Обращаясь ко все более тревожащей теме глобального изменения климата, я боролась с соблазном пойти за громкими событиями и фактами о рекордных температурах, оползнях, наводнениях, заморозках, штормах и таянии льдов. Почему климат теплеет и к чему это приведет? На сегодня это ведущая информационная повестка мировых СМИ. Споры экономистов, политиков, климатологов не утихают. Аргументы о сокращении эмиссии парниковых газов за счет снижения сжигания углеводородов сменяются призывом к адаптации человека к потеплению как к естественному 60–70 летнему циклу природных колебаний, вызванному воздействием космоса на глобальную океаническую циркуляцию — без сокращения эмиссии CO₂.

Но смотреть на громкий и сенсационный фасад потепления и экстремумов — значит упустить самое главное. То, что не всегда учитывают разработчики климатических моделей. Это тихие биологические процессы, которые крутят шестеренки глобальной климатической машины. Мой отец, миколог, доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ Виктор Мухин более 20 лет вел исследования в Сибири, в т. ч. в Арктической зоне в рамках российских и международных научных проектов. Эта статья основана на его работах и поднимает недооцененную, сложную, но необходимую для раскрытия сути происходящих перемен тему о работе углеродного цикла и скрытых регуляторах баланса CO₂ на Земле.

Пресловутый углекислый газ

Рост приземной температуры, учащение сильных осадков, засух и волн жары, подкисление океана, деградация рифов, отступления льдов и повышение уровня Мирового океана. Все это, говорят ученые, следствие накопления диоксида углерода или углекислого газа в атмосфере. Еще в 1896-м нобелевский лауреат, химик и астрофизик Сванте Август Арениус связал чередование ледниковых и межледниковых эпох с колебаниями атмосферного CO₂. Дальнейшие климатические сдвиги сегодня и в ближайшем будущем зависят от того, как будет меняться глобальный круговорот углерода — нервная система климата.

Жизненно необходимая и тонко настроенная часть этой нервной системы — леса с их огромными запасами древесины — до 90 % надземной фитомассы. Они накапливают в себе атмосферный CO₂, превращая его в органический углерод (С) на десятки и сотни лет. Только в лесах России содержится около 32 млрд т углерода, из которых 30 млрд т в древесине.

Считается, что лес работает как поглотитель атмосферного CO₂ (в т. ч. антропогенных выбросов). Но это лишь одна сторона медали. Лес, высвобождая углерод в процессе разложения мертвой древесины (дебриса), становится крупнейшим источником эмиссии атмосферного CO₂.

В целом по России при накоплении углерода 255 Мт/год, леса высвобождают его в количестве 214 Мт/год (С ≈ 3,667 т CO₂).

Мертвая древесина (дебрис) — второй по глобальной значимости резервуар углерода после живой фитомассы и ключевой эмитент CO₂. Запасы дебриса в лесах России — 5,5 млрд т углерода (С), или 11 млрд т древесины.

Биологическое горение

Углеродный цикл в лесах состоит из двух частей. Первая: восстановительная конверсия СО₂ —С. Иными словами, растения забирают углекислый газ из воздуха и включают его в свою биомассу: древесину, листья, корни. Вторая: окислительная конверсия органического углерода древесного пула С — СО₂. Когда древесная биомасса отмирает, с помощью дереворазрушающих организмов, преимущественно грибов, органический углерод снова превращается в CO₂ и возвращается в атмосферу.

Для объяснения влияния на климат нас интересует второй процесс, а именно, как и с каким дебетом протекает биологическое (микогенное) разложение древесного дебриса, в ходе которого идет потребление О₂ и эмиссия СО₂. Этот процесс ученые называют биологическим горением.

Его вызывают ксилотрофные базидиальные дереворазрушающие грибы. Отдел Basidiomycota, класс Agaricomycetes. Если физико-химический процесс горения древесины протекает быстро при 250–300 °С с большим разовым выбросом CO₂, то для биологического горения без огня достаточно температуры от 0 до 30–45 °С. Грибы запускают окислительную конверсию органического углерода древесного пула. В ее процессе потребляется кислород. В результате образуются углекислый газ, вода, выделяются азот и минеральные элементы. По своей сути и характеру образующихся продуктов это полный аналог химического горения. И этот процесс в лесах не разовый, а постоянный, длящийся десятки и сотни лет.

Ксилотрофный базидиальный дереворазрушающий гриб. Лиственничная губка. — Ксилотрофный базидиальный дереворазрушающий гриб. Лиственничная губка

Иными словами, в ходе биологического горения углерод, на долгие годы запертый в древесине, возвращается обратно в атмосферу. В роли Аладдина, выпустившего джинна из лампы, выступают грибы. Именно с ними связаны биогеохимические циклы важнейших для жизни на Земле элементов: азота, кислорода, углерода.

Существуют данные исследований о метаногенной активности древесного дебриса, а это означает, что его биологическое горение может сопровождаться эмиссией метана в 20 раз более активного, чем СО₂ парникового газа. Но механизм и факторы образования этого газа еще требуют дальнейших исследований.

Грибные организмы

Ксилотрофные базидиальные дереворазрушающие грибы развиваются с помощью прямого ферментного расщепления лигноцеллюлозного комплекса древесины. Обеспечивая углеродно-кислородный газообмен мертвой древесины, эти организмы накапливают в своем мицелии азот, который сохраняется в лесных экосистемах, влияя на их производительность и на будущие углеродные потоки.

В бореальных (северных) лесах ксилотрофных базидиомицетов насчитывается до 1700 видов. Это единственные известные в настоящее время организмы, способные к биохимическому разложению древесины. Одна из наиболее известных их групп — трутовые грибы. Их считают вредителями, но, как показали ученые, без них леса просто не могли бы существовать.

Древесина — экстремальная среда для жизни: у нее низкая газопроницаемость, мало азота, низкая теплопроводность. Внутри бревна кислорода обычно около 6%, углекислого газа — порядка 14%. Базидиальные дереворазрушающие грибы к работе приспособлены: могут развиваться при низком содержании либо при полном отсутствии О₂, а также при высоком содержании CO₂. Их гименофор, то есть «легкие», состоящие из тысяч микротрубочек, — изящная инженерия газообмена в среде, где воздуха не хватает.

Мало кому известные грибы-деструкторы выступают как ключевой биологический регулятор глобального углеродного цикла, обеспечивая баланс между накоплением и возвратом CO₂, регулируют продуктивность экосистем, способны как поддерживать стабильность, так и вести к дестабилизации климатической системы Земли.

Рекомендуем почитать:

Температура и рост эмиссии CO₂

Грибы дышат и перерабатывают мертвую древесину, выделяя CO₂ в атмосферу. Если становится теплее, они, как правило, дышат активнее, растут быстрее. Значит, с глобальным потеплением дебрис может отдавать в атмосферу больше CO₂. Насколько же больше?

Ученые экспериментально доказали, что в диапазоне 10–30 °C при повышении температуры на 10 °C примерно в два раза возрастает эмиссия CO₂ древесным дебрисом. Но это когда учитывается лишь влияние температуры на дыхательную активность грибов-деструкторов. Если учитывать второй важный фактор — размер мицелия ксилотрофных грибов, то выбросы углекислого газа будут пропорциональны не только интенсивности дыхания мицелия, но и его размеру. Следствием является не линейный, а экспоненциальный рост эмиссии СО₂.

Получается поправка к климатическим моделям! Игнорируя динамику роста мицелия при изменении температуры, мы существенно недооцениваем будущие выбросы CO₂ от разложения из древесного дебриса: многократно их занижаем.

Повышение температуры с 20 до 30 °C, наиболее интересном для понимания влияния последствий потепления климата, будет сопровождаться экспоненциальным ростом активности выбросов СО₂ ксилотрофными грибами и, соответственно, эмиссии СО₂ древесным дебрисом. Прогнозируется прирост выбросов в 6–9 раз при потеплении на 10 °C в теплом диапазоне. Это может быть одним из экологических факторов дестабилизации климатической системы Земли. Эмиссия CO₂ холодно горящим дебрисом усиливает потепление, что, в свою очередь, еще быстрее ускоряет разложение древесины. И так по кругу. Нужно учитывать, что 77 % выделяемого дебрисом CO₂ возвращается в атмосферу.

Что это меняет в практике

Мониторинг мертвой древесины должен стать нормой, а не факультативом. Баланс лесного углерода нельзя оценивать только по приросту стволовой древесины. Второй по величине резервуар — древесный дебрис — часто становится крупнейшим источником сезонных эмиссий.

Управление валежом. Поиск баланса: полное удаление дебриса обедняет почвы и биоразнообразие, но чрезмерное накопление крупного сухого материала в теплых, засушливых условиях означает более быстрый возврат CO₂ и рост пожарной опасности.

Сохранение микроклимата — тени и влажности — сглаживает экстремумы температуры и суши, стабилизирует работу ксилотрофов и повышает долю углерода, уходящую в почвенные стабильные пулы.

И еще один практический вектор — использование заготовленной древесины для производства долговечных конструкций и изделий, что позволяет переводить углерод из леса в другой углеродный пул и сокращать выбросы СО₂ и других парниковых газов в атмосферу. Например, замена древесиной других строительных материалов, производство которых сопряжено с выбросами парниковых газов (бетона, стали).

Не узкая микология, а климатическая регуляция

Согласно исследованиям, в России от северной к южной тайге эмиссия CO₂ из древесного дебриса растет, отражая и климатические различия, и состав сообществ. Это индикатор перестройки углеродного цикла.

Различаются ли виды грибов по силе реакции, и что происходит при колебаниях температуры и влажности в реальном лесу — все это требует изучения, чтобы точнее оценивать, как быстро углерод из древесины возвращается в воздух при потеплении и как меняется баланс лесных экосистем. Потепление в пределах физиологического окна ксилотрофных грибов ускоряет биологическое горение, и баланс между накоплением и возвратом CO₂ смещается.

Для климатической регуляции необходимы экспериментальные исследования по изучению факторов окислительной конверсии углерода древесного дебриса ксилотрофными грибами в моделях лесного углеродного цикла, включая температурные окна активности ксилотрофных грибов, зависимости разложения от породы древесины и стадии ее биологического горения.

Исследования факторов влияния процессов биологического горения дебриса на изменения в углеродном цикле ведутся в нескольких научных центрах России, а также в Норвегии, Австралии, Китае, Японии и др. странах. Изучение процессов в связке с проблемой изменения климата требуют консолидации усилий мирового научного сообщества.

И последнее уточнение: представленный в статье материал основан на данных исследований, выполненных учеными Института экологии растений и животных Уральского отделения РАН в рамках проектов Российского научного фонда.

Статья была опубликована в журнале «Человек и мир. Диалог», № 4(21), октябрь – декабрь 2025 г.

Прочитано: 117