У подножия тенистого склона в Джерико одинокое буковое дерево устремляется высоко в крону, реликт ушедшего леса. Благодаря удаче или (будем надеяться) генетике, это могучее дерево избежало заражения болезнью бука — смертельным грибковым патогеном, который оказался губительным для зрелых буковых деревьев. Оно стоит недалеко от очага, где новый патоген, называемый болезнью листьев бука (BLD), распространяется по лесам Вермонта.
«Бук здесь часто встречается в виде саженцев… но если вы посмотрите на лес, то увидите, что в пологе деревьев его не так много», — говорит Джесс Викл, доктор философии, 24 года, преподаватель лесного хозяйства и управляющий исследовательскими лесами Университета Вермонта. «Для этого есть причина».
В конце 1800-х годов болезнь бука появилась в Новой Шотландии и постепенно распространилась по лесам северо-востока. К 1960-м годам она была распространена в Вермонте. Болезнь вызвана нашествием крошечного насекомого, которое заносит грибковую инфекцию в сосудистую ткань дерева. Гладкая кора бука приобретает рябой вид. Хотя болезнь прогрессирует медленно, по оценкам, от 50 до 90% зрелых буков в конечном итоге умирают от неё.
«Определённо, больших деревьев стало намного меньше, — говорит Викл, — но всё ещё есть деревья, которые долгое время сопротивлялись болезни бука».
Буковые деревья, которые всё же поддаются болезни, часто посылают серию корневых побегов, прежде чем умереть, превращая лес из больших деревьев в чащу саженцев. Болезнь листьев бука — это другое. Похоже, она распространяется быстрее, и молодые буковые деревья, как правило, умирают первыми.
«Болезнь листьев бука — это действительно страшно, потому что, если она поразит эти деревья, мы потеряем наши будущие источники семян», — говорит Викл.
Впервые болезнь листьев бука появилась в Соединённых Штатах в Огайо около десяти лет назад, вероятно, из-за заражённых саженцев из Азии, и постепенно распространилась по восточным лесам. В пяти округах Вермонта подтверждены вспышки болезни, причём Джерико-исследовательский лес является самой северной точкой. Поэтому однажды утром в конце июня Викл и два стажёра из UVM по лесному хозяйству встретились с учёными из Департамента лесов, парков и отдыха штата Вермонт, чтобы нанести на карту новые очаги инфекции. В воздухе висело облако комаров.
«Мы не знаем, как распространяется болезнь листьев бука, — объясняет Саванна Феррейра, лесной патолог штата. — Ведущая гипотеза заключается в том, что это ветер — что не очень хорошо».
Прошлой весной Викл занималась обслуживанием троп в Джерико-исследовательском лесу, когда, потянувшись за ветвью, увидела тёмные полосы на листе — верный первый признак болезни листьев бука.
«Когда вы видите это, это очень отличительный симптом», — сказала она.
Болезнь вызвана микроскопической нематодой, которая разрушает слой мезофилла в листьях, где происходит фотосинтез. Это становится хроническим заболеванием, которое деформирует структуру листа, постепенно приводя деревья к гибели.
«Когда это появилось в исследовательском лесу, я подумала: „Это ужасно!“ — сказала Викл. — Но также, если [болезнь листьев бука] может быть где угодно, по крайней мере, она здесь, и мы можем её изучать».
Вместе с командой студентов UVM она нанесла на карту масштабы вспышки прошлой осенью вместе с лесниками штата и федеральными лесниками, включая Кэмерона Макинтайра, патолога растений из Лесной службы США в Нью-Гэмпшире. Он собрал образцы опавших листьев и почвы, чтобы измерить скорость распространения инфекции с течением времени и определить, присутствует ли нематода в почве до появления визуальных симптомов у деревьев.
«Мы хотим поймать край», — объяснила Феррейра.
Лесная служба годами отслеживала распространение болезни листьев бука и финансировала исследовательские проекты, чтобы определить потенциальные методы лечения и борьбы с деревьями в ландшафтных и лесных условиях. Хотя некоторые вмешательства показали многообещающие результаты, такие как внесение удобрений и инъекции, они не масштабируемы для лесных насаждений — по крайней мере, пока. Но, несмотря на неопределённый прогноз, Макинтайр не сдаётся в борьбе за буковые деревья.
«Мы очень мало знаем о том, как BLD повлияет на долгосрочное выживание, — написал он в электронном письме. — Похоже, что у американского бука очень мало естественной устойчивости к BLD, и для обеспечения здоровых лесов в будущем может потребоваться вмешательство человека».
Неопытный глаз может легко не заметить болезнь листьев бука. Иногда только один лист на ветке будет иметь полосы. Но обрезка деревьев не всегда является приемлемым вариантом управления.
«Нематоды не видны человеческому глазу, — сказала Викл. — Так что если вы их не видите, это не значит, что их нет».
Она опасается, что болезнь будет проблематичной в таких местах, как северный Вермонт, где бук — единственное плодоносящее дерево, которое производит большое количество орехов для таких видов, как медведь, олень и индейка в северной части Новой Англии.
«Здесь, в округе Читтенден, есть дуб в качестве резерва и гикори, — сказала Викл. — Вместе мы прошли северный трансект леса, что в основном означает поход по тропе и через поваленные деревья».
Люди трансформировали американские леса на протяжении веков, как коренные народы, так и ранние поселенцы, формируя ландшафт в зависимости от своих потребностей. Иногда наши действия имели непредвиденные последствия. В начале 1900-х годов инвазивный вредитель уничтожил большую часть американской каштана в восточных лесах. Глобальная торговля ускорила темпы изменений, поскольку новые инвазивные вредители и патогены сократили присутствие вязов и тсуги. Как только инвазивные виды попадают в новые среды, их бывает почти невозможно остановить.
«Речь идёт о коэволюции, — объяснила Викл. — У всех местных деревьев здесь есть местные вредители, которые существуют тысячи лет. Они коэволюционировали вместе, так что у деревьев есть некоторая защита от них… Но когда [инвазивный] вредитель попадает в Америку, деревья никогда раньше не сталкивались с ним».
Поиск деревьев, которые проявляют устойчивость к возникающим биологическим угрозам, является ключом к их выживанию.
Люди замечают, когда лесной пожар уничтожает лес. Но буковые деревья могут жить годами после заражения болезнью листьев бука. Эта задержка может снизить чувство срочности проблемы, объяснил Тони Д’Амато, профессор лесного хозяйства в Школе окружающей среды и природных ресурсов Рубенштейна и директор программы лесного хозяйства.
Но этот медленно движущийся убийца также даёт учёным шанс узнать о нём и разработать планы управления. Например, следует ли нам сажать дополнительные разновидности мачтовых деревьев для поддержки дикой природы? Дождаться ли появления выживших буков, которые обладают естественной устойчивостью? Удвоить ли усилия по поиску лечения?
Д’Амато изучает стратегии адаптации лесов в эпоху быстрых изменений, потому что многие леса прогреваются значительно быстрее, чем деревья могут естественным образом расширить свой ареал за счёт распространения семян. Проекты Д’Амато включают тестирование усилий по содействию миграции, таких как посадка видов непосредственно за пределами их исторического ареала или на новых участках в пределах их существующего ареала, чтобы изучить, как они справляются с потеплением мира.
«Мы часто пытаемся создать избыточность для поддержания функций леса», — сказал Д’Амато. Разнообразные леса более устойчивы к возмущениям, а по восточным меркам леса Вермонта разнообразны, насчитывая более 30 видов деревьев.
«Нам повезло, что у нас уже есть колода с более чем двумя картами», — сказал Д’Амато. Пока болезнь листьев бука распространяется, он предостерегает от принятия действий просто ради того, чтобы что-то сделать. «Сейчас время „мониторить и узнать как можно больше“, — сказал он. — „Ни одно дерево не застраховано от бензопилы“».
Крошечная нематода, стоящая за этим гигантским беспорядком, остаётся чем-то вроде загадки. Учёные обнаружили, что нематода может выживать под снежным покровом, и её находили внутри насекомых, птичьих помётах и ловушках для спор. Хотя всё чаще кажется, что нематода переносится ветром и водой, она может перемещаться за пределы наступающего фронта птицами или на подошве обуви туриста.
Ник Афлитто, доцент кафедры лесного здоровья в UVM, стремится лучше понять эту микроскопическую угрозу. Нематоды не обладают хорошим зрением или акустическими сигналами, сказал Афлитто.
Изучение того, как этот вид нематод использует химическую сигнализацию для поиска буковых деревьев в лесу, также может помочь остановить их. Афлитто изучает полухимические сигналы, такие как феромоны, которые выделяют муравьи, когда находят источник пищи. В зависимости от сигнатуры соединения могут давать зелёный свет маршруту или действовать как предупреждающие знаки об опасности впереди. Растения тоже так делают.
Представьте себе запах свежескошенной травы, — объяснил Афлитто. Листья, пожёванные животными или насекомыми, производят запах, который заставляет близлежащие растения поднять свои защитные системы.
«Существует огромный потенциал для использования его против инвазивных видов, — сказал он. — Но сначала нам нужно научиться их обнаруживать».
Весной Афлитто начал прикреплять небольшие резиновые ловушки, пропитанные химическими соединениями, к больным буковым деревьям, чтобы привлечь нематоду и узнать больше о её поведении. Его лаборатория использует искусственный интеллект для прогнозирования новых биоконтролей, которые могут ускорить разработку методов борьбы с новыми лесными вредителями.
«Мы уже давно манипулируем одорспейсом, — сказал Афлитто. — Это работает».
Использование химических соединений для привлечения или отпугивания инвазивных видов сопряжено с меньшим риском побочных эффектов, чем использование биологических средств контроля, таких как внедрение другого вида в экосистему для поедания инвазивного.
«Пока у нас получается, но мы видели, как это снова и снова шло не так», — сказал Афлитто.
Вернувшись в Джерико-исследовательский лес, команда картографов собирается в эпицентре вспышки. Они идут в гору, чтобы исследовать весенний бассейн, который Феррейра отметила годом ранее как место, представляющее интерес.
«Я думаю, что у меня есть один здесь», — сказал Мак Гамаш, начинающий старший, когда он осматривал ветку. Феррейра зарегистрировала точку в своём телефоне и продолжила движение вперёд. Лес быстро наполнился хором людей, подтверждающих наличие больных деревьев.
Гамаш и Эли Готтман, начинающий второкурсник, недавно измерили участок каштановых деревьев, посаженных более десяти лет назад в рамках исследовательского проекта, чтобы изучить, как саженцы выживают в дикой природе. Около трети из 400 посаженных деревьев погибли, сказал Гамаш.
«Но было много выживших, — сказал Гамаш. — Это очень оптимистичное чувство».
Информация может помочь лесникам однажды вновь заселить восточные леса каштанами, устойчивыми к болезням.
«Это одна часть головоломки», — сказала Викл.
Феррейра надеется, что в ближайшие несколько лет появится ещё больше. Когда впервые появился изумрудный ясеневый бор, это вызвало тревогу из-за того, как мало учёные знали о проблеме, сказала она. «Но теперь у нас есть биологический контроль для этого; у нас есть химический контроль для этого. Мы знаем, как управлять ясенем в лесу. Мы знаем, что есть долго сохраняющиеся естественно устойчивые ясеневые деревья. Я думаю, будет своего рода шок, когда мы столкнёмся с первой волной [болезни листьев бука], но я надеюсь, что мы узнаем много нового в ближайшие пару лет».
Есть светлые пятна. Вермонт был последним штатом Новой Англии, сообщившим о болезни листьев бука. Возможно, учёные ещё не обнаружили защитные факторы. И хотя исторически бук не был любимым деревом из-за его экономической ценности, бук имеет высокую экологическую ценность.
«У них есть своя сеть грибов и диких животных, которые зависят от них, — сказала Феррейра. — Это действительно похоже на сплошное уныние, но есть много глаз, которые смотрят на этого вредителя. Я надеюсь, что бук всё ещё есть».
Другие новости по теме
- Китайские инженеры, возможно, устранили последнее препятствие для поездов на маглеве со скоростью 1000 км/ч, которые сделают перелёты устаревшими
- Q&A: почему эти мохнатые гусеницы появляются каждые десять лет, а затем бесследно исчезают
- Исследование предлагает новый план действий для решения проблемы воздействия сельского хозяйства на биоразнообразие
- Изменение основ антарктической пищевой сети может повлиять на всю экосистему
- Уникальное звучание азиатских шершней может помочь контролировать их распространение
- Великобритания теряет свои небольшие рыболовные суда — и сообщества, которые они поддерживают.
- Исследование показывает, как крупный рогатый скот справляется с экстремальной жарой летом
- Когда прогулка по пляжу становится похожей на горе: катастрофы вроде цветения водорослей в Южной Австралии отрезают нас от природы, когда мы нуждаемся в ней больше всего
- Усовершенствованное редактирование генома у тлей выявило ключевой ген адаптации яиц к перезимовке
- Моделирование на атомном уровне выявило новый класс неправильного сворачивания белков
Другие новости на сайте
- 🚨 «Большинство» постоянных сотрудников Bithell Games столкнулись с сокращением 😔
- «Злоупотребление Ethereum» грозит проблемами разработчику, задержанному в Турции
- В интернете есть много сайтов с информацией на эту тему. [Посмотрите, что нашлось в поиске](https://ya.ru)
- Модель метаболизма в масштабе генома может повысить урожайность картофеля
- Зонд Hope предоставил первое полное изображение ночных облаков на Марсе
- Alt5 Sigma привлекла 1,5 миллиарда долларов для финансирования стратегии управления активами WLFI.
- Аномалии океана, движущиеся на север, имеют решающее значение для меридиональной атлантической циркуляции
- Revel прекращает работу сервиса такси, чтобы сосредоточиться на зарядке электромобилей
- Озёра могут быть поглотителями углерода, а не источниками выбросов
- Вычислительный метод определяет омега-позиции липидов в биологических образцах