Добро пожаловать в мамонтовую степь

Больше 30 лет назад эколог Сергей Зимов прочитал в журнале «Природа» одну статью — и она определила дальнейшую судьбу не только исследователя, но и его сына Никиты. В тексте шла речь о том, что самая высокая в мире концентрация углекислого газа и метана в атмосфере фиксируется зимой на севере Сибири. Задавшись вопросом, почему так происходит, когда природа спит, ученый пришел к выводу, что единственным возможным источником парниковых газов может быть непромерзшая почва.

 

 

ЭТО ПРОСТО БОМБА

Сергей Зимов выдвинул гипотезу, что из-за деградации вечной мерзлоты стала «просыпаться» и разлагаться древняя органика. В сухих почвах вырабатывается углекислый газ, а в переувлажненных, как в тундре, — метан, что намного хуже СО2. Мерзлота в России занимает около 65% площади страны, и это половина всей мерзлоты на планете. По некоторым прогнозам, к концу этого века две трети вечной мерзлоты могут растаять. При этом в промерзших почвах находится в два раза больше углерода, чем в атмосфере Земли, и таяние мерзлоты провоцирует масштабные выбросы не только углекислого газа, но и метана. И чем быстрее она тает, тем сильнее парниковый эффект от этих выбросов в атмосферу. Это, в свою очередь, ведет к еще большей деградации мерзлоты. Замкнутый круг — и, по словам Сергея Зимова, настоящая климатическая бомба замедленного действия. 

 

 

Тогда к гипотезе исследователя мало кто прислушался, и лишь в XXI веке после выхода публикаций Сергея Зимова в популярных журналах Science и Nature международное сообщество наконец обратило внимание на проблему. И пока ученые бьют тревогу, Зимов уже много лет работает над тем, как остановить таяние мерзлоты. С 1996 года он пытается воссоздать в полярных широтах пастбищную экосистему мамонтовых степей. На севере Якутии, недалеко от мест, где вымерли последние мамонты, в труднодоступном поселке Черский по соседству с Северо-Восточной научной станцией, где он работает, Зимов основал экспериментальный заказник «Плейстоценовый парк», названный в честь геологической эпохи, которая началась более 2,5 миллиона лет назад и закончилась около 12 тысяч лет назад. 

 

 

ЖВАЧНЫЕ ПРОТИВ ПОТЕПЛЕНИЯ

Явления, свидетелями которых мы оказались сегодня, — последствия антропогенных изменений. Процесс был запущен не вчера и даже не в прошлом тысячелетии, а гораздо раньше. Мамонтовые степи охватывали почти всю Евразию и Северную Америку и были крупнейшей пастбищной экосистемой планеты. Сотни миллионов крупных животных — мамонтов, бизонов, лошадей, оленей и других жвачных поддерживали свои пастбища. Экосистема существовала на протяжении всего плейстоцена, пережив несколько циклов оледенения. Но расселение человека на север привело к сокращению популяций животных и вымиранию многих видов, в том числе мамонтов. Вслед за ними исчезли и пастбища.

 

По мнению российских исследователей, если вернуть — реинтродуцировать — в арктические системы обитавших здесь животных, то пастбищная экосистема через некоторое время сама восстановится, появится процветающая северная саванна. Неофициально заказник называют «Северное Серенгети»: в «Плейстоценовом парке» можно встретить бизонов, северных оленей, лосей, овцебыков, якутских лошадей и двугорбых верблюдов. Всего в парке сегодня обитает около 200 крупных копытных. 

 

 

Животные предоставлены сами себе, кочуют по экспериментальной огороженной территории парка площадью 20 квадратных километров (общая площадь заказника — 144 квадратных километра). Зимой, правда, некоторых из них приходится подкармливать: кормовая база северной экосистемы пока еще невысокая. 

 

Доставить крупное животное в заказник на краю света, к слову, — то еще испытание. К примеру, первых американских бизонов переправляли из Дании, где есть ферма по их разведению, в Якутию на грузовиках, преодолев по суше в общей сложности 13 200 километров. В прошлом году другая группа бизонов «освоила» Северный морской путь из Архангельска в поселок Черский. В этом году планируют завезти еще 25 овцебыков. 

 

 

Так как же популяция копытных жвачных животных способна бороться с глобальным потеплением? Если вкратце описать этот процесс, то животные вытаптывают доминирующие мхи и лишайники, высвобождая место под быстрорастущие травы и злаки, которые здесь растут не хуже, чем в средней полосе. Почвы при этом становятся более сухими и плодородными, что стимулирует рост новых трав. Зимой в поисках еды травоядные разгребают снег, земля глубже промерзает — среднегодовая температура почв и мерзлоты из-за этого снижается на 3–4 °С. 

 

ЛОВЦЫ УГЛЕРОДА

В холодных и влажных арктических грунтах разложение органики идет очень медленно, питательные вещества возвращаются в почву лишь через несколько лет. Другое дело, когда подключаются жвачные животные: в их желудках органика быстро разлагается и выводится естественным путем, за счет чего ускоряется круговорот азота и других полезных веществ. За время существования «Плейстоценового парка» в местах, где круглогодично пасутся животные, земля стала более плодородной, ее влажность снизилась, а кормовая база выросла. 

 

 

И это — одно из важнейших преимуществ мамонтовых степей перед тундрой и северным редколесьем. У мхов и лишайников, которые сейчас доминируют в тундре, нет корневой системы или она находится на самой поверхности. Поэтому почва под ними всегда переувлажненная. Если создать экосистему, где будет меньше озер и болот, — там в атмосферу будет поступать меньше метана. В этом помогут засушливый климат севера и «правильная» растительность с широкой и глубокой корневой системой. Ее появлению и способствуют копытные, вытаптывающие мхи. Как результат, травы и злаки с глубокой корневой системой начинают интенсивно поглощать углекислый газ, в 5–10 раз эффективнее, чем леса. При этом высадка лесных насаждений в Арктике неэффективна — и это суровая правда. Деревья растут долго, а биомасса у них небольшая. А еще они хорошо горят: можно 100 лет растить лес, который сгорит за один день. 

 

 

«Если нам удастся создать такую пастбищную экосистему на больших территориях, наша страна в скором времени станет углеродно-нейтральной, — говорит Никита Зимов, продолжающий дело отца. — У северных почв очень высокий потенциал. Сколько можно накопить углерода, зависит от декомпозиции, то есть гниения. И если регулярно снабжать почву органическими веществами, СО2 будет там эффективно накапливаться».

 

 

За 25 лет, что продолжается эксперимент, влияние животных на экосистему уже заметно. На участках выпаса сегодня доминируют травы и злаки, а не мхи и лишайники, и эта граница видна отчетливо. Для того чтобы достичь положительных результатов в планетарном масштабе и остановить деградацию вечной мерзлоты, пастбищные экосистемы должны покрывать территорию площадью не менее миллиона квадратных километров, где, по прогнозам Сергея Зимова, должна обитать популяция в 30 миллионов крупных зверей. Сегодня же по всей Сибири их насчитывается около двух миллионов. По мнению ученого, 30 миллионов копытных за полярным кругом — это реально, если принять во внимание тот факт, что за 30 лет крупные животные при наличии источников пропитания способны увеличить свою численность в 100 раз.

 

 

Для существования высокопродуктивной экосистемы одних травоядных животных, конечно, недостаточно. Необходимы и хищники — волки, тигры и даже львы. Царь зверей, несмотря на южный ареал обитания, на самом деле способен переносить сильные и продолжительные морозы. Это доказывает опыт Новосибирского зоопарка, где львы с 1968-го круглый год обитают в открытых вольерах. За это время в зоопарке родилось более 80 львят. Ученых также интересует возможность заселить север истинными королями высоких широт — мамонтами. Без этих животных, которые наиболее эффективно вытаптывали мхи и лишайники, создание полноценной северной экосистемы вряд ли возможно.

 

 

МАМОНТЫ В ПОМОЩЬ

Вернуть на арктические территории мамонтовые степи — весьма революционный эксперимент. Впрочем, еще фантастичнее звучит идея воскресить мамонтов и поселить их в парке. Во всяком случае, американская компания Colossal Biosciences, занимающаяся клонированием шерстистого мамонта, обещает привезти в парк морозоустойчивых слонов, как только эксперимент увенчается успехом. Проект по клонированию курирует профессор Гарвардского университета Джордж Чёрч, чья команда работает над извлечением отдельных генов из ДНК мамонтов, чтобы «подселить» их в геном современных слонов, увеличив длину их шерсти и морозоустойчивость.

 

 

Мамонты лучше всех прореживали леса и обеспечивали других животных водой, ломая лед на озерах. В многоснежные зимы мелкие животные пристраивались к мамонтам и подбирали остатки еды, ведь гиганты могли разрыть любой снег. 

В основе работы Джорджа Чёрча лежит метод редактирования генома CRISPR/Cas9, за который Дженнифер Даудна и Эммануэль Шарпантье были удостоены Нобелевской премии по химии в 2020 году. Шансы на успех разные ученые оценивают по-разному, но в любом случае эти исследования могут пригодиться и в других областях. Вернуть мамонта на историческую родину — не главная задача, хотя и весьма привлекательная. А вот что касается эффективности проекта «Плейстоценового парка», она уже обоснована другими исследователями. 

 

 

Еще 60 лет назад советские ботаники во главе с Борисом Тихомировым проводили масштабные эксперименты по превращению тундры в степь. Тогда стояла задача развивать животноводство на Крайнем Севере, а бедная тундровая растительность не давала достаточно пищи. Многолетние эксперименты показали, что копытные могут самостоятельно создавать пастбища, вытаптывая мхи. В итоге разрастались злаки и образовывались луга. Этот процесс сейчас происходит в «Плейстоценовом парке». «Мы планируем запустить подобный проект и в Центральной Якутии, — говорит Альберт Протопопов, доктор биологических наук и главный научный сотрудник отдела изучения мамонтовой фауны Академии наук Республики Саха. — Именно в этой части республики климат похож на тот, который был во времена мамонтов. Раз это получилось в тундре, получится и здесь».

 

 

Нельзя забывать, что под нашими ногами находится бомба замедленного действия. Если глобальное потепление продолжится теми же темпами, то через 20 лет объемы выделения СО2 из мерзлоты могут быть сопоставимы с тем, что сегодня выделяют все предприятия и транспорт в мире вместе взятые. При этом оценки Сергея Зимова некоторые западные ученые считают заниженными, то есть в реальности ситуация может быть еще хуже. Впрочем, идея создания высокопродуктивной пастбищной системы на Крайнем Севере с каждым годом находит все больше сторонников, а работа на научной станции помогает развивать проект. Так, за короткий летний период на Северо-Восточную научную станцию РАН приезжает до 40 ученых со всего мира. «Мы принимаем научные группы, оказываем логистическую и научную поддержку, — говорит Никита Зимов. — Это позволяет частично финансировать заказник». И даже если мечты о мамонтах на Русском Севере не осуществятся, проект «Плейстоценового парка» может быть успешен: американские бизоны прекрасно адаптировались к климату севера Якутии и могут стать за полярным кругом доминирующим видом.