НЕВИДИМОЕ ВОЗРОЖДЕНИЕ. КАК ПРИРОДА САМА ИСЦЕЛЯЕТ РАНЫ, НАНЕСЕННЫЕ ЕЙ ЧЕЛОВЕКОМ

Представьте себе, что вы копнули лопатой землю в здоровом лесу. Что вы увидите? Бурлящую жизнь! Десятки дождевых червей, многоножек, личинок насекомых. Теперь представьте то же самое действие, но в километре от крупного металлургического завода. Результат будет совсем иным — мертвый грунт, в котором почти нет жизни.

Эту разницу вот уже более 35 лет изучает команда ученых под руководством Евгения Воробейчика. Их природной «лабораторией», в частности, стали окрестности Среднеуральского медеплавильного завода вблизи города Ревда — некогда одного из крупнейших источников загрязнения в стране.

 

— Моя специализация — почвенная макрофауна. Это крупные животные, обитающие в почве, — поясняет ученый. — Они выполняют критически важные функции в экосистемах, определяя нормальное протекание биологического круговорота.

Оказывается, дождевые черви — настоящие инженеры экосистемы. Они в буквальном смысле создают почву и условия для жизни растений.

— Важно не только создать биологическую продукцию, которую производят растения, — объясняет Евгений Воробейчик. — После отмирания растений их остатки должны быть переработаны, иначе происходит накопление мертвой органики, и питательные вещества — азот, фосфор, калий, кальций — оказываются законсервированными, выпадая из круговорота.

В благоприятных условиях дождевые черви за один сезон могут съесть весь опад, произведенный растениями. В уральских климатических условиях этот процесс обычно занимает пару лет. Биологический круговорот замыкается, и питательные вещества снова становятся доступными для растений.

— Мы начали эту работу в конце 1980-х годов, когда выбросы завода достигали 200 тысяч тонн загрязняющих веществ ежегодно, а еще раньше даже превышали 300 тысяч тонн, — рассказывает Евгений Леонидович. — Это был в основном сернистый ангидрид и пыль с тяжелыми металлами. Особенность таких выбросов не только в самих металлах, но и в подкислении среды. В кислой почве металлы становятся более растворимыми, а значит — более токсичными.

Результаты такого воздействия были драматичными. В радиусе 1–2 километров от завода образовалась настоящая техногенная пустошь. Концентрация загрязняющих веществ вблизи завода была в сто раз выше фоновых показателей.

После 2010 года ситуация кардинально изменилась: завод перешел на новые технологии очистки, и выбросы практически прекратились. Для ученых это стало уникальной возможностью наблюдать процесс естественного восстановления экосистем.

— Не надо думать, что после прекращения выбросов все сразу стало хорошо, — предупреждает исследователь. — Накопленные в почве металлы «уходят» очень медленно. Завод «гадил» 70 лет и лишь не так давно перестал. Потенциал токсичности, накопленный за эти годы, очень высок.

Интересно, что восстановление разных организмов идет с разной скоростью. Те, что меньше связаны с почвой, возвращаются быстрее. Например, лишайники, растущие на деревьях, с каждым годом продвигаются все ближе к заводу, и на территории, которую раньше называли «лишайниковой пустыней», уже через десять лет появились первые признаки их возвращения.

Почвенные животные, напротив, реагируют на перемены очень медленно. Но и здесь ситуация не так однозначна. «Территория «техногенных пустошей» оказалась очень неоднородной, — делится наблюдениями Евгений Леонидович. — Мы обнаружили своеобразные «оазисы», где почвенные животные сохранились даже при сильном загрязнении.

Такими «островками безопасности» стали крупные древесные остатки (валежные стволы деревьев) и пойменные участки вблизи ручьев и речушек. Именно из этих источников происходит расселение почвенных организмов по мере снижения токсичности субстратов на загрязненных участках.

 

Одним из удивительных открытий стало обнаружение ранее неизвестных науке форм гумуса — верхнего плодородного слоя почвы.

— Когда выбросы завода упали, мы к своему удивлению увидели то, чего, на традиционный взгляд, не может быть — формы гумуса, которых нет в мировой классификации, — рассказывает ученый. — Профиль гумуса оказался как бы составлен из форм, принадлежащих разным системам: внизу были формы гумуса из одной системы (Мор), вверху — из совершенно другой (Мюлль). То есть сочеталось то, что в природе сочетаться не может.

Исследователи назвали новую систему форм гумуса «Мормюлль» и описали более 20 ранее неизвестных форм гумуса. Результаты были опубликованы в ведущем почвенном журнале Geoderma и получили горячий отклик в научном сообществе.

— Оказалось, что верхняя и нижняя части профиля гумуса деградируют и восстанавливаются с разными скоростями, — объясняет Евгений Воробейчик. — Раньше мы могли делать заключения только о стационарных состояниях почвы: пришли, посмотрели и сказали — да, этой формы здесь быть не должно, значит, здесь загрязнение. А сейчас мы можем диагностировать сам процесс восстановления и определить, на каком этапе он находится.

Практическое значение этих исследований трудно переоценить. По сути, ученые анализируют механизмы устойчивости экосистем — их способность сохранять свои свойства при сильных внешних воздействиях или возвращаться к исходному состоянию.

— Мы анализируем процессы естественного восстановления без вмешательства человека, — поясняет исследователь. — Оказывается, что совсем не очевидна необходимость каких-то рекультивационных мероприятий. Иногда бывает достаточно просто подождать. А если помогать восстановлению экосистемы, то не топором, а скальпелем — то есть более тонкими механизмами.

В странах Западной Европы могут позволить себе дорогостоящие методы очистки — предположим, вынуть весь загрязненный грунт, очистить и вернуть на место. Но это не только дорого, но и не всегда эффективно, поскольку при такой процедуре можно уничтожить все полезные организмы, которые там еще остались.

— Наша конечная цель — разработать технологии, которые помогали бы ускорять естественные процессы восстановления экосистемы, — делится планами Евгений Леонидович. — Раны, нанесенные человеком природе, обширны и по количеству, и по площади. Нужно убрать токсичность, внести на эти площади определенные организмы и ускорить естественный процесс.

Исследовательский полигон под Ревдой стал настоящим «подарком судьбы» для ученых. Они знают ситуацию «до», «во время» и сейчас наблюдают естественное восстановление экосистем в режиме реального времени.

— С каждым годом ценность наших данных увеличивается, — подчеркивает Воробейчик. — У моих коллег по лаборатории, изучающих птиц и мелких млекопитающих, есть ежегодные наблюдения более чем за 35 лет. Это действительно уникальные данные — результат работы целого поколения исследователей.

Ученые надеются продолжать свои наблюдения и передать эстафету молодым. А главное — разработать эффективные методы восстановления нарушенных экосистем.

— Человек, как бы он ни хотел уйти от этого, — часть природы, – напоминает Евгений Леонидович. — И качество его жизни напрямую зависит от качества окружающей среды.