Безмолвная весна

5. Царство земли

От тонкого слоя почвы, покрывающего материки, зависит существование как человека, так и любого другого живого существа на Земле. Если бы не было почвы, на Земле не было бы растительности, а без растительности не смогло бы выжить ни одно живое существо.

И все же если наша жизнь, базирующаяся на земледелии, зависит от почвы, то и почва в равной мере находится в зависимости от жизни; само ее образование и сохранение ее характера тесно связаны с жизнью растительного и животного мира, ибо почва частично порождена жизнью, чудесным взаимодействием живой и неживой материи. Исходные материалы собирались вместе по мере того, как вулканы огненными потоками выбрасывали их наружу; вода, пробегавшая по голым скалам материков, уносила даже самый твердый гранит, а острые зубы мороза и льда раскалывали и разрушали их. Затем и живая материя занялась волшебным творчеством, и мало-помалу эти инертные материалы превратились в почву. Лишайники, первый покров на этих скалах, внесли свою лепту в процесс их разрушения своими кислотными выделениями и сделали их пригодными для другой жизни. На маленьких клочках почвы, образовавшихся из разложившегося лишайника, останков крошечных насекомых и фауны, начавшей появляться из моря, разрослись мхи.

Жизнь не только создала почву: она заселила ее великим множеством самых разнообразных живых существ; без этого Земля была бы мертвой и бесплодной. Своим присутствием и деятельностью мириады организмов, находящихся в почве, делают ее способной обеспечивать существование зеленой мантии Земли.

Почва находится в состоянии постоянного изменения, участвуя в циклах, не имеющих ни начала, ни конца. Она постоянно пополняется новыми материалами, по мере того как разрушаются породы и разлагаются органические вещества, а из дождя она получает азот и другие газы. В то же время она постоянно что-то теряет, потому что живые существа берут у нее во временное пользование вещества, необходимые для поддержания их собственной жизни. В почве постоянно идет процесс тонких и чрезвычайно важных химических превращений, необходимых для того, чтобы сделать вещества, получаемые ею из воздуха и воды, пригодными для питания растений. Во всех этих превращениях живые организмы являются активными участниками.

Трудно найти более интересное занятие, чем изучение многочисленного населения темного царства земли. И в то же время эта область еще очень мало изучена. Мы слишком мало знаем о нитях, которые связывают обитателей почвы между собой, с миром, в котором они живут, и с миром, существующим на поверхности Земли.

Пожалуй, наиболее важными организмами, населяющими почву, являются самые маленькие ее обитатели — невидимые простым глазом бактерии и нитевидные грибки. Их численность выражается астрономическими цифрами. Чайная ложка верхнего слоя почвы может содержать миллиарды бактерий. Несмотря на ничтожно малые размеры, общий вес бактерий, обитающих в верхних 30 сантиметрах одного акра плодородной земли, может достигать тысячи фунтов. Лучистых грибков, похожих на длинные нитевидные жилки, в почве несколько меньше, чем бактерий, но они больше по размеру, и потому их общий вес в данном количестве земли почти такой же. Бактерии и грибки, а также маленькие зеленые растительные клетки являются главными представителями микроскопического мира земли.

Бактерии, грибки и растительные клетки играют основную роль в процессе разложения растительных и животных остатков на составляющие их минералы. Такие химические элементы, как углерод и азот, не могли бы совершать свое широкое циклическое движение через почву, воздух и живые ткани без этих растительных микроорганизмов. Так, например, без бактерий, поглощающих азот, растения страдали бы от азотного голодания, несмотря на то что они окружены морем воздуха, содержащего азот. Некоторые организмы содействуют образованию углекислого газа, который, превратившись в угольную кислоту, помогает растворению пород. Другие почвенные микробы совершают процессы окисления и восстановления, благодаря чему такие элементы, как железо, марганец и сера, становятся доступными для растений.

Существует также огромное количество микроскопических клещиков и примитивных бескрылых насекомых, которые называются ногохвостами. Несмотря на свой маленький размер, они играют важную роль в разложении растительных остатков, ускоряя медленный процесс превращения лесной подстилки в почву. Специализация некоторых из этих крошечных существ почти невероятная. Некоторые виды клещиков, например, начинают свой жизненный цикл только в опавших иголках ели. Проникнув внутрь иголки, они переваривают ее внутренние ткани. К моменту завершения развития клещика от иголки остается только одна оболочка. Поистине великая задача по переработке огромного количества ежегодно опадающих листьев пришлась на долю маленьких обитателей почвы и лесной подстилки. Они размачивают и переваривают листья и помогают перемешиванию разложившейся материи с верхним слоем земли.

Помимо всего этого великого множества крошечных, но постоянно работающих организмов, существует много и более крупных видов, ибо в земле обитают все формы животного мира — от бактерий до млекопитающих. Некоторые из них постоянно живут под землей, другие только зимуют или проводят определенную часть жизни в своих подземных жилищах, третьи одинаково свободно живут как в земле, так и на земле. Все эти обитатели земли способствуют насыщению ее кислородом и улучшают ее структуру и водопроницаемость.

Из более крупных обитателей почвы самым важным является, пожалуй, земляной червь. Более 75 лет назад Чарлз Дарвин опубликовал книгу под названием «Образование перегноя почвы при содействии земляных червей». В этой книге он впервые поведал миру о важной роли земляных червей как геологических агентов по перемещению земли. Дарвин показал, как поверхностные породы постепенно покрывались хорошей землей, вытащенной на поверхность земляными червями, причем ежегодное количество этой земли составляло в наиболее благоприятных районах по нескольку тонн на акр. Одновременно с этим огромную массу органических веществ, содержащихся в разложившихся листьях и травах (почти 20 фунтов с площади 1 квадратный ярд за 6 месяцев), черви перетаскивают в свои ходы, где они смешиваются с почвой. Дарвин подсчитал, что за десять лет труд земляных червей может увеличить слой почвы на 1-1,5 дюйма. Однако этим не ограничивается деятельность земляных червей: их ходы помогают почве насыщаться кислородом, делают ее водопроницаемой и более удобной для прорастания корней растений.

Деятельность земляных червей способствует активности нитрифицирующих бактерий и препятствует возникновению гнилостных процессов в земле. Органические вещества разлагаются при прохождении через пищеварительный тракт червей, а земля обогащается продуктами выделений.

Таким образом, все переплелось в этой земельной общине, жизнь этих существ зависит от почвы, но и почва в свою очередь является существенно необходимым элементом земли лишь благодаря деятельности членов этой общины.

Что случится с этими невероятно многочисленными и жизненно важными обитателями земли, когда в их мир проникнут ядовитые химические вещества, вносимые туда либо непосредственно в качестве «стерилизующих» средств, либо принесенные дождем, смывшим смертельную отраву с листьев в лесу, саду или в поле? Можно ли предполагать, что, применяя универсальные инсектициды для уничтожения личинок вредителей, мы не погубим и «хороших» насекомых, роль которых в разложении органических веществ является весьма существенной? Можем ли мы применять неспецифичные фунгициды, не уничтожая при этом также и грибки, обитающие в корнях многих деревьев и живущие с ними в тесном содружестве, помогающем дереву добывать из почвы питательные вещества?

Этот чрезвычайно важный аспект экологии почвы оставлен почти без всякого внимания даже учеными и полностью игнорируется людьми, ведущими борьбу с вредителями. Химическая война против насекомых ведется, видимо, исходя из предположения, что земля может выдержать любое зло, причиняемое применением ядов, не отвечая ударом на удар. Сама природа царства почвы в большой мере игнорируется.

Немногочисленные исследования постепенно проясняют картину воздействия пестицидов на почву. Не следует удивляться, что данные этих исследований не всегда совпадают, ибо почва чрезвычайно разнообразна и то, что наносит вред одному типу почвы, оказывается безвредным для другого. Легкие песчаные почвы страдают значительно больше, чем почвы гумусные. Химические вещества приносят больший вред, когда их применяют комбинированно, чем тогда, когда каждое из них применяется отдельно. Несмотря на разноречивость результатов, они свидетельствуют о таком вреде, причиняемом химикатами, что у многих ученых возникли опасения.

При определенных условиях нарушаются химические превращения и трансформации, составляющие основу живого мира. Примером может служить процесс нитрификации, делающий атмосферный азот усвояемым для растений. Гербицид 2,4-Д вызывает временное прекращение нитрификации. Опыты, проведенные недавно в штате Флорида, показали, что линдан, гептахлор и ГХЦГ (гексахлорциклогексан) снижают нитрификацию уже через две недели пребывания в почве; ГХЦГ и ДДТ продолжали оказывать вредное воздействие даже через год после обработки. В других опытах ГХЦГ, алдрин, линдан, гептахлор и ДДТ лишали азотфиксирующие бактерии способности образовывать необходимые для нитрификации корневые узелки на бобовых растениях. Странная, но полезная связь между грибками и корнями растений была серьезно нарушена.

В некоторых случаях может нарушиться то тонкое равновесие популяций, при помощи которого природа осуществляет свои далеко идущие планы. Бывает, что в результате применения инсектицидов численность некоторых видов почвенных организмов резко возрастает, тогда как численность других сокращается. При этом нарушается соотношение между хищниками и их жертвами. Такие изменения могут нарушить обменную активность почвы и пагубно сказаться на ее продуктивности. Может случиться также, что потенциально вредные организмы, находящиеся под контролем, освободятся от этого контроля и станут активными вредителями.

Чрезвычайно важно помнить, что инсектициды находятся в почве долгое время, измеряемое не месяцами, а годами. Следы алдрина и еще большее количество его в виде диелдрина были обнаружены в почве через 4 года. Токсафен и через 10 лет после его применения сохраняется в земле в таких количествах, что убивает термитов. Гексахлорциклогексан сохраняется по меньшей мере 11 лет, гептахлор или более токсичное его производное — не менее 9. Хлордан был обнаружен через 12 лет после его применения (15 процентов от первоначального количества).

В результате как будто умеренного употребления инсектицидов в течение нескольких лет в почве их может накопиться огромное количество. Поскольку хлорированные углеводороды являются стойкими, каждое новое их применение увеличивает их количество в земле. Старое мнение, будто «фунт ДДТ на один акр земли безвреден», оказывается несостоятельным, если обработка им повторяется.

При исследовании почвы под посевом картофеля было обнаружено, что в одном акре земли содержится до 15 фунтов ДДТ и до 19 фунтов — в земле, где росла кукуруза. На каждом акре болота, где росла клюква, находилось 34,5 фунта ДДТ. Больше всего оказалась загрязненной почва в яблоневых садах. За один-единственный сезон (если сады опрыскиваются 4 раза и больше) отложение ДДТ может достигать 30–50 фунтов. При последующем употреблении ДДТ в течение ряда лет его содержание в почве между деревьями колеблется от 26 до 60 фунтов на акр, а непосредственно под деревьями достигает почти 113 фунтов.

Самым характерным случаем почти постоянного отравления почвы является отравление мышьяком. Несмотря на то что мышьяк, которым до середины 40‑х годов опрыскивались табачные плантации, в значительной мере был заменен синтетическими органическими инсектицидами, содержание мышьяка в сигаретах, изготовленных из табака, выращенного на американских плантациях в период с 1932 по 1952 год, возросло более чем на 300 процентов. Более поздние исследования показали, что содержание мышьяка достигло почти 600 процентов. Д-р Генри Саттерли, специалист в вопросах отравления мышьяком, утверждает, что хотя мышьяк в большой мере уже заменен органическими инсектицидами, однако растущий табак продолжает впитывать остатки этого яда, поскольку почва на табачных плантациях сильно насыщена тяжелым и слаборастворимым ядом — арсенатом свинца. Из этого соединения и впредь будет высвобождаться мышьяк в растворимой форме. Большая часть земли, засаженной табаком, по словам д-ра Саттерли, подвергается «кумулятивному и почти постоянному отравлению». В табаке, выращенном в странах восточного Средиземноморья, где мышьяковые инсектициды не применяются, такого увеличения количества мышьяка не отмечается.

Таким образом, возникает вторая проблема. Мы должны подумать не только о загрязнении почвы, но и о том в какой мере инсектициды проникают из загрязненной почвы в ткани растений. Многое зависит от типа почвы, вида культуры, а также свойств и концентрации инсектицида. Почва, богатая органическими веществами, высвобождает меньшее количество ядов, чем другие почвы. Морковь поглощает больше инсектицида, чем любая другая изученная культура; при употреблении линдана концентрация его в моркови обычно выше, чем его содержание в почве. В дальнейшем может возникнуть необходимость делать анализ почвы на содержание в ней инсектицидов, прежде чем занять ее под ту или иную продовольственную культуру. Без этого даже не обработанные инсектицидами культуры могут впитать такое их количестве, что станут непригодными для употребления.

Именно этот вид загрязнения создал бесконечный ряд проблем, по крайней мере для одной крупном фирмы, выпускающей продукты детского питания, которая не хотела покупать ни фруктов, ни овощей, обработанных токсическими инсектицидами. Самые большие неприятности доставил ей гексахлорциклогексан: его присутствие в корнях и клубнях растений придавало им привкус и запах затхлого. Сладкий картофель, выращенный на полях Калифорнии, где двумя годами раньше применялся ГХЦГ, содержал остатки этого вещества, и от него пришлось отказаться. Когда фирма заключила контракт с фермерами Южной Каролины на поставки всего нужного ей сладкого картофеля, загрязненной оказалась такая огромная территория, что компания вынуждена была купить картофель на рынке, понеся при этом значительные финансовые убытки.

На протяжении ряда лет приходилось отказываться от многих фруктов и овощей, выращенных в разных штатах. Труднее всего было с земляным орехом. В южных штатах посевы земляного ореха чередуют с посевами хлопка, при обработке которого широко применяется ГХЦГ. Значительное количество этого инсектицида попадает в земляной орех, выращенный на обработанной ранее земле. Между тем даже совсем незначительное количество ГХЦГ придает ореху неприятный затхлый запах и кислый вкус. Очистить земляной орех от этого химического вещества невозможно. Обработка не только не удаляет привкуса, но иногда даже усиливает его. Предпринимателю, решившему не допускать присутствия ГХЦГ, остается лишь отказаться от продукции, обработанной им или выращенной на загрязненной нм почве.

Иногда под угрозой оказывается и сама культура. Эта угроза остается до тех пор, пока в почве сохраняются инсектициды. Некоторые инсектициды поражают такие чувствительные культуры, как бобы, пшеницу, ячмень и рожь, задерживая развитие корней или рост рассады. Примером может служить опыт хмелеводов в штатах Вашингтон и Айдахо. Весной 1955 года многие из них усиленно истребляли земляничного долгоносика, личинки которого изобиловали на корнях хмеля. По совету специалистов сельского хозяйства и промышленников, выпускающих инсектициды, они применяли гептахлор. Через год после употребления этого вещества хмель на обработанных участках стал вянуть и гибнуть. На необработанных участках пораженных растений не было. Склоны гор были опять засажены, но на следующий год новые посадки также погибли. Через 4 года гептахлор все еще оставался в почве, и ученые не могли ни сказать, как долго почва будет оставаться непригодной, ни посоветовать, как исправить положение. Министерство земледелия, в 1959 году объявившее гептахлор пригодным для обработки земель, на которых выращивается хмель, было вынуждено запретить его применение. А хмелеводы между тем требовали через суды хоть какого-нибудь возмещения убытков.

Совершенно очевидно, что нам грозит бедствие, если применение инсектицидов будет продолжаться, а в земле будут накапливаться их остатки, от которых невозможно избавиться. Таково было единодушное мнение группы специалистов, собравшихся в 1960 году в Сиракузском университете для обсуждения вопросов экологии почвы. Оценивая опасности, которыми чревато применение «таких сильных и малоизученных средств», как химические вещества и радиоактивное облучение, они заявили: «Несколько неверных шагов человека могут привести к тому, что земля утратит плодородность и на ней останутся только членистоногие».