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.
