Читать онлайн Зима: Секреты выживания растений и животных в самое суровое время года бесплатно

Увлекательная, основанная на тщательно исследованном научном материале книга одного из лучших современных авторов, пишущих о живой природе.

Эдвард Осборн Уилсон, биолог, дважды лауреат Пулитцеровской премии

Введение

Подростком я жил на западе штата Мэн и читал книги Джека Лондона о суровых людях и выносливых животных в морозных северных лесах. Грезя об их мире, я совершал вылазки в лес на снегоступах и только радовался, если кругом бушевала буря. В чаще леса я делал в снегу неглубокую ямку и разводил трескучий костер из тонкой, как бумага, бересты с ближайшей березы и сухих веток красной ели. В темное небо взлетали чудесные искры, едкий дымок поднимался навстречу падающим снежинкам, на огне на палочке жарилось мясо зайца или дикобраза – все это умножало восторг от зимы. Греясь, я вспоминал рассказ Джека Лондона «Костер» (To Build a Fire) – историю о том, что в северной глуши тепло равнозначно жизни. Чтобы выжить, неудачливому герою рассказа – новичку на холодном Юконе – нужно было оставаться сухим и сберечь спичку, но он допустил несколько оплошностей, промочил ноги, и его костер угас, как и его жизнь.

По словам Лондона, погубило новичка то, что «он, на свою беду, не обладал воображением. Он зорко видел и быстро схватывал явления жизни, но только явления, а не их внутренний смысл. <…> Пятьдесят градусов ниже нуля были для него просто пятьдесят градусов ниже нуля. Мысль о том, что это может означать нечто большее, даже не приходила ему в голову»[1]. Новичку-чечако было знакомо абстрактное понятие «мороз», знал он и о числах. Но он еще не знал, что они означают. И на то была причина: ведь мы приспособлены к тропическим условиям обитания и круглый год поддерживаем их вокруг себя с помощью жилищ и одежды. Человеку обычно становится некомфортно уже при температуре 0 °C, когда вода превращается в лед. Что и говорить о пятидесятиградусном морозе? Сами мы на себе таких температур не испытываем, так что едва ли можем вообразить, как при них удается выживать животным: когда на землю опускается зима, большинство людей уже укрылось в искусственных тропиках.

Если мне, влюбленному в произведения Джека Лондона подростку, самому и приходилось мерзнуть, то недостаточно сильно, чтобы придавать этому значение. Я был занят: старался из каждой прогулки в зимнем лесу сделать приключение. Помню, как среди ночи выбирался из постели, чтобы с парой школьных друзей пройтись в бледном свете луны на лыжах среди сосен и тсуги по берегам ручья Мартин-Стрим, что на западе Мэна. Мы представляли себя на Юконе, на пути к Доусону, где от человека требуется твердость. Ведь здесь может случиться что угодно. В своем воображении мы ясно слышали дыхание хаски, а лай собак с далекой фермы напоминал волчий вой. Прямо как в книгах Лондона, мерцали огни северного сияния, и зеленовато-розовые завесы покрывали небо, придавая правдоподобности нашим фантазиям. На соседней поросшей туями топи ухала пестрая неясыть, среди пихт бесшумно пробегал заяц-беляк, олени брели по своим делам через вершины холмов. И все же мы ничего не знали о других мирах, где обитают эти существа, и едва ли задумывались о том, как животные переносят экстремальные температуры, достигающие –50 °C. Подобно новичку-чечако в его первую зиму на севере, я не обладал воображением, потому что не имел опыта.

Каждый вид по-своему ощущает на себе воздействие мира, и у представителей многих из них совсем иные способности, чем у человека. Другие живые существа могут показать нам что-то за пределами воображения. Так что чем более люди внимательны к многообразию в животном мире, тем большему могут научиться. Например, никому не придет в голову просто так собирать с определенного вида деревьев жидкость, практически неотличимую от воды, и выпаривать ее, чтобы получить сахар. Но ирокезы, коренные жители штата Нью-Йорк, утверждают, что кленовый сироп открыл мальчик, который увидел, как белка слизывает сок с ранки на клене, откуда испарилась вода. Так мальчик узнал, чем питается белка зимой. Из любопытства он сам попробовал сок. Тот оказался сладким, и вот племя получило новый источник ресурсов. Похожим образом, пока люди не стали подсматривать за животными с помощью сложного электронного оборудования, никто не подозревал, что летучие мыши видят мир ушами, морские слоны ныряют на полтора километра в глубину и могут провести там час, мотыльки чуют свою пару за сотни метров, а птицы без остановок пересекают океаны.

Золотоголовые корольки

Одна из первых теорий о зимнем мире, правило Бергмана (по имени ее создателя – немецкого биолога XIX века Карла Бергмана), гласит, что на севере животные крупнее своих южных сородичей, поскольку так им легче сохранять в теле тепло, вырабатывать которое обычно весьма затратно. Наверно, это объясняет, почему во́рон (Corvus corax), самый крупный в мире представитель воробьинообразных (наиболее распространенного и разнообразного отряда птиц), обитает на севере, а самые большие особи этого вида встречаются на территории от штата Мэн до Аляски. Но, как это часто бывает, правило Бергмана действует только при прочих равных условиях. Прочие условия равными не бывают: одна из самых мелких птиц среди воробьинообразных[2] делит с вороном его северные местообитания и зимой, а весит в целых 325 раз меньше крупного ворона. Этот его северный товарищ – золотоголовый королек (Regulus satrapa) массой около 5 граммов, как две центовые монетки[3]. По размерам королек чуть больше краснозобого колибри или карликовой бурозубки, но, похоже, данный вид отлично чувствует себя в зимнем северном лесу. Я видел этих крошечных птиц, гуляя зимой в мэнских лесах мальчишкой, вижу их и сейчас и по-прежнему изумляюсь, когда утром после холодной ночи выхожу из дома и слышу их приветствия. Если учесть, насколько чувствителен к холоду человек, загадка о том, как удается выжить таким крошечным созданиям, еще более удивительна.

В книге «Размышления о северном крае» (Reflections from the North Country) Сигурд Олсон пишет: «Если бы я знал все, что только можно, о золотистом полярном маке, который растет на каменистых уступах Крайнего Севера, я знал бы всю историю эволюции и возникновения мира». Вместо мака можно подставить королька. Это желтовато-серая птичка с пылающим красным, желтым или оранжевым хохолком. В моменты возбуждения яркий хохолок, будто вспыхнув, вздымается среди оливковых перышек на головке птицы. Королек – одна из самых распространенных, но наименее известных лесных птиц Северного полушария. Глядя, как она скачет по густым ветвям ели, покрытым шапками снега, я часто представляю себя на ее месте и гадаю, каков ее мир. Тело королька в обхвате размером с грецкий орех, его теплоотдача больше, чем в сотню раз, превышает мою в моем человеческом обличье. Если поставить себя на место этой птицы, мир резко становится в сотню раз холоднее, а смерть от холода северной зимой может настичь вас почти каждую ночь. Однако, чтобы понять и осознать, каким чудом выживают корольки, необходимо познакомиться с механизмами приспособления, которыми пользуется множество других животных, разделяющих с ними зимний мир. Именно их особые средства выживания составляют полноценный контекст, где можно решать загадку о том, как королек справляется с отрицательными температурами. Как выразился Эдвард Уилсон (в книге «Будущее жизни», The Future of Life), каждый вид приоткрывает «врата райского мира», несущие «источник надежды». Соглашусь: если корольки способны на такое, то, пожалуй, в мире возможно все.

Только если я узнаю, как и почему золотоголовому корольку удается пережить зиму в Мэне или на Аляске, я смогу понять всю историю выживания зимой. Как и у других северных животных, жизнь королька проходит между молотом депривации и ледяной наковальней. У тех, кто устоял до весны, все существование сводится к базовым потребностям с их изящным минимализмом. Так что королек – это не только символ зимы, но и эмблема приспособляемости к неблагоприятным условиям. Эта птица олицетворяет удивительные замысловатые стратегии, выработанные животными, чтобы выжить в холодное время года. Королек достоин символизировать предмет нашей книги – зимний мир, – потому что его крошечные размеры в сочетании с его рационом, предположительно состоящим из насекомых, которые зимой прячутся и впадают в спячку, по-прежнему загадочны и необъяснимы. Именно королек заводил меня все глубже и глубже в зимний мир северного леса и, подталкивая на поиски новых чудес, привел к этой книге.

О терминах и определениях

Термины помогают размышлять, а иногда почти определяют то, что мы думаем. Однако в этой книге я старался отвести решающую роль эмпирической реальности, чтобы термины служили лишь удобными условными обозначениями понятий. К сожалению, по мере появления новой информации понятия постоянно меняются, так что должны меняться и обозначающие их слова. На протяжении всего текста я использую выражения, которые в разное время и для разных людей значили разные вещи. Чтобы свести к минимуму возможную путаницу и заодно сделать небольшой обзор, я попытаюсь прояснить некоторые из терминов, связанных с механизмами приспособления к зимним условиям у животных.

Большинство терминов в книге относятся к гибернации (зимней спячке), и даже это выражение вызывает определенную путаницу из-за связанных с ним представлений. Традиционно гибернацией называли просто отсутствие активности зимой, так что этот термин был одинаково применим к лягушкам, которые зарываются в ил подо льдом, к некоторым насекомым и другим лягушкам, которые проводят зиму на поверхности почвы в замороженном виде, к поддерживающим высокую температуру тела медведям в берлогах и к летучим мышам и наземным беличьим, чья температура бо́льшую часть зимы остается низкой, но которые периодически разогреваются и в течение дня или дольше ведут активный образ жизни[4].

Зимоспящие животные бо́льшую часть времени (но не обязательно постоянно) находятся в оцепенении (торпоре) – состоянии отсутствия активности, которое достигается в основном (но не только) путем сильного понижения температуры тела. Гибернацией, или зимней спячкой, называют именно сложившийся у данного вида комплекс приспособлений к зимнему сезону, а оцепенение может быть связано как с патологическим нарушением терморегуляции, так и с адаптационной реакцией, цель которой сохранение энергии. Это состояние может длиться несколько часов, а может несколько дней или месяцев.

Когда ученые поняли, что некоторые теплокровные животные используют зимнее оцепенение в качестве механизма приспособления, соответствующим образом отрегулировав термостат своего организма, низкая температура тела практически стала определяющей характеристикой гибернации. Затем обнаружили, что точно такой же механизм адаптационного оцепенения встречается не только у зимующих животных, но и у тех, кто переживает тяжелые сезонные условия пустыни. В этом новом контексте физиологическое состояние оцепенения, характерное для зимней спячки, стали называть эстивацией (летней спячкой).

Строгое определение, согласно которому механизм гибернации (или эстивации) оказался связан с температурой тела, исходно предполагало, что в спячку впадают только млекопитающие (и, возможно, птицы). Но, поскольку адаптационное угнетение активности зимой также свойственно другим животным, которые не поддерживают высокую температуру тела постоянно, нужно было или придумать новое слово, или отказаться от старого. В результате возник уже четвертый термин – брумация. Он появился в 1970-х годах и означает зимнюю вялость или оцепенение у предположительно холоднокровных амфибий и рептилий. Еще позднее люди узнали, что, чтобы сохранять энергию, некоторые млекопитающие и отдельные птицы регулярно входят в оцепенение не только в соответствующий сезон, но и ежедневно, в том числе и летом. Тогда связанное с оцепенением поведение и соответствующее физиологическое состояние нельзя считать определяющей чертой гибернации даже у теплокровных животных. Наконец, по мере того как у животных открывали все больше разнообразных способов выживания зимой, стало ясно, что общее определение зимней спячки дать невозможно.

Температура тела оказалась особенно неудачным критерием для определения гибернации, потому что, как выяснилось, многие предположительно «холоднокровные» насекомые периодически обеспечивают в своем теле такую же или даже более высокую температуру, что и большинство птиц и млекопитающих. Как и те птицы и млекопитающие, которые периодически позволяют температуре тела понижаться, эти насекомые дрожат (одновременно сокращая противоположные мышцы, обычно используемые для перемещения, так что вырабатывается тепло, а движение практически отсутствует), если нужно получить возможность быстро двигаться, в данном случае – летать. Другие насекомые остаются активными, никогда не разогреваясь ни дрожью, ни солнечным теплом (подставляя тело к источнику тепла), а некоторые сохраняют активность даже при температуре тела, соответствующей точке замерзания воды или чуть ниже.

Чтобы понять, что такое активность и температура тела в зимнем мире, нужно знать хотя бы основные физические свойства воды, а также такие понятия и термины, как понижение точки замерзания, антифриз, ядра кристаллизации, температурный гистерезис и переохлаждение – они еще всплывут в книге позже. Обычно вода замерзает и тает при одной и той же температуре. Всем известно, что переход между твердым и жидким состоянием у чистой воды происходит в точке, которая определена как 0 °C. Растворенные в воде вещества предсказуемым образом понижают точку замерзания: например, если добавить один моль любого вещества (моль – это определенное число молекул) на литр чистой воды, точка замерзания/таяния понизится на 1,86 °C. Многие механизмы приспособления животных к низким температурам зимнего мира связаны с «хитростями», которые позволяют изменить предполагаемую точку замерзания с помощью других физических явлений, влияющих на замерзание и таяние воды. Функция молярной концентрации растворенных в воде веществ не всегда строго задает понижение точки замерзания и таяния. Некоторые особые вещества, которые называются антифризами, взаимодействуют с молекулами воды и понижают точку замерзания сильнее, чем можно было бы ожидать в силу самой по себе концентрации вещества. Иногда животные (особенно насекомые) используют еще более важное явление, при котором точка замерзания и точка таяния разделяются. Эта аномалия называется температурным гистерезисом. Если вода (независимо от того, чистая ли она или содержит растворенные вещества, будь то антифризы или другие) находится в жидком состоянии при температуре ниже предполагаемой точки замерзания (то есть при тепловом гистерезисе), это называется переохлаждением. Обычно кристаллы льда образуются на какой-нибудь молекуле и вокруг нее или на другом кристалле льда, так что переохлаждение жидкости возможно, только если нет так называемых ядер кристаллизации, вокруг которых могли бы расти кристаллы. Если в переохлажденную жидкость попадает ядро кристаллизации – например единичный кристалл льда или частичка пыли, – жидкость «мгновенно» превращается в лед. Переохлажденная жидкость находится в физически нестабильном состоянии и может замерзнуть в любой момент.

В применении к зимующим насекомым иногда используют еще один (неисключительный) термин – «диапауза», однако, согласно более строгому определению, он означает остановку процессов развития. Во время гибернации процессы развития останавливаются у всех насекомых (отчасти потому, что низкая температура, а то и заморозка тормозит или останавливает в организме биохимические процессы, если только в действие не вступают особые механизмы, призванные обойти холод), но назвать это диапаузой в строгом смысле можно, только если развитие животного не возобновляется в ответ на потепление. У многих (но никак не всех) мотыльков развитие приостанавливается на стадии куколки в конце лета и осенью, когда еще тепло, а затем они в виде куколки в состоянии диапаузы переживают зиму. У других в зависимости от вида гибернация протекает на стадии яйца, гусеницы или взрослой особи. Чтобы приостановилось развитие организма, нужны специальные приспособления, которые в совокупности с другими свойствами животного помогают ему противостоять холоду во время зимовки. Диапауза также встречается отдельно от гибернации. Так, некоторые взрослые насекомые летом входят в репродуктивную диапаузу на время миграции или пока ищут растение-хозяина.

Путаницы в терминологии, связанной с зимней спячкой, можно было бы избежать, определяя гибернацию не через температуру тела или еще какое-то конкретное явление в физиологии или поведении определенного вида, а с позиций функции этого явления, связанной с приспосабливанием. У большинства животных зимняя и/или летняя спячка – это сезонные периоды адаптационного оцепенения, благодаря которым животное может пережить регулярно наступающий голод. Холод, жара и засушливость сезонный голод усугубляют, а гибернация помогает побороть его путем развития различных механизмов приспосабливания[5].

Еще лучше было бы, если бы мы осознали, что всё более точные и ограничивающие определения не делают более точными наши представления ни об одном животном. Животный мир динамичен. Каждый вид выбирает что-то в пределах обширного континуума, который включает в себя почти все, что только можно измерить или вообразить. В зависимости от обстоятельств разные термины применимы к разным животным в разной степени, но в конечном счете вид, а часто и особь, вырабатывает собственное решение для конкретной ситуации и конкретных обстоятельств. Понимание приходит не столько когда мы лепим из явлений категории и даем им определения, сколько когда выделяем специфику в рамках обобщенных свойств. Такие обобщения нередко фиксируют в виде правил или законов, которые по большому счету оказываются статистически выведенными искусственными конструкциями для описания чего-либо. Но животные не подчиняются правилам и не слишком охотно позволяют раскладывать себя по удобным придуманным ячейкам. «Правило» – это не более чем постоянство реакции, которая, как мы считаем, развилась у животного, потому что служит его интересам. Правило – это совокупность решений, принятых отдельными особями. Это результат. В природе всегда остается место хаосу – и творчеству.

1. Огонь и лед

Микроскопические живые организмы возникли около 3,5 млрд лет назад, в докембрийский период, – в истории жизни это была первая и самая длинная глава, охватывающая около 90 % всего геологического времени. Какой была Земля, когда появились микроорганизмы, неизвестно, но мы знаем, что в какой-то момент здесь было жарко, как в аду, а в атмосфере не было кислорода. Древние микроорганизмы, вероятно, синезеленые водоросли или организмы, подобные бактериям, изобрели фотосинтез, чтобы получать энергию из солнечного света. В качестве пищи они извлекали из воздуха углекислый газ, а в качестве отходов выделяли кислород, который в дальнейшем изменил атмосферу и, как следствие, климат. Они разработали ДНК для хранения информации, придумали половое размножение, обеспечившее изменчивость для естественного отбора, – и вот стартовала эволюция, ход которой нескончаем и часто непредсказуем.

Молекулярная дактилоскопия предполагает, что сегодня все живое на Земле происходит от одного и того же предка, сходного с бактериями. Этот предок в конце концов породил три основные существующие сегодня ветви живого – архей, бактерий и эукариот (эукариоты – это организмы, клетки которых содержат ядро, в том числе простейшие, водоросли и другие растения, грибы и животные).

Остатки первых бескислородных живых организмов древности, вероятно, дошли до нас слабо изменившимися. Считается, что это потребляющие серу бактерии, которые сегодня живут лишь в немногочисленных оставшихся местах с древними условиями обитания, для человека невыносимыми. В число таких сред обитания входят горячие источники и глубоководные термальные выходы, где с океанского дна поднимается вода температуры 300 °C (она остается жидкой и не превращается в пар, потому что на глубине около 3600 метров находится под большим давлением). Один из видов, проживающих на краю таких горячих водяных скважин, – это Pyrolobus fumarii, этот представитель архей активен при температуре от 90 °C и выдерживает температуру 113 °C. По мере того как Земля остывала, появились новые среды обитания, и от этих или похожих видов произошли новые одноклеточные, а затем и многоклеточные организмы, которые стали заселять появляющиеся более прохладные места.

Много позже некоторые клетки покинули среду обитания своих предков другим способом: они проникли в другие клетки, обнаружили, что условия здесь благоприятны для выживания, и приспособились к ним. В конце концов у таких исходно паразитических организмов с хозяевами установились отношения сотрудничества, или симбиоза. В итоге эти связи оказались взаимовыгодными, а судьбоносной среди них, пожалуй, оказалась та, в рамках которой некоторые докембрийские зеленые водоросли стали успешно расти внутри других клеток и в результате превратились в хлоропласты, а их хозяева – в зеленые растения.

Способность захватывать солнечную энергию породила многоклеточные организмы и то поразительное разнообразие, которое мы наблюдаем сегодня в живой природе. Вслед за тем, как развилась эта способность, а может быть, одновременно на клеточном уровне произошло еще одно вторжение, из паразитического ставшее взаимовыгодным симбиотическим[6]. Благодаря растениям появился кислород, затем образовались бактерии, поглощающие кислород и энергию, и некоторые из них, поселившись внутри других клеток, превратились в митохондрии, а их хозяева стали животными. Митохондрия в клетке – это источник сил и аппарат энергоснабжения, который при наличии доступа к кислороду позволяет клетке расходовать гораздо больше энергии. В результате стала возможна эволюция многоклеточных животных. Одно из ярчайших проявлений высокого энергетического уровня, на котором существуют живые организмы за счет работы митохондрий, – это конечно же такие животные, как корольки, способные на протяжении всей северной зимы постоянно функционировать на оборотах, для нас практически невообразимых.

Митохондриальный очаг метаболизма можно раздуть, если доступно много кислорода, а можно приглушить. Жизнь – это процесс, который использует порожденную метаболизмом энергию, а главное, контролирует ее поток. Метаболизм, подобно огню, дает тепло, а тепло часто равнозначно жизни.

Для нас температура – это ощущение, измеряемое по шкале от горячего до холодного. В физическом смысле температура – это молекулярное движение, которое можно измерить термометром, поскольку чем больше движутся молекулы вещества, например ртути, тем сильнее увеличивается расстояние между ними. Мы измеряем это молекулярное расширение, когда ртуть (или какая-нибудь жидкость) в столбике перемещается вдоль откалиброванной шкалы. Само по себе движение молекул – это еще не жизнь, но ее необходимое условие.

Впрочем, тепло – это энергия, которая должна поступить в систему или покинуть ее, чтобы изменилась температура. Некоторым веществам нужно поглотить больше энергии (например, солнечной), прежде чем их молекулы начнут двигаться, повышая температуру. Одна калория – это количество энергии, которое нужно, чтобы повысить температуру одного грамма воды на 1 °C. Чтобы разогреть такое вещество, как камень, нужно гораздо меньше энергии, чем для воды. Опять же, энергия не есть жизнь, но она необходима для жизни, и все живое ненасытно ее потребляет. Поэтому то, что жизнь сохраняется и даже процветает зимой, когда солнца мало, – настоящее чудо.

Верхнего предела температуры не существует. В нашей Солнечной системе температура поверхности Солнца составляет около 6000 °C, а центр звезды примерно в 3000 раз горячее, то есть его температура около 18 000 000 °C. А вот нижний предел температуры во Вселенной конечен. Это точка, где всякое молекулярное движение останавливается и количество тепловой энергии равно нулю. Жизнь при такой температуре невозможна, но приспособления к зимнему миру, о которых я расскажу, говорят о том, что эта температура не обязательно уничтожает живое. По крайней мере, в теории при самой низкой температуре во Вселенной жизнь может приостановиться, но сохраниться.

Чтобы задать шкалу Цельсия, содержание тепловой энергии в воде поделили на 100 условных единиц между точкой, когда молекулы воды покидают кристаллическую структуру, чтобы стать жидкостью (0 °C), и точкой 100 °C, где жидкая вода закипает, если находится на уровне моря. Нижний предел температуры во Вселенной, или самое низкое содержание энергии в веществе, определяют как 0 ° по шкале Кельвина, и он соответствует –273,15 °C (или –459,7 ° по шкале Фаренгейта). Поскольку вода лежит в основе всех известных нам живых организмов, активная клеточная жизнь, знакомая большинству, возможна лишь в очень узком диапазоне температур между точками замерзания и кипения воды (которые немного меняются в зависимости от давления и наличия в воде растворенных веществ), где можно использовать энергию в контролируемых количествах. Мы в основном состоим из воды, и, замерзая, то есть превращаясь в лед, вода в наших клетках рвет клеточные мембраны, а это смертельно.

Вода воздействует на живое и на уровне экосистем, причем не менее существенно, чем на клеточном уровне. Каждую осень в северных умеренных широтах можно наблюдать, как влияют на экосистему различные физические свойства воды. Согласно опыту большинства существ на Земле, вода – это прозрачная жидкость, текущая вниз по наклонной плоскости, удержать которую можно только с помощью препятствия. Часть года некоторые из нас также наблюдают воду в виде белого рассыпчатого вещества, которое налипает на деревья и склоны холмов и придает лесу сказочный вид. Это вещество можно сгребать в кучи, можно рыть в нем тоннели и делать из него жилища для человека и зверя. Скапливаясь, оно способно стать таким плотным и глубоким, что через него не пройдешь. Оно порой закрывает растения от света и ломает их. При определенном наклоне земной оси это вещество подолгу накапливается в северных областях и образует ледники, которые изменяют окружающий пейзаж, стирая в порошок горы и выглаживая долины. При изменении температуры всего на 1 °C или меньше вода также может стать прозрачным веществом, похожим на стекло, и запереть поверхность озера, так что по ней можно будет спокойно ходить.

В зимнем мире практически все решает кристаллизация воды. Всего за несколько часов это явление может изменить физическую поверхность земли, а за миллионы лет оно в корне изменило физиологические, морфологические и поведенческие свойства всех организмов, которым приходится противостоять магическому превращению жидкости в кристаллы.

Каждую осень зимний мир постепенно и неумолимо наступает на обитателей Северного полушария. Ночи становятся все длиннее и холоднее. На землю попадает меньше солнечной энергии. Сначала замерзает и образует твердое покрытие вода в плодородном слое почвы (если та еще не покрылась снегом). Последними замерзают самые быстрые речки и ручьи, потому что здесь вода постоянно смешивается с холодным воздухом в месте соприкосновения этих сред. Холод, замораживающий воду, поступает от воздуха прямо над водой. Вода хотя бы немного теплее воздуха. Если она перемешивается (как в быстрых потоках), ее поверхность не так стремительно остывает до 0 °C.

Затем в одну прекрасную ночь происходит неизбежное: водоемы замерзают. Температура падает настолько, что движение молекул воды на стеблях прибрежных трав, веточках и листьях, плавающих по краю водоема, замедляется достаточно, чтобы эти молекулы заняли устойчивое положение и образовали кристаллическую структуру. Теперь стебли, веточки и листья служат ядрами кристаллизации для формирования льда. Молекулы воды, как закатывающиеся в лузу бильярдные шары, занимают свои места, сначала без разбора на любом предмете, который им встретится, а затем на других молекулах, которые уже пришли в состояние покоя, и образуется ледяная кристаллическая решетка. То небольшое количество энергии, которое еще оставалось у этих молекул, теперь выделяется в виде тепла – теплоты кристаллизации в размере 76,7 калории на каждый грамм жидкой воды, превратившейся в лед (этого тепла недостаточно, чтобы температура в пруду или озере хоть сколько-то заметно повысилась, потому что масса воды гораздо больше и очень быстро поглощает теплоту; однако, если резко заморозить отдельную капельку, часто возникает ощутимый «экзотермический эффект» – повышение температуры на несколько градусов Цельсия).

Кристаллы льда образуются и вытягиваются по поверхности воды, как острые пальцы. Они встречаются, смыкаются, и к утру весь пруд может покрыться прозрачной пленкой, которой водные обитатели теперь физически отделены от тех, что на суше. Всего одна ночь, и уже можно буквально ходить по воде – очевидно, не в силу сверхъестественных способностей, а благодаря физическим свойствам этой жидкости при температуре ниже нуля.

Когда вода в водоеме превращается в лед, происходит одна примечательная, простая, но очень существенная вещь. Вспомните, что бывает, то же самое случается в облаке. Здесь ледяные кристаллы начинают падать, потому что вода и лед тяжелее воздуха и воды в газообразной фазе. Но, когда вода переходит из жидкого состояния в твердое, она становится легче. Иначе кристаллы льда, образовавшись на поверхности водоема, сразу тонули бы. Сначала тепло у дна постоянно растапливало бы поступающие сверху кристаллы, но в какой-то момент температура здесь опустилась бы до 0 °C или ниже. Тогда вода замерзала бы снизу вверх, а не сверху вниз. В экологическом плане это явление привело бы к тому, что на севере не было бы водоемов. Летом на солнце таяли бы только верхние слои льда, и любой дерзнувший появиться здесь водоем вскоре превращался бы в огромную вечную ледяную линзу.

Также в экологическом аспекте большое значение в поведении воды имеет то, что при изменении температуры меняется ее плотность. Холодная вода более плотная, чем горячая, так что первая опускается, а вторая поднимается. То же верно и для воздуха. Но плотность воды меняется не так равномерно. Она достигает наибольших значений при 4 °C. Поэтому, когда весной озера прогреваются от 0 до 4 °C и лед тает, поверхностные воды опускаются. Более плотные, они вытесняют со дна холодную воду с ее питательными веществами – те поднимаются к поверхности и питают живые организмы наверху.

В геологической истории Земли случаются регулярно повторяющиеся ледниковые периоды, связанные с астрономическим циклом наклона земной оси (Imbrie, Imbrie, 1979) – циклом Миланковича (по имени Милутина Миланковича, который его открыл). В данный момент Земля находится в фазе похолодания, начавшейся 7000 лет назад. Но сейчас вместо похолодания мы испытываем глобальное потепление, потому что климатические изменения, вызванные деятельностью человека, перевешивают похолодание вследствие астрономического цикла. Углекислый газ, выделяющийся при сжигании ископаемого топлива, накапливается в атмосфере быстрее, чем его поглощают лесные деревья и другие растения. Он работает как термальное покрывало и удерживает солнечное тепло. В отличие от астрономического цикла, который протекает постепенно и к которому можно приспособиться в процессе эволюции, это новое явление в истории планеты возникло внезапно. Оно еще повлияет и на корольков, и на человека.

2. Снег и подснежное пространство

В октябре листва начинает опадать и ярким покровом ложится на лесную почву. В одно прекрасное утро на листьях появляется белая корочка ледяных кристаллов – изморозь. Может пройти еще несколько недель, прежде чем с темнеющего неба станут, кружась, падать снежинки – формирующиеся в воздухе скопления бесчисленных снежных кристаллов. Дети всех возрастов гоняются за ними, пытаясь поймать самые крупные на язык.

Уилсон Элвин Бентли, позже получивший прозвище Снежинка, тоже ловил снежные кристаллы – на предметное стекло микроскопа. Он жил на семейной ферме в городке Джерико, штат Вермонт, с братом Чарльзом, родителями, бабушкой и дедушкой, а позже с женой и детьми Чарльза. Жизнь на ферме крутилась вокруг сельскохозяйственных работ, а 9 февраля 1880 года, на свое пятнадцатилетие, Уилсон получил от матери старый микроскоп. Этот подарок определил его судьбу. «Снежинки оказались чудом красоты, – скажет он позже. – Каждый кристалл был шедевром, и ни один не повторялся».

Благодаря фотографиям и трудам Бентли на эту тему сегодня каждый ребенок знает, что двух одинаковых снежинок не существует, хотя исследователь и указывал, что «нетрудно найти два и больше кристаллов с похожими, если не одинаковыми очертаниями». Для Бентли снежные кристаллы олицетворяли красоту мира. Они открывали «путь в волшебную страну», где «даже буря может быть источником глубочайшего удовлетворения и удовольствия, когда она несет из темноты мятежный океан облаков, чьи очертания заставляют вашу душу горячо трепетать от радости».

Ученые и натуралисты писали о структуре снежинок и до Бентли, но тогда авторов занимало не столько их разнообразие, сколько шестиугольная форма. Считается, что в 1610 году Иоганн Кеплер (знаменитый множеством открытий, в частности о том, что планеты обращаются по орбитам в форме эллипса, а не окружности) первым задал вопрос: почему, когда начинает идти снег, первоначальная форма снежинок всегда соответствует шестиконечной звезде? Не знаю, есть ли ответ на него сегодня, но уверен, что такая конфигурация как-то связана с наиболее экономичным способом расположения молекул в кристалле, когда тот образуется в воздухе, где ничто не мешает ему расти в любых направлениях.

В 17 лет Бентли объединил микроскоп с новым устройством – фотоаппаратом, надеясь исполнить свою мечту и запечатлеть красоту снежного кристалла на снимках. Каким-то чудом его отец согласился заплатить сотню долларов за детали, из которых можно было собрать простенькую камеру. Бентли неделями упорно экспериментировал, и вот 15 января 1885 года в дровяном сарае семейной фермы ему удалось проявить первую в мире микрофотографию снежинки.

Наконец Бентли захотелось показать свои снимки кому-то, кто мог бы оценить их по достоинству, и он отправился за 15 километров от дома, в Вермонтский университет в Берлингтоне, чтобы встретиться с профессором Джорджем Генри Перкинсом, биологом и экологом, который уже долгое время здесь преподавал. Профессора Перкинса поразило качество работ Бентли, и он сказал, что тому обязательно нужно написать о них и показать свои снежинки миру. Бентли вернулся домой и попробовал писать, но с досадой бросил это дело. Он снова обратился к Перкинсу с просьбой составить подписи к фотографиям, и в 1898 году в журнале Appletons’ Popular Science Monthly[7] появилась статья под названием «Исследование снежинок» авторства У. Бентли и Дж. Перкинса. Перкинс, будучи не только ученым, но и джентльменом, писал, что, хотя статью по заметкам и снимкам Бентли составил он, «все факты, теории и иллюстрации выросли из работы и неустанных исследований [Бентли]».

С этой статьи началась карьера Бентли, который посвятил снежинкам всю жизнь. По-видимому, публикация также помогла ему преодолеть сложности с письмом. Бентли написал еще 50 популярных и специальных работ о снеге, которые в 1931 году, в год смерти автора, увенчала книга «Снежные кристаллы» (Snow Crystals), где было опубликовано более 2500 из его пяти с лишним тысяч снимков.

Образование снега только начинается с кристалла. Снежинки часто состоят из сотен кристаллов, столкнувшихся друг с другом по пути из облака вниз. Какого размера получится падающая снежинка, зависит от множества факторов, в том числе от количества кристаллов в облаке, расстояния, которое они пролетят, и температуры. В начале зимы обычно образуются самые крупные снежинки. Позже, при более низкой температуре, кристаллы льда, которые сеют облака, соединяются друг с другом хуже. На морозном воздухе они становятся ломкими, постоянные столкновения по пути вниз повреждают и рушат их замысловатую красивую структуру. Лучики кристаллов обламываются, и тогда снег состоит из их крошечных осколков. Ветер несет фрагменты кристаллов, которые продолжают разрушаться, а на земле прочно соединяются в плотную решетку, при достаточно низкой температуре – около –30 °C – приобретающую структуру и внешний вид пенопласта. И ходить по снегу в сильный мороз все равно что ходить по пенопласту. Снег в этом состоянии можно нарезать плитами – люди веками строили из таких плит зимние жилища.

Плотный снег – прекрасный изолятор. Иглу отлично удерживает тепло от небольшой масляной лампы и человеческих тел, не выпуская его в бездонный теплоприемник – небо над снежной крышей. Ветер не проникает за стены, а в то же время кислород и углекислый газ свободно циркулируют через толщу снега и входной коридор. Коридор позволяет снизить конвекцию, например от ветра, а у входа инуиты устраивают препятствие – возвышение, которое не впускает стелющийся по земле холодный тяжелый воздух. Обычно это возвышение покрывают шкурами северного оленя.

Многие птицы, от сероголовых гаичек[8] и до белых куропаток и воротничковых рябчиков, тоже укрываются по ночам в снегу, закапываясь в него и устраивая похожие на иглу подснежные убежища. Порой птицы оставляют явные свидетельства того, что провели в своем снежном укрытии довольно много времени: только в одной подснежной камере белой куропатки вблизи Барроу на Аляске я насчитал более 70 фекальных комочков, а в лесах Мэна постоянно нахожу не меньше 30 комочков там, где ночевал воротничковый рябчик. Птица часто остается в укрытии и в дневное время: в холодные снежные дни бывает, что она вспархивает у меня из-под ног даже в полдень.

Похоже, многих северных птиц снег, особенно первый снегопад в году, приводит в возбуждение. И во́роны, и белые куропатки заметно оживляются, начинают кататься, скользить и купаться в рыхлой, еще не утрамбовавшейся массе снежинок. Птицы из семейств совиных, врановых, вьюрковых, синицевых и корольковых тоже принимают снежные ванны (Thaler, 1982).

Воротничковый рябчик вырыл в снегу нору, чтобы переждать ночь или непогоду

В среде обитания многих северных животных снег – явление постоянное, так что те к нему хорошо приспособились и стали от него зависимы. Пожалуй, ни у кого эта зависимость не выражена настолько сильно, как у американского зайца-беляка[9]. Его следы совершенно не пропорциональны размерам тела. Распределение нагрузки по обширной стопе позволяет зайцу ходить, прыгать и бегать, почти не погружаясь даже в самый мягкий снег. В результате чем больше рыхлого снега накопилось за зиму, тем легче зверьку добраться до пищи – свежих веточек мелких деревьев и кустарников. Получается, что веточки питают зайцев, а те перерождаются в лисиц, рысей, илек, ласок, виргинских филинов, ястребов-тетеревятников и краснохвостых сарычей. И все же, несмотря на то что зайцы быстро «перерабатываются» и преобразуются в новые живые организмы, их популяция сохраняется благодаря хитростям, позволяющим выжить отдельным особям, и легендарной способности к размножению (самка зайца приносит помет до четырех раз в год, в каждом помете до восьми детенышей, которые рождаются с мехом и почти сразу готовы бегать, а вскоре и давать потомство).

Как бы активно ни размножались зайцы, хищники быстро подчистили бы их поголовье, если бы не маскировка. Американский беляк, которого по-английски также называют varying hare – «переменчивый» заяц, как и беляк Евразии, зимой переодевается из коричневатого в чисто-белый мех. Однако следует понимать, что чем лучше маскировка работает в одно время года, тем хуже она для другого, поэтому, чтобы успешно провернуть этот трюк, зайцу нужно очень точно угадать время. Трудно правильно подобрать момент, когда пора становиться белым или коричневым, потому что на смену шерстки уходит не меньше месяца, а снегопад может преобразить все вокруг за несколько минут. Само по себе время линьки у зайца определяется продолжительностью дня, но в целом оно должно быть связано с периодом, когда земля в среднем бывает покрыта снегом. По тому, в какой момент приспособленные к местной среде зайцы под управлением генетических механизмов меняют окраску, можно понять, как распределялось время появления снежного покрова в прошлом, потому что зайцев не того цвета съедают первыми, и их мясо перерабатывается, чтобы питать уже новую жизнь – жизнь хищника.

В лесах на западе штата Мэн почти все зайцы белеют к концу ноября, когда обычно устанавливается постоянный снежный покров. Но в некоторые годы первый снег запаздывает, и на все время задержки зайцы оказываются на виду, как если бы их пометил флуоресцентной оранжевой краской охотник. Впрочем, через несколько минут после того, как пойдет снег, они станут почти невидимы. Не думаю, что зверек знает, видно ли его: мне встречались совершенно белые зайцы на бурой земле, которые не предпринимали никаких явных усилий, чтобы спрятаться. Но возможно, в их поведении все же возникают какие-то изменения, чтобы компенсировать неспособность точно подстроить время линьки под снегопады. Так, обычно в лесах Западного Мэна после ранних снегопадов в конце октября – начале ноября заячьи следы мне почти не встречаются, хотя в декабре в том же году и на том же месте их будет полно. Сначала я подозревал, что беляки мигрируют, пока однажды в ноябре не взошел на холм Маунт-Болд недалеко от своего домика. Заяц может забраться туда за считаные минуты. Среди елей вблизи вершины я неожиданно обнаружил множество заячьих следов и задумался, не могут ли животные после линьки уходить повыше, туда, где снег появляется раньше, а вниз спускаться позже, когда первый снег выпадет на болотах, которые они предпочитают в качестве мест обитания.

В марте белый пушистый зимний мех у зайцев начинает выпадать, и его снова сменяет коричневая летняя шерстка. Золотоголовые корольки пользуются тем счастливым совпадением, что зайцы меняют мех именно в это время, и собирают остатки их шерсти для утепления гнезд.

Чтобы выжить зимой, зайцу нужно не только хорошо прятаться, но при необходимости и убегать. В отличие от большинства животных, зимой зайцы остаются худыми, практически не накапливая в теле жир, потому что пища им почти всегда доступна и запасать энергию не обязательно. Легкость и большие лапы позволяют животному двигаться на снегу быстрее других. Если бегун хоть немного утопает в снегу, его это тормозит. В то же время лапы не должны быть слишком большими, чтобы ускорять, а не замедлять бег, и зайцы, вероятно, уже стали почти настолько легковесными и большелапыми, насколько возможно. При этом, если посмотреть на их следы в зимнем лесу, в глаза сразу бросается еще одна поведенческая особенность зайцев: зверьки ступают по следам друг друга и таким образом утаптывают снег, создавая проторенные трассы. Перемещаясь по этим тропам, заяц по пути подъедает веточки, а поскольку он хорошо знает дорогу, то получает преимущество перед любым хищником, который вздумает за ним погнаться.

Снег может быть и врагом. Мелкие животные порой оказываются заперты в подснежном пространстве (в снегу или под ним), если верхний слой покрова подтаял на солнце, а ночью замерз и затвердел. Рябчики, застревая под коркой наста, становятся добычей для лисиц. Землеройка, которая выбралась на поверхность наста и быстро не нашла ход обратно, вниз, где она снова будет в безопасности, может достаться хищнику или просто замерзнуть насмерть.

Белым медведям наст не страшен. Самки роют берлоги в сугробах и проводят там в зимнем сне полгода арктической зимы, рождая детенышей, которые в тепле и безопасности сосут материнское молоко. Студенты моего курса зимней экологии, подобно белым медведям и атабаскским охотникам, тоже устраивают временные укрытия в сугробах.

Каждую зиму я беру 10–13 студентов в свой лесной лагерь в Мэне, где мы живем в собственноручно построенном мной деревянном домике без электричества, зато с дровяной печью (в доме два этажа). Воду мы получаем из талого снега или носим из колодца неподалеку. Печем свой хлеб; ходит слух, что как-то жарили себе полевок. В первую неделю мы совершаем долгие прогулки по лесу без особой системы. Следующие две недели каждый ведет под моим руководством собственное исследование. Сложная часть настает, когда все возвращаются в университет на весенний семестр, анализируют результаты и пишут научные доклады.

Строительство укрытий в снегу официально в проект не входит. И все же иногда мы это делаем. Сначала сгребаем большую кучу снега. Через несколько часов после того, как он собран, ледяные кристаллы соединяются и образуют твердую массу, в которой можно выкопать уютную теплую норку для ночлега.

Ближе к верхней части покрова снег всегда уплотняется, потому что кристаллы соединяются друг с другом. В то же время возле почвы теплее, чем на поверхности, и здесь водяной пар от распадающихся кристаллов идет вверх, оседает на кристаллах верхнего покрова и примерзает к ним. Со временем сверху за счет нижних слоев нарастает все больше льда, и тогда подснежное пространство превращается в систему ледяных столбов и колонн с обширными, заполненными воздухом полостями на уровне земли – своеобразный снежный лабиринт, единую систему убежищ, где живут мыши, полевки и землеройки.

За счет определенных физических процессов в этом пространстве всю зиму сохраняется температура в пределах одного-двух градусов выше точки замерзания воды. Здесь действует несколько факторов. Как мы уже говорили, снег – хороший изолятор, и даже при –50 °C благодаря поднимающемуся от земли теплу возле почвы в основном сохраняется температура около 0 °C. А когда лед и вода под снегом приходят в равновесие около 0 °C, устанавливается стабильная температура, потому что если тепло уходит через снежный покров и становится чуть холоднее 0 °C, то вода преобразуется в кристаллы льда, и тогда снова выделяется тепло. Таким же образом, чтобы лед превратился в воду, тепло нужно затратить. Иными словами, лед и вода, находясь рядом друг с другом, действуют как термостат, поддерживая постоянную температуру. Различается только их соотношение в зависимости от количества затраченного или полученного тепла.

В Новой Англии подснежную зону населяют полевки (зверьки, напоминающие мышь с коротким хвостиком), в первую очередь луговая полевка (Microtus pennsylvanicus) и полевка Гаппера (Clethrionomys gapperi), а также землеройки: масковая бурозубка (Sorex cinerius), дымчатая бурозубка (Sorex fumeus), карликовая бурозубка (Microsorex hoyi) и обыкновенная короткохвостая бурозубка (Blarina brevicauda). Каждую весну, как только растает снег или пока тают последние несколько сантиметров, я вижу обнажившийся на поверхности почвы лабиринт оставленных полевками ходов. Открываются взору и гнезда этих грызунов, многие из которых скоро займут матки шмелей, чтобы построить в них новые колонии.

Мыши в подснежной зоне поедают кору

Весна 2001 года особенно ярко показала, насколько важен подснежный мир для луговой полевки. В марте в Вермонте выпало рекордное количество снега, и у этих зверьков, похоже, произошел демографический взрыв. У луговой полевки, как и у ее близкого родственника лемминга, удивительно высокий репродуктивный потенциал. Одна полевка на хорошем питании в неволе дала за год 17 пометов в среднем по пять детенышей, которых она вынашивала по 21 дню. Молодые самки, в свою очередь, могут приносить потомство в возрасте месяца. При таком репродуктивном потенциале полевки могли бы быстро покрыть ковром всю планету. По счастью, подобные ужасы экспоненциального роста редко воплощаются в реальность. Роль полевок в природной экономике иная: как и зайцы, они преобразуют растительность в богатый белком продукт, на котором основана зимняя диета многих хищников, особенно лисиц, ласок, илек, койотов и рысей. Летом среди прочих на смену заступают ястребы и змеи.

В некоторых местах со всех молодых деревьев клена сахарного, клена ясенелистного и ясеня американского ровно до границы снежного покрова (но не выше) оказалась снята кора. О том, какой урон полевки наносят зимой деревьям, хорошо знают садоводы, которые ежегодно теряли бы молодые плодовые деревья, если бы осенью не укрывали каждое из них имитирующим кору искусственным кожухом из пластиковых полосок до ожидаемой высоты снежного покрова. Мне пришлось учиться на ошибках: когда я посадил на поляне возле своего домика яблони, к весне со всех до единого деревьев на 30 сантиметров над землей, в той части, которая зимой находилась под снегом, кора оказалась снята. Более старым деревьям, у которых уже вырос толстый слой собственной коры, ничего не грозит. Камбий, внутренняя живая часть под корой дерева, – любимое лакомство многих травоядных животных, а толстый внешний мертвый слой коры – хорошая защита. Как обычно и бывает с защитой, ее пользу можно оценить, только когда она уже понадобилась. Деревья особенно нуждаются в толстой коре зимой, когда нет листвы, поедать которую легче.

Под защитой снежного покрова в уютной подснежной зоне полевки могут начать размножаться за два-три месяца до того, как растает снег. Всевозможные весенние полевые цветы тоже рано пробуждаются в сравнительно теплом подснежном пространстве. Некоторые из них, например подснежники в наших садах, вырастают в марте, выставляя цветки прямо из-под снега.

Питер Маршан, специалист по зимней экологии, который проводит обширные исследования снежного покрова в Центре исследований севера в Вермонте и в других местах, задавался вопросом, как погребенные под снегом организмы понимают, что пора начинать расти или размножаться. Откуда они знают – а они, похоже, знают, – что снежный покров вот-вот растает? Чувствуют ли они солнечный свет? Чтобы разобраться в этом, Маршан со своими студентами исследовал проводимость света в снежном покрове и обнаружил, что, по мере того как снег уплотняется, он пропускает света все меньше. Но только до некоторого предела. К удивлению ученых, когда они имитировали периодическое таяние и повторную заморозку, при которых плотность снега растет, как это и происходит весной, то оказалось, что по консистенции снежный покров стал близок ко льду. Тогда вопреки росту плотности, а может быть, благодаря ему снег стал пропускать больше света. Маршан предполагает, что полевки чувствуют этот проходящий через снег свет и он дает им сигнал к размножению, тем самым обеспечивая их легендарный репродуктивный потенциал. Возможно также, что первыми на свет реагируют растения: они начинают расти и выделять химические вещества, от которых животные, поедая их, получают косвенный сигнал, стимулирующий репродуктивную деятельность.

Для некоторых животных в зимнем лесу подснежное пространство никогда не бывает полностью отделено от подземного. Если бы эти зоны не были связаны, мало кто из мелких млекопитающих мог бы пережить зиму, потому что в некоторые годы отрицательная температура устанавливается на месяц-два раньше, чем образуется существенный слой снега. В этот период землеройки и полевки скрываются в пространстве под лесной подстилкой или в трухлявых пнях со множеством полостей. Порой они закапываются в почву и селятся ниже горизонта промерзания грунта. Другие животные, например напоминающая крота короткохвостая бурозубка, крот-звездонос и его двоюродный брат волосатохвостый крот, обитают в этой области постоянно. Им снежный покров просто позволяет находиться ближе к поверхности почвы, где, скорее всего, они найдут больше добычи в виде насекомых, поскольку горизонт промерзания окажется выше.

Обеспечивая укрытие множеству мелких животных, снежный покров в то же время представляет собой большую проблему для животных более крупных, которые этими мелкими промышляют. Некоторые хищники не могли бы жить зимой на севере, если бы не специальные приспособления к охоте на подснежную добычу. В число таких зимних охотников входят уже упоминавшиеся ласки, лисицы и койоты, а также бородатая неясыть.

Лисицы и койоты находят мышей по звуку и бросаются на них, ударяя по снегу передними лапами. От ударов рушатся вырытые грызунами ходы, и предполагаемая жертва на некоторое время оказывается в ловушке. У бородатой неясыти (Strix nebulosa) тоже острый слух, она с 30 метров слышит, как под снегом движется луговая полевка. Подлетев поближе, неясыть пикирует с высоты семи с половиной метров и своими скрюченными лапами может пробить толстый наст, способный выдержать вес человека. Птица ловит грызуна, на время обездвиженного обвалившимся снегом, сжимая и разжимая пальцы, длинными когтями просеивая снег. Бородатая неясыть – одна из самых крупных сов, ростом почти метр, но существенную часть ее размера составляет толстый изолирующий слой перьев. Эти птицы не такие сильные, как виргинский филин и полярная сова, которые в основном охотятся на зайцев. В спокойную погоду бородатая неясыть охотится и ночью и днем и даже при такой низкой температуре, как –43 °C, не покидает облюбованных северных мест. Однако эти птицы регулярно улетают, если добычи становится мало из-за болезней или большого числа охотников. Резкое сокращение популяции грызунов в одном месте не исключает демографического взрыва в другом, так что совы много странствуют. Странствую и я, охотник за зимними чудесами.

3. Прогулка в конце зимы

Сегодня 16 марта 2000 года, канун Дня святого Патрика. Все еще зима. В Вермонте, где я преподаю в университете, наша поленница – запасы собранной деревьями и законсервированной солнечной энергии – опустела только на три четверти. Во всем лесу еще нет ни единого побега молодой зелени; листья, самые эффективные и прекрасные из всех солнцеприемников, какие только были придуманы, пока что бездействуют. Но строительный материал для них в виде сахаров уже поднимается по древесным стволам, а всего через четыре дня солнце пересечет небесный экватор и настанет день весеннего равноденствия, когда день сравняется с ночью, знаменуя окончание зимы – официальное, но не фактическое. В этих краях лед ослабит свою хватку лишь еще через месяц. Год был снежный, и я не могу устоять перед соблазном выйти в лес, чтобы осмотреться и побыть в зимнем мире. Но из этого мира мне нужно выбрать что-то для книги, и я произвольно решаю сосредоточиться на том, чтобы поискать в лесу возле своего мэнского лагеря гнездо клеста – чрезвычайно причудливой птицы.

Вот что много лет назад написал о своей встрече с белокрылыми клестами Уэнделл Тэйбер[10] (Bent, 1968):

Дым поднимается прямо вверх, в морозную тишину раннего сентябрьского утра. Туман потихоньку рассеивается, открывая взору водоем. Спрятанное на километровой высоте, там, где граница леса расположена около 1400 метров или ниже, озеро Спек-Понд тесно обступают крутые склоны диких вершин штата Мэн – Махоосака и Олд-Спека – в убранстве хвойных лесов. С той стороны озера появляется белокрылый клест, потом еще один и еще. Словно из ниоткуда подлетают все новые птицы. Скоро собирается небольшая стая разведчиков, которые постоянно кричат, как будто призывают остальных. Мы с моим спутником стоим рядом и беседуем, а у наших колен проносится прекрасный самец. Птица садится на моего друга. Клесты повсюду, они деловито скачут по земле, собирая крупицы пищи, слишком мелкие для наших глаз. Они изучают каменное кострище и пролезают под длинные стесанные бревна, из которых сделаны подпорная стена и скамейка у входа в хижину. Быстро освоившись, птицы проникают внутрь постройки, чтобы исследовать сухие иголки пихты на приподнятом полу. Мне случалось наблюдать клестов, которые столь же свободно чувствовали себя в длинном темном сооружении без окон, где пробирались в самые дальние и укромные уголки. Великолепный самец с любопытным видом присаживается на бревно, наклонно лежащее на каменной стенке кострища. Он смотрит, как мы готовим завтрак, а нижний конец бревна тем временем весело горит на расстоянии меньше метра. Мы радуемся птицам, пока они здесь: следующий год не принесет такого лакомого для них урожая шишек, и клесты исчезнут. Они найдут новые богатые источники пищи где-нибудь западнее, ближе к побережью.

Белокрылый клест

Я хочу позаниматься клестами, потому что в этом году они тут, и это настоящий подарок. Белокрылых клестов (Loxia leucoptera) можно не видеть годами. Джон Джеймс Одюбон[11] писал в Камдене (штат Нью-Джерси) в первую неделю ноября 1827 года (цит. по: Stone, 1937): «…они в таком изобилии, что можно ежедневно отстреливать множество птиц из стай, которые постоянно садятся в рощицу виргинских сосен за моим окном». В следующий раз клесты появились в Камдене зимой 1836/37 года, а потом не возвращались до зимы 1854/55 года, когда, согласно сообщениям, они были «настолько ручные, что их можно было убивать камнями». Как и бородатая неясыть, клесты – птицы северные, а на севере животные обычно не боятся людей, потому что мало с ними встречались. На юге клесты появляются лишь изредка.

Помню, что мальчиком я видел клестов. Конечно, с тех пор они бывали в Мэне, но только этой зимой мне впервые пришло в голову, что пообщаться с ними поближе можно было бы, найдя их гнездо.

Искать птичье гнездо – это все равно что идти к научному открытию: часто очень многое здесь зависит от удачи. Стандартные методы позволяют серьезно повысить шансы на успех. Сначала следует убедиться, что данная птица встречается в вашем районе. Затем нужно выведать, какое конкретно местообитание для нее характерно. Дальше вы определяете период спаривания, в первую очередь прислушиваясь к песне самцов. Если самцы поют, птицы, скорее всего, распределяют территорию для выведения потомства и/или пытаются привлечь пару. Теперь нужно установить, где в пределах местообитания расположены гнездовья – это может быть очень четко определенное место. Потом вы начинаете наблюдать за отдельными особями, лучше на рассвете, когда они наиболее активны. Готовы ли птицы к постройке гнезда и как она проходит, можно понять по огромному количеству признаков. Например, вы можете видеть, как птица несет в клюве строительный материал для гнезда или пищу для птенцов. Наконец, вы следуете за птицей, наблюдая каждое ее движение и пытаясь предугадать каждое намерение, и при этом стараетесь оставаться незаметным. Искать птичье гнездо – это все равно что ловить скрытное животное вроде болотной или карликовой бурозубок, которые могут быть повсюду, но которых нигде не видно. Занимавшийся природной съемкой фотограф Элиот Портер (1966) писал:

Искать птичье гнездо – это умение, в котором все мыслимые руководства, географические каталоги и биологические описания и все вызубренные тома по орнитологии помогают мало. Тот, кто ищет гнездо, должен выходить в поле и в лес со смекалкой острой, как лезвие бритвы, с максимально обостренными чувствами и с умом, свободным от всего того груза, который накладывает оставленное им общество и который иначе отвлекал и занимал бы его. Разум искателя должен быть сосредоточен на окружающем мире, где он перемещается, не сознавая себя. Если ему удастся установить настоящую связь с природой, все существа, как сказал Торо, поспешат к нему с докладом. Он узнает своих товарищей, узнает, где они скрываются и чем живут. Все их действия станут громкими, у них не останется от него секретов.

Клест раздвигает чешуйки шишки, чтобы добраться до семян

Мои ожидания скромны. Я плыву по течению, но мое путешествие, как и любое научное исследование, начинается с прецедента. Я видел птиц раньше, в декабре, а затем в феврале и надеялся снова встретить их теперь, в марте. В декабре они еще перемещались и кормились стаями, значит, гнездование пока не началось, но к середине февраля малиново-красные самцы покинули стаи и завели свои громкие музыкальные трели, а золотисто-коричневые самки прыгали по елям вокруг, скрываясь в ветвях. Птицы гонялись друг за другом, стаи распались, и клесты вот-вот должны были начать выводить птенцов. Однако признаков строительства я не видел, а самки находились вне гнезд, то есть яйца еще не были отложены. Постройка гнезда занимает около недели, три-четыре дня нужно, чтобы отложить от трех до четырех яиц, а потом еще две недели уходит на высиживание, так что теперь, в середине марта, этот процесс, по моим подсчетам, должен был подходить к концу.