Батрахоспермум № 32(94) – Подснежие

batrachospermum-subnivium

Зимой в доме бывает порой так прохладно, что только под пуховым одеялом чувствуешь себя согретой гусеничкой. Разница температур настолько ощутима, что не хочется вылезать из теплой «куколки». Многие животные и растения точно так же не желают покидать сугробы, ведь именно снег согревает их лютыми зимами. Под снегом таится жизнь – ученые называют эту прослойку между землей и поверхностным снегом словом «субнивиум» (лат. sub – под, nives – снег), что на русский язык можно перевести как «подснежие». И это, наверно, самая важная экосистема, о которой вы не слышали.

Субнивиум хорошо прогрет за счет тепла от почвы, и температура в нем очень стабильная – держится нуля. Для кого-то это, может, и холодрыга, но если на улице мороз минус сорок – согласитесь, лучше переждать его под снегом. Именно так и поступают разные животные умеренных и приполярных широт: рябчики, дикуши, куропатки, землеройки, мышки, лягушки – а также мхи и травянистые растения. Многие нуждаются в снеге для защиты, а для иных это вопрос выживания.

Кто живет в подснежии

Без снега жизнь растений и животных была бы совсем иной, уверен Джонатан Паули из Висконсинского университета в Мэдисоне (США). Именно он вместе с экологом Беном Цукербергом ввел термин «субнивиум». Эти два специалиста, а также их коллеги принадлежат к небольшой группе ученых, называющих себя зимними экологами. Зимняя экология – новая научная область, которая фокусируется на отношениях животных и растений с их снежной средой обитания. Снежные экосистемы исследованы довольно скудно, притом что из года в год снег покрывает до 40% поверхности суши. «Это большой недосмотр, учитывая, насколько важную роль играет снег в жизни многих видов», – говорит Паули.

Выдры скатываются со снежного берега к водоему, чтобы нырнуть в прорубь за рыбой. Долговязые лоси используют сугробы как табуретку, чтобы опереться или встать повыше и дотянуться до вкусных кончиков ветвей. Даже джейраны в пустыне Гоби ищут «снеговые залежи» – подтаявшие сугробы, засыпанные полуметровым слоем песка, – чтобы напиться талой воды. Люди также входят в список снегозависимых животных, ведь талые воды – источник пресной воды и для них тоже.

Воротничковый рябчик (Bonasa umbellus) согревается в снегу. Фото: Jack Wilburn.

Североамериканские дикобразы, или поркупины – одни из самых крупных животных, которым субнивиум служит сезонной средой обитания: зимой они селятся семьями в норах, найденных в снегу. Некоторые курообразные птицы в снегу ночуют, снижая свои энергозатраты почти в три раза. Золотоголовый королек, мелкая певчая птичка из Нового Света, согревается под снегом, обильно украшающим собой ветви хвойных деревьев, – этакий древесный аналог субнивиума!

Многие амфибии и рептилии, способные перетерпеть морозы с помощью хитрых физиологических механизмов, впадают в спячку в подснежных убежищах. Так же поступают всеядные грызуны, а вот травоядные полевки, напротив, активны всю зиму, а лемминги в сугробах даже размножаются! Мелкие хищники из семейства куньих используют субнивиум как для отдыха, так и для охоты. Да и знакомая всем лисичка, ныряющая в снег, очевидно, в курсе того, что там есть жизнь, и порой очень даже вкусная.

Ногохвостка Pogonognathellus flavescens ползает по подснежию. Фото: Urmas Tartes.

В субнивиуме зимуют и многочисленные беспозвоночные животные. Например, гусеницы напичкают себя криопротекторами и валяются в листовом опаде под снегом полусонные до самой весны. Многие жуки, мухи, клещи, пауки, ногохвостки зимой активны в снегу, некоторые периодически выползают на поверхность и активничают там, другие кормятся грибными гифами и спорами, найденными в подснежии.

Грибы, к слову, тоже всю зиму активны в субнивиуме. Определенные виды формируют под снегом целые коврики из гиф, а порой даже пронзают ими снег и выходят на поверхность. Это так называемая снежная плесень: она паразитирует на спящих растениях, а в конце зимы и вовсе уходит в отрыв, уничтожая корни, узлы кущения и вообще растения целиком. С другой стороны, грибы наряду с микробами выполняют важную миссию по разложению растительного мусора, высвобождая азот, который пригодится весной молодым растениям. Без некоторых грибов летнее цветение горных цветов, например, было бы невозможно.

Многие считают, что зима – время упадка и сна, однако подснежная активность свидетельствует об обратном. «Субнивиум – это другой мир, отличный от снежной поверхности, там создается более стабильный и гостеприимный климат для организмов. Они значительно экономят энергию, находясь там!» – объясняет Джонатан Паули.

Подснежие отступает

Но что если снег вдруг начнет исчезать из-за климатических изменений? 😳 Более теплые зимы означают снижение глубины, прогретости и продолжительности существования субнивиума, уверены зимние экологи. «Снежный покров истончается и становится менее предсказуемым, – говорит Паули. – Мы наблюдаем эту тенденцию: субнивиум отступает». И это может оказать пагубное влияние как на популяционную динамику, так и на круговорот питательных веществ на всей нашей планете.

Для создания и поддержания устойчивой теплоизоляции требуется слой снега в 20 сантиметров, подсчитали ученые. Но глубина снежного покрова не единственный фактор – плотность его также важна. Как теплее – если накрыться кипой отглаженных и слепленных друг с другом простыней или если положить их свободно друг на друга? В первом случае вы будете мерзнуть, потому что кипа представляет собой один-единственный плотный слой, во втором, напротив, согреетесь, так как между простынями есть воздух, который задерживает тепло. Глубокие сугробы рыхлого снега – наилучшая грелка для подмерзшей земли.

subnivium diagram
С повышением зимних температур будет снижаться толщина подснежия и его термическая стабильность. Иллюстрация: Pauli et al., 2013.

Меж тем и глубина, и плотность снега весьма чувствительны к температуре. За последние лет сорок снежный сезон (время, когда осадки в виде снега более вероятны, чем в виде дождя) заметно сократился, а к концу века на севере Европы ожидается его укорочение вплоть до 40–80%! Глобальное потепление может привести к более теплым и зачастую дождливым зимам. Когда дождь капает на выпавший снег, плотность снега повышается, а его изоляционные свойства снижаются. В подснежии становится холоднее. Если назавтра припустит мороз, оно уже не сможет защитить своих обитателей так эффективно, как раньше.

Так, понижение температуры в субнивиуме на три градуса может повысить метаболические нужды обыкновенной короткохвостой бурозубки на 25 калорий в час, и это сделает проживание в снегу энергетически невозможным, утверждают исследователи. Из-за перепадов подснежных температур, которые непременно станут случаться при разбалансировке субнивиума, амфибии и рептилии начнут преждевременно выходить из спячки – тут-то их и застанет врасплох очередной заморозок, последний в их жизни. Если снега не станет, пропадут и насекомые, так что перелетные птицы, основой рациона которых являются беспозвоночные, оголодают и помрут.

Растениям вроде кандыка крупноцветкового (Erythronium grandiflorum) подснежие предоставляет тепло, высокую влажность и повышенный уровень CO2. Фото: National Park Service.

Кустарнички вроде водяники или кальмии лежачей устилают собой нижний ярус леса и хорошо удерживают при себе снег, который утепляет почву, в результате чего активно идет разложение растений и освобождение питательных веществ. Если на отдельных участках снег убрать, как это сделали ученые в качестве эксперимента, почва начинает зябнуть, корни растений повреждаются, что иногда приводит к их гибели.

Растения, которые активны в субнивиуме, такие как брусника или некоторые лютики, служат пищей как для мелких грызунов, так и для более крупных зайцев и лосей. Грызуны прокладывают в сугробах ходы, которые ведут к вкусной растительности и позволяют им не вылезать на поверхность, где лютуют морозы и хищники. Их какашечки совместно с растительными остатками (лесная подстилка) стимулируют новый рост растений, а через удержание снега – и новое разложение с выходом питательных веществ, и так цикл за циклом. Потеря одного вида из-за повреждения субнивиума может запустить неблагоприятный каскад по всей экосистеме с плачевными для нее последствиями.

В какой-то момент сокращение глубины и длительности снежного покрова может привести и вовсе к утрате жизнеспособного субнивиума в отдельных регионах. Один из вариантов для животных решить эту проблему – мигрировать. Например, из листопадного леса в хвойный или в степь – температура подснежия там повыше, выяснили зимние экологи. Или более глобально – на север или в горы, в места с приемлемыми снеговыми условиями и температурой. Так, вероятно, сделали американские беляки в штате Висконсин, неудовлетворенные снегами на южной границе своего ареала: ученые недосчитались зайцев на 80% территорий, где те раньше жили. Однако далеко не все живые существа могут адаптироваться к новым условиям, не все способны мигрировать, и их популяции, увы, ждет неминуемый крах.

«Для охраны окружающей среды критически важно выявлять экологические пространства, способные служить убежищами для множества видов, для которых условия существования будут становиться все более и более непривычными в будущем», – уверен Бен Цукерберг.

Спрашиваете, где медведь? Да вот он, вылезает из субнивиума. Фото: Kaisa Siren.

Снег зачастую воспринимается как зимний элемент декорации, убеляющий наше поле зрения к новогодним праздникам, однородный слой атмосферных осадков, на котором можно валяться, кататься на санках или выбивать ковер. Но на самом деле это целая мозаика миниатюрных местообитаний для разнообразных организмов, состоящих друг с другом в тесных и интересных отношениях. Мы их не замечаем, но они существуют прямо под нашими ногами. Ученые уже начали раскрывать ключевые моменты того, как функционирует субнивиум, как он реагирует на глобальное потепление и как изменения в нем могут сказаться на его обитателях. Однако предстоит еще много работы, чтобы понять, как можно помочь ему остаться всеобщим теплым одеялом, укутывающим природу в морозный сезон.


Текст: Виктор Ковылин. Номер подготовлен по материалам: Aeon, National Science Foundation и других источников. Иллюстрация на обложке: Kristin Link.

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Убедительная просьба не копировать его в соцсети или куда-либо еще без договоренности с редакцией. Если хотите поделиться информацией с вашими подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на этот номер – мы будем рады. И конечно, будем очень признательны за любую поддержку нашего проекта. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Человек-гиперключ и новые концепции в экологии
Как курносые мартышки адаптируются к горной жизни
Культурная революция галапагосских кашалотов


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение