ამოიღეთ ერთი მუჭა მიწა გერმანიის შვარცვალდიდან,  ალასკის ტონგასიდან ან ახალი ზელანდიის ვაიპოუადან. მიიტანეთ სახესთან.
რას ხედავთ?

რა თქმა უნდა, ტალახს, რბილს, მდიდარს და კაკაოსავით მუქს. წიწვებს და ლპობად ფოთლებს. ხავსისა და ლიქენის ლაქებს. ჭიაყელას, რომელიც სინათლეს ემალება ან სიმაღლის უეცარი ცვლილებით თავზარდაცემულ ჭიანჭველას.

სიუ გრეისტონმა იცის, რომ ამის მიღმა ბევრი რამ იმალება.

გრეისტონმა მთელი ცხოვრება ნიადაგს დაუთმო, ყველაფერი კი მის უკანა ეზოში დაიწყო. ინგლისში, ბავშვობაში დედას თესვაში, ვაშლის ხეების, ვარდებისა და რევანდის მოვლაში ეხმარებოდა.

კოლეჯში გრეისტონს მიკროსკოპზე მიუწვდებოდა ხელი და იგი დაინტერესდა ნიადაგში მობინადრე არსებებით, რომლებსაც შეუიარაღებელი თვალით ვერ ვხედავთ. მალე მიხვდა, რომ თავისი მოწოდება იპოვა. 1987 წელს მან შეფილდის უნივერსიტეტში მიკრობულ ეკოლოგიაში სადოქტორო დისერტაცია დაიცვა და სასკაჩევანში, აგრონომიული ბიოტექნოლოგიის კომპანიაში დაიწყო მუშაობა. შემდეგ შოტლანდიაში მაკოლეის მიწათსარგებლობის კვლევით ინსტიტუტში (დღეს ჯეიმს ჰატონის ინსტიტუტი) მკვლევრის პოზიცია დაიკავა. იქ მან მუშაობა დაიწყო მცენარის ეკოლოგებთან და საფუძველი ჩაუყარა წამოწყებას, რომელმაც მისი კარიერა განსაზღვრა: ნიადაგის ყველაზე დიდი და პატარა მცხოვრებლების, ხეებისა და მიკრობების რთული კავშირის კვლევას.

ტყის ერთ გრამ ნიადაგში მილიარდი ბაქტერია, მილიონამდე სოკო, ასობით ათასი უმარტივესი და ათასამდე ნემატოდა შეიძლება შეგვხვდეს.

ინოვაციური საველე კვლევებისა და გენეტიკური სეკვენირების დახვეწილი მეთოდების მეშვეობით გრეისტონმა და სხვა ეკოლოგებმა ტყის მიწის საიდუმლო საზოგადოების კიდევ უფრო მდიდარი სურათი შექმნეს. ეს გახლავთ მეტწილად უხილავი საზოგადოება, რომლის გარეშეც მთელი ეკოსისტემა ჩამოიშლებოდა.

„ბიომრავალფეროვნების დიდი ნაწილი მიწის ქვეშაა, მაგრამ ისტორიულად მასზე არაფერი ვიცოდით“, – ამბობს გრეისტონი: „ეს ნელ-ნელა იცვლება ბოლო ათწლეულებში“.

არაერთი ტყის ფოთლოვანი საფარის ქვეშ ძაფისებრი სოკოები ფესვებით მიკორიზულ ქსელებს ქმნიან, რომელთა მეშვეობითაც ხეები მიმოცვლიან წყალს, საკვებს და ინფორმაციას. ერთუჯრედიანი ამებები ფორმაცვლად ბურთულებად, ლორწოვან სოკოებად ერთდებიან და ბაქტერიებსა და სოკოებზე ნადირობენ. პატარა ფეხსახსრიანები, სახელად ბოლოფეხიანები, აქეთ-იქით დაფაცურობენ, შიგადაშიგ კი წამის მეათედში საკუთარ სიგრძეზე 20-ჯერ უფრო მაღლა ხტებიან. ჯავშნიანი ტკიპები მძიმედ მოძრაობენ გარემოში, რომელიც მათთვის მთებივით და კანიონებივითაა. თავიანთი წლინახევრიანი ცხოვრების განმავლობაში ისინი ბოულინგის ბილიკის დაახლოებით ნახევარს გადიან.

სხვა არსებები იმდენად პატარები არიან, რომ მცენარეებისა და ნიადაგის ნაწილაკების გარშემო წყლის თხელ ფენაში კლაკნით ან თქაფუნით თუ გადაადგილდებიან. მათ რიგებში არიან გამჭვირვალე ნემატოდები; ციბრუტელები თმისმაგვარი მოძრავი ბოჭკოს გვირგვინით და ნელამავალნი, რომლებიც რვაფეხა, ბრჭყალებიან, ჟელატინის დათუნიას ჰგვანან.

კიდევ უფრო პაწაწინები არიან უმარტივესები: ერთუჯრედიანი ორგანიზმების მრავალფეროვანი ჯგუფი, რომელიც ხანდახან მრავალი გამონაზარდის რხევით გადაადგილდება. ტყის ზედაპირი სხვადასხვა ბაქტერიითა და არქეებითაცაა სავსე (ეს უკანასკნელი ზედაპირულად ჰგავს ბაქტერიას, თუმცა ცოცხალი არსებების ცალკე სამეფოს წარმოადგენს).

ტყის ერთ გრამ ნიადაგში მილიარდი ბაქტერია, მილიონამდე სოკო, ასობით ათასი უმარტივესი და ათასამდე ნემატოდა შეიძლება შეგვხვდეს.

ადრე გვეგონა, რომ ნიადაგი ინერტული მასალაა, რომელშიც ხეები და სხვა მცენარეები ისე მაგრდებიან, რომ ყველაფერს მოიპოვებენ, რაც სჭირდებათ. დღეს უფრო და უფრო ნათელია, რომ ნიადაგი საცხოვრებელი გარემოსა და ორგანიზმების დინამიკური ქსელია – უზარმაზარი, ცვალებადი გობელენი, მორთული უთვალავი სახეობით. თავად ნიადაგიც ცოცხალია.

გრეისტონი და სხვა ეკოლოგები აცხადებენ, რომ ამ თანამედროვე მიგნების გათვალისწინებით, მეტყევეობაში საფუძვლიანი ცვლილებებია საჭირო. მათ აღმოაჩინეს, რომ ტყის სრულად გაჩეხის ხშირ პრაქტიკას უფრო ფართო და გრძელვადიანი ზიანი მოაქვს, ვიდრე გვეგონა. საკმარისი არაა მხოლოდ იმაზე ფიქრი, თუ რა გავლენას ახდენს ხეების მოჭრა ტყის ზედა იარუსზე. ჭეშმარიტი მდგრადობისთვის უნდა დავფიქრდეთ მიწის ქვეშ გამოწვეულ ცვლილებებზეც.

მილიარდობით წლის წინ დედამიწაზე ნიადაგი არ იყო. იქ მხოლოდ კლდოვან ზედაპირს თუ ნახავდით, რომელიც წვიმამ, ქარმა და ყინულმა ნელ-ნელა დაშალა. როდესაც მიკრობები, სოკოები, ლიქენები და მცენარეები მომრავლდნენ, კლდოვანი ქანების ეროზია დაჩქარდა: მჟავების გამოყოფითა და ფესვების გადგმით მათ ის დაშალეს, დახეთქეს და გათხარეს. ამასთან, გახრწნილი ცოცხალი ორგანიზმები მინერალურ ქერქს ორგანული ნივთიერებებით ამდიდრებდნენ. განამარხებულ ნიმუშებში ტყის ჩვენთვის ნაცნობი ნიადაგი პირველად დევონურ პერიოდში ჩნდება, 420-360 მილიონი წლის წინ.

დღეს ცოცხალი ორგანიზმები ნიადაგს ყველა სახმელეთო ეკოსისტემაში ინარჩუნებენ. ტყის ზედაპირი სავსეა აუცილებელი საკვები ნივთიერებებით, მაგალითად, ნახშირბადით, აზოტით, ფოსფორითა და კალიუმით. გრეისტონისა და მისი კოლეგების თქმით, პაწაწინა არსებების ყოველდღიური საქმიანობის გარეშე ბევრი ეს ელემენტი მიუწვდომელ ადგილას იქნებოდა დამალული.

როდესაც მცენარეები ფოტოსინთეზს ახდენენ და მზის ენერგიას ნახშირბადით მდიდარ მოლეკულებად გარდაქმნიან, ამ ნაერთების ნაწილს ფესვების მეშვეობით მიწაში მიმართავენ, იქ კი მათ მიკრობები და სოკოები მიირთმევენ. სანაცვლოდ, მიკორიზული სოკოები და ზოგიერთი ფესვზე დამოკიდებული მიკრობი მცენარეებს წყლისა და საკვები ნივთიერებების ათვისებაში ეხმარებიან. ისინი, ასევე, აზოტის ქიმიურად ურჩ ფორმებს ისეთ მოლეკულებად გარდაქმნიან, რომლებსაც მცენარეები მოიხმარენ.

როგორ შევქმენით ეს გამოსახულებები

ეს კოლექცია მასკანირებელი ელექტრონული მიკროსკოპით შევქმენით, რომელიც სინათლის მაგივრად ელექტრონებს იყენებს დეტალების აღსაბეჭდად. მიკროსკოპი ნაცრისფერ ტონებს აღბეჭდავს, ამიტომ სიცოცხლის სხვადასხვა ფორმის წარმოსაჩენად ფოტოები გაფერადებულია.

როდესაც მცენარის ნაწილი ლპება და კვდება, მათ, ძირითადად, გამძლე ქსოვილს ჭიები, ფეხსახსრიანები, სოკოები და მიკრობები მცირე კომპონენტებად შლიან და საკვებ ნივთიერებებს მიწაში აბრუნებენ. ამის პარალელურად, პატარა ცხოველების მუდმივი მოძრაობა მიწის სხვადასხვა ფენის მიმოცვლას უწყობს ხელს, შედეგად კი საკვები ნივთიერებები ნაწილდება და ჟანგბადითაც მთელი მიწა ჯერდება. ჭიები, ლოქორები და ფეხსახსრიანები დიდი ოდენობის ტალახს გადაამუშავებენ, შედეგად კი მიწას ორგანული ნივთიერებებით ამდიდრებენ, ნაწილაკებს მიწებებაში ეხმარებიან და ამით მიწის სტრუქტურას აუმჯობესებენ.

2000 წელს, მაკოლეის ინსტიტუტში მუშაობისას, გრეისტონი გაემგზავრა ტუტლინგენში, მდინარე დუნაის ორივე მხარეს გაშენებულ გერმანულ ქალაქში, რომ კოლეგებთან ერთად შვარცვალდის ნიადაგი შეესწავლა. ეს რეგიონი გერმანიის სამხრეთ-დასავლეთ ნაწილში დაახლოებით 6000 კვადრატულ კილომეტრს იკავებს. ის ცნობილია მთიანი ტყეებით და დიდი ხანია ფასობს სამთო მრეწველობითა და ხე-ტყის ინდუსტრიით. მკვლევრები ეწვივნენ რამდენიმე ადგილს, გამორჩეულს 70-80 წლის წიფლის ხეებით, რომელთაც  მოქნილი, მოვერცხლისფრო ქერქი და დაკოჟრილი ტანი აქვთ. ის ფასობს როგორც შეშა და სამშენებლო მასალა. ზოგიერთი ის წერტილი, რომელსაც გუნდი ეწვია, საგრძნობლად გაჩეხილი იყო; დანარჩენები მეტ-ნაკლებად ხელუხლებლად დაეტოვებინათ.

გრეისტონმა მეტალის ხრახნული ბურღით ტყის ნიადაგი რამდენიმე ადგილიდან ამოიღო, ნიმუშები ჰაერსაცივრებში შეინახა და შოტლანდიაში საკვლევად წაიღო. ლაბორატორიის ტესტებმა და უჯრედულმა კულტურებმა გამოავლინა, რომ ტყის ზოგიერთ მონაკვეთში ინტენსიური გაჩეხის გამო მიკრობების რაოდენობა მკვეთრად შემცირდა.

იმ პერიოდში ეს კავშირი ამაღელვებელი იყო, თუმცა დეტალები ბუნდოვანი რჩებოდა. მომავალ ორ ათწლეულში გრეისტონმა და სხვა მეცნიერებმა გაცილებით მეტი რამ შეიტყვეს მცენარეებისა და ნიადაგის მიკრობების ურთიერთდამოკიდებულებასა და ამ კავშირის მნიშვნელობაზე ტყის მთლიანი ეკოსისტემისთვის.

2003 წელს გრეისტონი ვანკუვერში გადავიდა საცხოვრებლად, რათა ბრიტანეთის კოლუმბიის უნივერსიტეტში მიკრობული ნიადაგის ეკოლოგია ესწავლებინა. აქ გრეისტონმა და რამდენიმე კოლეგამ უფრო სიღრმისეულად შეისწავლეს, რა გავლენა აქვს მეტყევეობის სხვადასხვა ტიპს ნიადაგის მიკრობულ საზოგადოებებზე.

მათი ბევრი კვლევა ერთმანეთს ადარებს სამი ტიპის ჩეხას: სრული ჭრა, რომელიც ტერიტორიაზე ყველა ხეს ჩეხს; ჯგუფური შენარჩუნება, როდესაც ხეების მცირე ჯგუფი ნარჩუნდება; და გაფანტული შენარჩუნება, რომლის დროსაც მხოლოდ კონკრეტული ხეები შერჩევით იჩეხება და ერთგვაროვანი განაწილება ნარჩუნდება.

ნიადაგის ჯანმრთელობის შესამოწმებლად გრეისტონმა და მისმა კოლეგებმა ფესვებით სავსე ნეილონის ბადის ჩანთები სხვადასხვაგვარად გაჩეხილ მონაკვეთებში ჩამარხეს. ფესვები პატარა ცხოველებს, სოკოებსა და მიკრობებს უნდა დაეშალათ. ისინი რამდენიმე თვის ან წლის შემდეგ ამოთხარეს. ლაბორატორიაში მკვლევრებმა სხვადასხვა ტესტი ჩაატარეს და დაადგინეს, რომელი ორგანიზმი იყო დაკავშირებული ფესვებთან და რამდენად აქტიურად მუშაობდნენ ისინი.

ხშირ შემთხვევაში სრულად გაჩეხილ ტერიტორიაზე ნიადაგის ბიომრავალფეროვნება შემცირებული იყო, საკვები ნივთიერების ციკლები კი – შეფერხებული. ინტენსიური გაკაფვის დროს ხშირად ნიადაგის საზოგადოებების დემოგრაფიაც შეცვლილიყო და მცირე რაოდენობის სახეობებს დომინირების საშუალება მისცემოდათ.

განამარხებულ ნიმუშებში ტყის ნაცნობი ნიადაგები პირველად დევონურ პერიოდში ჩნდება, 420-360 მილიონი წლის წინ.

თუმცა ხე-ტყის ჭრის ყველა მეთოდი თანაბრად საზიანო არ აღმოჩნდა. ტერიტორიებზე, რომლებიც ერთგვაროვნად შეეთხელებინათ, მიკრობების სიმრავლე, მრავალფეროვნება და აქტივობა მაღალ დონეზე იყო შენარჩუნებული. ტერიტორიებზე, სადაც ხეების მხოლოდ მცირე ჯგუფი დარჩენილიყო, მკვლევრებმა მხოლოდ ამ ჯგუფების მახლობლად აღმოაჩინეს მიკრობების მსგავსად გამძლე და ცოცხალი საზოგადოებები. რაც უფრო შორს მიდიოდნენ მკვლევრები ხეების დარჩენილი ჯგუფიდან, მით უფრო უსიცოცხლო ხდებოდა ნიადაგიც. 

ხის ფესვებში ნახშირბადის გადაადგილების კვლევებმა კი გამოავლინა, რომ ხის ან ხეთა ჯგუფის გავლენის ზონა – ფართობი, რომელზეც ხე მიკრობებსა და სხვა პაწაწინა ორგანიზმებს აქტიურად აწვდის ნახშირბადით მდიდარ მოლეკულებს – საშუალოდ დაახლოებით ათ მეტრზეა გადაჭიმული. მოშიშვლებულ მიწაზე ხეების დატოვებას ჯგუფ-ჯგუფად, თუნდაც დიდ ჯგუფებად, დიდი შედეგი ვერ მოაქვს. ამ მცენარეული კუნძულების გარშემო 10-მეტრიანი ზონის მიღმა მიკრობული პოპულაციები დაზარალდებიან. გრეისტონის თქმით, გაფანტული შენარჩუნება უკეთესია მიწის ჯანმრთელობისთვის, რადგან ამგვარად, როგორც წესი, ყოველ 14-16 მეტრში ერთ ხეს მაინც ტოვებენ, მათი ფესვები და გავლენის ზონები კი თანაკვეთაშია და ნახშირბადს ტყის მთლიან ზედაპირს აწვდის.

მსოფლიოს ზოგ რეგიონში გაფანტული შენარჩუნება და გაკაფვის სხვა სელექციური მეთოდები უფრო და უფრო ხშირია, მაგრამ ჩრდილოეთ ამერიკაში სრული ჭრა მაინც პოპულარულია – ის უფრო ეფექტურია, იაფია და ნაკლებად დახვეწილი ტექნოლოგია სჭირდება. იმავე მიზეზებით, ხშირად, გაფანტულ შენარჩუნებაზე მეტად ერთობლივ შენარჩუნებას ანიჭებენ ხოლმე უპირატესობას.

როდესაც გრეისტონი დედამიწის ტყეებისა და განსაკუთრებით მათი ნიადაგის მომავალზე ფიქრობს, იმედიანიცაა და შეწუხებულიც. იგი აღელვებულია იმ დიდი საიდუმლოებით, რომელიც ჯერ კიდევ აღმოსაჩენია – მან ხომ სწორედ ამიტომ გადაწყვიტა მიკროსკოპული სიცოცხლის შესწავლა. „დიდი პროგრესი გვაქვს, – ამბობს გრეისტონი, – მაგრამ მაინც არ ვიცით, ვინ აქტიურობს ამა თუ იმ დროს და რომელი ორგანიზმები თამაშობენ მთავარ როლს ნიადაგში მიმდინარე სხვადასხვა პროცესში“.

ის, ამასთანავე, შეშფოთებულია, რომ მსოფლიოს მრავალ კუთხეში ზედმეტი გაკაფვის, მიწის ცუდი მართვისა და კლიმატის ცვლილების გავლენის გამო ტყის ფართობი დღითი დღე მცირდება. რადგან დედამიწის ეკოსისტემები ამდენად ურთიერთდაკავშირებულია და კომპლექსური ცოცხალი არსებების გადარჩენაში ამოდენა როლს თამაშობს, პლანეტის ხეებისა და ნიადაგისთვის მიყენებული ზიანი საბოლოოდ ისევ ჩვენ გვაზიანებს. 

„ნიადაგის მიკროორგანიზმები რომ არა, მუხლამდე ნაგავში ვიცხოვრებდით“, – ამბობს გრეისტონი, – მათ გარეშე დედამიწაზე სიცოცხლე არსებობას შეწყვეტდა. ისინი ჩვენ გარეშე მშვენივრად გავლენ ფონს, მაგრამ ჩვენ მათ გარეშე ბევრს ვერაფერს შევძლებთ“.

ფერის ჯაბრი ორეგონში მცხოვრები სამეცნიერო ჟურნალისტია. ფოტოგრაფი ოლივერ მეკესი და ბიოლოგი ნიკოლ ოტავა მიკროსკოპულ სამყაროს აღბეჭდავენ პროექტის ფარგლებში „მეცნიერების თვალი“.