Как вырастить лес в каменной пустыне: 180-летний эксперимент на острове Вознесения и его последствия

В 1836 году молодой английский ученый Чарльз Дарвин во время кругосветного плавания высадился на острове Вознесения в южной части Атлантического океана. Перед ним лежал участок суши площадью 88 км² (около 34 миль²), покрытый застывшей лавой и вулканическим пеплом. У берега не росло ни одного дерева, а в глубине острова почти не было пресной воды. Вокруг возвышались только черные каменные скалы, раскаленные тропическим солнцем, о которые бились высокие океанские волны. В своем дневнике Дарвин коротко назвал внешний вид этого места «нагим безобразием».

Прошло 180 лет. Сегодня вершину этого же острова покрывает густой влажный тропический лес. По склонам растут эвкалипты, бамбук, банановые пальмы, фикусы, сосны-араукарии и южноафриканская ежевика. Все эти растения привезли сюда люди с 3 разных материков.

На острове Вознесения произошел редкий по своим масштабам исторический случай. Люди полностью переделали неживой каменный ландшафт, изменили местную погоду и создали новую природную среду там, где раньше была сухая пустошь. В фантастических книгах и в планах по освоению космоса такой процесс называют «терраформированием» — переделкой целой планеты под нужды человека. Но на острове Вознесения это произошло в реальности, причем на самой Земле.

Сегодня ученые по всему миру внимательно изучают этот опыт, но делают из него противоположные выводы. Одни исследователи считают историю острова отличным примером того, как можно остановить наступление пустынь и вернуть жизнь на высохшие земли. Другие специалисты видят в этом проекте серьезное предупреждение: создавая искусственный лес из чужих растений, люди уничтожили редкую местную природу, а новые деревья так и не смогли прочно удержаться в местной земле.

Скала, которая никому не была нужна

Остров Вознесения появился около 1 000 000 лет назад. На дне Атлантического океана произошло сильное извержение подводного вулкана, и потоки лавы поднялись над водой, образовав крутую каменную гору.

Люди не знали об этом месте до 1501 года, пока мимо него не проплыл португальский адмирал Жуан да Нова. Через 2 года, в 1503 году, другой португальский мореплаватель Афонсу де Албукерке снова увидел эту скалу. Это случилось в день христианского праздника Вознесения Господня, поэтому остров получил такое название.

Ни португальцы, ни моряки из других стран не захотели оставаться на открытой земле. Причина была простой: остров совершенно не подходил для жизни. Чтобы основать поселение или хотя бы порт для ремонта кораблей, морякам требовались пресная вода, строевой лес и съедобные растения. На острове Вознесения ничего этого не было. Только на самой высокой горной вершине в центре острова — на высоте около 850 м над уровнем моря — иногда собирались облака, благодаря чему там росло немного мелких папоротников и жесткой травы. Вся остальная территория представляла собой сухую каменистую пустыню.

Более 300 лет корабли проходили мимо. Ситуация изменилась только в 1815 году из-за большой европейской политики. После окончательного поражения французского императора Наполеона Бонапарта власти Великобритании отправили его в пожизненную ссылку на остров Святой Елены в Южной Атлантике.

Поскольку до этого Наполеон уже 1 раз успешно бежал из ссылки на острове Эльба в Средиземном море, британские военные решили исключить любой риск повторного побега. Они посмотрели на карту океана и обратили внимание на пустой остров Вознесения, который находился примерно в 800 милях (около 1300 км) к северо-западу от места заключения Бонапарта. Чтобы французские корабли не смогли использовать эту скалу как временную базу для спасения своего императора, Великобритания объявила остров своей военной территорией и высадила там гарнизон морской пехоты.

Жизнь без воды и план Джозефа Гукера

Жизнь первых британских солдат на острове была крайне тяжелой. Главной проблемой оставалась нехватка питьевой воды. Ее приходилось собирать по каплям из немногочисленных горных расщелин или привозить в бочках на кораблях.

Почему на острове посреди океана было так сухо? Это объясняется простыми физическими процессами. Остров состоит из темного вулканического камня. Под прямыми лучами тропического солнца темный камень быстро и сильно нагревается. От горячих скал нагревается и воздух над ними. Этот сухой горячий воздух поднимается вверх и не дает влажным океаническим облакам опуститься на землю и пролиться дождем.

Кроме того, на голых скалах не было обычной мягкой земли. Когда над островом все-таки проходил редкий дождь, воде не за что было задержаться. Потоки воды просто стекали по крутым каменным склонам прямо в океан, а остатки влаги на горячих камнях высыхали за несколько минут.

В 1843 году остров посетил британский ботаник Джозеф Гукер. Он изучил местные условия и понял, что решить проблему нехватки воды можно с помощью массовой высадки деревьев. В 1847 году Гукер убедил руководство британского военно-морского флота начать масштабный проект по озеленению острова. Военные корабли стали регулярно привозить на скалу тысячи саженцев и семян из главного ботанического сада в Лондоне (сады Кью), а также из колоний в Южной Африке, Австралии и Южной Америке.

План Гукера опирался на 3 понятных природных механизма:

1. Сбор воды из воздуха. Над вершиной острова часто проплывали низкие влажные облака и густые туманы. На голых камнях этот туман не оставлял воды. Но если посадить на горе высокие деревья с густой листвой, облака будут проходить сквозь ветки. Мелкие капли тумана станут оседать на листьях, сливаться в более крупные капли и стекать по стволам на землю. Таким образом деревья смогут добывать пресную воду прямо из влажного воздуха даже без дождя.
2. Защита от солнца. Густые кроны деревьев создадут постоянную тень. Под тенью камень перестанет раскаляться, температура у поверхности земли снизится, и собранная вода больше не будет мгновенно высыхать.
3. Создание новой земли. Деревья постоянно сбрасывают сухие листья, мелкие ветки и кору. На влажной и прохладной поверхности этот растительный мусор начнет перегнивать. Смешиваясь с мелкой вулканической крошкой и пеплом, перегнившие листья постепенно образуют слой настоящей плодородной земли. А мягкая земля, в отличие от твердого камня, отлично впитывает и удерживает воду, постепенно отдавая ее в ручьи и колодцы.

Как изменился остров

Расчет британского ботаника полностью оправдался. За несколько десятилетий военные моряки и поселенцы высадили на центральной горе острова тысячи растений. Те виды, которым не подошел климат, засохли, но самые выносливые кустарники и деревья быстро разрослись.

К концу 19 века голая вершина превратилась в густой зеленый массив, который назвали Зеленой горой. Деревья действительно начали собирать воду из океанических туманов. На острове появилась влажная почва, повысилась общая влажность воздуха, и гарнизон наконец получил стабильные источники пресной воды и зеленые пастбища для домашнего скота.

Однако процесс вышел далеко за рамки первоначального плана. Вместе с полезными деревьями и новыми жителями на остров попало множество случайных животных и растений. С кораблей на берег сбежали крысы. Чтобы бороться с крысами, люди завезли кошек. Для перевозки грузов доставили ослов, а для получения мяса и молока — коз и овец. Вместе с землей на корнях саженцев из разных стран прибыли сотни видов насекомых, червей и семян диких сорняков.

Все эти виды начали быстро размножаться и захватывать территорию. В результате к началу 21 века на острове Вознесения сформировался густой тропический лес, состоящий из растений и животных, которые были собраны человеком с разных концов Земли.

Надежда на спасение засушливых земель

Сегодня, спустя почти 200 лет после начала высадки первых деревьев, история острова Вознесения привлекла внимание ученых, которые занимаются проблемой изменения климата. Из-за глобального потепления и вырубки лесов во многих регионах мира плодородные земли быстро высыхают и превращаются в пустыни.

Обычно этот процесс идет только в 1 сторону. Когда на какой-то территории погибают растения, ветер быстро сдувает верхний слой плодородной земли. Поверхность начинает сильнее нагреваться на солнце, дожди прекращаются, и участок окончательно становится пустыней. Вернуть туда растительность очень трудно, потому что новые ростки сразу погибают от жары и отсутствия влажной почвы.

Испанский исследователь Виктор Мауль, который недавно защитил докторскую диссертацию в Университете Помпеу Фабра, решил изучить опыт острова Вознесения с помощью компьютерных расчетов. В своей лаборатории он составляет точные математические модели, которые показывают, как именно меняется природа под влиянием разных условий.

Как объясняет Мауль в материалах для испанского издания El País, в большинстве случаев ученые составляют модели того, как природа разрушается и гибнет. Остров Вознесения уникален тем, что он дает точные исторические данные за 180 лет об обратном процессе.

Расчеты показывают, что сухую пустошь действительно можно вернуть к жизни. Для этого человек должен искусственно высадить на территории сразу большое количество выносливых растений. Когда число деревьев превышает определенный порог, они сами начинают удерживать воду, охлаждать землю и создавать почву. После этого лес уже не требует постоянной помощи человека и начинает поддерживать себя сам. Понимание того, сколько именно растений и в каком порядке нужно высаживать, может помочь странам, которые сегодня теряют свои земли из-за засухи.

Обратная сторона: гибель местной природы и падающие деревья

Тем не менее биологи и специалисты по охране природы, которые работают непосредственно на самом острове Вознесения, оценивают итоги этого 180-летнего эксперимента без всякого оптимизма. Они указывают на то, что искусственное озеленение привело к разрушению местной живой природы, а созданный человеком лес оказался ненадежным.

Когда Чарльз Дарвин и первые британские военные описывали остров как безжизненную скалу, они ошибались. Остров не был мертвым. За 1 000 000 лет полной изоляции посреди океана на этих сухих камнях появилась своя собственная, пусть и неброская жизнь. Здесь росли около 30 видов местных растений — в основном небольшие папоротники, мхи и сухие кустарники. Здесь же жили уникальные виды насекомых и пауков, а на берегах гнездились миллионы морских птиц. Многие из этих видов не встречались больше нигде на Земле. Они росли очень медленно, берегли каждую каплю воды и были прекрасно приспособлены к жизни на голом камне.

Когда люди привезли на остров быстрорастущие деревья и кустарники из Африки, Азии, Австралии и Америки, местные растения не смогли с ними бороться. Привозной бамбук, эвкалипт, гуава и колючие кустарники росли в несколько раз быстрее. Они закрыли местным низкорослым растениям солнечный свет, забрали всю воду и заняли все свободное место, а завезенные козы, овцы и крысы съели то, что оставалось.

В результате почти все коренные виды острова Вознесения исчезли или оказались на грани полного вымирания. Очень показателен пример местного петрушкового папоротника (научное название — Anogramma ascensionis). Это небольшое нежное растение жило только на этом острове. Из-за распространения чужих кустарников папоротник полностью исчез с горных склонов, и более 50 лет ученые считали его окончательно вымершим.

Только в 2009 году сотрудники местной службы охраны природы случайно обнаружили 4 маленьких кустика этого папоротника. Они выжили лишь потому, что росли на крутой каменной стене, куда не смогли добраться корни зарослей привозного бамбука. Ученым пришлось спускаться на веревках со скалы, чтобы собрать споры этого растения и попытаться размножить его в лаборатории.

Но вымирание местных видов — это лишь 1 часть проблемы. Вторая проблема заключается в том, что сам новый лес устроен неправильно.

В дикой природе любой лес формируется постепенно на протяжении многих тысяч лет. Разные виды деревьев, кустарников, трав, грибов и подземных бактерий долго приспосабливаются друг к другу и к местным камням. Одни растения укрепляют верхний слой земли, другие пускают глубокие корни в трещины скал, третьи перерабатывают упавшие ветки. За счет этого лес стоит прочно и выдерживает любые погодные испытания.

На острове Вознесения такого естественного отбора не было. Как рассказала изданию El País Тиффани Симпсон, возглавляющая отдел охраны природы и рыболовства в правительстве острова, нынешний лес представляет собой случайный набор видов: бамбук, эвкалипты, фикусы и другие растения в естественных условиях никогда не росли вместе на 1 территории.

Из-за этого несоответствия деревья столкнулись с серьезной физической преградой. За 180 лет перегнившая листва создала на острове слой плодородной земли, но по меркам природы это очень короткий срок. Слой мягкой почвы все еще остается очень тонким, а сразу под ним лежит твердая вулканическая скала.

Крупные привозные деревья в теплом и влажном климате быстро вырастают до больших размеров и набирают огромную массу. Но их корни, привыкшие на родине к глубоким материковым почвам, не могут пробить твердый камень острова и вынуждены располагаться близко к поверхности. В результате тяжелым деревьям просто не за что держаться. Когда на остров Вознесения налетают сильные океанские штормы, ветер легко вырывает эти большие деревья из тонкого слоя земли и валит их на землю.

Два урока одного острова

История острова Вознесения показывает реальные возможности и ограничения человека при попытках полностью переделать природу. Сегодня, когда ученые и инженеры обсуждают масштабные проекты по изменению климата на Земле или строят планы по созданию пригодной для жизни среды на других планетах, этот небольшой участок суши в Атлантическом океане дает нам 2 точных практических вывода.

Первый вывод: целенаправленная работа человека действительно может изменить климат отдельной территории. Даже на сухой каменной скале можно искусственно запустить круговорот воды, понизить температуру поверхности, создать почву и остановить развитие пустыни.

Второй вывод не менее важен: природу нельзя собрать вручную из случайных частей без тяжелых последствий. Искусственная среда, составленная человеком из удобных и быстрорастущих привозных видов, почти полностью уничтожает уникальные местные организмы. Более того, даже спустя 180 лет такой рукотворный лес остается внутренне неустойчивым и начинает разрушаться при первом сильном шторме.