За растениями по горам Средней Азии

ЕДЕМ ЗА РАЗГАДКАМИ

Каждый знает, что ботаника относится к биологическим наукам. Что география входит в систему наук о Земле, тоже широко известно. А куда следует отнести биогеографию, в том числе географию растений?

Вопрос этот не так уж прост. И касается он не только формальной классификации, по и самого существа наук. Зоолог изучает животный мир, ботаник — растения, генетик познает законы передачи наследственной информации, географ — природу нашей планеты. И так далее. У каждого свой объект исследования. На этой простой основе всегда базировалась классификация наук, и каждый ученый по своему объекту точно знал, кто он такой, и легко определял свое место в этой классификации.

Но наш странный век — не только атомный, как принято его называть. В наше время физики вдруг стали изучат! механизм наследственности, зоологи глубоко заинтересовались магнитным полем Земли, географы стали соавторами работ по прикладной кибернетике, и… стройная классификация наук по объектам исследования вдруг стала буквально на глазах расплываться, а четкие грани между науками стали стираться. Атомный век, помимо прочего, стал веком стыковости наук. При таком положении ученому становится все труднее в двух словах очертить границы своего объекта. Вот и мне приходится в самом начале книги посвящать этому специальный раздел.

Разрешите представиться

Я геоботаник. Пока это мало говорит об объекте моего исследования. Неясно даже — географ я или ботаник? На такой вопрос мне всегда как-то трудно ответить сразу и одним словом. Поэтому мне придется представиться по всей форме и тем самым представить также моих коллег-геоботаников.

Растения — прекрасный и интереснейший объект исследования. II изучать их можно с разных сторон. Если я подхожу к растению как к биологическому объекту, как к живому организму — я биолог, а точнее — ботаник. Но растения живут и расселяются по нашей планете в очень разной природной обстановке. И растения очень чутко реагируют на эту обстановку, на ее изменения в пространстве. И во времени тоже. Более того, растительный мир сам является неотъемлемой частью природы планеты. Следовательно, к растительному миру можно подойти как к объекту географическому, как к части природы Земли. И если я подхожу к объекту именно так, то я уже географ. Но перестал ли я при этом быть ботаником, биологом? Ни в коем случае. Не зная биологических особенностей растений, я ровным счетом ничего не пойму в закономерностях формирования и размещения растительного мира Земли. Получается так, что объект моего исследования и биологический, и географический одновременно. А раз так, то я и ботаник и географ. И разорвать это единство никак нельзя. Поэтому геоботаник — это географ, знающий биологию растений, и ботаник, изучающий растительность с географических позиций, в тесной связи с остальными природными условиями Земли. Причем не только современными, но и условиями минувших геологических эпох. Биологический объект стал для меня и моих коллег объектом географическим. А сама география растений, следовательно, оказалась на стыке биологических наук и наук о Земле. Сложная ситуация, не правда ли? И несколько запутанная, я бы сказал. Но это только пока. По мере дальнейшего изложения я постараюсь внести во все это большую ясность на примерах тех деловых последствий, которые для меня и моих коллег проистекали из этой ситуации.

Мекка для ботаников

Обычно про Среднюю Азию пишут, что растительность там бедная из-за крайней сухости климата. С точки зрения животновода это верно. В Средней Азии растительная масса, как правило, действительно скудная. Чтобы прокормить ею скот, нужно перегонять отары с места на место. А ботаники с давних пор так и рвутся в Среднюю Азию! И какие ботаники! А. Леман, А. Регель, А. П., О. А. и Б. А. Федченко, В. И. Липский, С. И. Коржинский, Ф. Н. Алексеенко, М. Г. Попов, В. Л. Комаров и многие другие… Их имена воспринимаются сейчас как имена классиков. Они были первыми, кто начал изучение растительного мира Средней Азии, кто заложил основы наших знаний о ее растительном мире. Они шли по пустыням и горам Средней Азии с караванами, терпели бедствия, их мучила жажда, они попадали в плен к кочевникам, их изматывали бездорожье и малярия. Но это не останавливало ученых.

А за ними шли их последователи — ботаники следующих поколений. Среди них Е. П. Коровин — автор двухтомной сводки о растительности Средней Азии, М. В. Культиасов — известный исследователь растительности Тянь-Шаня, крупнейшие знатоки растительного мира среднеазиатских гор и равнин П. А. Баранов, Э. Н. Благовещенский, А. В. Турский… Нельзя даже перечислить имена всех заслуженных ботаников Средней Азии. А более молодое поколение еще многочисленнее. Существует известная преемственность поколений исследователей, не только возрастная, но и нравственная: молодые подхватывают то, что не успели сделать предшественники, и прокладывают свои пути в науке, опираясь на фундамент, заложенный старшими. В этом логика развития любой науки, и ботаника в Средней Азии не исключение.

Так что же влечет ботаников сюда, в этот край со скудной растительностью? Если сказать двумя Словакии, то это — ее богатство. Не удивляйтесь, здесь нет противоречия. И скудная растительность может быть богатой. Скудная с точки зрения животновода, эта растительность потрясает ботаника необыкновенным разнообразием растительных сообществ, богатством их сочетаний, сложностью взаимоотношений растений с крайне трудными для них условиями среды. Привлекает ботаников сюда и богатейшая флора: в Средней Азии, включая горы, встречается более 6000 видов разных растений. Это очень много. Иногда на единицу площади здесь приходится вчетверо больше видов, чем на российских равнинах. И получается, что внешне скудная растительность оказывается сложенной значительным числом разных видов, образующих пестрые сочетания растительных сообществ. Здесь есть чем заняться ботанику любой узкой специальности.

Но главное — научные загадки. Их намного больше, чем самих исследователей. И объектов исследования, и загадок хватит на много поколений. Вот потому-то мы сюда и едем — и по следам наших предшественников, и своими путями-тропинками.

Причины богатства

Итак, растительный мир Средней Азии богат. Стоит нам пройти пару километров по горам, и перед нашими глазами сменится несколько десятков растительных сообществ, а папка распухнет от собранного гербария. По тайге мы можем идти десятки километров, встречая все те же растения и их сообщества. Здесь же настоящая мозаика. Почему? Ведь в тайге и осадков больше, и растительность настолько пышная, что иной раз без топора не пройдешь, а вот такой пестроты не встретишь.

Это — одна из уже разгаданных загадок, и решение ее оказалось совсем не однозначным. Дело в том, что богатство флоры и богатство растительности вызваны не совсем одними и теми же причинами. Главной причиной богатства растительного мира Средней Азии следует считать пестроту, контрастность современных природных условий. За два-три часа вы можете на машине от жарких долин, где зреют хлопчатник, персики и виноград, доехать до вечных снегов, минуя целую серию высотных поясов со все более холодным климатом. В каждом поясе — свой климат, свои почвы, вообще — разный режим для развития растительных сообществ. На одной высоте преобладают леса, на другой — степи, на третьей — «подушечная» растительность и так далее. Каждый тип растительности как бы выбирает подходящую для себя ступеньку в горах. Это поясные типы растительности.

Но и это не все. Пестрота условий существует и внутри каждого пояса. Обращенные в разные стороны света склоны гор и прогреваются солнцем, и обвеваются ветрами, и увлажняются осадками по-разному. Поэтому на одной и той же высоте на разных склонах и растительность может быть разной. К тому же склоны бывают разной крутизны и сложены разными породами, а это еще больше увеличивает пестроту условий, а следовательно, и растительности. В тайге нет такой мозаичности условий, а значит, и растительный покров там однороднее.

Все это ясно, по и это тоже не все. Пестрота природных условий — это черта современного[1] облика Средней Азии, так же как сухой климат или высокие горы. Соответственно и современная растительность оказывается пестрой, приспособленной к разным абсолютным высотам и к общему недостатку влаги. А раньше? Вот тут-то и возникают загадки, разгадать которые еще предстоит.

Передвигаются ли растения?

Одна из них: откуда взялись те 6000 видов высших растений, которые живут сейчас в Средней Азии? Короче, чем флоры? Может быть, той же пестротой объяснить богатство ее современных условий?

Конечно, пестрота условий объясняет многое, но не все. Например, современными условиями не объяснишь странного родства растений, живущих в Гиндукуше и в Арктике, в Сибири и в горах Тянь-Шаня, на Ближнем Востоке и на Памире, в Китае, Африке и на Гиссарском хребте. Как в среднеазиатских горах оказались, например, береза, смородина, ель, если вокруг этих гор раскинулись безлесные пустыни и степи? Как попали сюда арктические растения, если до Арктики на тысячи километров лежат пространства, не пригодные для жизни этих растений? Могли ли растения прийти сюда извне? Выходит, что могли. Значит, растения передвигаются? Конечно. На этот вопрос сейчас каждый ботаник ответит утвердительно. Но передвигаются они не в прямом смысле этого слова, как передвигаются человек или животные. Растения распространяются, захватывая от поколения к поколению новые площади и иногда вымирая там, где они жили раньше. В результате область распространения растений перемещается, хотя каждое растение прорастает, живет и умирает на одном и том же месте. Этот процесс перемещения очень длительный, он может продолжаться миллионы лет, и называется он миграцией растений, иначе говоря, их переселением.

А переселяться их заставляют изменяющиеся условия жизни на планете. Надвинулись, например, с севера ледники — и теплолюбивые виды из поколения в поколение стали распространяться на юг, где ледника нет, где теплее. А оставшиеся в остуженных ледниками краях вымерли, «неосторожно» залетевшие на север семена попросту не проросли, попав на ледники. Область распространения (ареал) сдвинулась на юг. Или, например, нахлынуло на сушу море — и ареал какого-то вида оказался разорванным: одни растения остались на одном, другие — на другом берегу нового моря. А потом море схлынуло, и разорванный ареал мог соединиться, а мог и не соединиться, если разлученные морем растения одного и того же вида оказались неспособными заселить засоленные морем грунты. Или поднялись горы, а с ними стала подниматься и растительность — во все более холодные слои атмосферы, — как на медленном лифте. По мере поднятия теплолюбивые растения вымирали, заменялись холодостойкими пришельцами извне или сами приспосабливались к холоду, изменялись, то есть происходило образование новых видов и замена местных растений иммигрантами — пришельцами. Да мало ли изменений было на планете — и за каждым таким изменением происходила полная или частичная смена одной флоры другой.

Следовательно, флора Средней Азии потому и богата, что в ее составе оказались и пришельцы, и виды, появившиеся в результате видообразования на месте, и растения, пережившие превратности судьбы и. оставшиеся с более древних времен. Специалисты считают, что было несколько периодов великого переселения растений в Средней Азии. Одно такое переселение произошло очень давно — от 100 до 50 миллионов лет назад. Тогда в Средней Азии не было высоких гор, а там, где они сейчас находятся, простирался океан, тянувшийся от Атлантического океана до Тихого, — океан Тэтис. Этот океан постепенно мелел, появлялись острова суши, горы, и сейчас от него остались лишь моря — Каспийское, Черное и Средиземное. На освободившуюся от океана Тэтис сушу хлынул с разных сторон поток растений, приспособленных к жаркому климату и засоленным грунтам. Еще одно «великое переселение» растений началось 2–3 миллиона лет назад, когда стали возникать высокие горы. Продолжалось оно долго, пока наступали и отступали ледники, а климат становился то холодным и влажным, то жарким и сухим. Были и более поздние массовые переселения. Происходят они и сейчас.

Но это все очень схематично. В действительности таких великих переселений могло быть гораздо больше. Но мы пока мало знаем о далеком прошлом, поскольку от него осталось мало следов. И ботаники ищут их.

Палеоботаники, изучающие растительный мир былых геологических эпох, находят, например, погребенные поздними геологическими слоями пыльцу и споры растений и определяют по ним состав прежних флор. Это называется спорово-пыльцевым анализом. Ботаники сопоставляют между собой ареалы растений и пытаются объяснить их давними событиями. А иногда находят и нечто другое, казалось бы, к ботанике отношения не имеющее, но требующее объяснений и с ботанической стороны.

Быстро ли растут горы?

Нас было пятеро. Стоять мы не могли: впечатление было такое, будто из-под ног выдергивают ковер. Поэтому мы, стоя на четвереньках, судорожно прижимались к отвесной скале, которая тоже тряслась, как и все вокруг. Недобритая щека у меня была в мыле. Все гудело и грохотало. Через скалу сверху, со склона, перелетали огромные глыбы камней и буквально бомбили наш лагерь, уютно расположившийся на зеленой площадке у скального обнажения. Склоны гор, казалось, дымились, с них оползала дернина, и это была пыль, а не дым.

Сколько времени все это продолжалось, сказать трудно. По-видимому, минуты, хотя и показались они часами. Итог был самый плачевный: лагерь почти уничтожен, тропы со склонов смело, река внизу вздулась и несла деревья, рамы от кибиточных дверей и окон, трупы овец, коров… Сами мы остались целы только благодаря скале: мы отсиделись в мертвом пространстве камнепада.

Это было 10 июля 1949 года в Центральном Таджикистане. Мы еще не знали, что оказались вблизи эпицентра землетрясения. Мы узнали об этом только через два дня.

Когда-нибудь я расскажу об этом подробнее, сейчас речь о другом.

Через сутки мы встретили старика таджика, который брел, как и мы, к райцентру, поближе к людям. Шагая рядом со мной легкой походкой горца, старик долго вздыхал, а потом изрек; «Трава растет быстро и тихо, а горы растут медленно, но шумно». Не ручаюсь за дословность, но смысл сказанного был именно такой — совершенно в духе тех афоризмов, которыми так богата речь людей Востока.

Итак, горы растут шумно. Но медленно ли? Вот тут мы и сталкиваемся с вмешательством ботаники в, казалось бы, далекие от растительного мира проблемы.

На месте бывшего океана Тэтис возникли целые горные системы — Тибет, Куньлунь, Тянь-Шань, Памиро-Алай, Гиндукуш, Гималаи, Кавказ. На карте мира хорошо просматривается великий пояс гор от Северной Африки и Средиземноморья почти до Тихого океана — через всю Азию. Морские осадки в этих горах часто находят на огромных высотах: горы росли. Когда они соединились между собой в сплошной пояс, возник еще один путь для переселения холодостойких растений через жаркие равнины Азии — путь по горам. И важно было узнать, быстро ли росли эти горы. Если очень быстро, значит, многие растения не успевали приспособиться к изменяющейся среде и горы заселились в основном пришельцами из холодных краев. А если медленно, то основу флоры могли составить растения, видоизменившиеся на месте. На помощь пришли геологи и геофизики. Они установили, что в разное геологическое время горы поднимались с разной скоростью, но что средняя скорость роста составляла примерно 2 сантиметра в год. С такой же скоростью поднимаются и сейчас горы — те, которые растут особенно быстро. За такими скоростями поднятия гор эволюция растения вполне могла «успеть», и горы могли заселяться одновременно и иммигрантами, и видами, возникающими на месте.

Но недавно было сделано несколько интересных археологических находок. На Памире, на высоте 4000 метров, где совершенно нет лесов и кругом простирается сухая холодная высокогорная пустыня, археологи нашли стоянку древнего человека, а на стоянке — остатки костра с древесным углем. Возраст угля при помощи радиоактивного углерода был определен приблизительно в 9500 лет. Неподалеку нашли древние (2–3 тысячи лет) захоронения, и некоторые из них были перекрыты жердями и бревнами.

Дальше больше: в высокогорной (более 4000 метров) пещере обнаружили наскальные рисунки — изображения медведя, кабана и даже… страуса. Если медведь иной раз и забредает в эти сухие высокогорья, то кабан — лесное животное, а уж страус и вовсе далеко. Вспомнили, что незадолго до этих находок уже высказывалась идея о быстром поднятии Памирских гор за последние тысячелетия, настолько быстром, что многие растительные сообщества, существовавшие здесь раньше в менее суровых температурных условиях, оказались вознесенными на огромную высоту и сейчас по этой причине чахнут и находятся в жалком состоянии. Возникло предположение, что все эти археологические находки свидетельствуют о недавней (всего 9500–2000 лет назад) облесенности Памира; раз люди жгли костры и перекрывали могилы жердями, значит, лес был рядом, и совсем недавно. Лес же, как известно, сейчас растет в прилегающих среднеазиатских горах на высотах, как правило, не превышающих 2000–2500 метров. А если так, то за какие-нибудь 10 тысяч лет Памир должен был подняться по крайней мере на 1,5–2 километра, если отсчитывать от верхнего предела распространения современных горных лесов. И следовательно, скорость поднятия гор здесь не 1–2 сантиметра в год, а 15–20. Это становилось интересным. Ведь если так, то это катастрофа: сотнями тысяч лет горы росли медленно, а, тут вдруг тронулись в рост, да еще с такой скоростью! Трудно даже предвидеть ближайшие последствия такого стремительного поднятия. А главное, еще труднее представить себе, что геологи и геофизики ошиблись в 10 раз. Но чего на свете не бывает! Стали разбираться.

Спорово-пыльцевой анализ образцов с места древней стоянки, на которой было разрыто кострище, показал, что лесов здесь в то время не было и растительность была пустынной. Выяснилось, что неподалеку, за хребтом, возле реки и сейчас есть лесные рощи, из которых можно было для соблюдения ритуала захоронения принести несколько жердей (кстати, местные жители носят их издалека и сейчас). Нарисованное в пещере могло быть увидено древним художником и в другом месте. А костер? Ну что же: экспедиционеры и сейчас, уезжая с безлесного нагорья, жгут в кострах стойки от палаток; почему бы так же не поступить и древним кочевникам, покидающим свое временное жилище перед спуском в теплые долины? Но главное, никак не укладывался удесятеренный темп поднятия в общую картину растительного покрова, глубин врезания речной сети и т. п. Короче, доказать столь быстрый рост памирских гор и опровергнуть геофизические данные археологическими материалами пока не удалось. На каждый аргумент находился и контраргумент. Но полемика продолжается, и вопрос никак нельзя считать окончательно решенным. Итак, вот вам одна загадка: быстро ли растут горы?

Загадки оледенения

Есть и другие, тоже связанные с растительностью. Например, древнее оледенение. Ледников в горах Средней Азии и сейчас много — около 16 тысяч квадратных километров. А было больше. Об этом свидетельствуют следы грандиозного оледенения в долинах, куда ледники когда-то сползали. Это случалось неоднократно. В последний раз ледники отступили 10–12 тысяч лет назад. А примерно за 300 тысяч лет до этого наступление ледников в горах достигло грандиозного масштаба. Легко представить себе, каково тогда пришлось растениям. Наступающий с севера, из Скандинавии, платформенный ледник оттеснил к югу теплолюбивые растения. Многие из них мигрировали до южных горных поднятий (сейчас предполагают, что эта миграция шла не «по прямой», а в обход равнин — по горам Сибири и Дальнего Востока). А с гор Средней Азии спускались ледники, оттесняя книзу растения высокогорий. Многие из них гибли, не перенеся похолодания, кое-кто приспособился к новым условиям или спрятался в теплых убежищах. Настоящая катастрофа для растительности! Это тоже было время великого переселения растений на юг и вниз, возможно, время неожиданных встреч северных и высокогорных видов, время гибели одних и расцвета других, более холодостойких растений. Спокойное течение эволюции было нарушено: чтобы выжить, растения должны были или спрятаться, или быстро дать устойчивое к изменившимся условиям потомство. Иначе — гибель.

Все это попятно. Но вот причины этой катастрофы — загадка. Чем было вызвано оледенение в горах Азии? Одни считают, что наступило планетарное похолодание и усилилась циркуляция атмосферы на всем северном полушарии. Но тогда и на равнинах, и в горах оледенение должно было произойти одновременно, а этого не было. В горах оледенение достигло максимума раньше, чем на равнинах. Это дало основание для другого предположения: оледенение в горах вызвано ростом гор и вхождением их вершин в холодные слои тропосферы, а общее похолодание играло при этом второстепенную роль. Но как тогда быть с отступанием ледников? Ведь ледники потом отступили, а горы не только не снизились, а стали еще выше. Значит, все-таки произошло общее потепление и иссушение климата, вызвавшее резкое уменьшение площади ледников (а она уменьшается и по сей день, что заметно даже на глаз, не говоря уже о материалах повторных аэрофотосъемок). Сплошные противоречия.

Чтобы привести противоречивые факты к общему знаменателю, привлекались самые разные доводы. Тут и разная скорость поднятия гор: одни горы обгоняли в росте другие, потом отставали; они то получали влагу с океанов и оледеневали, то оказывались отгороженными от этой влаги, и площадь ледников сокращалась. Тут и «комплексный подход»: действовали обе причины — и планетарное похолодание, и рост гор, приводивший к опережающему развитию горного оледенения по сравнению с платформенным. И надо сказать, до сих пор вопрос остается не решенным до конца. Дискуссия продолжается.

Втянулись в нее и ботаники, причем настолько серьезно, что их материалов с интересом ждут и геологи, и палеогеографы. Во-первых, ботаники по остаткам пыльцы и спор смогли относительно верно установить, когда, где и на каких высотах что росло. Поскольку растительность занимает определенные высотные ступени — пояса, то по ископаемой пыльце можно определить тип растительности, а следовательно, и ту высоту, на которой эта растительность находилась в то время, когда откладывалась найденная пыльца. Имея эти данные, можно вычислить темпы поднятия гор, а значит, помочь решению вопроса о роли тектоники в развитии оледенения; во-вторых, зная, какое растение где может, а где не может расти, ботаники могут дать палеогеографическое объяснение распространению многих современных растений. И сейчас без ботаников загадка древнего оледенения уже не может быть решена.

Ну а кто же прав в этом споре насчет причин древнего оледенения? Могу высказать свое мнение, но ведь оно не обязательно для моих коллег, считающих свою точку зрения не менее обоснованной. Давайте лучше подождем, поработаем, и когда-нибудь выяснится, кто прав. А может быть, никто, и будет найдено еще какое-то решение? Возможно. Но истина обязательно будет выяснена.

Еще тысячи загадок

Мы рассмотрели только две загадки, которые ботаники решают вместе с геологами, археологами, геофизиками. А ведь этих загадок тысячи — больших и малых. Не верите? Могу перечислить некоторые из них. Ну, например, такая: осадков на Памире выпадает 100–150 мм в год, а испаряться влаги может в 10 раз больше. Откуда же при таком водном режиме растения берут влагу, необходимую для жизни? Или такая: на высотах 2000–3000 метров иногда встречаются растения-гиганты; в других местах те же виды имеют высоту до 1,5 метра, а здесь — до 3–4 метров. Почему? Откуда этот гигантизм уже известных видов? Или еще: в горах растения живут очень долго. Кустик крушины со стеблем толщиной в палец имеет возраст до 100 лет, можжевельник с 40-сантиметровым стволом достигает 1200-летнего возраста. Здорово? А чем вызвано это долголетие в таких суровых условиях? Еще загадка: на высотах более 3800–4200 метров встречаются одиночные кустики жимолости, барбариса, березы, облепихи, ивы, в то время как их ближайшие родичи, а иногда и те же виды, обычно распространены гораздо ниже. Как попали на такие огромные высоты эти среднегорные растения?

Хотите еще? Пожалуйста. Когда возникли пустыни на равнинах и в горах Азии? Почему некоторые высокогорные растения переносят дозу ультрафиолетового облучения, вдвое превышающую ту, которая считается смертельной? Чем питаются растения на голых скалах? Чем объяснить, что некоторые растения распространены от уровня моря до вечных снегов в горах, от Гибралтара до Тибета, от Таймыра до Тянь-Шаня? Почему на скудных пастбищах пустынных высокогорий жиреет скот? Почему 16 в сухих высокогорьях нет ядовитых растении, а во влажных их много?

Этих загадок тысячи, поверьте, не меньше. Не все они пока разгаданы, но на многие вопросы ответы уже найдены. А как велико бывает практическое значение найденных ответов!

Но два связанных между собой вопроса мы все-таки решили для начала: почему Средняя Азия вызывает такой интерес у ботаников и чем вызвано богатство растительного мира в этой засушливой стране, где и скот не всегда прокормишь?

Это для начала. Но чтобы двигаться дальше, я должен извиниться перед читателем и ввести в книгу главу с некоторыми пояснениями, может быть не очень увлекательными, но необходимыми для понимания всего остального текста. Ботаник смело может эту главу пропустить. Неботанику же, чтобы потом не спотыкаться о специальные ботанические детали, прочитать ее, может быть, и стоит.