Михаил Андреев

В представлении большинства моих современников Антарктида — это огромная глыба льда, лежащая где-то далеко на юге, за экватором и бескрайним холодным океаном. Более «продвинутые», конечно, вспомнят о пингвинах (которые там живут), либо о белых медведях (которых там отродясь не было, они обитают в Арктике). А что такое Южный континент для ботаника? Найдется ли там работа для людей, занимающихся изучением растений? Большинство с уверенностью ответит, что ботаникам там делать нечего, и ошибется…

Впервые я попал в Антарктиду 35 лет назад, в 1985 году. Конечно, из специальной литературы и по опыту моей прежней работы в Арктике, уже знал, что антарктическая флора довольно богата, хотя и много беднее флоры Арктики, но, увидев с борта судна покрытые лишайниковой тундрой зеленые холмы острова Ватерлоо, был так же удивлен, как и другие «первооткрыватели». Все-таки знать понаслышке и увидеть собственными глазами — разные вещи!

Но начнем по порядку. Все мы знаем, что Антарктида — гигантский материк, покрытый трехкилометровым панцирем льда. Но, кроме того, Ан­тарк­тида — это многочисленные скалы, выклинивающиеся из-под ледника по его краю у самого моря, и острые вершины гор, прорывающиеся сквозь толщу льда, так называемые — нунатаки. Это обширные «оазисы» — участки суши, льдом не покрытые вовсе, с холмами, скалами, блюдцами озер и журчащими между ними речками и ручьями. Они дружно оттаивают коротким антарктическим летом, но не надолго. Это мощные горные хребты, лишь с небольшими висячими у вершин ледниками, острова и целые архипелаги, некоторые из которых расположены в водах Южного океана довольно далеко от самого континента и даже в сотнях километрах от берегов Антарктиды.

Такие острова и архипелаги, например, Бувэ, Кергелен и другие — это уже Субантарктика. Климат субантарктической области существенно мягче, чем на континенте. Он значительно теплее и более влажный. Соответственно, флора и растительность на субантарктических островах развиваются куда лучше. Конечно, если сравнить с Арктикой, то богатство здешней флоры — понятие очень условное. На тех же широтах и на той же площади в Арктике может встречаться до 300—400 видов сосудистых растений и до 500—600 видов лишайников. В Субантарктике — немногим более полусотни сосудистых растений и примерно 200—300 видов лишайников.

Ближе к континенту охлаждающее влияние Антарктиды сказывается сильнее. В районе протянувшегося далеко на север, в сторону Южной Америки, Антарктического полуострова специалисты выделяют географическую область Морской Антарктики. Климат здесь уже более суров, но еще достаточно влажен. Лишайники в таких условиях процветают. Вместе со мхами они образуют настоящие тундровые сообщества, с плотным ковром из кустистых видов. Кустистые лишайники из рода уснея или бородач — их ближайшие родственники в наших северных лесах свисают с ветвей деревьев — здесь сплошным ковром покрывают не занятые ледниками холмы и скалы островов Морской Антарктики, например, берега острова Ватерлоо (Кинг Джордж) в окрестностях российской антарктической станции «Беллинсгаузен». А более влажные низины часто затянуты плотной моховой дерниной. Но для сосудистых растений здешние места подходят уже значительно меньше. В Морской Антарктике известно всего два вида цветковых растений — злак щучка, или луговик антарктический, и колобантус Кито из семейства гвоздичных. Оба этих растения встречаются на островах Морской Антарктики и на побережье Антарктического полуострова, но не продвигаются далеко на юг. Выживают они, как правило, в наиболее укрытых и более влажных местах, образуя небольшие дернинки, но порой формируя и целые луговины размерами с футбольное поле. На таких лужайках даже могла бы прокормиться, например, коза. В последние годы, в связи с заметным потеплением климата в этом регионе Антарктики, площадь, занимаемая колобантусом и щучкой, заметно увеличилась. Во всяком случае, за 35 лет, прошедших с моего первого посещения острова Ватерлоо, число и площадь куртин этих растений увеличились многократно, что подтверждается не только моими собственными наблюдениями, но и инструментальными и статистическими исследованиями, проведенными в окрестностях станции «Беллинсгаузен» немецкими экологами.

Южнее Морской Антарктики, занимая практически весь континент и близлежащие острова, лежит Континентальная Антарктика — действительно настоящее царство льда и снега. Ледники, а точнее — огромный ледяной купол, покрывающий всю Антарктиду, занимают большую часть этого региона. Исключение — многочисленные, но небольшие по площади нунатаки и оазисы. Климат и погодные условия в Континентальной Антарктике исключительно ­суровы. Морозы, ураганные ветра и, самое главное, крайне низкая влажность воздуха и почти полное отсутствие жидкой влаги. Тем не менее, растительные организмы способны выживать и в таких условиях. Лучше всего это удается лишайникам, но живут здесь также мхи, водоросли и грибы. Цветковых растений в Континентальной Антарктике нет.

Основным лимитирующим фактором для существования растительной жизни в Антарктике является вода. Бо́льшую часть года вода находится в замерзшем состоянии, в виде снега и льда, и, понятно, что она недоступна растениям. Поэтому и вегетационный период здесь очень короток — от пары месяцев на сравнительно более теплом побережье континента до одной-двух недель — в оазисах и на нунатаках в глубине материка. Кроме того, ураганные катабатические ветры, стекающие с ледяного купола континента к побережьям, несут с собой бесчисленные кристаллы льда и песчинки, которые, словно наждак, полируют поверхности валунов и скал, безжалостно уничтожая всё, что могло бы там вырасти. Антарктические растительные организмы, в первую очередь, лишайники, выработали многочисленные приспособления, помогающие им выживать в таких сложных условиях.

Во-первых, они растут только в хорошо укрытых от ветра местах — в углублениях и канавках на почве, в трещинах скал, в нишах и даже самых незначительных углублениях на поверхности камня, то есть там, где абразивное воздействие ветров незначительно. В таких местах лишайники не только защищены от ветра, там же скапливается и принесенный ветром снег. Полуденное солнце может разогревать скалы до температуры более 30 градусов тепла. Снег тает, обеспечивая растения и лишайники необходимой влагой. В случае внезапного резкого снижения температуры воздуха, что случается антарктическим летом довольно часто, лишайники, чтобы спасти клетки от повреждения образующимися в них кристаллами льда, защищаются путем синтеза в них особых спиртов — полиолов, не позволяющих таким кристаллам образовываться. Защитой от жесткого ультрафиолетового излучения, характерного для полярных регионов, служат темные пигменты — меланины и разнообразные лишайниковые кислоты — специфические продукты метаболизма симбиотических грибов, накапливающиеся в коровых тканях лишайникового таллома. Темные пигменты, одновременно аккумулирующие солнечную энергию, поднимают температуру таллома и позволяют лишайникам противостоять низким температурам.

Существуют и более изощренные способы выживания растений на антарктическом континенте. Некоторые из них — микроскопические грибы, водоросли и лишайники, поселяются не просто в трещинах скал, но и в самой горной породе, под защитой отслаивающихся скальных пластинок. Лишайниковые кислоты, вырабатываемые лишайниковым грибом, помогают им разрушать горную породу. Грибной мицелий и клетки водорослей проникают в полость породы и существуют там, как в теплице, получая все необходимое — тепло, воду, защиту от ветра с песком, а сквозь тонкий слой горной породы — и достаточное для фотосинтеза количество солнечной энергии.

Все эти и некоторые другие приспособления позволяют лишайникам и другим обитателем полярной пустыни существовать в экстремальных условиях континентальной Антарктиды, во всех ее секторах и областях. Видовое разнообразие лишайников на континенте не велико — по современным данным, не более 120—150 видов, то есть около одной трети или одной четверти всех известных в Антарктике, включая Субантарктику, видов. В действительности, лишь около 30—40 видов лишайников распространены в Континентальной Антарктике повсеместно, но зато эти виды почти добрались до Южного полюса. Самая южная точка Земли, где были собраны лишайники, — гора Роланд в горах Ла Горце в Трансантарктическом хребте, расположена на 86°29’ южной широты, то есть, менее чем в 400 километрах от полюса. Нет никакого сомнения, что найдись какой-нибудь нунатак на самом Южном полюсе, лишайники выросли бы и там. Возможно, они там и вырастут, поскольку на полюсе находится американская антарктическая станция «Амундсен-Скотт» и субстраты для роста этих организмов уже имеются. Лишайники способны расти на самых разных субстратах, не только на естественных — скалах, коре деревьев и почве, но и на таких, как металл, стекло и пластик. Так что остается только подождать. Ждать, правда, придется долго. Скорость роста этих организмов очень невелика — талломы накипных лишайников растут со скоростью сотых долей миллиметра в год, а в условиях крайне короткого вегетационного периода — и того медленнее.

Интересной особенностью антарктической лишайниковой флоры является то, что около половины встречающихся здесь видов относятся к так называемым биполярным лишайникам. Это означает, что упомянутые виды растут не только в Антарктике, но и на другой стороне Земли в Арктике, а часто — и в высокогорьях, на вершинах гор, расположенных в умеренных, субтропических и даже в тропических областях. Как такое могло произойти? И как, вообще, сформировалась антарктическая флора?

Давным-давно, более 160 миллионов лет назад, Антарктида являлась частью суперконтинента Гондваны, который располагался тогда значительно севернее, в тропических широтах. В те времена поверхность современной Антарктиды была покрыта богатой субтропической растительностью, и леса населены динозаврами. После раскола Гондваны в мезозое континент медленно смещался на юг в сторону полюса. После отделения от него около 40 миллионов лет назад Австралии и особенно после образования еще через 17 миллионов лет пролива между Антарктидой и Южной Америкой, вокруг континента образовалось круговое холодное циркумантарктическое течение, которое изолировало Антарктиду от более теплых вод Южного океана и течений, приносивших тепло из тропических широт. Началось оледенение, в результате которого уже через 8 миллионов лет вся наземная флора континента была уничтожена и погребена под многокилометровым ледяным панцирем. Вероятность сохранения некоторых видов на вершинах нунатаков существовала, но она очень невелика.

Многочисленные данные подтверждают гипотезу о том, что современная флора Антарктиды сравнительно молодая. Она начала формироваться заново совсем недавно, уже после начала таяния и отступления ледника. Формирование ее происходило в ходе «глобального переноса». Как показали анализы атмосферного воздуха, в верхних слоях атмосферы постоянно находится довольно большое количество пыльцы высших растений и спор лишайников и грибов. Воздушные потоки переносят их во всех направлениях, доставляя в разные уголки планеты. Выпадая на землю, они чаще всего гибнут и не развиваются в зрелые организмы, поскольку либо оказываются в неблагоприятных условиях, либо сталкиваются с жесткой конкуренцией уже занявших эту нишу растений. Но иногда случается, что и условия подходящие, и конкуренции, как, например, в Антарктиде нет. И тогда организм — лишайник, гриб, водоросль — поселяется на новом месте. Так за миллионы лет и сформировалась современная флора Антарктиды. Причем населили ее виды, уже приспособленные к столь же суровым условиям Арктики и высокогорий. Только они могли выжить в таких условиях. Одновременно в Антарктиде шли и процессы видообразования, что привело к возникновению эндемичных антарктических видов — то есть встречающихся только в этом регионе. По цепочке островов, на ногах птиц и с дрейфующей в океане древесиной, в Антарктиду попали и некоторые южноамериканские виды, обитающие на самом юге Южноамериканского континента и в Кордильерах — так называемые магелланские — по имени Магелланова пролива. Те из них, для которых условия в Антарктиде оказались подходящими, выжили, закрепились и стали частью антарктической флоры и участвовали в формировании антарктической растительности.

Первые сведения о растительности Антарктиды были получены учеными в самом начале XIX века, когда русские, американские и британские моряки и китобои оказались на берегах антарктических островов. Высаживаясь в поисках воды, удобных стоянок, лежбищ морского зверя и для описания незнакомых берегов, они, конечно, обратили внимание и на то, что берега эти не безжизненны, а поросли «мхом», о чем и писали в своих дневниках и судовых журналах. «…Наши путешественники возвратились не прежде вечера, привезли несколько камней, принадлежащих к переходным горам, несколько моху, морской травы, трех живых котиков и несколько пингвинов…», ― писал Ф. Ф. Беллинсгаузен в книге «Двукратные изыскания в Южном Ледовитом океане и плавание вокруг света в продолжение 1819, 20 и 21 годов, совершенные на шлюпах «Востоке» и «Мирном».

Первым ботаником, посетившим Антарктиду, стал Джозеф Гукер — член Лондонского королевского общества и его президент в 1873—1878 годах. Гукер был судовым врачом и ботаником британской экспедиции Джеймса Росса 1839—1843 годов на судах «Эребус» и «Террор».

В конце XIX — начале XX века, во время так называемого «героического периода» изучения Ант­арк­тиды, на берегах континента работали многочисленные национальные экспедиции разных стран. Люди стремились к полюсу, а на побережье в это время строились базы и работали береговые партии, которые описывали окружающие ландшафты и собирали образцы для изучения. Первые, пока еще небольшие коллекции лишайников поступили в крупнейшие гербарии мира. Появились серьезные научные публикации известных ученых-ботаников — финна Эдуарда Вайнио, англичанина Отто Дарбишира, австрийца Александра Цальбрукнера. Но серьезное изучение лишайников Антарктиды началось лишь после Первой мировой войны и продолжилось во второй половине XX столетия. В период между двумя войнами были организованы четыре большие экспедиции, в ходе которых собраны обширные и очень важные для изучения растительного мира Антарктики материалы. Британско-австралийско-новозеландская экспедиция (BANZARE) 1929—1931 годов обследовала береговую линию континента между 50° и 160° восточной долготы. На Земле Мери Бёрд в 1933—1935 годах работала полевая партия Второй американской экспедиции Бёрда. С помощью самолетов участникам экспедиции удалось собрать материалы из внутренних районов континента, расположенных между морями Росса и Уэддела. Британская экспедиция 1934—1937 годов обследовала Землю Грэйама (юго-западное побережье Антарктического полуострова), а экспедиция «Дискавери» в 1929—1939 годах работала в атлантическом секторе континента. Большинство собранных в эти годы и позже материалов были исследованы американским ученым Кэрролом Доджем, автором первой монографии о лишайниках Антарктиды, опубликованной в 1973 году. Британские материалы сейчас хранятся в Кембридже в гербарии Британской Антарктической Службы. Изучением коллекций, собранных в те годы, занимались такие известные ученые-ботаники, как Маккензи Лямб, Дэвид Линдсей, Рекс Филсон и другие.

Советские ученые впервые высадились на антарктический материк 5 января 1956 года. С этого времени в Ботанический институт имени В. Л. Комарова Академии наук СССР стали поступать коллекции лишайников, собранные участниками советских, а позднее — российских антарктических экспедиций. Первоначально это были небольшие, отдельные образцы, которые, тем не менее, представляли большой интерес для науки, поскольку давали хоть какое-то представление о локальных лишайниковых флорах самых разных уголков Антарктики. На основе данных материалов ведущими учеными института В. П. Савичем, Н. С. Голубковой, З. Н. Смирновой, Л. И. Савич-Любицкой были составлены первые флористические списки окрестностей советских станций «Молодежная», «Новолазаревская» и других, описаны новые для науки виды лишайников и мхов. Сами коллекции сейчас хранятся в гербарии Ботанического института, причем наши антарктические собрания лишайников и мхов являются крупнейшими в мире и, что самое главное, наиболее репрезентативными, поскольку включают образцы, произрастающие во всех секторах Южного континента, так как, в отличие от других государств, наша страна открывала свои станции по всему периметру Антарктиды.

С 1985 года мне довелось трудиться в окрестностях почти всех наших полевых баз и станций, за исключением станции «Восток», расположенной на леднике в глубине Антарктиды, но там лишайники еще не успели вырасти. Работал я и на континенте, и в Морской Антарктике — в архипелаге Южных Шетландских островов, и на Антарктическом полуострове. С геологами — в горах Принс Чарльз и на нунатаках в глубине континента, в 600 километрах от побережья. Результатом этой деятельности стали многочисленные публикации о флоре лишайников Антарктиды, готовится обобщающая монография. Круг наших знаний о растительности Южного континента в последние годы существенно расширился. Детально изучены многие локальные флоры. Появилась ясность в отношении систематики некоторых таксономических групп. Сейчас, совместно с иностранными коллегами из Германии, США, Кореи и других стран проводится изучение популяций антарктических лишайников, исследуется систематика и распространение видов с использованием молекулярно-генетических методов. Изучается экология этих организмов, а с их помощью — характер и степень загрязнения Антарктики, например, тяжелыми металлами. Лишайники помогают осуществлять мониторинг меняющегося в регионе климата и трансформации ледяного покрова.

Сейчас Антарктида стала значительно доступнее, и летом на ее берега с многочисленных судов и самолетов высаживаются настоящие толпы туристов. Хрупкие и чувствительные к любым внешним факторам экосистемы полярных пустынь подвергаются мощному разрушающему воздействию. Лишайники вытаптываются, безжалостно разбираются на сувениры. Но и это не всё. На подошвах своих ботинок люди приносят семена и споры других, не свойственных здешней флоре растений. И уже были зафиксированы случаи, когда агрессивным пришельцам удавалось закрепиться и перезимовать. Есть и определенно новые, недавно прибывшие в Антарктиду лишайники.

Так что ботанику есть чем заняться на Ледяном континенте! Впереди еще много работы. Столько вопросов, загадок, непонятных вещей… Антарктида такая огромная, разнообразная и неизвестная, а посетить и чуть-чуть изучить мы смогли лишь малую часть этого континента.

Андреев Михаил Петрович, заведующий лабораторией лихенологии и бриологии Ботанического института имени В. Л. Ко­ма­ро­ва РАН, доктор биологических наук.

Фото автора