения и грибы в конечном итоге произошли от этих древних слияний микроскопических существ. Линн Маргулис была одним из первых ученых, официально разработавших теорию о том, что митохондрии и хлоропласты когда-то были самостоятельными микробами, возникшими на ранних этапах эволюции многоклеточной жизни. Поначалу ее идеи вызывали много споров и даже насмешек, но в итоге их подтвердили многочисленные генетические и микробиологические доказательства.
Ученые продолжают спорить о том, было ли повышение уровня кислорода в океане и атмосфере предпосылкой для возникновения сложной жизни, катализатором или какой-то другой формой влияния. Но многие согласны с тем, что отсутствие свободного кислорода, вероятно, сдерживало эволюцию сложных клеток и крупных тел и что повышение или колебание уровня кислорода, по всей видимости, способствовало резкому увеличению разнообразия форм животных, например кембрийскому взрыву в промежутке между 540 и 500 миллионами лет назад. К тому времени кислород мог составлять до 10,5 % атмосферы, что примерно вдвое меньше, чем сегодня.
Исторически сложилось так, что эволюция изображается линейно в виде ветвящегося дерева или сетчато, в виде паутины. Хотя эти метафоры точно отражают многие эволюционные процессы, другие гораздо более извилисты, даже цикличны. Снова и снова жизнь и окружающая среда меняют друг друга. Своим поведением и продуктами жизнедеятельности живые существа вносят долгосрочные изменения в окружающую среду, которые отчасти определяют судьбу их потомков и других видов. Микробы могут засеять облака. Леса на одном континенте могут вызвать дождь на другом. Дыхание может менять планету.
Перед тем как забраться на высокую башню в обсерватории, я так долго представлял себе путешествие на вершину, что не смог предвидеть трудности на обратном пути. После нескольких часов, проведенных на башне, мы с моими спутниками были измотаны и обезвожены. Когда мы начали спускаться, мои ноги непроизвольно дрожали от пронизывающей усталости, знакомой по долгим горным походам. Приходилось двигаться еще осторожнее, чем при подъеме, напрягаясь при каждом шаге.
Над нами на утреннем небе висело плотное белое одеяло. По иронии судьбы то самое явление, ради изучения которого многие ученые посещают башню, часто мешает их работе. В сильный ливень, а особенно во время грозы башня становится еще более непредсказуемой, чем обычно. Меня предупредили, что если во время подъема начнется дождь, то нам, скорее всего, придется повернуть назад, так и не добравшись до вершины. Этого не произошло, и теперь я надеялся избежать опасностей, связанных с перемещением по скользкой лестнице. Гравитация и чувство долга помогали мне идти, и я наконец достиг основания башни, весь обливаясь потом и испытывая огромное облегчение от того, что снова ощутил под ногами землю.
Прошло лишь 20 минут с тех пор, как мы пришли в лагерь, чтобы восстановить силы, и тут температура резко снизилась, сильный ветер начал гнуть деревья, а в небе сверкнули молнии, пошел сильный дождь. Хотя это был не первый ливень за время моего путешествия, он был самым сильным. Все стало влажно-размытым из-за беспорядочных частиц – жидкий белый шум. Вода лилась с крыш, струилась и стекала по песчаной почве. Звук физически стремился подавить все вокруг, как будто он пытался поглотить земную плоскость, как будто дождь вспомнил, что когда-то он был океаном и все еще способен затопить мир.
Я посмотрел на облака – источник этого потопа. Мы видим облака так часто и в таком изобилии, что легко забыть, какое это чудо. Облако бесплотно и в то же время поразительно тяжело: это левитирующее озеро, которое обычно весит больше, чем несколько синих китов. Облако – это воздушная алхимия, одновременно жидкость, пар и кристалл. Это загадочный, но неизбежный результат атмосферной физики. Однако как я теперь знал, облака – это еще и биологическая субстанция: в них присутствуют микробы и споры, полные эха жизни древних живых существ. Облако – это Земля, которая видит свое собственное дыхание.
Взглянув на небо, я вспомнил, как выглядел лес с высоты более 300 метров: километр за километром нетронутые заросли, уходящие к тонкой серой линии горизонта. По объему каждое взрослое дерево в лесу – это в основном мертвая ткань: столб безжизненной древесины, пронизанный тонкими слоями активных клеток, одетый листьями и покрытый симбиотическими микробами. Однако ни один ученый не оспаривает, что дерево – живое. Возможно, лес с его запутанной смесью одушевленных и неодушевленных существ не так уж и отличается от дерева.
Смею предположить, что большинство людей без колебаний назвали бы лес живым. Утверждать обратное кажется ложью, особенно сейчас, когда наука доказала фундаментальную взаимозависимость жизни, воздуха и почвы, подробно описала, как леса генерируют большую часть осадков, выпадающих на их пологи, и выявила обширные подземные сети корней и грибов, через которые деревья и другие растения обмениваются источниками питания и информацией. Концепция живой планеты идет еще дальше. Речь идет не о том, что Земля – это отдельный живой организм, точно такой же, как птица или бактерия, а о том, что планета – это крупнейшая из известных живых систем, объединяющая все экосистемы, и у нее есть все те же структуры, ритмы и процессы саморегуляции, которые есть и у организмов.
Господствующие научные парадигмы последних двух столетий рассматривали происхождение жизни как нечто, случившееся на Земле или в ней, как будто планета была просто декорацией для удивительного явления – яслями, в которых произошло чудо. На самом же деле эти два понятия нельзя разделять таким образом. Жизнь – это и есть Земля. Наша живая Земля – это чудо. Жизнь возникла на Земле, создается на ней и возвращается на нее. Мы до сих пор носим океан в своей крови и выращиваем скелеты из камня. Зарождение жизни означало, что Земля открыла себя, организовала себя, научилась меняться по-новому.
С тех пор то, что мы называем жизнью, и то, что мы называем планетой, были единым целым, и одно непрерывно поглощало и обновляло другое. Земля – это камень, который кипит, бурлит и цветет: цветущая твердыня Везувия, подвешенная в пузырьке дыхания. Земля – это камень, питающийся звездным светом и излучающий мелодии, кружащийся в непостижимой пустоте космоса. Это пульсирующий, дышащий, эволюционирующий камень. И этот камень, как и мы, может умереть.
Дождь прекратился почти так же внезапно, как и начался, хотя вода продолжала обильно капать сквозь ветви. Шум превратился в медитативное журчание, удивительно похожее на тихое потрескивание затухающего костра. Это был конец, но в нем чувствовалось и предвкушение: возможно, не начало, а мост куда-то. Я наблюдал за тем, как сверкающие листья колышутся и трепещут под падающими каплями, поочередно склоняясь и поднимаясь. Казалось, они действительно танцуют, двигаясь под музыку, которую я еще только учился слышать.
Дом Фрэнка Лейка в Орлеане, штат Калифорния, найти нелегко: он расположен на холме, густо поросшем лесом, его пересекают узкие, извилистые дороги, часто без указателей. Я направился туда однажды днем в конце октября, но заблудился и нечаянно вторгся на территорию соседа Лейка, прежде чем нашел нужное место. Когда Лейк и его жена Луна купили этот дом в 2008 году, это было, по сути, маленькое, плохо благоустроенное здание. Лейки расширили его и превратили в большой красивый дом красного цвета – теперь у него остроконечный фасад и деревянное крыльцо. Старая беседка, увитая киви, обрамляет передний двор, где есть пруд, овощная грядка, а также заросли черники и орешника. Рядом стоят несколько открытых сараев, из которых Лейк – эколог-исследователь из Лесной службы США – сделал мастерские и склады. Большую часть прилегающей к дому территории занимают дебри дугласовых пихт, кленов и дубов, поросших папоротниками, ежевикой и зизифусом.
«Это дикий плодовый сад», – объяснил Лейк, показывая мне свой участок и пробираясь между тонкими стволами деревьев и разросшимися кустарниками. На нем были брюки карго, черные ботинки с толстой подошвой и шапка камуфляжного цвета. Он продолжил: «Это место, которым раньше управляли каруки». У Лейка смешанное этническое происхождение: у него есть индейские, европейские и мексиканские корни. В частности, Лейк – потомок каруков, коренного народа северо-запада Калифорнии и одного из крупнейших племен штата. Часть членов его семьи также принадлежит к племени юрок – другим представителям коренного населения штата Калифорния.
«Как мы можем узнать, что вот этот большой дуб, вон тот и другие были частью плодового сада?» – спросил Лейк. Он продолжил, ускоряя шаг по мере того, как говорил: «На самом деле, все выдает большая ровная площадка из красной глинистой почвы, которая находится недалеко от исторической деревни и троп. А еще здесь есть артефакты: в курятнике я нашел наконечники стрел, которые то ли показались на поверхности после того, как дождь размыл землю, то ли их откопали суслики. Еще кое-что я нашел во дворе, например ступку и пестик для растирания желудей. Я понял, что на этом месте выращивали дубы и что оно нуждается в любви».
Пройдя немного вперед, мы попали в дубовую рощу. На лесной подстилке практически не было растительности, местами она была опалена дочерна, ее усыпали желуди. Яркий зеленый мох полностью покрывал гнилое бревно и несколько пней в центре поляны. Когда Лейк только переехал сюда, эта местность представляла собой удушающие заросли дубов, земляничного дерева, сумаха ядовитого и жимолости – эти заросли были настолько густые, что невозможно было ни что-то увидеть сквозь них, ни ориентироваться в них. С 2009 года Лейк, по совместительству сертифицированный пожарный, прореживал и выжигал растительность на этой половине акра[73] земли. Для своих целей он использует бензопилу, а также пропановую и капельную горелки. За годы контролируемого выжигания, или, как это еще часто называют, управляемых пожаров, ему удалось избавиться от всего удушающего деревья подлеска, сократить количество деревьев и дать оставшимся дубам, самым крупным и старым, больше света и пространства, создав плодовый сад, похожий на тот, который был в распоряжении у предков Лейка.
Огонь также помогает в борьбе с вредителями. Каждое лето долгоносики и мотыльки откладывают яйца на желудях, затем эти личинки их пожирают. Если периодически устраивать небольшие контролируемые пожары, они не повредят деревьям, но уничтожат какую-то долю куколок вредителей, которые прячутся в опавших листьях и почве, прежде чем они успеют уничтожить урожай следующего года. Как и многие коренные народы в этом районе, семья и друзья Лейка продолжают использовать желуди для приготовления муки, хлеба и супа.
«Если вокруг деревьев слишком много мусора и подстилки, они будут сильно заражены и мало какие животные или люди захотят есть их желуди. Когда же дуб здоровый и очищен от мусора, как в этом случае, вокруг него начинают появляться дикие животные – белки и олени. Прошлой весной мой сосед видел здесь ильку, – рассказал Лейк, под последним имея в виду лазящего по деревьям крупного всеядного зверя, похожего на ласку, – я видел и желудевых дятлов. Если устраивать контролируемые пожары, то желуди становятся лучше».
«Откуда вы знаете, какие из них самые хорошие?» – спросил я, осматривая сотни опавших желудей у наших ног.
«Ищите серебристо-белые, – сказал Лейк, наклонившись и подняв желудь, – например, как этот». Он осмотрел его внимательнее и заметил: «Знаете, вообще, этот немного поеден». Он продолжил копаться в опавших листьях, и я не мог уследить за его движениями – так быстро двигались его пальцы. «На этом жучки. Эти потрескались и уже покрылись пятнами. Ладно, проехали. Коричневый верх – это плохо. Белая верхушка – хорошо». Он показал мне несколько крупных желудей с аккуратными белыми кружочками на округлом конце: они были гораздо чище и ярче, чем те, что мы видели раньше.
«Белая верхушка – хорошо, – повторил я, – почему же?»
«Пятна сверху обычно означают, что желудь внутри поврежден или его прогрыз какой-то жучок. Если снаружи он чистый, значит, внутри тоже все в порядке». Лейк вскрыл желудь и разделил его пополам по вертикали. Мякоть была гладкой, кремово-белого цвета с оттенком желтого, как французская ваниль. «Этот желудь хорош со всех сторон», – сказал он, поворачивая его то так, то эдак, словно осматривал драгоценный камень. На мгновение он остановился в восхищении. «Это идеальный желудь, – сказал он, – знаете, я чувствую гордость за это: я очень горжусь своей семьей, когда узнаю, что желуди, которые мы нашли, используют в церемониях, ими угощают старейшин или кормят живность, которая здесь размножается. Именно так выглядят традиционные методы управления и обеспечения продовольственной безопасности. Это человеческая услуга экосистемам. А еще это адаптация к климату. Если кто-то бросит сигарету в жаркий летний день и здесь вспыхнет лесной пожар, эта поляна станет барьером между огнем и моим домом, а также между моим участком и землями соседей. Это место обеспечивает нашу безопасность».
Когда Лейк был маленьким, его родные рассказали ему, что огонь может кормить, взращивать и исцелять нас – что он священен. Как и коренные народы по всему миру, предки Лейка осознанно использовали огонь, чтобы изменять окружающую среду в благоприятную для себя сторону. Когда европейские колонизаторы приехали на запад Северной Америки, они увидели роскошные леса и луга: они были похожи на парки и лесные заповедники, настолько открытые и просторные, что их легко можно было пересечь на конном экипаже. Хотя колонизаторы принимали такие ландшафты за нетронутую дикую природу, на самом деле это был результат тысячелетий бережного отношения коренных народов к природе – отношения, основанного на глубоком понимании экологии огня. До появления европейских поселенцев контролируемые пожары, которые разводили коренные народы, в сочетании с лесными пожарами, вызванными молниями, ежегодно сжигали от 16 200 до 52 600 квадратных километров земли в одной только Калифорнии.
Пожары приносили огромную пользу коренным жителям. Они уменьшали плотность деревьев и уничтожали подлесок, чем улучшали видимость для коренных жителей, облегчали им передвижение, устраняли потайные места врагов и помогали росту полян и прерий, куда наведывались олени, лоси, бизоны и другие дикие животные. Некоторые коренные народы, такие как яхи и моно, охотились на медведей и оленей, загоняя их в огненные кольца и стреляя в них из лука. Народы юки и помо сжигали сухие поля, чтобы собрать кузнечиков. Огонь валил чересчур большие деревья и освещал путь, когда света луны и звезд было недостаточно. Дымовые сигналы передавали сообщения на расстояния, которые сложно было преодолеть пешком и на которые разносился человеческий крик. Коренные народы регулярно сжигали иву, орешник, багрянник и многие другие растения, чтобы помочь расти молодым деревьям, древесина которых нужна была им для лодок, инструментов, шнуров, одежды и корзин. Например, для изготовления одной колыбели – своеобразной переноски для ребенка – могло потребоваться от 500 до 675 гибких прутов из шести различных частей обработанного огнем сумаха.
Управляемые пожары заставляли змей, грызунов, клещей и блох уходить с территорий или убивали их. Одновременно с пожаром распространялась зола, удобряющая почву, ускорялся круговорот питательных веществ и увеличивался урожай съедобных клубнеплодов, грибов, семян и ягод. Осторожно выжигая землю вокруг своих поселений, коренные народы также снижали риск возникновения сильных лесных пожаров и защищали себя от надвигающегося пламени.
Когда европейцы вторглись в Северную Америку, поначалу они использовали огонь похожим образом. Однако в течение столетий колонизаторы коренным образом изменили экологию огня в Америке. Если индейские традиции разведения костров способствовали сохранению биоразнообразия и росту числа полезных местных растений, то поселенцы часто разжигали костры, чтобы расчистить огромные участки земли под поля, засеянные монокультурами. В попытке приручить незнакомые ландшафты и навязать единообразие окружающей среде, колонизаторы нарушали экологические ритмы, создаваемые коренными народами тысячелетиями.
К середине 1800-х годов болезни, войны и насильственные переселения разрушили культуру коренных народов, в том числе и традиционную практику контролируемых пожаров. По мере того как развивалась лесная промышленность, а фермы расширялись за счет механизации, поселенцы становились все более нетерпимыми к огню, который они рассматривали как угрозу ценным лиственным породам и устоявшимся пахотным землям. Начиная с конца XVIII века, а то и раньше законы запрещали коренному населению устраивать пожары.
«В начале 1900-х годов нас расстреливали за то, что мы пытались использовать огонь в качестве инструмента управления землей», – говорит Марго Роббинс, представительница племени юрок, а также соучредительница и исполнительный директор Совета по управлению искусственными пожарами. В письме 1918 года окружной рейнджер Лесной службы по фамилии Харли выразил сожаление по поводу «вероломных белых и индейцев», разжигающих костры «по чистой глупости или из беззаботности и вредности». Он утверждал, что единственное решение – это отстреливать их, как койотов. «В более поздние годы, – говорит Роббинс, – людей, которые разжигали несанкционированные костры, сажали в тюрьму, а все пожары тушили к десяти часам утра следующего дня. Это был довольно эффективный механизм, сдерживающий традиционные практики выжигания».
После ряда разрушительных лесных пожаров в начале XX века Лесная служба США стала еще более агрессивно предотвращать их и тушить – эта политика в конечном итоге воплотилась в остроумном обращении медведя Смоки, который остается главным персонажем самой продолжительной кампании социальной рекламы в истории США. Без привычных небольших периодических лесных пожаров многие леса стали похожи на пороховые бочки, готовые взорваться в любой момент.
История подавления пожаров сделала Калифорнию и другие западные штаты особенно восприимчивыми к тем катастрофическим лесным пожарам, которые они пережили за последние 20 лет. Глобальное потепление, продолжительная засуха, аномальная жара, заполоняющие все пространство насекомые и грибы, плохое состояние линий электропередач, расселение людей в отдаленных районах с густой растительностью, сильные воздушные потоки, характерные для Западного побережья, – все это создало условия для возникновения пожаров небывалого масштаба и силы. С 2000 года в США ежегодно сгорает в среднем 28 300 квадратных километров леса, что более чем в два раза превышает среднюю площадь пожаров в 1990-х годах. В 2020 году лесные пожары выжгли более 41 000 квадратных километров, что является вторым по величине годовым показателем с 1960 года, когда начали вести учет. Подавляющее большинство этих площадей находилось на западе Америки и около 40 % – в Калифорнии.
Хотя до европейской колонизации площадь лесных пожаров на западе Северной Америки была больше, это в основном было результатом частых маленьких пожаров, гораздо более мягких, чем ужасающие пожары последних лет. Сегодняшние дикие пожары сильнее и жарче, чем любые из ранее известных. Некоторые из них настолько велики и свирепствуют настолько яростно, что порождают собственную погоду, образуя огненные торнадо и пирокучевые облака, которые стреляют молниями и развеивают по ветру угли, чем вызывают новые очаги возгорания. Все 15 крупнейших лесных пожаров в истории Калифорнии произошли в период с 2003 по 2021 год. Десять из них – в 2018 году или позже. Только в 2020 году случилось пять.
Перефразируя слова Лифа Хиллмана, директора по природным ресурсам и экологической политике племени карук, можно сказать, что исторически сложившийся ошибочный страх перед огнем создал ситуацию, в которой у многих людей теперь есть обоснованные причины бояться. «Мы должны восстановить хорошие отношения с огнем, – сказал он в одном из интервью, – первое, что мы должны сделать, – это “управлять им”. Не “подавлять его”, а “управлять им”».
Во Флориде и на большей части юго-востока США, где лесные пожары никогда не подавлялись в такой степени, как в западных штатах, масштабные лесные пожары были исторически гораздо менее частой проблемой, а искусственное выжигание остается относительно распространенным и сегодня. Хотя экологи и лесничие давно осознали последствия подавления огня на западе США, значимые изменения в политике и практике управления пожарами происходят медленно. Одна из главных трудностей – характерная для западного берега мешанина из федеральных, государственных, племенных и частных земель, у каждой из которых свой набор правил. По мере изменения климата сезон пожаров растягивается, а временны́е окна, в которые можно безопасно проводить контролируемые выжигания, сокращаются. Даже если соблюдать все необходимые меры предосторожности, немного пожаров все же вырываются наружу и сжигают те участки, которые не должны. И хотя дым, который образуется при контролируемых выжиганиях, намного меньше, чем при сильных лесных пожарах, он может ухудшить качество воздуха и угрожать здоровью некоторых категорий людей.
Тем не менее контролируемые выжигания – это один из самых эффективных, дешевых и экологичных способов снизить риск возникновения новых катастрофических пожаров. Столкнувшись с растущей угрозой лесных пожаров, Лесная служба США, Департамент лесного хозяйства и противопожарной защиты Калифорнии и другие правительственные ведомства начали признавать: необходимо возобновить контролируемые выжигания на западе Северной Америки.
«Я думаю, что мы можем изменить нашу траекторию и добиться положительных изменений, – говорит Скотт Стивенс, один из ведущих экспертов по экологии пожаров в стране, – в то же время я больше, чем когда-либо, беспокоюсь о том, возможно ли выполнять эту работу в необходимых масштабах и темпах. Выгляните в окно, и вы увидите, что происходит нечто непостижимое для нашего разума. Я не теряю надежды, но думаю, что нам нужно действовать быстро».
В течение первых нескольких миллиардов лет истории Земли лесных пожаров в том виде, в котором мы их знаем, не существовало. Для возникновения огня необходимы три ингредиента: топливо, кислород и тепло. В ранние годы Земли источников сильного тепла и искр – это молнии, вулканы, камнепады, удары астероидов – было много. Но почти не было свободного кислорода, а также сухой и горючей материи. Около 600 миллионов лет назад цианобактерии и водоросли постепенно начали увеличивать количество кислорода в атмосфере Земли до уровня, составляющего от 10 % до половины его нынешнего уровня. Это было значительное изменение, но недостаточное для возникновения огня. Для создания более привычной атмосферы потребовалась вторая революция, которую начала сама жизнь, – озеленение планеты.
Уже 700 миллионов лет назад, а возможно, и раньше водоросли начали проникать на сушу из моря. Водоросли-первопроходцы, вероятно, обитали в недолговечных прудах и озерах, которые периодически высыхали, что способствовало адаптации водорослей к засухе. Прочные споры защищали их потомство от высыхания. Корни обеспечивали прочность структуры и доступ к удаленным источникам воды и питательных веществ. Внутренняя проводящая система обеспечивала циркуляцию жидкостей и сахаров по все более крупным телам растений. Площадь поверхности листьев, доступной для фотосинтеза, стала значительно больше[74].
Где-то в период между 500 и 425 миллионами лет назад появились первые наземные растения.
В периоде между 400 и 360 миллионами лет назад растения пережили новый эволюционный подъем. Они развили гораздо более крупные и сложные тела, у них появились более широкие листья и прочные корни. Если самые ранние наземные растения были миниатюрными и предвещали появление современных мхов, антоцеротовых и печеночников[77], то некоторые растения в конце девонского периода становились первыми деревьями.
Вскоре после этого возникли первые семенные растения[80]. Они очень хорошо развивались и превратились в привычные нам гинкго и хвойные деревья. Где-то в промежутке между 250 и 150 миллионами лет назад у некоторых растений появилась новая замечательная особенность: листья уникальной формы, которые, как сигнальные флажки, указывали местонахождение их пыльцы. Это делало растения еще более привлекательными для питающихся пыльцой насекомых, которые невольно помогали растениям размножаться. Вскоре листья-флажки приобрели яркую окраску, что помогло им выделиться среди зелени. Аромат и нектар подсластили дело, а 65 миллионов лет назад по всему миру распространились цветковые растения[81]. Примерно в то же время злаки, которые возникли более 100 миллионов лет назад, постепенно распространялись по планете и в итоге покрыли от 30 до 40 % поверхности суши.
Растения сильно изменили земную кору и атмосферу. Кислород, который выделяли цианобактерии, уже начал формировать озоновый слой в стратосфере – защищал жизнь от вредного ультрафиолетового излучения. Наземные растения укрепили его, укрыв новые поколения обитателей Земли. Озеленение континентов резко ускорило круговорот воды в природе, а значит, и скорость выветривания горных пород. Растения, грибы и микробы раскалывали камни корнями, растворяли их кислотами и обогащали землю органическими веществами, превращая твердую кору в податливую почву. Деревья, кустарники и другие крупные растения с обширной корневой системой укрепляли берега рек, заставляли реки и ручьи приобретать извилистые формы, пересекая поля и долины, и не позволяли им смывать в море слишком большое количество накопившейся почвы и грязи.
Под землей корни растений и грибы образовывали симбиотическое партнерство, известное как микориза: гифы грибов окружали и срастались с корнями растений, помогая им извлекать из почвы воду и питательные вещества, такие как фосфор и азот, в обмен на богатые углеродом сахара. По мере развития наземных экосистем эти симбиотические сети становились все более сложными и развитыми, позволяя деревьям и другим растениям обмениваться друг с другом водой, пищей и химическими веществами.
Как только наземные растения появились, они помогли довести содержание кислорода в атмосфере до современного нам уровня и даже выше. Процесс, с помощью которого это произошло, был не просто выделением в воздух кислорода от растений. Подавляющее большинство кислорода, который выделяет фотосинтезирующий океанический планктон и наземные растения, другие организмы применяют в рамках бесконечного цикла. Чтобы расти, планктон и растения поглощают углекислый газ, используют его для строительства своих клеток и тканей и выделяют кислород в качестве отходов[82]. Животные, грибы и микробы поедают и разлагают планктон и растения, захватывая при этом кислород и выделяя углекислый газ. Однако не все фотосинтезирующие организмы потребляются другими существами или разлагаются. Часть из них оседает в относительно нетронутом виде на морском дне или в озерах, болотах и оползнях. Кислород, который животные и редуценты могли бы использовать для расщепления отсутствующего планктона и растений, остается в атмосфере, вырвавшись из круговорота. Постепенно этот избыток кислорода накапливается.
С течением веков под действием солнечной энергии алхимия морского планктона и наземных растений в сочетании с непрерывным поглощением жизни Землей подняла уровень кислорода в атмосфере от практически нулевого до рекордных 30–35 % в каменноугольном периоде (358,9–298,9 миллиона лет назад), за которым последовал аналогичный подъем в меловом периоде (145–66 миллионов лет назад). Находясь в плотном, богатом кислородом воздухе, который значительно облегчал дыхание и полет, насекомые и членистоногие каменноугольного периода увеличивались в размерах: многоножки становились такими же огромными, как доски для серфинга, а крылья стрекоз были такой же длины, как крылья современных голубей.
Наземные растения также стали важным компонентом долгосрочного углеродного цикла и терморегуляции Земли. Совместные рост и деятельность наземных растений, грибов и микробов разрушают горные породы по меньшей мере в пять раз быстрее, чем дождь, ветер и лед, захватывая при этом углерод из воздуха и ускоряя его отложение. Уничтожая парниковый газ в атмосфере, этот процесс биологического выветривания, как известно, способствует охлаждению планеты. Во время перехода от девонского к каменноугольному периоду, вскоре после распространения лесов, на Земле начался очередной ледниковый период и массовое вымирание, которое, возможно, продолжалось около 100 миллионов лет. Отчасти в этом повинны переместившиеся континенты и океанические течения, которые изменили направление движения. Но деревья и другие наземные растения, вероятно, тоже сыграли важную роль.
Примерно в то же время у растений появились лигнин[83] и другие прочные структурные ткани, которые микробы и грибы еще не могли достаточно тщательно разложить. По словам ботаника Дэвида Бирлинга, произошло «глобальное несварение желудка», и большое количество углерода оказалось заключено в болотах и торфяниках, что еще больше охладило планету. Однако в конечном итоге, как и в случае с предыдущими глобальными оледенениями, земной термостат восстановил климат. Со временем симбиотические микробы, грибы и такие животные, как термиты, приобрели способность переваривать даже самые неподатливые растительные ткани.
Как только атмосферный кислород на Земле оказался на исторически высоком уровне, как только появились обширные леса, покрывающие континенты, Земля стала более гостеприимной – более живой, чем когда-либо. А вместе с этим гораздо более огнеопасной. На новой Земле огонь стал привычным явлением. Обугленные остатки растения возрастом 420 миллионов лет, сохранившиеся в алевритовом камне, – это самое раннее свидетельство лесного пожара. С тех пор древесный уголь присутствует в ископаемой летописи.
Начиная с девонского периода многие растения постепенно приспосабливались к постоянному присутствию огня. У них развилась толстая, устойчивая к огню кора, сочные листья и жизнестойкие клубни, которые были способны к самовосстановлению в обугленной почве. Некоторые растения даже стали зависеть от огня при воспроизводстве: у определенных видов сосен шишки запечатаны смолой, которая плавится в жаре лесного пожара и позволяет семенам попасть в плодородный пепел. Дым, похоже, также стимулирует начало цветения у некоторых видов растений, а другие цветковые растения распускаются только после пожара.
Таким образом, огонь приспособился к жизни. «Огонь не может существовать без живого мира, – пишет историк огня Стивен Пайн в книге «Огонь: краткая история» (Fire: A Brief History), – химическое окисление постепенно стало частью биологии горения». Там, где лесные пожары – регулярное явление, они начали бесконечный процесс эволюции совместно с теми самыми экосистемами, которые сделали возможным их существование. Результат этого известен как пожарный режим – особенности лесных пожаров в отдельном регионе, их частота, интенсивность и продолжительность. Если огонь – это своего рода музыка, возникающая в результате взаимодействия жизни и окружающей среды, то пожарный режим – это мелодия или тема, которую повторяющиеся лесные пожары и их конкретная среда обитания сочиняют вместе.
Многие леса нашей планеты развивались в условиях периодических лесных пожаров различной интенсивности. Если не считать тропических лесов, огонь и лес, как правило, восстанавливают друг друга. Особенно тесные отношения с огнем сложились у степей, прерий и саванн: когда лесные пожары освобождают лесные участки от растительности, там вырастают травы, приспосабливаясь к жаркой и сухой местности. В свою очередь новая растительность вызывает новые пожары, которые легко переносят глубоко укоренившиеся и жизнеспособные травы. Так цикл продолжается. Наконец, даже заболоченные земли смогли поладить с огнем.
Когда огонь стал частым явлением в земной системе, появился совершенно новый вариант эволюционного развития: был шанс, что одно или несколько существ научатся управлять им. Когда шимпанзе видят лесной пожар, приближающийся к ним через саванну, они не всегда спасаются бегством. Иногда они следят за продвижением огня с безопасного расстояния и, когда пламя уходит, осторожно осматривают выжженную поросль. В других случаях они находят место, которое горело несколько дней или недель назад. Среди обгоревших кустарников и пепла они могут найти немного пищи: обугленные семена и плоды, возможно, нежные зеленые побеги, брошенные птичьи яйца, насекомых и ящериц, вылезших на голую поверхность или обгоревших, прежде чем они смогли выбраться. Бабуины и обезьяны-верветки также ищут пропитание после лесных пожаров. Миллионы лет назад первые люди, вероятно, тоже так делали.
В какой-то момент – возможно, в промежутке между одним и двумя миллионами лет назад, хотя никто точно не знает, когда именно, – наши предки начали управлять огнем. Вероятно, они стали подражать ястребам и соколам, которые сбрасывали горящие ветки на поля, чтобы разжечь пожар и выгнать добычу из укрытия. Может быть, они приносили горящие растения в каменные кострища или обычные очаги, где затем жарили клубни и учились использовать в качестве топлива дерево, сухую траву и навоз животных. Археологические находки – хорошо прогоревшие листья, ветки и кости, а также участки земли и осколки камня, некогда нагретые до высокой температуры, – свидетельствуют о том, что примерно 400 000 лет назад люди уже регулярно разводили костры.
Огонь давал тепло, когда не было солнца, и свет ночью. Пламя отгоняло опасных хищников, отпугивало вредителей и согревало людей. Вечерний костер становился местом бесед и рассказов. Факел или масляная лампа превращали мрачные очертания пещеры в полотно для мифов и воспоминаний. Вместе с охотой приготовление пищи на огне позволило человеку развиваться и обеспечивать необходимыми питательными веществами более крупный, плотный и голодный головной мозг с почти втрое бóльшим количеством нейронов. Огонь, пожалуй, самый важный катализатор человеческой эволюции – печь, стоящая за нашим интеллектом, технологиями и культурой.
Стратегическое выжигание окружающей среды, несомненно, древняя практика, но ее точное происхождение затерялось в дописьменной истории. Однако несомненно следующее. Когда коренные народы начинали экспериментировать с контролируемыми пожарами – не только в Северной Америке, но и в Африке, Австралии и Азии, – они делали это в соответствии с пожарными режимами, которые сформировались на протяжении многих миллионов лет. Они учились пожарам у величайшего из всех учителей, первого Прометея – нашей живой Земли. На протяжении тысячелетий люди стали управлять экологическими ритмами огня. В конце концов мы изменили их сильнее, чем любое существо до нас. Иногда эффект был потрясающим, иногда мы сталкивались с ужасающими последствиями.
На следующий день после встречи с Фрэнком Лейком в его поместье я отправился на северо-восток от Орлеана, мимо Сомс-Бара в Национальный лес Кламат, неподалеку от района, известного как Роджерс Крик. Мох покрывал все камни, стволы и пни. Вдоль каждой ветки свисали нити бледного лишайника, как будто деревья были старинными люстрами, залитыми расплавленным воском. Постоянный туман и мелкий, прерывистый дождь создавали атмосферу тропического леса. В воздухе витал стойкий запах мокрой земли и гниющих листьев, смешанный с противоположными им запахами – ароматом лесного дыма и пепла.
Десятки людей, одетых в огнезащитную одежду – рубашки желтого цвета и зеленые брюки, остановились вдоль дороги, ведущей в лес, чтобы поправить каски, пристегнуть к спинам баллоны с пропаном и проверить подключенные к ним горелки – длинные тонкие металлические стержни с потоком горящего газа на одном конце. Хотя все они были сертифицированными пожарными, они приехали не для того, чтобы что-то тушить. Они приехали, чтобы поджигать. Эта разношерстная группа из лесников, защитников природы, парамедиков, членов местных коренных общин, студентов и любителей пиротехники приехала издалека, чтобы принять участие в программе, известной как TREX, которая организует практикумы по управляемым пожарам. Основанная в 2008 году Лесной службой США и организацией The Nature Conservancy, программа TREX учит людей, как использовать контролируемые поджоги для улучшения экосистем и снижения вероятности возникновения сильных лесных пожаров.
Пожарные – некоторые из них предпочитали, чтобы их называли поджигателями, – осторожно спускались по крутым склонам в глубь леса, отыскивая большие кучи веток и хвороста. Эти кучи собрали лесники в течение нескольких месяцев до этого; чтобы ветки и хворост остались сухими, лесники укрыли их вощеной бумагой по центру. Найдя кучу, пожарный упирался горелкой в ее сердцевину и, нажав на рычаг или повернув ручку, увеличивал подачу газа, изнутри опаляя кучи яростным оранжевым пламенем.
Поначалу казалось, что некоторые кучи слишком влажные, чтобы гореть равномерно. Хотя из них исходили шлейфы дыма, которые напоминали пробуждающиеся от дремоты вулканы, пламя в них не разгоралось. Небольшой дождь полезен для сжигания куч, поскольку он не дает огню стать слишком большим и жарким, но слишком много влаги сводит все усилия на нет. Подбрасывая ветки на крупную кучу, в которой огонь не угасал, лесной эколог и пожарный Майкл Хентц объяснил, что кучам веток и хвороста нужно время, чтобы загореться и высохнуть изнутри, прежде чем разгореться полностью.
С течением дня все больше и больше куч начинали гореть, иногда так сильно, что пепел и угли от них вздымались высоко над нами. Вскоре весь лес, казалось, светился и потрескивал в подвижных слоях тумана и дыма. Хотя я знал, что эти пожары были запланированными, их вид все равно вызывал во мне какой-то глубоко заложенный инстинкт выживания – рожденное где-то на подсознательном уровне чувство, что что-то не так. Было странно видеть горящий лес. Но это было и красиво. Когда мы смотрели на многочисленные кучи хвороста и кольца дров, из центра которых вырывалось пламя, казалось, что мы попали в колонию гнезд феникса.
«Это важнейший шаг по возвращению огня на этот горный склон», – сказал Зак Тейлор, руководитель пожарных работ и один из главных организаторов сегодняшнего мероприятия. Его лицо обрамляла короткая каштановая борода, он носил очки в тонкой оправе и бейсболку, а к его внутреннему карману был прикреплен радиопередатчик. Тейлор объяснил, что на тех 20 гектарах, которые они сжигали, росли литокарпус густоцветковый, дуб бархатистый, дуб золоточешуйчатый, клен крупнолистный, земляничное дерево и огромное количество тонких и высоких дугласовых пихт.
«Мы стремимся к тому, чтобы было меньше хвойных деревьев и больше здоровых лиственных пород, – продолжил он, время от времени делая паузу, чтобы сплюнуть, – этот важный источник пищи представляет большую ценность для дикой природы, но их не хватает в ландшафте из-за столетий политики подавления пожаров. Мы не пытаемся вернуться в прошлое. Я не думаю, что такое действительно возможно. Все, что мы можем сделать, – это сказать: “Вот что мы хотели бы получить. Каковы логические шаги, которые поведут нас в этом направлении? И в первую очередь это использование огня”».
В конечном итоге, когда эта часть леса будет достаточно прорежена, Тейлор и его коллеги планируют вернуться и запустить сплошной пал – низовой пожар, который охватывает заранее определенную территорию. В процессе пожара будет уничтожена вся сухая, легко воспламеняющаяся растительность на лесной подстилке, а также оставшиеся кустарники и колючая поросль, но при этом крупные деревья не пострадают. Команды поджигателей, скорее всего, будут проводить сплошной пал с помощью капельных факелов – емкостей, из которых на землю выливается горящая смесь бензина и дизельного топлива.
Пожарный эколог Скотт Стивенс не понаслышке знаком с последствиями таких выжиганий. «Огонь обладает большой способностью дарить живой системе нечто важное, – говорит он, – в Йосемити есть места, где мы позволяли пожарам от молний гореть без тушения в течение 50 лет. Там на открытых пространствах растут большие старые деревья: они перемежаются с кустарниками, обгоревшими бревнами, все еще стоящими засохшими деревьями и множеством поросли между ними. Некоторые люди, глядя на это, могут подумать, что это беспорядок, потому что они привыкли к густому лесу. Но то, что они видят, ближе всего к действующему пожарному режиму в Калифорнии. В 90 % случаев пожары, возникающие там, проходят сами по себе. Лес полностью саморегулируется».
Когда Фрэнк Лейк был мальчиком, TREX еще не существовало, закон часто запрещал традиции коренных народов по выжиганию, а контролируемые пожары на западе страны были редкостью. Он помнит, как некоторые члены его семьи и старейшины сетовали на исчезновение огня в округе. Его отец, Бобби Лейк-Том, также известный как Знахарь Гризли, и его дед, Чарли «Красный Ястреб» Том, были знахарями племени каруков. Они брали Фрэнка с собой к священным местам, которые назывались «лечебными», где они молились и периодически разводили небольшие костры. Иногда они посещали места, где кто-то нарушил закон, устроив контролируемый пожар, чтобы расчистить место под ягоды, повысить урожай желудей или стимулировать рост свежего орешника для плетения корзин. «Мой дед Чарли, предводитель обрядов, говорил о важности огня для нашей культуры и о том, что с тех пор, как Лесная служба его отняла, Земля стала болеть и умирать, – сказал мне Лейк во время одной из наших бесед, – нельзя все время ждать, пока ударит молния. Как культура, зависящая от огня, вы должны начинать пожар сами».
Родители Лейка развелись, когда ему было около пяти лет, после чего он жил в Орлеане, Юрике и резервации Юрок. Со средней школы он жил с мамой и отчимом в Сакраменто. «Я не был самым сильным учеником, – вспоминает он, – я был из тех детей, которые всегда срывались с места и шли играть в лес». Его условно приняли в университет Калифорнии в Дэвисе, где ему пришлось пройти коррекционный курс английского языка. «Я знал культуру своего народа, но у меня не было западных академических навыков, – говорит он, – и это стало проблемой, потому что я не был силен в письме. Я даже не сдал свой первый экзамен по экологии дикой природы. Я знал все виды животных, знал все места их обитания. Я мог определить их по следу, по черепу, по меху и перьям, но не мог написать их латинские названия».
После окончания Калифорнийского университета в Дэйвисе в 1995 году Лейк провел несколько лет в Южном Орегоне и Северной Калифорнии, работая в области биологии промысловых рыб в Лесной службе США. Затем, в 1999 году, Меграмский пожар уничтожил то, что Лейк называл своим домом, спалив более 500 квадратных километров национального леса, индейских резерваций и частных земель. В то время это был один из крупнейших лесных пожаров в истории Калифорнии. Густой дым заполнял небо в течение нескольких недель. На крутых участках, где сгорела бóльшая часть деревьев и растительности, скалы разрушались, а оползни засоряли реки наносами.
Для Лейка этот кризис стал толчком к прозрению: пожар в Меграме не был в компетенции только его коллег по пожарной экологии и лесному хозяйству. Он имел непосредственное отношение и к его работе как биолога в области промыслового рыболовства. Деревья и рыба, огонь и вода – все они связаны между собой. «Лесники и пожарные смотрели на горный хребет в лесу, а гидрологи и рыболовы – на ручьи и реки, – говорит он, – мы должны были управлять всеми этими ресурсами, но, похоже, не могли оглядеться и посмотреть на это шире. Тогда я подумал: “Что объединяет хребет и реку?” Это был огонь».
Лейк вспомнил, чему его учили старейшины общины: как слишком малое, так и слишком большое количество огня одинаково вредно для рыбы и других водных жителей. Если пожары были слишком маленькими и редкими, то деревья начинали затмевать собой все пространство, не давая осадкам наполнять родники и водохранилища. Если пожары были слишком большими и разрушительными, то исчезала растительность, которая впитывала бы излишки воды, и корни, которые удерживали бы почву на месте и без которых случались новые наводнения и оползни. После пожара в Меграме эти экологические связи, казалось, приобрели новое значение. Осознав, как много еще предстоит узнать, Лейк решил оставить работу и вернуться к учебе.
Осенью 2000 года он начал работу над докторской диссертацией по экологии в Государственном университете Орегона, где он был одним из немногих представителей коренных народов среди студентов. Однажды на лекции он встал и начал спорить с белым профессором, который преуменьшал значение контролируемых поджогов, совершаемых коренными народами, в формировании ландшафта Северной Америки – на тот момент это было популярное мнение. Лейк помнит, что сказал: «Знаете, профессор, мне кажется, вы даете неоднозначную точку зрения». Профессор ответил: «Не уверен в этом». «Ну, я не думаю, что вы провели тщательный обзор литературы», – сказал Лейк. «Хорошо», – сказал профессор, – если вы сможете обосновать свое утверждение и привести доказательства, я подумаю над этим».
Два дня спустя после изнурительных поисков в библиотеке Лейк пришел в аудиторию с несколькими десятками страниц раздаточных материалов, документирующих традиции коренных народов в области поджогов. «Вот что вы проигнорировали, – сказал Лейк профессору. – Вы сказали, что у коренных жителей не было причин выжигать свое место жительства. На самом деле у них было довольно много причин. Вы проигнорировали культурную антропологию, археологию и устную историю той самой системы, в которой вы должны быть экспертом. Я вижу, что вы привносите в свой курс предвзятость, которая противоречит принятию и признанию коренных народов. И я вас за это осуждаю».
Этот профессор изначально был членом диссертационного комитета, и, по воспоминаниям Лейка, «преподавателю не понравилось, что его авторитет и точка зрения оспариваются». В 2007 году, спустя несколько лет после подачи прошения о создании более диверсифицированного комитета, Лейк успешно защитил диссертацию, посвященную интеграции экологических знаний коренных народов в западную науку, для возобновления предписанных пожаров в Северо-Западной Калифорнии и в особенности использования контролируемых пожаров для регуляции роста ивы, пригодной в плетении корзин. Вскоре после этого он перешел на постоянную работу в качестве эколога-исследователя в Лесную службу США.
С тех пор он опубликовал множество научных работ по предписанным пожарам и рациональному использованию природных ресурсов коренными народами. В 2018 году, спустя почти 20 лет после пожара в Меграме и после многих лет борьбы с предубеждениями против коренных народов в научных кругах, он наконец опубликовал исследование, которое доказывало четкую связь между огнем и рыбой. Вот что Лейк узнал от своих старейшин. Иногда каруки использовали контролируемые пожары, чтобы «лосось вернулся из глубин океана», но многие его коллеги из научной среды отвергли его слова как народную выдумку. Однако, используя спутниковые снимки НАСА и метеорологические заметки, Лейк и двое его коллег продемонстрировали следующее. Отражая тепло и свет, дым лесных пожаров снижает температуру рек, способствуя выживанию мигрирующего лосося и других видов, приспособленных к холодной воде, особенно во время жары. Это один из многих нюансов экологии огня, который коренные народы открыли за тысячи лет до того, как она превратилась в официальную научную дисциплину.
Лейк стал ключевой фигурой в сотрудничестве между Лесной службой и коренными племенами и начал бороться за возвращение контролируемых пожаров на запад Северной Америки. Во многом благодаря усилиям Лейка и других представителей коренных народов федеральные органы власти и органы власти штатов все чаще используют предписанные пожары для восстановления экосистем и снижения вероятности возникновения новых пожаров разрушительной силы. В январе 2022 года Лесная служба объявила о новой национальной стратегии противостояния пожарному кризису, призвав к «смене парадигмы» в политике управления земельными ресурсами.
Согласно плану, Лесная служба намерена сотрудничать со «штатами, племенами, местными общинами, частными землевладельцами и другими заинтересованными сторонами», чтобы увеличить объемы обрезки ветвей и контролируемого выжигания в четыре раза по сравнению с текущим уровнем. На проект выделено три миллиарда долларов по закону об инвестициях в инфраструктуру и рабочие места, принятому в 2021 году. «Нам необходимо прореживать западные леса и возвращать в западные ландшафты огонь низкой интенсивности в виде как контролируемых, так и естественных пожаров, – говорится в докладе, – работая над тем, чтобы лесные угодья и сообщества могли устоять перед диким огнем, который необходим адаптированным к огню ландшафтам».
Я спросил Лейка, каким он видит будущее проекта. «Я хочу идти дальше, – ответил он с типичной для него горячностью (однажды он описал мне себя как «своего рода сильную личность»), – если мой «золотой стандарт» – это плодовый сад в пол-акра, то у нас должно быть 200 квадратных километров таких садов, ведь именно это нужно нам здесь. Я изучил западную научную систему. Я использую ее, чтобы продемонстрировать, что практика коренных народов может достичь желаемых целей в области связывания углерода, устойчивости к изменению климата, продовольственной безопасности, биоразнообразия и смягчения последствий сильных лесных пожаров. Племена не должны подчиняться правительственным агентствам. Они должны быть соруководителями, соуправляющими. Мы начинаем приближаться к этому. То, что я делаю, больше не подвергается сомнению, как это было раньше. Ты служишь примером, и люди начинают продолжать твое дело по-своему уже в других местах».
Его ответ напомнил мне о разговоре с Марго Роббинс. «Огонь должен принадлежать людям, а не только правительственным учреждениям», – сказала она мне. «Огонь должен быть частью экосистемы. Наша обязанность – научиться пользоваться огнем, чтобы мы могли взять на себя надлежащую роль в разведении огня на земле. И я имею в виду не только коренных жителей – я имею в виду всех».
Когда огонь впервые стал частью земной системы, он был очень непредсказуем. Для формирования тех ритмов, которые характерны для современных адаптированных к огню экосистем, потребовались сотни миллионов лет. Самые ранние лесные пожары на Земле, вероятно, были непостоянны и стихийны, появляясь среди наземной флоры болот и заболоченных местностей более 400 миллионов лет назад. Напротив, во время каменноугольного периода, в промежутке между 375 и 275 миллионами лет назад, когда уровень кислорода в атмосфере достиг своего пика, а в воздухе парили гигантские стрекозы, пожары были частыми и очень сильными, их температура достигала от 400 до 600 °C и сжигала даже пышную влажную растительность. В течение долгого времени уровень кислорода, а также частота и интенсивность лесных пожаров продолжали сильно колебаться.
Однако примерно 200 миллионов лет назад, похоже, что-то изменилось: количество кислорода в атмосфере Земли стало стабильным, оставаясь в относительно узком диапазоне от 20 до 30 %. Инновационные эксперименты, которые провела ученая-почвовед Клэр Белчер из Эксетерского университета, показали, что пожары не могут поддерживать себя, если в атмосфере содержится менее 16 % кислорода. И наоборот, если кислорода больше 23 %, лесные пожары выходят из-под контроля и практически все, что не залито водой или не погружено в воду, становится легковоспламеняющимся.
В последние 55 миллионов лет уровень кислорода в атмосфере был как никогда стабилен, в районе 21 %, что достаточно высоко, чтобы поддерживать происходящие время от времени лесные пожары и огромное разнообразие сложной, приспособленной к огню жизни, но не настолько высоко, чтобы любая шальная искра разжигала неудержимое пламя. Ученые долгое время пытались объяснить этот удивительный баланс. Однако в последние пару десятилетий они начали сходиться во мнении о возможном ответе: это коэволюция огня и жизни.
Геолог Ли Камп был одним из первых ученых, официально опубликовавших теорию об этом особом планетарном балансе. Впоследствии ее развили Тим Лентон и другие исследователи. Ключ к пониманию их моделей – химический элемент, название которого созвучно со звездным светом, – фосфор[84]. Все живые организмы нуждаются в фосфоре, это важный элемент для посторения ДНК и клеточных мембран, однако его природные источники ограничены. Бóльшая часть фосфора находится в горных породах и постепенно высвобождается на поверхность под воздействием дождя, льда и ветра. Когда микробы, грибы и растения заселили сушу и, став активной частью круговорота воды, стали разрушать кору планеты с помощью корней и кислот, они ускорили высвобождение фосфора из горных пород и увеличили поток фосфора с суши в море через реки. Это в свою очередь повысило производительность как наземных растений, так и обитающих в океане фотосинтезирующих организмов, таких как фитопланктон. Эта элементарная связь между сушей и морем, по мнению Кампа и его коллег, в конечном итоге стала основой для жизненно важного цикла.
Когда уровень кислорода в атмосфере поднимается слишком высоко, пожары становятся безудержными и уничтожают огромные массивы растительности, снижая общую способность наземных растений высвобождать и улавливать фосфор. В то же время все больше доступного фосфора попадает в океан, где его используют планктон и водоросли. Однако морские фотосинтезирующие организмы используют этот фосфор не так эффективно, как их наземные собратья. Наземные растения способны запасти в своем теле 1000 атомов углерода на каждый атом фосфора, который они получают. Океанические растения, напротив, запасают только 100.
Таким образом, повышение уровня кислорода и бушующие лесные пожары в конечном итоге снижают общую продуктивность фотосинтезирующих организмов Земли и уменьшают количество органического вещества, которое оседает на дне болот и океанов, ослабляя сам механизм, с помощью которого кислород накапливается в атмосфере. В течение миллионов лет уровень кислорода падает, бушующие пожары вспыхивают и разгораются, а наземные растения восстанавливаются. Хотя эта теория еще не стала общепризнанной, все больше ученых считают, что описываемый ею цикл стабилизировал количество кислорода в атмосфере Земли по меньшей мере на 50 миллионов лет.
Когда в 1980-х годах гипотеза Геи приобрела широкую известность, одними из самых спорных ее постулатов были утверждения о том, что жизнь управляет климатом планеты в своих интересах и что земная система в целом активно «стремится к достижению оптимальной физической и химической среды для жизни на планете», как выразились Джеймс Лавлок и Линн Маргулис еще в начале своего научного пути. Как показывает история Земли, это не совсем так[85]. Напротив, многие формы жизни – от микробов до деревьев и двуногих обезьян – стали причиной самых страшных кризисов в истории Земли или усугубили некоторые из них.
Не существует единого «оптимального» состояния планеты, которое бы устраивало все огромное разнообразие видов жизни, существовавших на протяжении последних четырех миллиардов лет. Однако в целом, если дать жизни и окружающей среде достаточно времени и возможностей, то, похоже, они сами выработают те типы взаимодействия и те ритмы, которые обеспечат их взаимное существование. В этом нет ничего телеологического. Такое постоянство не проектируется и не планируется. Это результат неминуемых физических процессов, связанных с процессами, которые управляют эволюцией видов.
Все сложные многоклеточные организмы выработали огромное количество способов поддерживать гомеостаз – сохранять устойчивое состояние физических и химических условий, необходимых для дальнейшего существования. Все сложные организмы также являются химерами: их геномы представляют собой лоскутное одеяло, сшитое из генов, привнесенных вирусами и позаимствованных у других видов. Некоторые органеллы в их клетках когда-то были свободноживущими бактериями и только затем стали частью многоклеточного организма. Кора деревьев, мех или кожа животных населены триллионами микробов – тайно конкурирующих, сотрудничающих и размножающихся. Любое отдельное растение, гриб или животное – это, по сути, экосистема. Если такие сложные существа могут поддерживать гомеостаз – а по этому вопросу разногласий нет, – то, возможно, аналогичное явление происходит в масштабах лесов, лугов, коралловых рифов и других экосистем.
Экосистемы не могут конкурировать и размножаться так, как это делают организмы и виды, но они живые сущности, способные к саморегуляции и эволюции. Они наследуют изменения, внесенные их предшественниками, и передают новые изменения последующим поколениям. Конечно, конкретные виды и места обитания в этих системах со временем сильно меняются. Однако отношения, определяющие их, те циклы и сети, которые связывают добычу и хищника, цветок и пчелу, лист и пламя, а также созданная жизнью физическая инфраструктура – богатые почвы, сети корней и грибов, рифы и океанические отложения, – все это, как правило, сохраняется. Или, если они разрушены, восстанавливается в той или иной форме.
Совокупности видов, которые помогают поддерживать систему, будут пользоваться преимуществом, в то время как те, что доводят систему до состояния разрушения, в конечном итоге уничтожат сами себя, даже если получат преимущества в краткосрочной перспективе. Наиболее устойчивые экосистемы – те, которые лучше всего умеют адаптироваться к вызовам, – будут жить дольше всех. Возможно, этот феномен выносливости распространяется и на планету в целом. Важно не намерение выжить, а тенденция – не императив, а склонность. Будь то одна клетка или кит, прерия или планета, живые системы находят способы выжить.
Вскоре после того, как мы с Фрэнком Лейком осмотрели его участок, он отвез нас в Национальный лес Шести рек, чтобы поближе познакомиться с местными пейзажами. Проезжая по крутой, извилистой дороге, мы увидели шлейф дыма, плавно поднимающийся из зарослей папоротников и ежевичных лоз.
Лейк притормозил, чтобы мы могли получше его рассмотреть. За дымом, между обугленными останками нескольких деревьев, теперь полых и сужающихся к вершинам, как маленькие древние храмы, извивалась река пепла.
«Остановимся здесь? – спросил Лейк. – Мы можем припарковать машину на обочине. Это похоже на последствие контролируемого выжигания».
Мы вышли из машины и осмотрели местность. Прямо через дорогу между почерневшими дугласовыми пихтами, мшистыми дубами, дикими розами и кленами с золотистыми листьями вились дымовые завесы, почти такие же тонкие и прозрачные, как пар. Несколько поваленных деревьев превратились в разваливающиеся угольно-черные пни. Неподалеку из особенно большого бревна, похожего на частично сожженную байдарку, сыпался серый пепел. Лейк пояснил, что здесь, очевидно, кто-то несколько дней назад сжег кучу веток, оставленных ранее. Возможно, это сделали участники программы TREX или другие местные поджигатели.
«Из-за подавления пожаров эта территория заросла, – сказал Лейк, – там, где раньше было больше пожаров и питательных веществ, теперь мы видим разложение».
Затем Лейк отодвинул в сторону лежащую неподалеку лесную подстилку, пепел и землю и показал мне, что огонь добрался до закопанного бревна: оно все еще тлело под землей. Дым исходил и отсюда. «Несмотря на то что прошли дожди, под землей все еще есть сухие бревна», – сказал он. Затем Лейк продолжил: «Такие пожары помогают создавать разнообразие». Он пояснил: когда бревно сгорит полностью, в почве появится пространство, через которое воздух и вода смогут перемещаться более свободно. «Здесь будет “макропора”, – сказал он, – влажное место, которое полюбит живность. Идея состоит в том, что необходимо поддерживать жизнь тех существ и вещей, которые для нас наиболее ценны, и это долг человека. Нам необходимо не только уменьшить угрозу разрушительных неконтролируемых лесных пожаров для этих сообществ, как мы сделали это здесь, но и показать нашу ответственность перед лесом, чтобы обеспечить его выживание».
В тот же день, но чуть позже, Лейк подобрал убитого оленя, на которого охотился, и сдал его в универмаг в Хэппи-Кэмп. Мы заговорили о том плодовом саде, который Лейк возрождал. Он рассказал мне, как он разговаривает со своими дубами, объясняя свои намерения, и как часто он начинает контролируемые пожары с молитвы. «Раньше перед молитвой мне нужна была небольшая ароматическая палочка с шалфеем и кедром, чтобы очистить все и привести в порядок», – сказал он. «Как-то я копался в сумках и нашел один из последних пучков шалфея, которые мой отец сделал перед смертью. И когда я достал его, – он сделал паузу, его голос надломился, – он пах моим отцом».
Он говорил: «Когда ты собираешься сделать что-то хорошее и тебе нужна духовная поддержка и защита, сожги это и помолись о возможности совершать хорошие поступки». Я сжег этот пучок, достал зажигалку BIC, намазал себя золой, а потом зажег горелку и поджег участок. Я сделал это с молитвой. Я сделал это с добрым намерением. Сделал не в страхе, а в благоговении перед моими деревьями. Я сделал это с чувством исполнения долга перед теми деревьями, с которыми разговариваю, которым молюсь и пою».
«Деревья не могут делать это сами, – сказал он, – и леса не могут, и мы не можем. Когда же мы поймем, что являемся частью общего процесса климатической адаптации и выживания? Когда мы поймем, что выжить можно только вместе?»
В детстве И Го редко видела голубое небо. Каждый раз, когда она смотрела вверх, ее глаза встречались с густой серой дымкой. В ее родном городе Тунчуань в Китае основной отраслью промышленности была добыча угля. Пыль из шахт и выбросы от ближайших цементных заводов постоянно загрязняли воздух. К 1980-м годам смог стал настолько плотным и постоянным, что космические спутники уже даже не могли достоверно сфотографировать Тунчуань, за что он получил прозвище «невидимый город».
Практически все знакомые Го так или иначе работали в угольной промышленности. Ее дед по материнской линии получил травму позвоночника во время аварии на шахте, из-за чего всю оставшуюся жизнь ходил с тростью. У деда по отцовской линии развилась хроническая болезнь легких. Го помнит период, когда отец практически каждый день вел подсчет несчастных случаев и смертей в шахтах. Когда мать Го ходила по магазинам, она выбирала в основном темную одежду, потому что в загрязненном воздухе Тунчуаня светлые вещи слишком быстро пачкались.
Примерно в возрасте девяти лет Го переехала в Сиань, одну из древних столиц Китая, где через несколько лет поступила в колледж. Она разбиралась в математике и в естественных науках и решила изучать машиностроение. Получив степень магистра, Го переехала в Соединенные Штаты, чтобы продолжить обучение в аспирантуре Университета штата Огайо. Один из профессоров университета попросил Го помочь выяснить, почему ветрогенератор работает со сбоями. До этого Го имела смутное представление о возобновляемых источниках энергии – она помнит, как восхищалась сотнями небольших ветряных мельниц на заросшем травой поле во время поездки во Внутреннюю Монголию, но она никогда не изучала их в деталях.
Возобновляемая энергия – это одновременно и роскошь, и ценность. Земля – это гигантский, частично расплавленный кусок камня, излучающий тепло изнутри, обвитый лентами воздуха, пронизанный венами рек, омываемый океаном, залитый солнечным светом и бурно покрытый растительностью, способной к самовосстановлению. Поскольку эти ресурсы легкодоступны, постоянно пополняются и, по сути, неисчерпаемы, энергия, которую мы получаем из них, сама по себе возобновляемая. В отличие от этих источников энергии, запасы угля, нефти и газа на нашей планете конечны, хотя они и огромны, их трудно добывать и транспортировать, что часто приносит ущерб здоровью человека и окружающей среде. Кроме того, углекислый газ, выделяемый при сжигании ископаемого топлива, утолщает слой парниковых газов, удерживающих тепло в атмосфере[86], повышая температуру на всей Земле, в результате чего погода и климат становятся непредсказуемыми и менее пригодными для жизни.
Работа с ветрогенераторами сразу же увлекла Го. Ей понравилось изучать эти необычные машины, которые так быстро совершенствовались и при этом все еще обладали огромным потенциалом. Когда Го и ее коллегам поручили исследовать ветрогенератор, они нашли и смогли исправить несколько конструктивных недостатков. Работа над ветроэнергетикой резко контрастировала с опытом ее семьи на угольных шахтах – это был совершенно другой способ использования ресурсов планеты и удовлетворения потребностей человечества в энергии. Чем больше Го размышляла об этом различии и о важности «чистой» энергии для будущего человеческой цивилизации, тем больше она вдохновлялась.
Сейчас Го – профессор машиностроения в Датском техническом университете, где она проектирует и производит ветрогенераторы. «Я не понимаю, как в долгосрочной перспективе кому-то может быть выгодно продолжать использовать ископаемое топливо, – говорит она, – нам нужно использовать то, что мы уже получаем от ветра, солнца и земли, вместо того чтобы разрушать нашу планету. Иначе что останется нашим детям? Нашим внукам? Всем совершенно новым поколениям?»
История влияния людей на климат Земли начинается гораздо раньше, чем принято считать, – задолго до индустриальной эпохи. Когда мы «отделились» от нашего последнего общего предка с шимпанзе в промежутке где-то между пятью и девятью миллионами лет назад, мы унаследовали мир, созданный и создаваемый более ранними формами жизни в течение многих веков. Нечеловеческие предшественники подарили нашим предкам плодородную почву, пышные леса, богатые океаны, голубое небо и пригодный для дыхания воздух. А еще – возможность дальнейших изменений: возможность открыть новые ресурсы и новые способы существования.
В ранней истории Земли единственными источниками энергии, широко доступными для живых организмов, были солнечный свет, внутреннее тепло планеты и побочные продукты спонтанных химических реакций между водой и горными породами. Первичные микробы изначально эволюционировали так, чтобы использовать эти виды энергии, а затем потреблять друг друга. В свою очередь, водоросли, растения и выделяемый ими кислород стали важным источником энергии для новых форм сложной животной жизни. Изобилие наземных растений в атмосфере с высоким содержанием кислорода также привело к появлению нового источника света и тепла – огня.
Когда наши предки овладели огнем, они преодолели энергетические ограничения, наложенные на всех остальных животных. Вместо того чтобы питаться только сырой растительностью и мясом, древние люди начали готовить пищу, делая ее более усвояемой и извлекая из нее больше калорий. Эта обогащенная диета в конечном счете позволила нам развить гораздо более крупный и плотный мозг, поддерживая набор когнитивных способностей, которые сделали наш вид таким успешным. Однако сила огня зависит от того, что его питает, и на протяжении большей части истории человечества наши предки знали, как сжигать только один довольно неэффективный вид топлива – живые или недавно погибшие растения, будь то листья, древесина, сено или навоз мастодонта.
Ситуация изменилась с открытием ископаемых видов топлива, которые представляют собой богатые энергией плотные залежи древней жизни, спрессованные и «приготовленные» глубоко в земной коре, – отсюда и слово «ископаемое» в их названии. Угольные месторождения Земли в основном образовались в жарких, влажных болотах и болотистых местностях более 300 миллионов лет назад, в геологический период, у которого есть название – каменноугольный (от латинского слова, обозначающего «угленосный»). Когда погибали массивные папоротники, чешуйчатые лепидодендроны и гигантские родственники хвощей, они иногда оказывались погребенными под водой и осадочными породами, прежде чем микробы успевали полностью их разложить.
По мере накопления слоев мертвой растительности они подвергались сильному нагреванию и давлению. В течение миллионов лет эти силы на молекулярном уровне перестраивали замурованные в слоях земли растения, разрушая существующие соединения и образуя новые, превращая джунгли первобытной Земли в торф и, в конце концов, в уголь. И напротив, природный газ и сырая нефть в основном состоят из водорослей, планктона и других водных организмов, подвергшихся воздействию экстремальных давлений и температур на дне озер и на морском дне в более позднюю мезозойскую эру – в период от 252 до 66 миллионов лет назад.
В то время как костер был универсальным элементом ранних человеческих культур, переход на ископаемые виды топлива происходил гораздо более неравномерно и поэтапно. В бронзовом веке, между 2200 и 1900 годами до нашей эры, люди на территории современной Внутренней Монголии и китайской провинции Шаньси добывали уголь из неглубоких залежей и сжигали его для получения тепла, особенно когда древесины было мало. Древние римляне и средневековые европейцы также использовали уголь для обогрева и выплавки железной руды. К 60 году до нашей эры, а возможно, и гораздо раньше китайцы начали бурить скважины в поисках нефти и природного газа, в конце концов научившись направлять топливо по бамбуковым трубопроводам и сжигать его в чугунных кастрюлях для выпаривания рассола и получения соли. Древние китайцы и арабы также использовали нефть и газ для получения света и тепла.
В XVI веке, когда леса сократились из-за чрезмерной вырубки, Англия начала добывать большое количество угля из богатых и относительно доступных месторождений. Сжигание небольшого куска угля давало значительно больше энергии, чем сжигание того же количества древесины или растительности. К XVII веку уголь использовался во многих промышленных отраслях Англии, им отапливалось большинство домов. В конце концов многие другие страны тоже начали активно использовать уголь. «Каждая корзина [угля] – это сила и цивилизация, – писал Ральф Уолдо Эмерсон, – потому что уголь – это портативный климат. Он приносит тепло тропиков на Лабрадор и за Полярный круг, и он одновременно является средством транспортировки самого себя, где бы он ни был нужен».
В период с конца XVIII до середины XIX века ископаемое топливо способствовало одному из важнейших технологических и социально-экономических преобразований в истории – промышленной революции, периоду стремительных инноваций в производственных технологиях в Европе, Северной Америке и Азии. Паровые двигатели, работающие на угле, первоначально были разработаны для откачки воды из часто затопляемых угольных шахт. По мере повышения их эффективности паровые двигатели стали приводить в действие веретена, ткацкие станки, мельницы, заводы, корабли и локомотивы. Ряд прорывов в металлургии, связанных с добычей угля, привел к появлению более доступных металлов более высокого качества, что в дальнейшем стимулировало производство новых машин. Расширение сети каналов, автомобильных и железных дорог позволило людям эффективно перевозить большие объемы продовольствия и топлива на большие расстояния. Улицы в городах начали освещать газовыми фонарями, а в сельских районах заменили китовый жир на керосин: электрическое освещение со временем вытеснило и то и другое. Коммерциализация двигателя внутреннего сгорания в конце XIX века и последующее массовое производство автомобилей привели к росту спроса на бензин. Примерно в то же время внедрение современной паровой турбины и ее применение на электростанциях привело к тому, что электроэнергия стала гораздо более доступной.
В 1890-х годах уголь превзошел древесину как наиболее широко используемый источник топлива в мире и продолжал доминировать на протяжении большей части XX века. Однако к началу XXI века доля нефти и природного газа в мировом энергоснабжении возросла с 4 до 64 %, обогнав уголь. Помимо того, что они являются более энергоемкими, их зачастую проще и дешевле хранить и транспортировать. На момент написания этой книги ископаемое топливо по-прежнему обеспечивало около 80 % мировой энергии. Транспорт, производство и отопление особенно зависят от ископаемого топлива так же, как и производство железа, цемента, удобрений и электроэнергии. Поскольку электричество само по себе кажется таким простым и неземным, легко забыть, что бóльшая часть электроэнергии, вырабатываемой в современном мире, – около 64 % по состоянию на 2019 год, – вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива на электростанциях. Несмотря на прогресс последних трех столетий, мировая экономика по-прежнему опирается на развитие технологий, которые по своей сути являются технологиями индустриальной эпохи.
Когда наши предки впервые столкнулись с углем, нефтью и природным газом, они не понимали ни происхождения, ни состава этих странных веществ. Но мы понимаем. Уже более 100 лет мы знаем, что ископаемое топливо – это горючие хранилища, содержащие энергию бесчисленных вымерших форм жизни, которые в совокупности поглощали сотни миллионов лет солнечного света. Ученый-эколог и политический аналитик Вацлав Смил подсчитал, что один галлон[87] бензина представляет собой
Люди начали увеличивать выброс парниковых газов в атмосферу задолго до промышленной революции, в первую очередь разрушая целые экосистемы – доводя мегафауну до полного исчезновения, вырубая леса и заменяя естественную среду обитания рисовыми полями и стадами домашнего скота, распространяющими метан. Однако когда первые индустриальные страны начали массово добывать и сжигать ископаемое топливо, это привело к беспрецедентному нарушению углеродного цикла Земли.
В 1750 году ежегодные выбросы CO2 в результате деятельности человека во всем мире составляли, по оценкам специалистов, девять миллионов тонн. Столетие спустя они увеличились более чем в 20 раз и составили около 197 миллионов тонн. К 1950 году они выросли еще в 30 раз, достигнув шести миллиардов тонн. В 2021 году в результате деятельности человека было выделено более 36 миллиардов тонн CO2 – это самый высокий уровень за всю историю[88]. В настоящее время люди выбрасывают в атмосферу в 60–120 раз больше углекислого газа в год, чем все вулканы мира вместе взятые.
С доиндустриальных времен человеческая деятельность способствовала выбросам в атмосферу почти 2,5 триллиона тонн углекислого газа. Эта невидимое количество CO2, взвешенного в воздухе, более чем в два раза превышает массу всей совокупности живых существ на планете и почти вдвое – вес всего, что до сих пор используют люди: всего металла, бетона, стекла и пластика – всех городов, дорог, фабрик, плотин, гигантских сооружений, реактивных самолетов, фритюрниц, газовых воздуходувок для сбора листьев и морожениц. На долю одних только Соединенных Штатов приходится около 25 % от общего объема выбросов, что вдвое больше, чем на долю Китая, второго по величине источника выбросов (12,7 %)[89]. Северная Америка и Европа вместе взятые ответственны за 62 % выбросов за предыдущие годы. Сегодня на долю самой богатой половины стран мира по-прежнему приходится 86 % всех выбросов CO2.
Хотя океан, континенты и обитающая на них жизнь поглощают значительную часть выделяемого человечеством углерода, бо́льшая его часть остается в воздухе, увеличивая концентрацию CO2 в атмосфере на 50 % – с примерно 277 миллионных долей (ppm) в 1750 году до примерно 420 сегодня. Некоторые исследования показывают, что в последний раз такое количество углекислого газа в атмосфере было около четырех миллионов лет назад, в эпоху плиоцена, когда средняя глобальная температура была на 3 °C выше, чем сегодня, уровень моря был выше на 25 метров, а обширные леса росли там, где сейчас безлесная арктическая тундра.
Хотя уровень CO2 в атмосфере сильно колебался на протяжении всей истории Земли, большинство этих изменений происходило относительно постепенно, на протяжении десятков тысяч и миллионов лет. Когда углерод быстро заполняет атмосферу, происходят ужасные события. Около 56 миллионов лет назад во время крупного климатического кризиса, названного палеоцен-эоценовым термическим максимумом, в атмосферу было выброшено от трех до семи триллионов тонн углерода, возможно, в результате экстремальной вулканической активности. Это привело к повышению средней глобальной температуры на 5–8 °C, нагреву и окислению океанов, а также к вымиранию многих глубоководных видов. Вытеснение углерода, лежащее в основе этого бедствия, происходило в течение многих тысяч лет. Человечество высвобождает сопоставимое количество углерода всего за несколько сотен лет. Хотя трудно сказать наверняка, особенно учитывая все то, что неизвестно о самых ранних этапах развития планеты, но можно предположить, что на протяжении большей части истории Земли такое количество углерода никогда не выбрасывалось в атмосферу настолько быстро.
Последние 12 000 лет, которые с точки зрения геологии являются ничтожно малым отрезком времени, начиная с ранних стадий развития сельского хозяйства, были периодом удивительной климатической стабильности – особенно гармоничной фазой истории жизни Земли. Выбросы парниковых газов влекут за собой эру, которая чревата непредсказуемыми последствиями. Совокупность выбросов, вызванных использованием ископаемого топлива, вырубкой лесов, уничтожением среды обитания, сельским хозяйством, искусственным охлаждением и другими видами человеческой деятельности, привела к повышению средней температуры поверхности Земли примерно на 1,2 °C по сравнению с концом XIX века. Это может показаться незначительным, но повышение средней температуры всего мира даже на 1 °C требует огромного количества энергии. Климатические модели показывают, что если бы люди повсеместно мгновенно прекратили все выбросы CO2, глобальная температура стабилизировалась бы довольно быстро, но не вернулась бы к доиндустриальному уровню в течение сотен и тысяч лет. Последствия этой катастрофы для земной системы уже многообразны и серьезны.
По мере отступления ледников, оттаивания вечной мерзлоты и таяния ледяных покровов Земля теряет некоторые из своих наиболее отражающих поверхностей, уменьшая тем самым свое альбедо. Чем ниже отражательная способность Земли, тем больше она нагревается, что приводит к таянию еще большего количества льда. Из-за глобального потепления и таяния льда средний уровень моря с 1880 года поднялся почти на 23 сантиметра. Независимо от будущей энергетической политики количество парниковых газов, уже содержащихся в атмосфере, говорит о том, что уровень моря будет продолжать повышаться на несколько футов в течение следующих нескольких столетий, размывая береговые линии, уничтожая болота, усиливая штормовые волны и подвергая опасности прибрежные сообщества и низколежащие островные государства по всему миру.
По мере того как Земля нагревается, способность атмосферы удерживать водяной пар увеличивается. В более жарких и влажных местах планеты наводнения и штормы становятся более сильными и, в зависимости от местоположения, более частыми. В 2022 году после аномальной жары и из-за муссонных дождей Пакистан пострадал от сильнейших наводнений в истории страны – погибли более 1500 человек, без домов остались 30 миллионов. Осенью 2023 года шторм «Даниэль» вызвал разрушительные наводнения в Ливии, Турции, Греции и Болгарии, уничтожил дамбы, унес жизни по меньшей мере нескольких тысяч человек и оставил более 10 000 человек пропавшими без вести.
Жара и лесные пожары в последнее десятилетие постоянно бьют рекорды. Летом 2021 года Северо-Западное побережье Тихого океана пережило небывалую за всю свою историю жару. Температура воздуха в некоторых районах Портленда, штат Орегон, поднялась до 51 °C, в то время как температура дорожного покрытия достигла обжигающих 82 °C. Дороги прогнулись, рельсы искривились, что вынудило городские власти приостановить движение трамваев и легкорельсового транспорта. В конце июня того же года в деревне Литтон в Британской Колумбии температура воздуха достигла ошеломляющих 50 °C – нового национального рекорда Канады, который также превзошел все температуры, когда-либо зафиксированные в Европе и Южной Америке в то время. На следующий день лесной пожар практически уничтожил деревню.
В следующем году из-за невыносимой жары в Европе погибло более 20 000 человек. В 2023 году Северная Америка пережила самый сильный сезон лесных пожаров за всю свою историю. По состоянию на конец сентября 2023 года в Канаде сгорело более 174 000 квадратных километров лесов, что примерно в десять раз превышает количество, сгоревшее в 2022 году, и составляет около 5 % всей площади лесов страны. В августе того же года огненный шторм превратил Лахайну на острове Мауи в пепел, убив около 100 человек – это было одно из самых страшных стихийных бедствий в истории Гавайев и один из самых смертоносных лесных пожаров в Соединенных Штатах с начала 1900-х годов.
Сочетание жары и влажности в некоторых экваториальных странах в настоящее время настолько экстремально, что организм человека не имеет достаточной физиологической защиты от этого. В то же время повышение температуры делает засушливые районы еще более засушливыми, что приводит к расширению площади пустынь и увеличению интенсивности и частоты засух. В засушливых регионах доступ к чистой питьевой воде станет еще более затруднительным, чем сегодня, что приведет к новым проблемам. Сельскохозяйственные культуры в некоторых северных регионах могут выиграть от избытка тепла и CO2, но, по прогнозам, мировая урожайность снизится из-за экстремальных погодных условий, деградации почв и расширения ареала вредителей.
Выбросы от сжигания ископаемого топлива и другие формы загрязнения атмосферы уже нанесли огромный ущерб общественному здравоохранению, отчасти из-за увеличения числа заболеваний дыхательных путей – проблема, которая усугубляется дымом от лесных пожаров и пылью от истощенных почв. Между тем тропические болезни и распространяющие их патогены расширяют свой ареал, и пандемии новых заболеваний, таких как COVID-19, становятся все более распространенными и опасными.
Различные виды живых существ уже мигрируют в более высокие широты и высокогорья в поисках прохлады. Цветы распускаются раньше, чем в прошлом: у них не получается совпадать с ритмами своих опылителей. Леса и луга становятся меньше, высыхают, выгорают и с трудом приспосабливаются к новым условиям. Поскольку океан поглощает тепло и CO2, он теряет способность противостоять изменению климата. Некоторые ученые предсказывают, что к концу столетия, если не раньше, большинство некогда разнообразных тепловодных коралловых рифов в мире превратятся в жалкое их подобие.
Масштабность этого потрясения усугубляется одной из самых ужасающих особенностей нынешнего кризиса – его непредсказуемостью. Некоторые аспекты земной системы, включая критические точки и циклы, настолько сложны и трудноизучаемы, что ученые не могут с уверенностью предугадать последствия их изменений. Например, особенно сложно смоделировать физику водяного пара и облаков, – в частности, в какой степени их одновременное нагревание и охлаждение планеты влияют на общее изменение климата. Это же касается и колебаний океанических и струйных течений. У всего этого могут быть потенциально катастрофические последствия.
Не менее ужасающей является скорость, с которой все это происходит. Земля уже много раз восстанавливалась после стихийных бедствий, в том числе таких, которые по большому счету были гораздо более разрушительными, чем современные изменения климата. Но в каждом случае живой планете требовалось от десятков тысяч до миллионов лет, чтобы восстановиться. Мир, возникавший после каждой из этих катастроф, часто радикально отличался от предыдущей версии, и на смену вымершим формам жизни приходили совершенно новые. Мы не можем полагаться на то, что терморегуляция Земли и другие врожденные самостабилизирующиеся процессы спасут нас от нынешнего планетарного кризиса, потому что они действуют в геологических масштабах, не имеющих отношения к выживанию отдельных видов и цивилизаций из года в год.
Если человечество резко не сократит выбросы парниковых газов, Земля станет планетой, неспособной поддерживать мир, каким мы его знаем: мир, в котором эволюционировал наш вид и который мы строили с тех пор, как начали использовать инструменты и добывать огонь. Многие экосистемы и большая часть инфраструктуры, от которых зависит жизнь современного человечества, разрушатся. Люди, как очень приспособляемые и живучие существа, вряд ли вымрут только из-за климатических изменений. Но сотни миллионов или даже несколько миллиардов людей – особенно тех, кто живет в уязвимых сообществах с наибольшими экологическими рисками, наименьшими ресурсами и наименьшей способностью к адаптации, – пострадают от экстремальных погодных условий. Они потеряют свои дома и средства к существованию или погибнут от голода, болезней, теплового шока, штормов и наводнений. Помимо людей, исчезнет и бесчисленное множество других видов живых существ, нарушив жизненно важные биогеохимические циклы и лишив Землю ее разнообразия, живости и красоты.
«Совокупность научных данных однозначна, – пишет Межправительственная группа экспертов по изменению климата в своем Шестом аналитическом докладе в 2022 году, – изменение климата представляет собой угрозу благополучию человека и здоровью планеты». Любая дальнейшая задержка в согласовании глобальных действиях по смягчению текущего кризиса и адаптации к его неизбежным последствиям приведет к тому, что «будет упущено то маленькое и стремительно закрывающееся окно возможностей, которое оставляет нам шанс для обеспечения пригодного для жизни и надежного будущего для всех».
В 24 километрах к юго-востоку от Рейкьявика, в тени действующего вулкана, известного как Хенгилл, находится геотермальная электростанция Хеллисхейди, крупнейшая подобная установка в Исландии. Хеллисхейди расположена в окружении ландшафта первозданной красоты, где по скалистым лавовым полям стелются коврики из зеленовато-желтого мха, а из трещин в земле поднимаются серные испарения. С этой первозданной атмосферой контрастирует ряд ультрасовременных зданий, в том числе центр гостеприимства и музей со стеклянными стенами и металлическим треугольником, расположенным на крыше под углом, похожим на гигантскую стрелку компаса. Неподалеку швейцарский стартап Climeworks смонтировал восемь стальных коробок, каждая размером с транспортный контейнер, составленных попарно и образующих квадратную скобу. В каждой коробке находится, по сути, дюжина «атмосферных пылесосов», которые постоянно очищают небо.
Туманным сентябрьским утром я присоединился к примерно 200 ученым, инвесторам, политикам и журналистам в Хеллисхейди, чтобы присутствовать на открытии исландского отделения компании Climeworks. Вблизи мы увидели, что с одной стороны каждого стального ящика установлены большие вентиляторы.
Как мы узнали, эти вентиляторы направляли воздух к фильтрам, которые улавливали углекислый газ, позволяя воздуху, очищенному от углерода, выходить через вентиляционные отверстия. Когда фильтр насыщался углекислым газом, тепло использовалось для удаления уловленного CO2, чтобы его можно было собрать и хранить в другом месте. Этот процесс называется прямым захватом воздуха, поскольку он поглощает углерод непосредственно из окружающего воздуха, в отличие от поглощения паров на фабриках или электростанциях, работающих на ископаемом топливе. Это конкретное устройство прямого захвата воздуха, известное как Orca, почти полностью работает за счет геотермальной энергии.
Следующим местом посещения экскурсии стало расположенное неподалеку скопление серебристых геодезических куполов, похожих на жилые капсулы в недавно основанной марсианской колонии. Сотрудники исландской компании Carbfix, которая сотрудничает с Climeworks, раздали нам неоново-желтые защитные жилеты и белые каски и пригласили заглянуть внутрь. Каждый купол укрывал скважину и систему больших, соединенных между собой металлических труб, усыпанных заклепками и рычажками. Сандра Снэбьёрнсдоттир, геолог компании Carbfix, объяснила, как трубы доставляют углекислый газ, захваченный Orca, в купола, где он смешивается с водой и вводится на глубине 300 метров под поверхность в слой пористого базальта. «Базальт похож на губку, – говорит Снэбьёрнсдоттир, – и он может удерживать большое количество CO2».
Когда углекислый газ и вода попадают в геотермальную печь исландской земной коры, они немедленно вступают в реакцию с определенными элементами базальта, образуя известковый карбонат кальция, который в течение нескольких месяцев заполняет многочисленные поры и трещины коренной породы. Молекула за молекулой воздух превращается в камень, и атмосферный углерод снова удерживается в земной коре на десятки тысяч или миллионы лет. Деятельность Climeworks в Исландии является первым проявлением далеко идущих планов компании – продавать частным лицам и корпорациям безопасные и эффективные средства постоянной фиксации углерода, чтобы компенсировать их выбросы[90]. На данный момент в список их клиентов и инвесторов входят Microsoft, Stripe, Shopify, Square, Audi, Джон Дорр и Swiss Re.
На следующее утро после запуска Orca я встретился с Кристофом Гебальдом и Яном Вурцбахером, 30-летними соучредителями Climeworks. Наша встреча прошла в шикарном стартап-пространстве рядом с гаванью в Рейкьявике – там они проводили череду следующих друг за другом конференций. На мужчинах были почти одинаковые костюмы – широкие брюки, рубашки и серо-голубые свитера. Они оба выросли в Германии и познакомились в 2003 году, когда были студентами-инженерами в Швейцарской высшей технической школе Цюриха – исследовательском университете, который специализируется на науке и технологиях. Там их сблизили трудности в понимании швейцарского диалекта немецкого языка и стремление возглавлять собственную компанию. Один из профессоров познакомил их с работой Клауса Лакнера, выдающегося физика и первого человека, который публично предложил фильтрацию воздуха в качестве способа регулирования содержания углерода в атмосфере. Идея увлекла их.
«Я был поражен этой возможностью, – сказал мне Гебальд в одной из бесед, – это казалось действительно актуальным и очень масштабным. Сегодня курение в самолете кажется неправильным, не так ли? Я думаю, что через 20 лет люди будут относиться также к тому, чтобы заправлять автомобили бензином или строить электростанции, работающие на угле».
Будучи аспирантами, Гебальд и Вурцбахер разработали прототип, состоящий всего-навсего из ведра с фильтрами, покрытыми аминами – соединениями, полученными из аммиака, которые превосходно улавливают углекислый газ из проходящего воздуха. Компания Climeworks была основана в 2009 году как дочернее предприятие университета. Поначалу соучредители испытывали трудности с получением финансирования, особенно после того, как в 2011 году престижное Американское физическое общество пришло к выводу, что прямой захват воздуха экономически нецелесообразен. Неожиданные инвестиции швейцарского фонда помогли им создать гораздо более мощное устройство размером с холодильник, которое стало основой для первой в мире коммерческой установки прямого улавливания воздуха в Хинвиле, Швейцария. Запуск этого объекта в 2017 году принес Climeworks новый уровень известности и десятки миллионов долларов дополнительного финансирования.
На следующий год МГЭИК опубликовала доклад, в котором говорилось, что для предотвращения повышения глобальной температуры более чем на 1,5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем – цель, которую почти 200 стран согласились достичь в ходе Парижских соглашений по климату 2015 года, – миру необходимо сделать больше, чем просто резко сократить поступление углерода в атмосферу. Человечеству также придется заново захоронить часть накопленного углерода. В докладе упоминается несколько возможных стратегий для достижения этой цели. Среди них – прямой захват воздуха, восстановление лесов, биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода (BECCS). Последний метод предполагает выращивание и сжигание растений для получения энергии с одновременным «улавливанием» выделяемого при их сжигании углерода и захоронением его в земле. Еще один метод – усиленное выветривание. Это процесс, в котором измельченный базальт и другие силикатные породы распространяются по суше и морю для поглощения CO2.
Несмотря на оценку МГЭИК, прямой захват воздуха и другие формы устранения парниковых газов из атмосферы или, как их еще называют, «отрицательные выбросы», остаются одними из наиболее спорных идей в науке и климатической политике. Для того чтобы сообщество специалистов по прямому захвату воздуха смогло реализовать свои планы и удалить несколько миллиардов тонн углекислого газа в год к 2050 году, ему потребуются тысячи установок по всему миру, работающих в масштабах и с эффективностью, на порядок превышающими все, что существует на данный момент. По некоторым оценкам, это повлекло бы за собой создание совершенно новой отрасли, способной обрабатывать объемы выбросов углерода, сопоставимые или превышающие те, которые используются нынешней мировой нефтяной инфраструктурой.
По состоянию на конец 2023 года Climeworks – одна из двух компаний в мире, которая использует коммерческие установки прямого захвата и хранения углекислого газа. Вторая из них – Heirloom в Калифорнии. Когда Climeworks завершит строительство нового, гораздо более крупного завода в Хедлисхейди в дополнение к Orca, общая мощность завода увеличится до 40 000 тонн CO2 в год. Однако это по-прежнему будет равняться лишь тому количеству выбросов, которые уходят в атмосферу за 35 секунд. Несколько других компаний, включая Carbon Engineering и Global Thermostat, построили экспериментальные установки и на момент написания этой книги строят коммерческие объекты, каждый из которых, как сообщается, будет улавливать от 2000 до одного миллиона тонн CO2 в год.
В своем нынешнем виде технология прямого захвата воздуха является дорогостоящей, энергоемкой и ресурсозатратной[91]. Хотя эта технология не требует пахотных земель и занимает гораздо меньше места, чем, скажем, лес, а также менее подвержена лесным пожарам и экстремальным погодным условиям, ей нужно много цемента и стали, производство которых наносит ущерб окружающей среде. Эксперт по управлению выбросами углекислого газа Дженнифер Уилкокс подсчитала, что типичной установке прямого захвата воздуха потребуется от 300 до 500 мегаватт энергии в течение года, чтобы улавливать миллион тонн CO2, что достаточно для обеспечения энергией десятков и сотен тысяч домов в течение того же года.
Помимо опасений по поводу масштабов и стоимости, некоторые ученые и активисты осуждают прямой захват воздуха за причиняемый моральный вред: это технологическая утопия, которая позволяет крупным корпорациям как ни в чем не бывало вести бизнес и отвлекает от решения главной задачи – изменения систем мирового энергоснабжения. Climeworks еще не сотрудничала с компаниями, которые добывают ископаемое топливо, но другие стартапы, специализирующиеся на технологиях прямого захвата воздуха, уже работают с ними.
Сторонники проекта утверждают: помимо снижения уровня выбросов прошлых лет, прямой захват воздуха – это еще и один из лучших способов компенсировать нынешние выбросы от дальних перевозок, авиаперелетов, массового производства стали, цемента и азотных удобрений, которые в обозримом будущем останутся зависимыми от ископаемого топлива, поскольку в настоящее время нет альтернативных источников энергии, достаточно мощных для их поддержания. Климатолог Зик Хаусфатер выступает за относительный баланс между сокращением текущих выбросов более чем на 90 % и устранением оставшихся 10 % с помощью различных технологических и природных подходов.
Технологии отрицательных выбросов также могут стать одной из форм климатических репараций. Бедные страны Глобального Юга, которые внесли наименьший вклад в изменение климата, будут страдать от его последствий больше других. Некоторые экономисты и социологи утверждают, что глобальный Север, на долю которого приходится бóльшая часть парниковых газов, содержащихся сегодня в атмосфере, должен взять на себя расходы и ответственность за сокращение исторических выбросов и улавливание углерода. Таким образом получилось бы смягчить экстремальные погодные условия в странах с низким уровнем дохода, которые в наименьшей степени способны адаптироваться к ним. В свою очередь, это дало бы этим странам больше времени, чтобы завершить переход на «чистую» энергию.
Соучредители Climeworks признают, что прямой захват воздуха – это «не лучший выход из положения», как сказал мне Гебальд. «Это часть решения, – продолжил он, – но нужно также сажать деревья, удерживать CO2 в почве, улучшать защиту от атмосферных воздействий». Однако они считают, что критики недооценивают значимость и потенциал технологии, которую они разрабатывают. «Я понимаю, что сегодняшние цифры могут немного разочаровать, потому что 4000 по сравнению с 40 гигатоннами кажутся равными только в кромешной мгле, – сказал Гебальд, – но есть тенденция полностью недооценивать коллективную мощь технологий». «Все может произойти гораздо быстрее, чем мы думаем, – добавил Вурцбахер, – вот почему мы так любим технологические решения: они особенно подвержены экспоненциальному развитию. Нам просто нужно начать работать над этим».
Как концепция, прямой захват воздуха с возможностью геологического хранения привлекателен. Даже если он не устраняет все экологические последствия прошлых выбросов, он в какой-то степени буквально обращает вспять антропогенное изменение климата, используя технологии для сокращения выделяемого человечеством углерода в атмосфере и возвращения его обратно в землю. Это кажется попыткой воздаяния – возможностью для самых богатых стран мира дотянуться до небес, искупить некоторые из своих грехов и спокойно жить дальше. Однако на практике, по крайней мере в ближайшем будущем, удаление углекислого газа из атмосферы вряд ли будет чем-то бóльшим, чем просто дополнительным, хотя и потенциально важным вариантом решения основной задачи нынешнего планетарного кризиса. Сохранение той версии Земли, которая все еще пригодна для нас, и множества других форм жизни вокруг требует быстрого изменения энергетической инфраструктуры, которая поддерживает современную человеческую цивилизацию, и преобразования отношений между нашим видом и планетой в целом.
Большинство форм возобновляемой энергии так же стары, как и сама Земля[92]. Люди использовали их задолго до начала истории. Мы купались в горячих источниках и готовили пищу на кострах еще в каменном веке. Мы использовали ветер и воду, чтобы плавать на кораблях и молоть зерно. Однако технология возобновляемых источников энергии, пожалуй, все еще находится в зачаточном состоянии, потому что она долгое время сдерживалась господством индустрии ископаемого топлива – вплоть до недавнего времени.
Будучи специалисткой по ветрогенераторам, И Го – одна из многих тысяч людей по всему миру, которые меняют способы использования, выработки, хранения и транспортировки энергии человеческой цивилизацией. Сама по себе эта энергетическая революция не может разрешить нынешнюю ситуацию на планете – множество пересекающихся кризисов, включая антропогенное изменение климата, широкомасштабное разрушение жизненно важных экосистем, ошеломляющие своими масштабами темпы исчезновения видов, беспрецедентный уровень загрязнения и вопиющее социально-экономическое неравенство. Однако реформирование мировой энергетической инфраструктуры – одна из наиболее важных и неотложных задач, стоящих перед человечеством. Оно призвано остановить глобальное потепление и предотвратить его наихудшие последствия. А еще это обязательное условие для возможности однажды вернуться к характерному для доиндустриального периода уровню атмосферного CO2 и средней температуре.
Преодоление климатического кризиса зависит от решения трех важнейших задач. Это радикальное сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу, уничтожение и улавливание избыточного количества углерода в атмосфере и адаптация к климатическим изменениям, которых невозможно избежать. Прежде всего, богатым странам необходимо быстро заменить ископаемое топливо сочетанием возобновляемых источников энергии и ядерной энергетики[93], экономить энергию и повышать энергоэффективность там, где это возможно, и электрифицировать дома, предприятия и транспорт. В то же время им следует помогать бедным странам с наименьшим количеством ресурсов противостоять неизбежным последствиям изменения климата и в конечном итоге сделать собственные энергетические преобразования.
Уже существующие города должны стать более компактными, зелеными и удобными для передвижения пешеходов, велосипедистов, поездов и автобусов, в то время как новые городские центры должны строиться таким образом с самого начала. Дома и сооружения требуют лучшей изоляции и более эффективных систем отопления и охлаждения. Не менее важно предотвращение утечки хладагентов, которые являются одним из самых мощных источников парниковых газов в мире. В конечном счете их нужно заменить менее вредными альтернативами.
Человечество должно перейти к более устойчивому сельскому хозяйству, растительному рациону, сокращению использования удобрений и переработке пищевых отходов. Экосистемы, на которые опираемся мы и многие другие виды живых существ, – тропические леса, леса умеренного пояса, водорослевые заросли, луга, саванны, чапараль[94], торфяники, водно-болотные угодья, мангровые заросли, коралловые рифы и многие другие, – все их нужно восстановить и защитить. Нам необходимо использовать как технологии, так и экологию для улавливания и постоянной изоляции нескольких миллиардов тонн углерода в год.
Более того, мы должны разными способами адаптироваться к неизбежным изменениям. Сделать это можно так: скоординировать миграцию людей и содействовать миграции растений и животных, внедрить системы раннего предупреждения и укрытия от экстремальных погодных условий, защиты от наводнений и борьбы с лесными пожарами, повысить безопасность воды, выращивать устойчивые к изменению климата агрокультуры. Мы также должны больше озеленять крыши, выращивать больше деревьев и создавать сады в городе для поддержания тенистых пространств, удержания воды и накопления углерода.
Ученые уже почти два столетия разбираются в тех физических принципах, которые лежат в основе парникового эффекта. В 1912 году журнал «Популярная механика» объяснил простым языком, как при сжигании угля тепло удерживается в атмосфере, предупредив, что «эффект может стать значительным через несколько столетий». По крайней мере, с 1970-х годов компании, работающие на ископаемом топливе, знали, что их продукция нагревает планету, принося потенциально разрушительные последствия, и этот вывод частично основывался на исследованиях, которые они финансировали. Вместо того чтобы прислушаться к растущему количеству свидетельств, они намеренно скрывали их и выделяли огромные деньги на подрыв научного консенсуса по вопросу изменения климата, вводя в заблуждение и дезинформируя общественность и влияя на политиков, чтобы получить максимум прибыли. Следствие этой пропаганды и коррупции – одна из причин, по которым Соединенные Штаты и многие другие богатые промышленно развитые страны не смогли отреагировать на климатический кризис в той мере, в какой это было необходимо, даже несмотря на развитую активистскую культуру.
На данный момент вероятность того, что планета не нагреется на 1,5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем, крайне мала. Достижение этой цели потребует сокращения глобальных выбросов CO2 вдвое к 2030 году и достижения нулевого уровня выбросов вскоре после этого. Но 1,5 °C – это не волшебная граница между безопасностью и бедствием. Это компромисс, достигнутый в результате более чем двух десятилетий переговоров между крупнейшими державами мира и наиболее уязвимыми странами. Простая истина заключается в том, что важна каждая доля градуса. Каждое последующее потепление ухудшает и без того экстремальные погодные условия, подвергает опасности жизни людей и не только их, усугубляет и без того неспокойное будущее. Каждое предотвращенное потепление спасает жизни, избавляет от невыразимых страданий и делает мир более пригодным для существования.
Рассмотрим разницу между повышением глобальной температуры на 1,5 и 2 °C. При потеплении на 1,5 °C весь морской лед в Арктике будет таять в течение 100 лет. При повышении температуры на 2 °C это произойдет за десять лет. При повышении температуры на 1,5 °C коралловые рифы уменьшатся на 70–90 %. При потеплении на 2 °C этот показатель составит более 99 %. 2 °C по сравнению с 1,5 °C означают удвоение или утроение темпов вымирания видов, увеличение в 2,6 раза числа людей, которые подвергаются воздействию экстремальной жары. А еще это значит, что появится примерно в два раза больше людей, которым угрожает нехватка воды.
Хотя человечество в целом сделало недостаточно для преодоления климатического кризиса, было бы однозначно неверно утверждать, что значимого прогресса нет, не говоря уже о том, что мир обречен. Прогресс не только поддается измерению, но и есть все основания ожидать, что он будет ускоряться. Некоторые эксперты и активисты в области климата сегодня настроены более оптимистично, чем прежде.
До подписания Парижских соглашений в 2015 году ученые предсказывали, что к 2100 году средняя температура на Земле повысится на 4–5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем – это катастрофа непостижимых масштабов. С тех пор многое изменилось. Согласно последнему отчету МГЭИК, расширение масштабов климатической политики во всем мире позволило ежегодно предотвращать выбросы нескольких миллиардов тонн CO2. Нынешняя политика приведет к потеплению примерно на 3 °C к концу столетия. Это все еще слишком много, но это, бесспорно, прогресс. Если страны мира сдержат свои текущие (ни к чему не обязывающие) обещания сократить выбросы, тем самым они еще больше сократят потепление – до 2–2,4 °C к 2100 году. Если каждая страна к тому же достигнет своих целей по выбросам углекислого газа к 2050 году, потепление в конце столетия не должно превысить 2 °C.
На момент написания этой книги глобальные выбросы CO2 в абсолютном выражении все еще находятся на историческом максимуме, но их рост заметно замедлился за последнее десятилетие. Некоторые эксперты утверждают, что вскоре они могут достичь пика. В ходе Конференции ООН по изменению климата 2021 года, также известной как КС-26, более 130 стран, включая Бразилию, Канаду, Китай, Индонезию, Россию и США, обязались «остановить и обратить вспять потерю лесов и деградацию земель к 2030 году», а более 100 стран согласились сократить выбросы метана на 30 % к тому же году. Кульминацией конференции стал климатический пакт Глазго – первое в истории соглашение ООН, в котором прямо говорится о необходимости отказаться от ископаемого топлива и содержится призыв к 194 сторонам ускорить стремления к «постепенному отказу от угольной энергетики и от неэффективных субсидий на ископаемое топливо», при этом адресно оказывая «поддержку самым бедным и уязвимым слоям населения».
За последние несколько десятилетий технологии использования возобновляемых источников энергии, в частности солнечной, ветровой и энергии аккумуляторных батарей, стали дешеветь гораздо быстрее и получили широкое распространение гораздо быстрее, чем предсказывали даже самые оптимистично настроенные эксперты. Во многих, если не в большинстве стран мира возобновляемые источники энергии в настоящее время более доступны по цене, чем ископаемое топливо[95]. В настоящее время в мире около 11 % первичной энергии и почти 30 % электроэнергии вырабатывается благодаря возобновляемым источникам. По меньшей мере 65 стран используют ВИЭ для получения более половины производимой ими электроэнергии[96].
По состоянию на 2019 год число рабочих мест в сфере чистой энергетики в Соединенных Штатах в три раза превышало число рабочих мест в отрасли, использующей ископаемое топливо. Бюро статистики труда США прогнозирует, что к 2030 году сфера обслуживания ветрогенераторов станет второй по темпам роста в стране[97]. Как отметил защитник окружающей среды Билл Маккиббен, фонды целевого капитала, инвестиционные портфели и пенсионные фонды с активами на сумму около 40 триллионов долларов, что примерно эквивалентно валовому внутреннему продукту Соединенных Штатов и Китая вместе взятых, в настоящее время взяли на себя обязательство полностью или частично отказаться от акций угольных, газовых и нефтяных компаний.
16 августа 2022 года президент США Джо Байден подписал закон о борьбе с инфляцией, согласно которому на укрепление энергетической безопасности и смягчение последствий изменения климата было выделено 369 миллиардов долларов – крупнейшие на сегодняшний день инвестиции подобного рода. Закон будет субсидировать электромобили, солнечные батареи и энергоэффективную бытовую технику, финансировать обогащение почвы и устойчивое сельское хозяйство, а также предоставлять налоговые льготы для улавливания и хранения углерода. По оценкам нескольких независимых исследовательских групп, к 2030 году этот закон должен привести к сокращению выбросов парниковых газов в США на 30–40 % по сравнению с уровнем 2005 года.
Ученый-эколог Джонатан Фоули изучает климат Земли с 1980-х годов, сейчас он исполнительный директор Project Drawdown, некоммерческой организации, которая стремится помочь миру достичь определяющего эпоху момента, когда «уровень парниковых газов в атмосфере перестанет расти и начнет неуклонно снижаться». «Сейчас в отношении климата я настроен более оптимистично, чем когда-либо, – говорит он, – мы обречены только в том случае, если сами этого захотим. У нас в руках есть решения, позволяющие остановить изменение климата. Мы знаем, что они могут сработать. Так что же мы выберем?»
Современный климатический кризис – это, по сути, результат серьезного дисбаланса в системе Земли, созданного исключительно людьми. Наша планета стремится к радиационному равновесию – состоянию, при котором энергия, получаемая от Солнца, равна энергии, которую оно излучает обратно в космос, а глобальная температура остается относительно стабильной. Задерживая тепло, которое в противном случае могло бы рассеяться, парниковые газы выводят Землю из состояния радиационного равновесия, заставляя ее температуру повышаться.
Как и анимизм, равновесие – одна из древнейших и наиболее универсальных концепций человечества. На протяжении всей истории люди во многих культурах верили, что мир зависит от баланса различных и часто противоположных сил: света и тьмы, жизни и смерти, порядка и хаоса. Подобные представления появились на ранних этапах развития западной науки, особенно в области естественной истории. Древнегреческий историк Геродот писал: по божественному провидению хищники от природы были менее плодовиты, чем их жертвы, что не позволяло им охотиться на последних до полного исчезновения. Чтобы подкрепить это утверждение, он придумал пример с львятами, разрывающими когтями утробы своих матерей, чтобы они никогда больше не смогли родить.
Точно так же в 1714 году английский священник и естествоиспытатель Уильям Дерем провозгласил: «Равновесие в животном мире во все века сохранялось, и благодаря удивительной гармонии и справедливому соотношению между численностью всех животных и продолжительностью их жизни мир во все века был благополучен, но не перегружен». Несколько десятилетий спустя Карл Линней, шведский ученый, который сформировал современную таксономию, опубликовал эссе под названием Oeconomia Naturae, или «Экономия природы», в котором термин «экономика» был синонимом физиологии – изучения того, как различные части живой системы взаимодействуют друг с другом для поддержания общего благополучия. «Божественная мудрость, – объяснял Линней, – [гарантировала, что] все природные явления должны вносить свой вклад и протягивать руку помощи для сохранения каждого вида [и что] смерть и разрушение одного явления всегда должны способствовать появлению другого».
С течением времени концепция равновесия в природе развивалась, сопровождая все более очевидные и драматические переходы в эпосе о жизни на Земле. Чарльз Дарвин писал о многочисленных сдерживающих факторах краткосрочного роста популяций живых существ и рассматривал вымирание как постепенный процесс, уравновешиваемый появлением новых видов, которые лучше приспосабливаются. Герберт Спенсер, современник Дарвина, придумавший фразу «выживает сильнейший», предположил, что каждый вид испытывает ритмичные колебания численности в зависимости от наличия пищи и распространенности опасных факторов окружающей среды. Среди этих колебаний, по его мнению, существует средняя численность, при которой рост и снижение популяции находятся в равновесии, то есть нет чистых изменений в ту или иную сторону.
В начале XX века американский эколог Фредерик Клементс утверждал, что, подобно отдельным организмам, леса и другие растительные сообщества проходят особый процесс развития – это называется «сукцессия», – продвигаясь от начальной стадии (первичной сукцесии) к зрелому устойчивому «климаксовому состоянию», в котором они оптимально приспособлены к местной среде. Если что-то нарушало этот баланс, сообщество пыталось восстановить его. Несколько десятилетий спустя Юджин Одум, которого часто считают одним из основателей современной экологии, написал, что все живые организмы, от отдельных клеток до целых экосистем, обладают способностью поддерживать состояние гомеостаза[98].
Однако ко второй половине XX века многие экологи либо поставили под сомнение, либо полностью отвергли понятие равновесия в природе, особенно в том, что касалось роста и сокращения численности населения. Обширные исследования показали, что хищники и жертвы не обязательно контролируют друг друга, что изменения в видовом разнообразии и росте популяции часто совершенно непредсказуемы и что равновесные или кульминационные состояния, даже если их можно математически смоделировать, трудно однозначно идентифицировать в реальных экосистемах.
Несмотря на эти открытия, идея о том, что природа стремится к равновесию, прочно укоренилась в общественном сознании, хотя в научных кругах усилилось неприятие этой концепции. В своей книге 2009 года профессор биологии Уитонского колледжа Джон Кричер назвал баланс в природе «вечным мифом», а экологию – «самым обременительным философским багажом». В историческом обзоре, опубликованном в 2014 году, Дэниел Симберлофф, профессор наук об окружающей среде Университета Теннесси в Ноксвилле, пришел к выводу, что среди профессиональных экологов «понятие природного баланса стало устаревшим, и этот термин широко известен как означающий очень много разных вещей для многих людей, но он абсолютно бесполезен как теоретическая основа или инструмент для объяснения».
Это недовольство отчасти понятно. Классическое представление о природе как о незыблемом устройстве, по сути совершенном и неизменном, явно не отражает реальность. Не отражают ее и карикатурные изображения экологической гармонии, которые иногда встречаются в популярной культуре, где солнечный свет и пение птиц не содержат и намека на конфликт. Однако полное отрицание равновесия, как и пренебрежение гипотезой Геи, скрывает важные истины о мире. Наша живая планета изобилует примерами того, что можно с полным основанием назвать равновесием.
Хищники и добыча не всегда могут достичь идеального «азбучного» равновесия, но каждый из них постоянно эволюционирует в ответ на действия другого, противопоставляя новым методам охоты более эффективные средства защиты. Леса, луга и коралловые рифы не всегда приближаются к какому-то оптимальному климаксовому состоянию, но они могут не меняться в течение десятков миллионов лет, сохраняя свои основные качества даже при изменении состава. Некоторые ученые, например, утверждают, что тропические леса Амазонии существуют по меньшей мере 55 миллионов лет и «их следует рассматривать не как геологически эфемерную особенность Южной Америки, а скорее как постоянную черту глобальной биосферы кайнозоя».
Закономерности видообразования могут быть не совсем предсказуемы, но если есть время и возможность, виды в рамках данной экосистемы, как правило, занимают разнообразные ниши. На протяжении долгого времени анатомические особенности, экологические взаимосвязи и даже целые биомы эволюционируют, исчезают и вновь возникают либо в несколько измененном, либо в очень похожем на предыдущий виде. После всех пяти массовых вымираний за всю историю Земли, которая насчитывает 4,5 миллиарда лет – а каждое уничтожило большинство существовавших в то время видов, – планета не только восстанавливалась, но и в конечном счете процветала.
Когда большинство людей говорят о природном балансе, я сомневаюсь, что они имеют в виду строгое равновесие или неограниченную способность к восстановлению, как предполагают некоторые ученые. Скорее, под «природным равновесием» обычно подразумевается, по выражению Рэйчел Карсон, «сложная, точная и высокоинтегрированная система взаимоотношений между живыми существами», которая «подвижна, постоянно меняется, находится в состоянии бесконечного приспособления». Хотя эту систему можно нарушить, ее также можно восстановить или перестроить. «Баланс» призван передать эту одновременную запутанность, уязвимость и устойчивость. Некоторые ученые утверждают, что такая характеристика противоречит сама себе, но сложные живые системы демонстрируют подобную многомерность.
Живое существо, называемое нами Землей, по сути, представляет собой чрезвычайно сложный механизм, который пытается удержать равновесие; его поддерживает взаимная эволюция организмов и окружающей их среды. Любая живая планета нуждается в том, чтобы ее живые и неживые компоненты поддерживали определенные взаимоотношения, ритмы и циклы – так сказать, планетарную физиологию. Если бы атмосфера Земли находилась в состоянии идеального химического равновесия, как атмосфера Марса и Венеры, в ней не было бы свободного кислорода.
Жизнь привела атмосферу Земли в состояние химического неравновесия, что в конечном итоге сделало планету более пригодной для жизни. Однако, чтобы поддерживать этот уровень пригодности для жизни, нельзя переступать определенные границы. Без достаточного количества кислорода в море и воздухе не могут существовать крупные и сложные формы жизни. Если кислорода будет слишком много, весь мир охватит пламя. Если в атмосфере недостаточно углекислого газа, планета замерзнет от полюса до полюса. Если этого газа в избытке, Земля превратится в адское болото. Особенно стабильная и благоприятная версия Земли, которая досталась нашему виду и многим другим в последние 12 000 лет, требует еще более специфического набора экологических условий.
В течение некоторого времени наша планета движется к новой точке равновесия, потенциальному тепличному состоянию, при котором глобальная температура будет значительно выше, и, следовательно, климат будет разрушительным не только для человеческой цивилизации, но и для множества других видов животных. Если человечество продолжит извлекать и сжигать чрезмерное количество ископаемого топлива, увеличивая теплоотдачу планеты и еще больше создавая дисбаланс земной системы, то ужасающее и суровое будущее нам обеспечено. Если, напротив, страны, наиболее ответственные за климатический кризис и наиболее способные его разрешить, наконец, предпримут срочные действия, которых он требует, они все еще смогут предотвратить глобальную катастрофу. Возможно, мы никогда не сможем точно воспроизвести планетные ритмы и мелодии прошлого, но нам это и не нужно. Мы все еще можем увековечить представление о такой Земле, какой мы ее знаем, – одной из ее многочисленных вариаций.
К моменту, когда И Го защитила докторскую диссертацию в области машиностроения, она уже твердо решила сделать карьеру в сфере экологически чистой энергии. Она хотела внести свой вклад в быстро развивающуюся науку, которая совершенствовала существующие технологии использования возобновляемых источников энергии и разрабатывала новые. Она точно знала, где хочет работать, – в Национальной лаборатории по изучению возобновляемых источников энергии в Колорадо, сокращенно NREL, которая имела репутацию института исследований и разработок в области ветроэнергетики мирового класса.
Пару лет она подавала заявки на вакансии в лаборатории и в итоге получила работу в NREL, став старшим научным сотрудником. Ее исследования концентрировались на том, как наилучшим образом продлить срок службы ветрогенераторов и повысить их общую надежность. Вскоре после своего первого рабочего дня Го впервые поднялась на ветрогенератор – она это хорошо помнит. Это была турбина мощностью три мегаватта и высотой более 91 метра, установленная в кампусе NREL во Флэтайронсе, – ее бы хватило, чтобы обеспечить энергией небольшую деревню. После инструктажа по технике безопасности Го пристегнулась и в сопровождении опытного техника поднялась на вершину.
«Это было захватывающе, – говорит она, – я была так взволнована. Порывы ветра могут быть очень внезапными и очень сильными, но там, наверху, так красиво. Я так горжусь тем, чего могут достичь люди». Вид был впечатляющий: внизу раскинулись зеленые поля, из которых вырастали величественные алебастрово-белые турбины, вдалеке виднелись изрезанные бороздами предгорья Скалистых гор, поросшие хвойными деревьями, а вокруг – ярко-голубое небо.
На омываемом морем участке Юрского побережья на юго-западе Англии есть длинная узкая дорожка из гравия – она идет параллельно пляжу. Если дойти по ней до конца, повернуть направо и пройти немного вверх по холму, вы обнаружите домик из желтого кирпича, во входную дверь которого встроен бортовой иллюминатор. Когда однажды осенним утром я постучал в эту дверь, мне открыла Сэнди Лавлок. Это была высокая и худая женщина: ее поседевшие волосы были подстрижены в аккуратное каре, а на шее у нее красовалось ожерелье из крупных бусин канареечного цвета. Джеймс, которому недавно исполнилось 100 лет, шел за ней мелкими шаркающими шажками, его добрые карие глаза поблескивали за толстыми стеклами очков.
Двумя десятилетиями ранее, во время путешествия по тропе Юго-Западного побережья – 1000-километровому маршруту из Сомерсета в Дорсет – Лавлоки останавливались в этом же четырехкомнатном коттедже. Когда домик наконец выставили на продажу, они купили его. «Теперь мы всегда можем смотреть на море», – сказал мне Джеймс. Мы сели пить чай с печеньем в их гостиной, украшенной диковинными сувенирами и подарками: там можно было найти и антикварную лошадку-качалку из Парижа, и деревянную фигуру женщины в кимоно почти в натуральную величину, и открытку от королевы Елизаветы II. Через окно гостиной виднелась небольшая квадратная лужайка, окаймленная невысокой стеной. На клумбе в глубине сада Сэнди посадила пальмы и юкки, а среди них возвышалась каменная статуя греческой богини Геи.
На стене, чуть правее того места, где сидел Джеймс, висела красочная картина – нечто среднее между пейзажем и сюрреалистическим коллажем. Ее задний план заполняли горы, долины и пушистые облака; пышные тропические леса и мангровые заросли выглядели так, будто могли прорваться сквозь холст, а бурный водоворот океана уносил тропических рыб, кораллы и планктон в центр картины. Я понял, что это портрет жизни на нашей планете, тех пересекающихся друг с другом экосистем, благодаря которым Земля существует в привычном нам виде.
Мы с Лавлоками проговорили несколько часов на разные темы: об их жизни и карьере, об английской сельской местности, о последних книгах и фильмах, о детских воспоминаниях. Несмотря на физическую слабость, Джеймс был весел, хорошо выражал свои мысли и быстро соображал. Он любил шутить, широко улыбался в ответ даже на слегка забавные замечания и хохотал, рассказывая любимые анекдоты. Вскоре мы начали обсуждать происхождение и развитие гипотезы Геи. «Все живое способно изменить планету, – сказал Джеймс в какой-то момент, – вот что интересно в этой гипотезе». Я спросил его, как он понимает утверждение о том, что Земля сама по себе живая. По его словам, это означает, что наша планета «напоминает живой организм, схожий с нами, с бактериями или с чем-то еще, что способно поддерживать свой состав, несмотря на все попытки окружающей среды его разрушить».
«Как вы думаете, почему эта идея встретила такое сопротивление со стороны некоторых представителей научного сообщества?» – спросил я. «О, причина довольно проста и очень человечна, – ответил Джеймс, – так было и в Средневековье. “У нас есть какая-то теория, и она что-то гласит. Поэтому не надо говорить с нами о чем-то другом.” От соблюдения такого рода условий зависит и карьера ученого, и его достаток». Я упомянул, что некоторые известные ученые недавно изменили свое мнение о гипотезе Геи, в том числе биолог-эволюционист Форд Дулиттл. «Да, я слышал об этом, – ответил Джеймс, – со временем они все придут к ней».
Джеймс Лавлок скончался летом 2022 года в возрасте 103 лет. Он оставил после себя блистательное наследие. Он был человеком огромного интеллекта, многочисленных талантов и широких интересов – и врачом, и инженером, и писателем. На протяжении большей части своей карьеры он работал как независимый ученый, а не как постоянный сотрудник какого-либо университета или компании. Путешествуя по миру, он консультировал различные организации, включая службы разведки и компании, которые добывали ископаемое топливо[99]. Он создал детектор электронного захвата – небольшое устройство небывалой чувствительности, способное обнаруживать химические вещества в низких концентрациях, до одного к триллиону. Это устройство в конечном итоге помогло выявить, насколько распространены пестициды и другие загрязнители окружающей среды, а также найти дыру в озоновом слое. В 1950-х годах, изучая способы реанимации замерзших крыс и хомяков, он случайно изобрел одну из первых версий микроволновой печи. А свои ранние работы по гипотезе Геи он опубликовал за несколько десятилетий до того, как наука о земных системах стала общепризнанным направлением.
В течение жизни представление Лавлока о Гее постоянно менялось. Временами он противоречил сам себе. В некоторых работах он прямо заявлял, что Гея – это живая сущность, громадное существо или суперорганизм. В других – говорил, что Гея жива лишь метафорически, что это такая же метафора, как и «эгоистичный ген». Заявляя, что люди «не более достойны звания властителей Земли, чем козы – звания садовника», он одновременно назначал себя «врачом планеты», предлагая возможные методы ее лечения и призывая всех принять в этом участие.
В некоторых книгах Лавлока есть явные преувеличения. В книге «Месть Геи» (The Revenge of Gaia) 2006 года он писал: «До конца XXI века умрут миллиарды людей, а немногие выжившие заселят Арктический регион, где климат останется наиболее терпимым». Позже он назвал эти предсказания «алармистскими» и отказался от них. В последней книге, которую он опубликовал перед смертью, «Новацен. Грядущая эпоха сверхразума» (Novacene), Лавлок утверждал, что будущее Земли принадлежит разумным киборгам, сознание которых будет превосходить возможности человеческого разума. «Если я прав в отношении гипотезы Геи и Земля действительно является саморегулирующейся системой, то дальнейшее выживание нашего вида будет зависеть от принятия гипотезы Геи киборгами, – писал он. – В их собственных интересах будет присоединиться к нам в проекте по предотвращению глобального потепления. Они поймут, что именно органическая жизнь – доступный механизм для достижения этой цели. Именно поэтому я считаю войну между людьми и машинами или истребление нас ими маловероятными вариантами развития истории. <…> Для киборгов мы будем тем же самым, чем для нас являются домашние животные и растения».
Когда Лавлок начал разрабатывать гипотезу Геи в 1960-х годах, он был увлечен мыслями не о киборгах, а об инопланетянах. Благодаря успешной работе разработанного им сверхчувствительного детектора электронного захвата НАСА наняло Лавлока для разработки методов обнаружения жизни на Марсе. Работая в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, штат Калифорния, Лавлок много общался с коллегами из разных областей, включая космолога Карла Сагана, астронома Лу Каплана и философа Дайан Хичкок. В одной из бесед Лавлок и Хичкок решили, что самый эффективный способ обнаружить присутствие жизни на другой планете – сделать анализ химического состава ее атмосферы.
Они рассуждали так: где бы ни развивалась жизнь, она неизбежно преобразует камни, воду и воздух родной планеты. Изучая Землю издалека, любой разумный инопланетянин сразу бы понял, что необычайное обилие кислорода и других активных элементов в атмосфере говорит о наличии на планете жизни, чьи попытки сопротивляться энтропии нарушают химический баланс планеты. Без фотосинтезирующих существ в атмосфере Земли преобладал бы инертный углекислый газ и практически не было бы кислорода – атмосфера Земли походила бы на состояние атмосфер Марса и Венеры. Возможно, на поверхностях наших ближайших соседей по солнечной системе тоже когда-то обитала жизнь, но химический состав их атмосферы убеждал Лавлока в том, что теперь они безжизненны – и на сегодняшний день это утверждение остается верным.
Примерно тогда же, когда Лавлок работал в НАСА, астронавт Уильям Андерс сделал одно из первых цветных изображений нашей планеты в четком разрешении. Когда астронавты впервые видят Землю целиком, они часто испытывают психологический феномен, известный как эффект обзора: внезапно их ошеломляет красота и одновременно уязвимость планеты, на них находит новое понимание своего места в космосе. Историк космонавтики Фрэнк Уайт говорил, что люди, которые отправляются в космос, «видят вещи, которые мы знаем, но которые мы не ощущаем, а именно то, что Земля – это единая система, частью которой мы все являемся, и в этом есть определенное единство и слаженность».
Теперь у нас есть множество доказательств этого единства. Более 3,5 миллиарда лет назад элементы молодой Земли превратились в первые гены, белки и клетки. Микробы – первые создания на нашей живой планете, самые маленькие и древние из всех организмов – смешивались друг с другом в попытке приспособиться к первобытной среде Земли. Они обменивались ДНК, поглощали друг друга и, в конце концов, объединялись в более крупные и сложные формы жизни. С тех пор древо жизни продолжило беспрестанно разветвляться на бесчисленное множество видов, приспособленных к разнообразным средам обитания на нашей планете. По мере эволюции эти существа коренным образом изменили окружающую среду. Они насытили атмосферу кислородом, изменили химический состав океана и превратили бесплодную земную кору в плодородную почву. Линейная эволюция видов всегда была частью коэволюции жизни и окружающей среды.
Нам необходимо отказаться от модели дарвиновского эволюционного древа и создать на ее месте сложную четырехмерную структуру. Представьте себе огромное дерево с путающимися корнями и переплетающимися ветвями – это будет наглядной репрезентацией эволюции жизни, которая продолжается по сей день. Представьте также, что по мере роста дерево беспрестанно изменяет окружающую среду. Своими мощными корнями оно вгрызается в скалы, опавшей листвой и плодами обогащает почву, а еще меняет воздух, засевает облака и вызывает дождь. В свою очередь, все изменения окружающей среды влияют на дальнейший рост дерева. Таким образом, эволюция жизни и окружающей среды – Земли и ее созданий – связаны друг с другом. Виды, способствующие деградации окружающей среды, обрекают себя на гибель. Те же виды, что стремятся поддержать и улучшить окружающую среду, выживают.
Таким образом, целые эоны, вечность совместной эволюции Земли и жизни способствовали развитию таких экологических отношений, которые сделали планету более пригодной для жизни и наделили ее чертами живого организма, в том числе и способностью к саморегуляции. Сегодня некоторые ученые, особенно в области геологии и смежных сферах, описывают жизнь как тонкий слой некой субстанции, покрывающей нашу планету. Однако подобная характеристика не соответствует истинным масштабам и могуществу жизни. Живые организмы значительно увеличивают площадь поверхности Земли, которая была бы способна поглощать энергию, обмениваться газами и совершать сложные химические преобразования.
Как подсчитал исследователь Тайлер Волк, площадь поверхности всего фотосинтезирующего планктона в океане в шесть раз превышает площадь поверхности планеты. Площадь поверхности всех корней, покрытых тонкими поглощающими волосками, в 35 раз превышают ту площадь, которую имела бы планета, не будь на ней жизни. Микробы в совокупности занимают 200 площадей Земли. А если бы на континентах был равномерный слой плодородной почвы толщиной 90 сантиметров, то общая площадь поверхности всех его мельчайших частиц превышала бы площадь поверхности голой планеты более чем в 100 000 раз. Сравнение просто невозможно. Жизнь дарит нашей планете ее анатомию и физиологию – ее дыхание, пульс и метаболизм. Без произведенных жизнью за миллиарды лет преобразований Земля была бы совершенно неузнаваема. Жизнь не просто существует на Земле – она и есть Земля. У нас имеется столько же оснований считать нашу планету живым организмом, сколько и нас самих. Это уже не просто интуиция или мнение одного человека, а научный факт.
Как и жизнь любого долгожителя, жизнь Земли имела бурную историю. На протяжении всего периода ужасные катастрофы сменялись периодами относительной стабильности. Некоторые из этих кризисов были вызваны в первую очередь геологическими или космологическими событиями, такими как извержения вулканов и падения астероидов. Другие стали результатом многочисленных эволюционных экспериментов. Однако всегда, несмотря на вымирание большинства существовавших на тот момент видов, наша планета постепенно восстанавливалась – пускай и в течение многих тысяч или даже миллионов лет – и часто радикально менялась. Казалось бы, живая планета – особенно если она достигла высокого уровня экологической сложности – обладает потенциалом и необычайной способностью к восстановлению в рамках геологических масштабов времени. Однако процессы самостабилизации, лежащие в основе этой способности, протекают слишком медленно и сопряжены со слишком сильными потрясениями, чтобы избавить от них таких недоговечных существ, как человек.
В настоящее время мы переживаем чрезвычайную ситуацию планетарного масштаба, которую сами же и создали. Сжигая огромные запасы ископаемого топлива, уничтожая леса и луга, загрязняя воздух, море и сушу, а также совершая множество других вещей, мы ввергли Землю в очередной кризис. Хотя это, возможно, не самая серьезная катастрофа в истории планеты, некоторые ее аспекты, вероятно, не имеют прецедента. Например, атмосфера никогда столь быстро не наполнялась таким большим количеством углерода. Если мы не примем необходимые меры, то планета перестанет быть гостеприимной не только для людей, но и для многих других бесчисленных форм сложной жизни.
Во время написания этой книги я часто видел людей с тремя противоположными взглядами на будущее человечества и нашей планеты. Первый лагерь мы можем назвать фаталистами. Они считают, что где бы ни развивалась разумная, обладающая самосознанием и способная к созданию техники жизнь, она обречена на самоистребление и уничтожение родной планеты. Фаталисты спрашивают, почему мы никогда не встречали разумных инопланетных существ, несмотря на то что сами населяем такую огромную планету, на которой мы, несомненно, далеко не одиноки? Потому что, отвечают они, космические виды никогда не живут достаточно долго, чтобы встретиться друг с другом.
Фантасты в отличие от них рассматривают живую планету как благожелательное существо, которое всегда движется к состоянию дзена. По их мнению, для беспокойства нет поводов: в конце концов, планета сама о себе позаботится, даже если это может повлечь за собой избавление от одного назойливого вида обезьян.
Представители третьей группы, футуристы, предсказывают Земле мрачное будущее, но отвергают апатию и пораженчество: их задача – найти или создать новый дом для человечества на другой планете.
Я хотел бы предложить альтернативный подход, основанный на выводах науки о земной системе. Жизнь нельзя назвать всецело благожелательной силой: она не работает целенаправленно на общее благо. Другими словами, оптимального состояния планеты не существует. Однако верно то, что на протяжении огромных периодов времени Земля и существа, которые ее населяли, имели тенденцию к созданию таких отношений, которые помогали бы их взаимному выживанию и которые наделяли бы Землю ее удивительной способностью к самосохранению. Давайте проясним: нам не грозит гибель существа, которое мы называем Землей. Даже если мы раскопаем и сожжем все существующие виды ископаемого топлива, даже если мы превратим Землю в гигантскую теплицу, которая уничтожит наш вид и большинство сложных форм жизни, микробы и другие жизнестойкие формы жизни сохранятся, планета, в конце концов, восстановится сама.
Мы уничтожаем мир, каким мы его знали: ту особую версию Земли, на которой развивался наш и многие другие виды, – версию, которая является настоящим раем по сравнению со тем, что ей предшествовало. Если мы не примем меры, ужасающие изменения, которые мы сами привели в движение, разрушат экосистемы по всему миру и погубят миллиарды жизней. Меры, необходимые для предотвращения самых ужасных последствий этого кризиса и сохранения пригодной для жизни планеты, известны, их можно реализовать.
Если страны, которые несут наибольшую ответственность за нынешний кризис и способны его разрешить, не выполнят свои обязательства, то они пожертвуют не только Землей в ее нынешней форме. Они сделают невозможным создание лучшего мира для человечества. Непростительной глупостью будет проигнорировать необходимость изменений здесь, на Земле, и заняться терраформированием других планет. Мы еще не достигли того уровня понимания экологии и технологического развития, который необходим для превращения неживого и безвоздушного камня в новую Землю. Однако мы, без сомнения, способны сохранить единственную живую планету, которая у нас уже есть, единственную, которая у нас когда-либо была.
В своей последней книге Лавлок утверждал, что «та невероятная цепь событий, благодаря которой смогла возникнуть разумная жизнь», произошла лишь один только раз за все время существования космоса, а значит, появление человечества является «причудливой случайностью». Однако, учитывая громадные размеры и возраст Вселенной, представляется крайне маловероятным, что наш вид является полной аномалией. В космосе насчитывается около двух триллионов галактик, и, возможно, в одной только нашей галактике существуют десятки миллиардов пригодных для жизни планет. Очевидно, что жизнь за пределами Земли существует: инопланетяне реальны. Подавляющее большинство живого во Вселенной может быть маленьким и простым, аналогично земным одноклеточным микробам. Если судить по истории нашей планеты, сложной жизни нужно много времени для того, чтобы зародиться. Поскольку огромное количество планет находятся в благоприятной для жизни удаленности от звезд, вокруг которых они вращаются, возможность зарождения новой жизни есть. Стоит принять во внимание, что Земля, возраст которой составляет 4,54 миллиарда лет, не такая уж старая планета – в три раза младше Вселенной. Вполне возможно, что существуют планеты, на которых жизнь развивается в течение пяти или даже 13 миллиардов лет.
Если существуют другие высокоразумные, самодостаточные, космические формы жизни, то, возможно, главная причина, по которой мы до сих пор их не встретили, заключается в том, что наша и без того огромная Вселенная не только расширяется, но и ускоряется с каждым мгновением. Роман Кима Стэнли Робинсона «Аврора» (Aurora) повествует о катастрофической попытке звездолета XXVI века основать человеческую колонию на Луне в 12 световых годах от Земли. В какой-то момент Арам – один из немногих выживших, которому удалось вернуться на Землю, – говорит: «Расстояния между нами и любыми действительно пригодными для жизни планетами слишком большие. Различия между другими планетами и Землей также слишком велики. Другие планеты или живы, или мертвы. На живых планетах есть своя жизнь, а мертвые планеты нельзя изменить достаточно быстро, чтобы колонизаторы смогли переждать это время в покое. <…> Вот почему вы ни о ком не слышите. Вот почему сохраняется великое молчание. Несомненно, там есть много других живых существ, но они не могут покинуть свои родные планеты, как и мы, потому что жизнь – это проявление планеты, и она может выжить только на своей родной планете».
Я подозреваю, что если наш вид просуществует достаточно долго – не только еще несколько столетий или тысячелетий, но и в невообразимо далеком будущем, – мы, в конце концов, научимся изменять и заселять другие планетарные тела. Если у нас это получится, Земля может стать одной из немногих успешно размножающихся планет. Но это возможное будущее полностью зависит от решений, которые человечество примет в отношении того дома, где мы сейчас живем. Земля продемонстрировала нам силу сообщества, разнообразия и взаимовыручки. Среди всех существ только у нас есть возможность сознательно подражать нашей живой планете и сознательно увековечить ее впечатляющее многообразие. Мы не являемся ни раковой опухолью Земли, ни ее лекарством. Мы – ее потомство, ее поэзия и ее отражение.
Несколько лет назад Орегон пережил один из самых сильных зимних штормов за последние четыре десятилетия. Тем утром я проснулся в мире из алебастра и стекла. В утреннем свете сверкали верхушки деревьев, как люстры из инея. Улицы выкрасились в белый и серебряный цвета. Каждая веточка была покрыта льдом.
С красотой пейзажа соперничала только лишь его тишина. Казалось, почти все живое было парализовано. Особенно я беспокоился за наш сад, которому не исполнилось и полугода. Самые нежные растения скрылись под толстым слоем льда и снега, а некогда бурлящая поверхность пруда превратилась в серо-голубую слякоть. Прилегающие к нему камыши казались такими же хрупкими, как дутое стекло, ветви соседских деревьев повисли под собственной тяжестью и почти касались земли. Прогуливаясь по нашему району, я чувствовал себя как в городе, скованном какими-то зимними чарами и населенном лишь ледяными подобиями некогда живых людей.
Оглядываясь назад, я смотрю на это по-другому. Тем зимним утром жизнь была повсюду. Отчасти деревья и растения стали столь прозрачны лишь потому, что в них жили бактерии, способные создавать лед. Снег кишел микроскопическими существами, эволюционировавшими, чтобы пережить путешествие от земли к облакам и обратно, – существами, которые не только могли переносить подобную погоду, но и меняли ее. Под моими ногами продолжали жить и расти сети корней и грибов, а также множество микроскопических существ, которых они привлекали. Некоторые из тех луковиц и клубней, что я посадил, уже наполнились собственным теплом и были готовы растопить снег и прорасти. Многочисленные хвойные деревья в моем районе продолжали питаться водой из глубин Земли, собирать солнечный свет сквозь покрытые морозом иглы и насыщать атмосферу кислородом. Каждый элемент зимы был живым: лед, земля, сам воздух. Мир пел, даже если я его не слышал.
Я глубоко выдохнул, наблюдая, как приобретает материальную форму призрак моего дыхания – облако из воды, газа и клеток. Оно ненадолго расплылось, а затем растворилось. Это элементы, которые я позаимствовал, вернулись к своему первоначальному источнику – еще одна нота в моем личном дуэте с планетой. Я выдохнул, а Земля вдохнула.
За каждой книгой стоит экосистема. История моего любопытства, которая вылилась в эту книгу, началась более десяти лет назад. За это время мне посчастливилось воспользоваться помощью многих людей и сообществ. Многое из того, что я пишу, не могло бы существовать без усилий, знаний и щедрости ученых и других экспертов. Я глубоко признателен всем, с кем я беседовал во время написания этой книги, особенно тем, кто позволил мне побывать у них дома и на работе, а также в полевых экспедициях. Тех, кого я не смог процитировать напрямую, прошу принять мои искренние извинения – наше общение все равно было бесценным. Каждый писатель мог бы заполнить королевскую библиотеку материалами, которые он был вынужден оставить за пределами страниц своей книги. Спасибо всем экспертам, которые любезно и подробно отвечали на неожиданные письма от незнакомого человека. Спасибо многим ученым, чьи опубликованные работы и книги легли в основу моего исследования.
Для меня, как человека, часто пишущего о науке для широкой аудитории, баланс точности и ясности имеет первостепенное значение. Я безмерно благодарен четырем профессиональным специалистам по проверке фактов, чья кропотливая работа значительно повысила точность этой книги: Джейн Акерманн, Мишель Чиаррокке, Тине Кнежевич и Стивену Стерну. Спасибо также многим экспертам, которые выполняли запросы по проверке фактов и рецензировали отрывки из глав, в том числе Шейди Джаде Анаяти, Гаэтану Боргони, Приядарши Чоудхури, Кертису Дойчу, Эрлу Эллису, Полу Фальковски, Гэвину Фостеру, Джеффри Гадду, Николя Груберу, Роберту Хейзену, Джеймсу Кастингу, Джуну Коренаге, Ли Кумпу, Хельмуту Ламмеру, Тиму Лентону, Джону Лучажу, Дженнифер Макаледи, Джорджу Макги, Массимо Пиглиуччи, Саймону Поултону, Крису Рейнхарду, Грегори Реталлаку, Энди Риджуэллу, Патрику Робертсу, Фелисе Смит, Гордону Саутэму, Стивену Стэнли, Алексису Темплтону, Тайлеру Волку, Эндрю Уотсону, Дженнифер Уилкокс, Брюсу Уилкинсону, Марку Уильямсу, Яну Заласивичу и Ричарду Зибе.
Мой редактор, Хилари Редмон, вдохновляла меня на реализацию этого проекта с самого начала и была терпеливым, заинтересованным и проницательным товарищем на протяжении всего долгого процесса. Мои агенты, Ларри Вайсман и Саша Альпер, мастерски помогали мне ориентироваться в мире книгоиздания и остались одними из самых верных сторонников этой книги. Несколько отрывков были первоначально опубликованы в The New York Times и The New York Times Magazine. Спасибо моим редакторам в этих изданиях за поддержку и сотрудничество, в частности Вилли Стейли, Джейку Сильверстайну, Биллу Васику, Джессике Лустиг и Джинни Чой. Подготовка материалов для этой книги была частично поддержана грантом Whiting Creative Nonfiction Grant и стипендией MIT Knight Science Journalism Fellowship. Я искренне благодарю своих коллег-стипендиатов за советы и солидарность, а также директоров этих программ и их коллег, особенно Дэниела Рида, Кортни Ходелл, Дебору Блюм и Эшли Смарт. Я также в долгу перед всей командой Random House и всеми международными издателями книги.
В процессе написания этой книги несколько литературных и профессиональных сообществ были незаменимым источником дружбы, советов, вдохновения и праздной прокрастинации. Особое спасибо всем замечательным членам книжного клуба Slackline and Books, также известного как «Клуб существ». Огромное спасибо моим друзьям и литературным коллегам, которые согласились быть первыми читателями рукописи, – ваши мнения неизмеримо улучшили текст: спасибо Ребекке Альтман, Ребекке Бойл, Эмили Эльт, Ребекке Гиггз, Бену Голдфарбу, Маре Грюнбаум, Холли Хаворт, Брэндону Кейму, Роберту Моору и Сьерре Крейн Мердок.
Кроме того, я благодарен моим друзьям, которые помогли мне в работе над некоторыми моментами в книге и чьи отзывы помогли мне принять несколько важных решений: спасибо Ариэль Блейхер, Надеж Дюбюиссон, Майклу Истеру, Кэролайн Фоули, Яну и Бекке Гиллманам, Кейю Хигаки, Дэвиду и Лие Джобсонам, Оливии Коски, Риду Костеру, Алексу Лю, Дилану и Тейлору Макдауэллам, Райану и Энни Макмахон, Эрину Меллону, Майку Оркатту, Кэти Пик, Анне Ротшильд, Николь Шарп, Джошу и Шони Трейси. Огромное спасибо Майку и Маше Фриман за их помощь с языком и переводом.
Было очень приятно сотрудничать с талантливым Мэтью Твомбли, чье умение работать с искусством и наукой превратило подборку исследовательских заметок в прекрасно иллюстрированную временную шкалу истории Земли, представленную в книге. Спасибо также всем людям, которые разрешили мне использовать их фотографии.
Представленное в этой книге исследование включало в себя многочисленные репортажи, некоторые из них требовали длительных путешествий в другие страны. Чтобы компенсировать выбросы парниковых газов, я передаю часть аванса, полученного за эту книгу, организациям, которые помогают смягчать и регулировать текущий планетарный кризис, включая Экологическую сеть коренных народов, Коалицию наций тропических лесов, проект «Чистый воздух» и Carbon180.
Спасибо моим родителям, братьям и сестрам, которые с детства поддерживали меня во всех моих начинаниях. Мой партнер, Райан, как никто другой, наблюдал за радостями, застоями и трудностями моего книгописательского пути. Без его постоянной поддержки, ангельского терпения и вдумчивых отзывов я бы давно сдался. Я многим обязан нашему псу Джеку, не только за его неизменное дружелюбие, но и за его настойчивость в многочисленных ежедневных прогулках, которые стали регулировать ритмы моей жизни и оказались необходимым компонентом моего физического и душевного благополучия. И, наконец, самое главное – моя вечная благодарность необыкновенному созданию, которое мы называем Землей. Пусть мы будем достойны той жизни, которую разделяем с тобой.
Ученый-почвовед Джеймс Киршнер разработал классификацию различных версий гипотезы Геи, опубликованных за многие годы. Согласно самой мягкой версии этой гипотезы, которую он называет Влиятельной Геей, жизнь сильно влияет на многие вещи на планете, такие как средняя температура на планете и химический состав атмосферы. Аналогичным образом гипотеза коэволюционной Геи подчеркивает, что жизнь и планета изменяют друг друга посредством взаимной эволюции. Гомеостатическая Гея и геофизиологическая Гея, более радикальные формы гипотезы, утверждают, что жизнь стремится стабилизировать планету, и что Земля либо является огромным живым существом, либо ее можно сравнить с ним. Телеологическая Гея и оптимизирующая Гея – наиболее экстремальные версии гипотезы – утверждают, что жизнь целенаправленно изменяет планету, чтобы поддерживать оптимальные для себя условия. Ссылки на работы Киршнера приведены ниже.
Киршнер и другие ученые подвергли сомнению то, что гипотеза Геи вообще может считаться гипотезой. В науке гипотеза – это предсказание или временное объяснение, которое можно проверить с помощью контролируемых экспериментов. Хотя это определение применимо к конкретным идеям в рамках совокупности идей и научных работ, известной сегодня как теория Геи, оно слишком узко, чтобы охватить ее в целом. Гипотеза Геи – это скорее концептуальная схема, чем строгая гипотеза. «Правда состоит в следующем. Несмотря на то что ее все так называют, Гея на самом деле не является гипотезой, – пишет астробиолог Дэвид Гринспун в книге «Земля в руках человека» (Earth in Human Hands) – это, скорее, определенная перспектива, подход, с помощью которого можно заниматься наукой о <…> живой планете, а это не то же самое, что заниматься планетой с жизнью на ней – вот в чем суть, простая, но глубокая. Потому что жизнь – это не второстепенная деталь на уже функционирующей Земле, а неотъемлемая часть эволюции и поведения планеты».
Вот несколько ключевых примеров того, как Лавлок и Маргулис определяли и переосмысливали понятие Геи на протяжении своей карьеры:
«Цель этого письма – предположить, что жизнь на ранней стадии своей эволюции приобрела способность управлять окружающей средой планеты в соответствии со своими потребностями и что эта способность сохранилась и продолжает активно использоваться. С этой точки зрения совокупность видов представляет собой нечто большее, чем просто каталог, “биосфера”, и, как и другие биологические объединения, является сущностью, обладающей свойствами, превышающими простую сумму ее частей. Такому большому существу, пусть даже гипотетическому, обладающему мощной способностью поддерживать гомеостаз окружающей среды планеты, необходимо имя. Я обязан мистеру Уильяму Голдингу за идею использовать греческое олицетворение матери-Земли, “Гею”» – Лавлок, «Гея, увиденная сквозь атмосферу» (Gaia as Seen Through the Atmosphere), 1972 год.
«…наличие биологической кибернетической системы, способной поддерживать гомеостаз планеты для достижения оптимального физического и химического состояния, соответствующего ее текущей биосфере…» – Лавлок, «Гея, увиденная сквозь атмосферу» (Gaia as Seen Through the Atmosphere), 1972 год.
«…гипотеза о том, что совокупность живых организмов, составляющих биосферу, может действовать как единое целое, регулируя химический состав, рН поверхности и, возможно, климат. Представление о биосфере как об активной, способной к адаптации системе управления, способной поддерживать Землю в гомеостазе, мы называем гипотезой Геи» – Лавлок и Маргулис, «Атмосферный гомеостаз биосферы: гипотеза Геи» (Atmospheric Homeostasis by and for the Biosphere: the Gaia Hypothesis), 1974 год.
«…идея о том, что живая материя, воздух, океаны, поверхность суши являются частями огромной системы, которая способна контролировать температуру, состав воздуха и моря, pH почвы и так далее, чтобы быть оптимальной для сохранения биосферы. Казалось, что эта система демонстрирует поведение отдельного организма, даже живого существа» – Лавлок и Эптон, «В поисках Геи» (The Quest for Gaia), 1975 год.
«Но если Гея действительно существует, то мы можем считать себя и всех остальных живых существ частями и спутниками огромного существа, которое во всей своей полноте обладает способностью поддерживать нашу планету в качестве подходящей и комфортной среды обитания для жизни» – Лавлок, «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле» (Gaia: A New Look at Life on Earth
«…гипотеза о том, что все живое на Земле, от китов и вирусов до дубов и водорослей, можно рассматривать как единое живое существо, способное управлять атмосферой Земли в соответствии с общими потребностями и наделенное способностями и силами, намного превосходящими способности и силы его составных частей» – Лавлок, «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле» (Gaia: A New Look at Life on Earth
«…сложное образование, включающее в себя биосферу, атмосферу, океаны и почву Земли; все это представляет собой кибернетическую систему с циклом обратной связи, которая стремится создать оптимальные физические и химические условия для жизни на планете. Поддержание относительно постоянных условий путем активного контроля удобно описывать термином “гомеостаз”» – Лавлок, «Гея: новый взгляд на жизнь на Земле» (Gaia: A New Look at Life on Earth
«Наиболее точным будет сказать, что Гея – это эволюционирующая система, которая состоит из всех живых существ и их окружающей среды – океанов, атмосферы и пород земной коры. Причем эти две части тесно связаны между собой и неделимы. Это система, возникшая в результате коэволюции организмов и окружающей среды на протяжении многих веков существования жизни на Земле. В этой системе саморегуляция климата и химического состава происходит автоматически. Саморегуляция возникает по мере развития системы. Никакого предугадывания, планирования или телеологии <…> в этом нет» – Лавлок, «Исцеление Геи: практическая медицина для планеты» (Healing Gaia: Practical Medicine for the Planet), 1991 год.
«Концепция “Геи” – от старого греческого названия Земли – постулирует идею о том, что Земля живая. Гипотеза Геи, предложенная английским химиком Джеймсом Лавлоком, заключается в том, что некоторые аспекты атмосферных газов, поверхностных пород и воды регулируются ростом, смертью, метаболизмом и другими видами деятельности живых организмов» – Маргулис, «Симбиотическая планета: новый взгляд на эволюцию» (Symbiotic Planet: A New Look at Evolution), 1996 год.
«Гипотеза Геи не сводится, как утверждают многие, к тому, что “Земля – это единый организм”. Однако Земля, в биологическом смысле, имеет тело, которое поддерживают сложные физиологические процессы. Жизнь – это явление планетарного масштаба, и поверхность Земли жива уже не менее трех миллиардов лет» – Маргулис, «Симбиотическая планета: новый взгляд на эволюцию» (Symbiotic Planet: A New Look at Evolution), 1996 год.
«Как подробно описано в теории Джима о планетарной системе, Гея не является организмом. Любой организм должен либо питаться, либо посредством фотосинтеза или хемосинтеза производить собственную пищу. <…> Гея, как система, возникает из десяти или более миллионов связанных между собой живых видов, которые образуют ее вечно активное тело. <…> Невольно подчиняясь второму закону термодинамики, все живые существа ищут источники энергии и пищи. Все они производят бесполезное тепло и химические отходы. Это их биологический императив. <…> Как совокупность планетарной жизни, Гея демонстрирует физиологию, которую мы называем экологической регуляцией. Сама Гея не является организмом, непосредственно отобранным среди многих других. Это результат взаимодействия между организмами, их планетой и источником энергии – Солнцем» – Маргулис, «Симбиотическая планета: новый взгляд на эволюцию» (Symbiotic Planet: A New Look at Evolution), 1996 год.
«Гея – это ряд взаимодействующих экосистем, составляющих огромную единую экосистему на поверхности Земли. Вот и все» – Маргулис, «Симбиотическая планета: новый взгляд на эволюцию» (Symbiotic Planet: A New Look at Evolution), 1996 год.
В 1963 году Лавлок решил стать независимым ученым. Вместо того чтобы работать полный рабочий день в одном учреждении, он начал зарабатывать себе на жизнь, консультируя различные университеты, компании и организации. Одной из них была Лаборатория реактивного движения (JPL) НАСА в Пасадене, штат Калифорния. Именно в 1965 году, во время одного из визитов в JPL, Лавлок понял то, что жизнь изменяет и регулирует планету. Это было первым шагом, из которого затем выросла гипотеза Геи. В 1966 году Лавлок начал дополнительно консультировать компанию Shell Research Limited, исследовательское подразделение нефтегазового гиганта Royal Dutch Shell, которая попросила его изучить «возможные глобальные последствия загрязнения воздуха, вызванного такими причинами, как постоянно растущая скорость сжигания ископаемого топлива».
Лавлок открыто писал о своей работе на Shell в нескольких публикациях, подчеркивая, что это не были «собственнические отношения» и что он сохранял «свободу мысли». Учитывая, как высоко он ценил интеллектуальную независимость и оригинальность, а также его склонность к шуткам и провокациям, в это нетрудно поверить. Как пишет Лавлок в книге «Гея» (Gaia), «связующим звеном между моим участием в проблемах глобального загрязнения воздуха и моей предыдущей работой по обнаружению жизни с помощью анализа атмосферы была, конечно же, идея о том, что атмосфера может быть продолжением биосферы».
В его первом отчете для компании Shell, в частности, был вывод о том, что ухудшение климата – «почти несомненный факт» и что наиболее вероятная причина этого – сжигание ископаемого топлива. В последующих исследованиях, спонсированных компанией Shell, он изучил, как морские водоросли изменяют атмосферу, производя диметилсульфид. В 1975 году Лавлок в соавторстве с руководителем компании Shell Сиднеем Эптоном опубликовал в журнале New Scientist первую версию статьи о Гее.
Основываясь на архивных исследованиях, историк Лия Ароновски утверждает, что опыт Лавлока в качестве консультанта компании Shell оказал большее влияние на развитие гипотезы Геи, чем это обычно признается, и что идеи Лавлока способствовали развитию некоторых форм отрицания изменения климата. «Гея, – пишет Ароновски, – это история, в которой теория о климате Земли была выведена в мир, что сразу же сделало возможным выдвинуть целый ряд новых утверждений, включая утверждения о саморегулировании и стабильности климата, которые позже были использованы, чтобы зародить сомнения в реальности глобального потепления. <…> Проще говоря, Гея создала условия для дениализма[100], который получил свою силу благодаря отрицанию того, что способность человека постоянно изменять Землю уникальна». Ароновски уточняет: «Не факт, что “Гея” была прямым следствием согласованных действий индустрии ископаемого топлива по созданию неуверенности в научном консенсусе по глобальному потеплению». По ее словам, «остается неясным, в какой степени на [раннем] этапе своего мышления Лавлок проводил связь между своими идеями о космическом сигнале жизни и своей работой на Shell».
Неоспоримая истина в том, что по мере роста популярности идеи Геи многие люди и организации, в том числе и представители индустрии ископаемого топлива, использовали ее в своих целях. «Две группы, которые сразу же приняли Гею, – это защитники окружающей среды и, как ни парадоксально, промышленники», – писал Киршнер в 1989 году. – Первые утверждали, что нанесение вреда любой части планетарного “организма” может иметь далеко идущие последствия, а вторые – что способность Геи к гомеостазу делает излишним контроль за загрязнением». Таким образом, Гея стала инструментом отрицания изменения климата.
Взгляды Лавлока на отношения человечества с планетой постоянно менялись на протяжении всей его жизни: иногда он ошибался в фактах, противоречил сам себе, преуменьшал или преувеличивал экологические угрозы, делал предвзятые или бесчувственные заявления, которые многие считали морально неприемлемыми. Тем не менее он полностью признавал реальность антропогенного изменения климата и в конечном счете выступал за отказ от ископаемого топлива.
Ниже – подборка наиболее важных источников, к которым я обращался при написании этой книги, разбитая по главам. Поскольку введение и эпилог опираются на одни и те же исследования, я объединил их.
– The Gaia Hypotheses: Are They Testable? Are They Useful? Scientists on Gaia / Ed. Stephen Schneider. Cambridge, MA: MIT Press, 1991. P. 38–46.
– Gaia Hypothesis: Fact, Theory, and Wishful Thinking // Climatic Change. 2002. Vol. 52. P. 391–408.
– Gaia: A New Look at Life on Earth. Oxford: Oxford University Press, 1979.
– The Ages of Gaia: A Biography of Our Living Earth. New York: W. W. Norton, 1995. (Впервые опубликована в 1988)
– Healing Gaia: Practical Medicine for the Planet. New York: Harmony Books, 1991.
– The Revenge of Gaia: Earth’s Climate in Crisis and the Fate of Humanity. New York: Basic Books, 2006.
– The Vanishing Face of Gaia. New York: Basic Books, 2009.
Deep Carbon Observatory. Deep Carbon Observatory: A Decade of Discovery // Deep Carbon Observatory Secretariat, Washington, D.C., 2019.
История путешествия на остров Врангеля основана на интервью с Никитой и Сергеем Зимовыми, а также на дневниковых заметках, которые Никита вел во время путешествия.
Animal People, Inc. An Interview with Nikita Zimov, Director of Pleistocene Park // Animal People Forum. April 2, 2017.
– Global Nutrient Transport in a World of Giants // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016. Vol. 113. No. 4. P. 868–873.
– Wild Field Manifesto. November 2014.
– Past and Future of the Mammoth Steppe Ecosystem // Paleontology in Ecology and Conservation / Ed. Julien Louys. Springer Earth System Sciences. 2012. P. 193–225.
– The Carbon Sequestration Potential of Terrestrial Ecosystems // Journal of Soil and Water Conservation. 2018. Vol. 73. No. 6. P. 145A–152A.
– Growing a Revolution: Bringing Our Soil Back to Life. New York: W. W. Norton, 2017.
Our World in Data. www.ourworldindata.org. Accessed 2023.
Proceedings of the First U.S.-Japan Meeting on Aquaculture at Tokyo, Japan, October 18–19, 1971: Under the U.S.-Japan Cooperative Program in Natural Resources (UJNR) / Ed. William N. Shaw. National Marine Fisheries Service, National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S. Department of Commerce. 1974.
Puget Sound Restoration Fund. Summary of Findings: Investigating Seaweed Cultivation as a Strategy for Mitigating Ocean Acidification in Hood Canal, WA. 2019.
Our World in Data. www.ourworldindata.org. Accessed 2022.
PEW Charitable Trusts and SystemIQ. Breaking the Plastic Wave: A Comprehensive Assessment of Pathways Towards Stopping Ocean Plastic Pollution. 2020.
– Amazon Tipping Point: Last Chance for Action // Science Advances. 2019. Vol. 5. No. 12.
– Survival of the Systems // Trends in Ecology and Evolution. 2021. Vol. 36. No. 4. P. 333–344.
– The Ecology of Fire // Nature Education Knowledge. 2010. Vol. 3. No. 10.
Our World in Data. www.ourworldindata.org. Accessed 2023.
– Energy Transitions: Global and National Perspectives. Second edition. Westport, CT: Praeger, 2017.
– Grand Transitions: How the Modern World Was Made. New York: Oxford University Press, 2021.
Бывший золотой рудник Хоумстейк в Лиде, Южная Дакота, где сейчас находится Сэнфордский подземный исследовательский центр – самая глубокая подземная лаборатория в Соединенных Штатах
Крошечные круглые черви (нематоды), найденные на глубине 1,4 км на территории золотого рудника Копананг, ЮАР. Раскрашенная микрография, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), масштабный отрезок – 20 мкм (0,02 мм)
Нематоды внутри сталактита в золотом руднике Беатрикс, ЮАР, на глубине около 1,6 км. Раскрашенная микрография, сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), масштабный отрезок – 200 мкм (0,2 мм)
Геобиолог Магдалена Осберн в подземном исследовательском центре Сэнфорда (SURF)
Подземное озеро в пещере Лечугилья, Нью-Мексико, где исследователи обнаружили микробы, превращающие камень в почву и образующие полости в известняке
Вид с воздуха на Плейстоценовый парк, экспериментальный природный заповедник в Сибири. Участки внутри заповедника, где бродят травоядные животные, более травяные, чем местность за ограждением. ©
Бизоны, которых ученые привезли в Плейстоценовый парк для воссоздания и поддержания пастбищной экосистемы
Сергей Зимов, эколог-арктиковед, основатель Плейстоценового парка. ©
Никита Зимов, сын и коллега Сергея Зимова, с молодым овцебыком.
Сеть симбиотических грибов и корней растений (микориза), распространяющаяся в почве и связывающая проростки лиственницы и сосны.
Клубеньки на корнях сои содержат азотфиксирующие бактерии, которые преобразуют газообразный азот в биологически доступные соединения.
Задний двор автора в августе 2020 года, когда единственной растительностью на нем был сухой газон, а экосистема почвы пострадала.
Возрожденный сад автора два года спустя с прудом для диких животных, рокарием, засухоустойчивыми многолетниками и высокими грядками для трав и овощей.
Вид на сад автора в середине лета 2022 года – рокарий на пике цветения.
Более 200 видов дрейфующих в океане существ, известных под общим названием «планктон», – от одноклеточных диатомей и динофлагеллят, мелких ракообразных и моллюсков до внушительного размера медуз.
Кокколитофориды – одноклеточные океанические планктонные водоросли, заключенные в чешуйчатую оболочку из мела (карбоната кальция). Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), масштабный отрезок – 2 мкм (0,002 мм).
Кусочек мела при большом увеличении. Белые скалы Дувра, как и другие меловые образования, состоят из фрагментов кокколитофорид. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).
Немецкий натуралист и иллюстратор Эрнст Геккель был очарован изящными скелетами радиолярий
Входные ворота, созданные французским архитектором Рене Бине для Всемирной выставки 1900 года в Париже, были вдохновлены рисунками радиолярий Геккеля.
Улучшенное спутниковое изображение массового цветения фитопланктона в северной части Атлантического океана, вдоль восточного побережья США.
Заросли бурых водорослей у побережья Ла-Хойя, Калифорния.
Морской котик проплывает через заросли гигантской ламинарии возле Лагуна-Бич, Калифорния
Спутанные веревки, сети и рыболовные снасти, выброшенные на берег пляжа Камило, Гавайи
Бесчисленные пластиковые отходы с пляжа Камило.
Мельчайшие биологические частицы (биоаэрозоли), собранные в воздухе над тропическими лесами Амазонии: микробы, споры грибов и похожие на соты брохосомы. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).
Эта исследовательская башня, являющаяся частью обсерватории Amazon Tall Tower Observatory (ATTO), возвышается над тропическими лесами Амазонии на 325 метров и является самым высоким сооружением в Южной Америке
Исследователь аэрозолей Кристофер Пёлькер в ATTO.
Метеоролог Кибелли Барбоза смотрит на Амазонию с самой высокой башни ATTO
Кибелли Барбоза за работой в «чистой лаборатории» ATTO, где биологические образцы защищены от внешнего загрязнения
Ранний девонский период (407 миллионов лет назад). Здесь, на территории современной Шотландии, ранние наземные растения растут вокруг ручьев, питаемых гейзерами и заросших скоплениями цианобактерий и водорослей.
Каменноугольный период (300 миллионов лет назад). Бушует лесной пожар. Такие пожары были невозможны до того, как фотосинтезирующие формы жизни насытили атмосферу кислородом
История жизни, меняющей планету
В этом геодезическом куполе на геотермальной станции в Исландии находится скважина, в которую глубоко под землю закачивается улавливаемый из атмосферы углерод.
Ветряные турбины вращаются под голубым небом в кампусе Флэтайронс Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии недалеко от Боулдера, Колорадо
Слизевики – группа неродственных друг другу одноклеточных эукариотических организмов, способных для размножения объединяться в слизистые образования, на которых затем формируются спороношения, внешне напоминающие плодовые тела грибов. –
1 фут – около 305 мм. 8 футов – около 2438 мм. Для сравнения: в дождливом Петербурге в год выпадает около 653 мм осадков, то есть в 3,7 раза меньше, чем в тропических лесах Амазонии. –
14 футов – около 4267 мм. –
Речь идет о микоризе – взаимовыгодном сожительстве грибного мицелия и корней растений. –
Детрит – мертвое органическое вещество в виде частиц небольшого размера. –
Хотя под микробами обычно понимают все микроорганизмы (как одноклеточные, так и многоклеточные), которые настолько малы, что увидеть их можно только в микроскоп, автор чаще всего под микробами имеет в виду безъядерных их представителей (прокариот), к которым относятся бактерии и археи. –
Теория об эгоистичных генах – теория биологической эволюции, которую сформулировал британский биолог Ричард Докинз. Он изложил ее в одноименной книге, которая вышла в 1976 году. Автор рассматривает эволюцию прежде всего как эволюцию генов, а не особей, популяций или видов. Именно гены, по мнению биолога, являются единицей естественного отбора. Гены и их аллели с большей способностью к копированию сохраняются естественным отбором и более эволюционно успешны. –
Род грызунов из семейства беличьих. –
Редукционизм – философская концепция и методологический принцип сведения сложного к простому и высшего к низшему, согласно которым сложные явления можно объяснить с помощью закономерностей, свойственных явлениям более простым. –
В течение всей своей профессиональной жизни Лавлок и Маргулис не переставали работать над гипотезой Геи и не раз вносили в нее поправки. Многие другие исследователи интерпретировали ее по-новому. Примеры различных версий гипотезы Геи и ее научных классификаций вы найдете в примечаниях в конце книги. –
В 2002 году, спустя 34 года после конференции в Принстоне, штат Нью-Джерси, где Лавлок впервые выступил с докладом о том, что впоследствии станет известным как «гипотеза Геи», несколько крупных международных научных организаций подписали исторически важную Амстердамскую декларацию. В ней утверждалось следюущее: «Земная система ведет себя как независимый, саморегулирующийся организм, состоящий из физических, химических, биологических и человеческой составляющих, между которыми выстроены сложные взаимодействия и обратные связи».
Эон (
Испокон веков в науке существует удивительная традиция музыкальных метафор. В упорядоченном движении планет древние греки видели «музыку сфер». Согласно теории струн, существуют «крошечные струны, закономерности вибраций которых управляют эволюцией космоса». Геномы часто сравнивают с музыкальными инструментами, а экспрессию генов – с песнями. Наконец, у слов орга́н (музыкальный инструмент), óрган (важная часть тела) и организм общий корень, который обозначает «работу».
Бичкомбер (от
Высота Эмпайр-стейт-билдинг без шпиля – 381 м, с ним – 443 м. –
Моби Дик – огромный кит-альбинос, персонаж одноименного романа Германа Мелвилла. –
Строматолит – слоистые образования из карбоната кальция в виде коротких колонн или холмиков, формирующиеся в результате жизнедеятельности особого микробного сообщества – бактериального мата, имеют характерную бороздчатую или волнистую поверхность. –
Оолиты – небольшие минеральные образования яйцевидной или шарообразной формы, чаще встречаются блестящие, как бы покрытые глазурью оолиты из карботана кальция. Обычно оолиты формируются в теплых морях. Состоят из ядра в виде песчинки или кусочка раковины и расположенных вокруг него минеральных слоев. Толщи оолитов со временем могут сцементироваться в осадочную горную породу (оолитовый известняк, или икряной камень). В англоязычной литературе отдельные оолиты принято называть ооидами, а оолитом – оолитовый известняк. –
Клетки железобактерии
Другое название пирита – «золотая обманка». –
Терраформирование – одна из теорий освоения космоса, приведение условий на планете или ином космическом теле в состояние, пригодное для жизни земных существ. Обычно термин не используется по отношению к Земле. –
С тех пор некоторые ученые поставили эту теорию под сомнение. Исследователи продолжают изучать, какое именно количество углекислого газа и метана выделится в атмосферу из-за таяния вечной мерзлоты, как быстро это произойдет и насколько это ускорит глобальное потепление.
Речь идет о фильме «Парк юрского периода» (1993), режиссер Стивен Спилберг. –
1 гигатонна – 1 миллиард тонн. –
Возможна и обратная ситуация. Некоторые занесенные человеком виды земляных червей способны сильно навредить лесным экосистемам, с которыми они не коэволюционировали. Это может произойти за счет слишком быстрого поглощения листовой подстилки, что лишает растения и другие организмы необходимых питательных веществ.
Речь идет о книге «Образование почвенного слоя дождевыми червями и наблюдения над их образом жизни» (The Formation of Vegetable Mould Through the Action of Worms, with Observations on their Habits). Она была опубликована осенью 1881 года, незадолго до смерти Дарвина весной следующего года. «Сейчас вся моя душа поглощена червями», – писал он.
Как можно увидеть в замедленных видео, растения тоже двигаются – и немало. Однако они слишком медленны, чтобы мы могли увидеть это невооруженным глазом.
Бактериальный мат – сообщество бактерий в виде пленок, развивающееся обычно на дне водоемов или на мелководье. Соответственно, цианобактериальный мат состоит в основном из фотосинтезирующих цианобактерий. –
Эдиакарская фауна – крупные организмы, иногда длиной более метра, обитавшие в морях вендского (эдиакарского) периода, то есть около 635–539 миллионов лет назад. –
Альбедо – количественная характеристика отражательных свойств поверхности. Как правило, способность отражать солнечный свет выше у светлых поверхностей, а значит, они меньше нагреваются. –
Доктор Сьюз – псевдоним американского детского писателя, художника-иллюстратора и мультипликатора Теодора Сьюза Гейзела (1904–1991). –
Транспирация – процесс, в результате которого растение испаряет воду через листья, стебли, цветки и плоды. –
Новости Сан-Хосе Меркьюри (
Растение из рода Псевдотсуга (
Дюйм – единица измерения длины в англоязычных странах, один дюйм равен 2,54 сантиметра. –
Кукурузный пояс – область в США, где кукуруза является традиционной сельскохозяйственной культурой. –
Будучи убежденным патриотом, Габер во время Первой мировой войны также разрабатывал отравляющие газы и руководил их использованием. В мае 1915 года его жена, химик Клара Иммервар Габер, застрелилась из армейского револьвера. Вероятно, это был ее протест против работы мужа над химическим оружием.
В 2018 году геологи Нора Ноффке и Грегори Реталлак опубликовали данные о том, что под отступающим ледником в Гренландии обнаружены обнажения горной породы возрастом 3,7 миллиарда лет. Возможно, в ней содержалась самая древняя ископаемая почва в истории Земли.
Перечислены три группы мохообразных растений. Древнейшие наземные, или высшие, растения, вопреки мнению автора, совсем не были похожи на мохообразные растения – свойственный им тип строения тела не встречается у современных растений со сходным жизненным циклом. –
Лигнин – ароматический биополимер, который пропитывает оболочки некоторых клеток растений в процессе лигнификации (одревеснения), придавая им жесткость и прочность. В частности, лигнин содержится в оболочках клеток древесины (ксилемы). Получаемый путем гидролиза древесины лигнин является ценным промышленным и медицинским сырьем. –
Суглинистая почва, в которой примерно 40 % песка и 60 % глинистых фракций, считается идеальной для садоводства, поскольку ее легко копать, она хорошо насыщается воздухом и не требует дренажа.
Мульча – измельченный природный или искусственный материал, который выкладывают на поверхности почвы, чтобы защитить ее и улучшить ее свойства. –
Берхе занимала эту должность до 2024 года. –
Чтобы преобразовать их, помните, что одна тонна углерода = 3,67 тонны CO2. Например, 116 миллиардов тонн углерода эквивалентны примерно 425 миллиардам тонн CO2, что составляет 17 % от 2,5 триллиона тонн CO2, которые человечество выбросило в атмосферу за всю историю. В климатических исследованиях и политике тонны углерода и тонны углекислого газа (CO2) являются общепринятыми показателями, что иногда приводит к путанице. В этой части книги я старался быть максимально последовательным. Чтобы сделать пересчет, помните, что 3,67 тонны CO2 содержат одну тонну чистого углерода. Таким образом, 116 миллиардов тонн углерода эквивалентны примерно 425 миллиардам тонн CO2, что составляет 17 % от 2,5 триллиона тонн CO2, которые человечество выбросило в атмосферу за всю историю своего существования.
Некоторые исследования показывают, что сокращение вспашки не всегда приводит к увеличению общего количества углерода в почве, а скорее смещает его в более высокие слои, где его содержание легче измерить. Иногда добавление органического вещества в почву может стимулировать деятельность микробов, которые выделяют CO2 и оксид азота в атмосферу. Однако другие эксперименты показали прямо противоположный эффект.
Средняя соленость океана менялась на протяжении всей истории Земли и варьируется в зависимости от географии. Однако по причинам, которые еще не до конца выяснены, множество процессов, которые добавляют и удаляют ионы в океан, сегодня более или менее сбалансированы, поддерживая океан на нынешнем уровне солености.
Октиллион – 1027. –
Сегодня мелки для досок и асфальта обычно изготавливают из гипса.
Да, даже планктон какает.
Robert Charlson, James Lovelock, Meinrat Andreae, and Stephen Warren. –
Слинки – детская игрушка в виде пружины. Ее придумал Ричард Джеймс в 1940-х годах в США. В России она известна как пружинка-радуга. –
Кабошон – особая техника шлифовки драгоценных и поделочных камней, а также сами камни, обработанные таким образом. Их характерная особенность – округлая, гладкая форма. –
В свое время Геккель был известен тем, что поддерживал некоторые аспекты исследований Чарльза Дарвина и разрабатывал свои собственные теории эволюции. Некоторые из них были ошибочными и в настоящее время не используются. Он придумал несколько научных терминов, которые в ходу до сих пор, включая экологию и филогенетику. Он также был сторонником евгеники, и его труды, как утверждают некоторые историки, способствовали развитию нацистской и фашистской идеологии.
Бурые водоросли из семейства Ламинариевые. Бычья ламинария (bull kelp,
Ученые расходятся во мнениях относительно того, как лучше классифицировать водоросли, растения и другие фотосинтезирующие организмы. Большинство экспертов выделяют три основные группы водорослей, каждая из которых содержит множество видов морских водорослей. Это, как правило, мелководные зеленые водоросли, такие как ульва и спирогира, часто похожие на перья красные водоросли, включая виды, которые спрессовывают и сушат в виде листов нори и используют для суши, и бурые водоросли, к которым относятся иногда огромные ламинария и саргассум. В самой строгой классификации наземные, или высшие, растения – единственные настоящие растения. Другая система расширяет царство растений, включая в него зеленые водоросли – эволюционных предков наземных растений. Наиболее щедрая система называет «растениями» большинство морских водорослей. Удивительно, но решение о том, относить ли морские водоросли к растениям, – это личный выбор каждого.
Морские травы – это высшие растения. Они эволюционировали параллельно с китами и дельфинами. Морские травы произошли от наземных растений, которые вернулись в море около 100 миллионов лет назад. Они изменили структуру клеток и потеряли устьица на листьях, но сохранили корни, водный режим и цветы.
Shopify – канадская интернет-компания, которая занимается разработкой программного обеспечения для онлайн- и розничных магазинов. –
Chan Zuckerberg Initiative – компания, которую в 2015 году создали Марк Цукерберг и его жена Присцилла Чан. Миссия компании – помочь решить самые сложные проблемы общества: от искоренения болезней до улучшения образования. –
Sugar kelp (
Гринвошинг (
Sugar kelp (
Каскадный эффект в экологии связан с изменением численности организмов определенных видов в результате изменения в численности организмов другого вида, связанных друг с другом трофическими взаимодействиями. Например, вымирание одного вида может вызвать вторичное исчезновение или, наоборот, резкую вспышку численности других видов. –
Виды двустворчатых моллюсков из семейства устриц. Тихоокеанская устрица –
Веерный червь, или серпула (
В разговоре Коркоран обычно предпочитает называть пластигломерат камнем (stone), а не породой (rock), поскольку формальное определение породы – это минеральное вещество, которое образовалось исключительно в результате геологических процессов без участия человека. Однако некоторые исследователи, например геолог Джеймс Андервуд, предлагают добавить к трем основным типам горных пород – буроугольным, метаморфическим и осадочным – четвертый: антропогенные породы.
В течение многих лет Соединенные Штаты экспортировали бо́льшую часть своих пластиковых отходов в Китай, где их судьба оставалась неизвестной. В 2018 году Китай прекратил принимать бóльшую часть импортируемого пластикового мусора. После этого предполагаемый уровень переработки пластика в США упал с и без того низких 9,5 % до ничтожных 5 %.
«Пакман» – японская видеоигра, вышедшая в 1980 году. Главный герой – колобок Пакман. Задача игрока – управляя им, съесть круглые зерна в лабиринте, избегая встречи с разноцветными привидениями. –
Полное название романа – «Мутант-59: Пожиратели пластика» (Mutant 59: The Plastic-Eaters), авторы – Кит Педлер и Джерри Дэвис.
Пиньята – игрушка из папье-маше в виде животных или геометрических фигур, которую заполняют конфетти или сладостями. –
Посещают башню и бескрылые животные. Наверху ученые обнаружили змей, которые, предположительно, заползли туда по тросовым оттяжкам.
Среди самых красивых и загадочных биологических аэрозолей – крошечные сотообразные сферы, известные как брохосомы. Насекомые цикадки выделяют их и растирают по своему телу. Возможно, так они покрывают свой экзоскелет водоотталкивающим слоем.
1 акр – 40 соток. –
Нарисованная автором картина происхождения высших (наземных) растений верна лишь в самых общих чертах. Высшие растения, несомненно, произошли от какого-то водорослевого предка, но как выглядел этот предок и как усложнялось и преобразовывалось его тело, до сих пор в точности неясно. Растения со стеблями, листьями и корнями появились далеко не сразу. –
У куксонии и похожих на нее древнейших растений не было листьев и корней. Тело таких растений представлено тонкими цилиндрическими осями – теломами, к субстрату эти растения прикрепялись с помощью ризоидов. Впрочем, ризоиды у куксонии не сохранились. –
Псилофитон более схож с куксонией, чем с барагванатией и укропом, так как это растение теломной организации, у него нет листьев и корней. Проводящая система псилофитон более мощная (занимает больший объем в стебле), но при этом ее нельзя назвать устроенной сложнее, чем у куксонии: при всей ее древности водопроводящие клетки (трахеиды) куксонии, в отличие от псилофитона, устроены примерно как у современных растений. –
Древнейшие наземные растения имели сочетание признаков мохообразных и сосудистых растений, но как возникли и эволюционировали перечисленные мохообразные растения, ученым в точности до сих пор не ясно. –
Не путать с археоптериксом – птицеподобным динозавром, жившим в юрском периоде.
Длиной 11 метров у лепидодендронов была система подземных корненосных осей-ризофоров, сами корни были длиной около метра. –
Первым в линии голосеменных растений был упомянутый выше археоптерис, хотя семена у него еще не формировались. –
Первые цветковые растения появились не менее 135 миллионов лет назад, но первое время они не доминировали в растительных сообществах. –
Параллельно фотосинтезу в растениях присходит обратный процесс – дыхание. –
Лигнин появился у растений гораздо раньше, уже у древнейших растений типа куксонии была лигнифицированная водопроводящая ткань – ксилема. Однако крупные массивы одревесневших тканей у растений действительно появились позже в связи со становлением древовидного облика. –
В переводе с греческого буквально «светоносный». –
«Я делал ошибки, – писал Лавлок в обновленных изданиях «Геи» (Gaia), – некоторые из них были серьезными, например идея о том, что обитатели Земли, ее живые организмы поддерживают планету в комфортном для них состоянии ради своего собственного блага. Я не смог прояснить, что регуляцией занимается не одна лишь биосфера, а все вместе – жизнь, воздух, океаны и горные породы. Вся поверхность Земли, включая жизнь, является саморегулирующимся образованием, и именно это я подразумеваю под понятием «Геи».
Парник сохраняет тепло, не позволяя нагретому солнцем воздуху внутри него рассеиваться. Метан, углекислый газ, водяной пар и другие так называемые парниковые газы работают похожим, но несколько иным образом. Они позволяют солнечному свету проходить через них и нагревать поверхность Земли, но препятствуют отдаче в космос части теплового излучения.
1 американский галлон – 3,8 л. –
Помните, что одна тонна углерода равна 3,67 тонны CO2. Таким образом, ежегодные мировые выбросы углерода человечеством составляют 36 миллиардов тонн CO2 или 9,8 миллиарда тонн углерода. Если учесть все парниковые газы, выделяемые в результате деятельности человека, – не только CO2, но и метан, окись азота и фторсодержащие газы, – то ежегодные выбросы составят около 50 миллиардов тонн CO2e, или CO2-эквивалента.
Россия, Германия, Великобритания, Япония, Индия, Франция, Канада и Украина замыкают первую десятку. Эти рейтинги основаны главным образом на выбросах от сжигания ископаемого топлива. Если учесть выбросы от вырубки лесов и других масштабных изменений окружающей среды, то в первую десятку попадают Бразилия и Индонезия. Но они не вытесняют США, Китай и Россию.
По оценкам ученых, в мире достаточно подходящих и доступных геологических образований для хранения многих триллионов тонн CO2 – гораздо больше, чем человечество выработало за всю историю своего существования. Carbfix и независимые исследователи установили: если правильно управлять геологическим хранением углекислого газа и соблюдать соответствующие меры предосторожности, риск утечки или искусственно вызванной сейсмичной активности минимален.
Только на строительство Orca потребовалось от 10 до 15 миллионов долларов. По оценкам Climeworks, в настоящее время стоимость улавливания одной тонны углерода составляет 800 долларов. Климатолог Зик Хаусфатер подсчитал: даже если цена упадет до 100 долларов за тонну, на что многие надеются, то для снижения температуры планеты на 0,1 °C потребуется около 22 триллионов долларов – эти средства пойдут на прямое улавливание воздуха.
Пять основных видов возобновляемой энергии – солнечная, ветровая, водная, геотермальная и биоэнергия (или биомасса), которую обычно получают путем сжигания свежих растительных остатков.
Хотя атомную энергетику обычно не относят к возобновляемым источникам энергии, многие ученые и экологи утверждают, что она экологически чиста, устойчива и просто необходима для создания низкоуглеродной энергетической инфраструктуры. Атомные электростанции представляют определенный риск для здоровья человека и окружающей среды, но сегодня это одна из самых безопасных форм производства энергии. Из-за выбросов парниковых газов, загрязнения воздуха и аварий при добыче, транспортировке и обслуживании ископаемого топлива умирают в тысячи раз больше людей на единицу энергии, чем от атомной энергетики.
Тип растительности, представляющий собой заросли жестколистных кустарников, распространен в климате средиземноморского типа. –
Темпы этих изменений ошеломляют. С 1976 по 2019 год цена одного ватта энергии, которую вырабатывали солнечные фотоэлектрические установки, упала на 99,6 % – с более чем 106 долларов до 38 центов. Аналогичным образом цена на литий-ионные батареи снизилась на 97 % за последние 30 лет. С 2010 года средняя стоимость ветровой энергии снизилась на 55–70 %.
Эти явные изменения отчасти обусловлены развитием необходимых технологий. Этому, в свою очередь, способствовали государственные субсидии, а также государственные и частные исследования и разработки. Некоторым ВИА присуща скачкообразность выработки энергии. Эта проблема хорошо известна и быстро решается с помощью точных прогнозов генерации, усовершенствованных накопителей, дополнительных комбинаций различных ВИЭ и более эффективного управления спросом и предложением за счет более тщательной интеграции энергетических систем.
В отличие от своих предшественников, новейшие поколения ветряных электростанций спроектированы и расположены таким образом, чтобы причинить минимальный вред птицам, летучим мышам и другим представителям дикой природы. По оценкам специалистов, ветрогенераторы ежегодно убивают от 140 000 до 680 000 птиц в Соединенных Штатах. Но это число не сравнится с несколькими миллиардами птиц, которые ежегодно погибают от домашних кошек и столкновений со зданиями, а также с сотнями миллионов птиц, которые попадают под автомобили и садятся на провода линий электропередач. Американское национальное общество по защите птиц Audubon решительно поддерживает развитие правильно управляемой ветроэнергетики.
Способность организма или какой-либо системы поддерживать постоянство внутреннего состава и состояния. –
Историк Лия Ароновски утверждает, что работа Лавлока в качестве консультанта нефтегазовой компании Shell повлияла на его ранние размышления о Гее. Обсуждение доказательств смотрите в дополнительных примечаниях в конце книги.
Дениализм – мировоззрение, основанное на иррациональном отрицании реальности, в частности общепринятых научных и исторических фактов. –