Осіння експедиція до «вербового лісу»: що нового побачили науковці на дні Каховського водосховища?

У вересні закінчилася чергова експедиція на територію колишнього Каховського водосховища. Окрім ботаніків та зоологів, у ній взяли участь і фізіологи, зокрема Катерина Романенко та Олександр Поліщук. У пана Олександра співробітники Центру екологічної інформації поцікавилися, що цікавого він побачив у вербовому лісі та в чому полягали їхні з колегою польові дослідження.

Олександр Поліщук обіймає посаду заступника директора Інституту ботаніки імені М. Г. Холодного НАН України, а також є старшим науковим співробітником відділу мембранології і фітохімії цієї ж установи. До експедицій він долучився минулого року й устиг взяти участь у п’яти виїздах. Дві експедиції відбулися торік (у травні та липні), і ще три – цього року (у травні, липні та вересні, остання – вже на новій локації).
Під час усіх виїздів активно тривала науково-дослідна робота, яка стосувалася вивчення стресостійкості молодих верб:

«У мене був дуже великий інтерес до цього. Разом із колегою Катериною Романенко ми відповідали за фізіологічну частину досліджень», – підтвердив фахівець.

Що означає «стресостійкість молодих верб» з погляду фізіології?

«Вдень у спеку верби майже повністю припиняють фотосинтез і не поглинають CO₂. Щоб не випарувати рідину й не висохнути, рослина закриває продихи. Але тут криється інша небезпека: сонячну енергію немає куди дівати (через відсутність вуглекислого газу), проте хлорофіл продовжує поглинати світло. Оскільки він є сильним фотосенсибілізатором, то починає створювати агресивні вільні радикали кисню, які зазвичай руйнують і "спалюють" клітини рослин. Втім, верби є надзвичайно стресостійкими: у їхньому листі ця надлишкова небезпечна енергія гаситься ще до того, як встигнуть утворитися радикали, або ж самі радикали миттєво знешкоджуються», – пояснив дослідник.
Згідно зі специфікою своєї роботи, фізіологи проводили заміри не лише вдень, а й уночі. За допомогою спеціального обладнання науковці вимірювали температуру, хімічний склад і показники фотосинтезу верб, зокрема рівень асиміляції CO₂.
Під час досліджень виявилося, що крім виняткової стійкості, верби надзвичайно активно «харчуються» вуглекислим газом, зменшуючи його кількість в атмосфері. А на осушеному дні колишнього водосховища його виділяється більше, ніж будь-де. Це допомагає бодай трохи сповільнити темпи глобального потепління. Те, що рослини поглинають CO₂. і продукують кисень, давно відомо. Проте тут зійшлися два ключові фактори: особливий ґрунт осушеного водосховища та колосальна кількість верб на 150 тисячах гектарів нових заплавних лісів.
Також Олександр Поліщук пояснив, що верба, як і кожна рослина, не лише поглинає CO₂, а й виділяє цей газ, утім, звісно, у значно меншій кількості. Виділяють вуглекислий газ рослини вночі. Щодо точного співвідношення «поглинання /виділення», у молодих вербових екосистемах воно становить орієнтовно 10:1 на користь поглинання.

Швидкість поглинання CO₂. деревами не є постійною – вона залежить від рівня освітленості. Фотосинтез є світлозалежним процесом, який найкраще відбувається в помірно сонячні дні. Саме вранці та ввечері верби перебувають у найкращому фізіологічному стані та найефективніше вловлюють світло для фотосинтезу.
Чому так? Частково науковець пояснив це раніше: знову ж таки йдеться про продихи (пори на листі). У спекотний сонячний день рослина закриває їх, аби зберегти вологу. Через це всередину листка припиняє надходити вуглекислий газ, і фотосинтез практично зупиняється, попри велику кількість світла.
Також варто уточнити, що рослини не лише виділяють кисень, а й поглинають його – цей процес називається «диханням рослин». Саме його параметри й вимірювали науковці під час своїх досліджень.
Крім того, науковець пояснив, що CO₂. виділяють не лише рослини, а й ґрунт. Всесвітній досвід вивчення 196 осушених водойм засвідчує, що виділення вуглекислого газу є природною складовою процесу ґрунтоутворення.
На думку фахівця, нинішній «вербовий ліс» можна сприймати як унікальну модель того, що відбуватиметься на планеті, коли концентрація CO₂ у повітрі стане в рази більшою, ніж зараз. Рослини надзвичайно чутливі до вуглекислого газу й ростуть  рази швидше, коли його багато.
Продовжуючи ділитися науковими спостереженнями про ґрунти колишнього водосховища, фахівець розповів:
«У нас є гіпотеза, що під цим піском і седиментом у багатьох місцях могли зберегтися чорноземи, які існували тут ще до створення Каховського водосховища. Особливо цікаво на Хортиці: там озера мілкі, тож можна копнути лопатою і побачити чорнозем. Тамтешній ґрунт схожий на той, що на дні водосховища, але водночас має й відмінності – у ньому більше органіки та наявні елементи класичного чорнозему».

На запитання співробітників Екоцентру про тривалість експедицій та умови проживання пан Олександр відповів, що кожен виїзд тривав від трьох до п’яти діб. Найдовша експедиція відбулася в липні: тижневі польові дослідження під пекучим сонцем у надзвичайно вологому лісі стали справжнім випробуванням. Науковець пригадує:
«Ми здійснювали добові виміри, щоб набрати достатньо матеріалу. Зупинялися в селищі Нововоронцовка й ночували в місцевому укритті – це було значно безпечніше й комфортніше, ніж у наметах. Заміри робили кожні дві години, тому спати доводилося потроху. Працювали з 5-ї ранку й аж до півночі, потім мали змогу помитися, переодягнутися й трішки подрімати. А от коли йшов дощ, вдавалося поспати довше. Нам пощастило – ворожих дронів тоді не було».
Втім, безпекова ситуація швидко погіршувалася, тому останній виїзд науковців на територію водосховища відбувся вже на іншу локацію:

«Наша остання експедиція тривала 5 діб – із 25 по 29 вересня. Ми працювали в північній частині колишнього водосховища, на території Національного заповідника "Хортиця". До руйнування Каховської греблі там існували мілкі озера, які сполучалися з водосховищем вузькими протоками. Після падіння рівня води озера осушувалися поступово, і на їхньому дні збереглося більше органічних відкладів», – пояснив фізіолог.

Якщо з ділянки водосховища біля Нововоронцовки після підриву греблі вода сходила дуже стрімко й забрала із собою частину мулу, то на дні хортицьких озер залишилася значна кількість органічних решток і седименту. На цій органіці дуже швидко й рясно проросло насіння верби, завдяки чому утворилися одновікові зарості. Саме цим ділянка й привабила науковців – для фізіологічних дослідів важливо спостерігати саме за одновіковими вербами (у той час як в інших зонах лісу зростають дерева різного віку: якимсь із них три роки, іншим – два, а деяким – лише
рік).
На прохання розповісти, що найбільше вразило його під час перебування в цій новій екосистемі, Олександр Поліщук поділився:
«Що мене вражає у "вербовому лісі" не як науковця, а як людину? Ти заходиш на 10 метрів у ці зарості – і вже повністю втрачаєш орієнтири. Дерева гнучкі, їх можна відгинати й рухатися в будь-якому напрямку, але загубитися надзвичайно легко. До того ж там душно й дуже волого – наче в справжніх джунглях».
А як науковця його вразило те, наскільки швидко ліс «готує» собі ґрунт. За словами дослідника, ґрунт там ще остаточно не сформований – це
тривалий процес, і ми є свідками унікального природного експерименту. Зазвичайґрунтоутворення триває сотні років, а в цьому заплавному лісі все відбувається в рази швидше:
«Через 10–15 років ґрунтознавці вже зможуть повноцінно класифікувати цей ґрунт. Розумієте, ґрунт – він живий, це не просто якась земля чи пісок... Кількість органіки в ньому збільшується буквально на очах. У мене прилад зашкалював: коли вранці нагрівалося повітря, з порожнин ґрунті піднімався CO₂ – це було схоже на справжні підземні гейзери. Я намагався відкалібрувати прилад, а він просто
відмовлявся працювати», – підсумував науковець.
Більше новин про заплавний «вербовий ліс» шукайте у наступних матеріалах Центру екологічної інформації в розділі «Екологія в умовах війни».