Утром она [пыль] стояла в воздухе, точно туман, а солнце было ярко-красное, как свежая кровь. И этот день и весь следующий небо сеяло пыль на землю. Земля покрылась ровным мягким слоем. Пыль оседала на кукурузу, скапливалась кучками на столбах изгородей, на проводах; она оседала на крыши, покрывала траву и деревья.

Хабубы – так по-арабски называются пыльные бури, – словно бедствие библейского масштаба, чуть менее ста лет назад наводили ужас на жителей Среднего Запада. Правда, эта беда была наслана не рукой Господа, а спровоцирована худшей антропогенной экологической катастрофой в США. Великие равнины широким коридором простирались к востоку от Скалистых гор, от Мексики до Канады. Земля там скудная и сухая, покрытая сообществом крайне выносливых растений. В первую очередь это, конечно, растительность прерий, плотная корневая система которых стабилизирует почву. Впрочем, рано или поздно на эту территорию пришел человек. Правительству было известно, что равнина была чрезвычайно сложной для пахоты, и что преуспеть могли только большие фермы, имеющие сложные оросительные системы.

Маленькие семейные фермы без достаточного капитала не имели возможности возделывать такую землю. Тем не менее вплоть до 1930-х годов эту землю активно рекламировали и бесплатно отдавали поселенцам. Им обещали, что эта «особенно плодородная» земля требует лишь «касания» плугом для полного раскрытия ее потенциала. К тому же пришла пора платить за недавно проложенную сеть железных дорог, поэтому их владельцы также присоединились к пропаганде в пользу «Нила Нового Мира». Примерно треть Великих равнин за десятилетие была превращена в зеленые луга и пастбища. Иными словами, землю глубоко пропахали с помощью лошади и плуга, разрушив крепкую корневую систему прежде обитавшей там растительности.

Еще одно обещание правительства США состояло в том, что скоро на эти земли придут дожди. Вместо этого наступил апокалипсис. Незащищенная земля становилась все суше и горячее, теряла стабильность и была подвержена засухе и эрозии. Более того, возникло редкое погодное явление, обратившее вспять то высокое струйное течение в тропосфере, которое движет облака и дождь на Среднем Западе. Отныне же осадков не было, урожай высох, а мощные облака пыли колоннами вздымались вверх. В одном только 1933 году случилось более пятидесяти хабубов, которые, словно черные отвесные скалы, нависали над местностью.

На фотографиях этого периода можно увидеть, как дома и дворы до уровня крыш покрыты массой из пыли и земли, как будто в результате странного серого наводнения. Свидетели произошедшего рассказывали о маленьких крупинках, которые обдирали кожу, как наждачная бумага, вызывали слепоту, заставляли скот задыхаться, а детей болеть особым воспалением легких, вызванным пылью. Об этом пишет Тимати Иган в своей знаменитой книге «Худшее трудное время». Никакого спасения не было. Вечерами семьи уплотняли окна и двери влажными платками, а с утра снова оттирали свои дома и хижины от пыли.

Пыль в воздухе заглушала голоса кукарекающих петухов, а на небе сияло солнце красно-кровяного цвета. После обеда быстро темнело, поэтому люди, которые по той или иной причине оказывались на улице в пыльном тумане, привязывали к туловищу веревку, чтобы потом найти дорогу домой. Пыль из Великих равнин постепенно достигла Чикаго на другом конце страны и столь же далекого Вашингтона. Более того, она осела даже на кораблях в океане. Кульминация пришлась на 14 апреля 1935 года, сейчас эта дата известна как «Черное воскресенье» – в тот день произошел самый страшный хабуб. Согласно Игану, тогда над землей закружилось в два раза больше земли, чем за семь лет было вырыто при строительстве Панамского канала.

После этих событий у большинства фермеров не осталось возможности для выживания на Среднем Западе. Фотограф Доротея Ланж стала знаменита портретами направлявшихся на Запад бывших земледельцев и их детей, истощенных, удрученных горем и одетых в лохмотья. Они, как и семья Джоуд в легендарном романе Джона Стейнбека «Гроздья гнева», последовали за еще одним пустым обещанием. Они услышали, что в больших городах Калифорнии и в иных местах якобы была работа, что, впрочем, из-за мирового экономического кризиса 1930-х годов тоже оказалось неправдой. Тем, кто остался, тоже мало посчастливилось: и без того скудный урожай был уничтожен грибковыми инфекциями, равно как и сама земля не смогла восстановиться после разрушения.

Справедливости ради стоит сказать, что не всегда дестабилизация сухой почвы и ее подверженность эрозии приводят к таким катастрофическим последствиям. Тем не менее даже небольшие изменения, происходящие достаточно продолжительно, могут поставить под угрозу снабжение человечества различными ресурсами. Более того, в результате изменения климата целые местности сталкиваются с повышением температуры и уменьшением количества осадков. В особой опасности при этом находятся биологические почвенные корки – в основном невидимые или достигающие лишь нескольких миллиметров в толщину, жизненные сообщества. Они покрывают почву в пустынях и сухих местностях, но также могут формироваться у камней и под ними.

То, где они образовываются и образовываются ли вообще, зависит от осадков, температуры и от сельскохозяйственного использования. Такие корки преобладают в пустынях, степях и саваннах, прежде всего в южной Африке, Австралии, Азии, а также на юго-западе США. Лишь в умеренных зонах, например, в Центральной Европе, где сосудистые растения в виде кустарников и деревьев полностью покрывают землю, почвенные корки встречаются редко. Согласно исследованию Института химии Макса Планка в Майнце, проведенному под руководством Беттины Вебер, биологические почвенные корки покрывают вплоть до двенадцати процентов поверхности Земли, что соответствует примерно сорока процентам материковой массы.

Если гелевые слои на поверхности океанов представляют собой влажные слизистые оболочки планеты, то биологические почвенные корки – это живая кожа Земли, накапливающая и трансформирующая питательные вещества. Помимо этого, корки играют центральную роль в таких геохимических процессах, как глобальные циклы азота и углерода. «В почвенных корках есть что-то слизистое, – говорит Вебер. – Несмотря на то что эти корки сухие и твердые, в них параллельно присутствует некий слизистый аспект». Этому поспособствовали цианобактерии, которые зачастую стоят у истоков различных биохимических процессов. К примеру, они производят слизистый матрикс из экзополисахаридов, склеивающий вместе частицы почвы и таким образом защищающий ее от эрозии. Кроме того, гидрогель важен еще и потому, что он может сохранить то редкое и малое количество воды, которое образуется после дождя, пока она не испарится и не иссякнет.

Биологические почвенные корки – сложно устроенные жизненные сообщества, которые в науке классифицируются по стадиям развития. Первопроходцами выступают цианобактерии, которые готовят почву для других бактерий, в том числе архей и грибков, разлагающих органическое вещество. За ними следуют лишайники, мхи, а также одноклеточные организмы, черви, моллюски и членистоногие, например ногохвостки. Впрочем, стоит учитывать, что расселение может стать разнообразным и, предположительно, приведет к появлению нескольких сотен видов только через годы, а иногда и десятилетия.

Стоит отметить, что биологические почвенные корки можно классифицировать не только по времени возникновения, но и по слоям в пространстве, в которых они находятся. Сильно пигментированные грибы, а также все организмы, участвующие в фотосинтезе, например цианобактерии, селятся, как правило, на верхних слоях, поскольку они не только хорошо выдерживают ультрафиолетовые лучи, но и попросту в них нуждаются. В более глубоких слоях экосистемы проживают существа, не переносящие солнечный свет. Они отличаются способностью переживать долгие периоды засухи. Специалистами здесь являются тихоходки, которые на время засухи впадают в анабиоз, а затем быстро возвращаются к жизни, когда вода снова оказывается в доступе.

В настоящий момент биологические почвенные корки находятся под угрозой: по расчетам Беттины Вебер, в будущем может исчезнуть четверть этой защитной оболочки. Факторами риска являются изменение климата и демографический рост на планете. Это связано с тем, что для снабжения большего количества населения местности с сухой, до этого не использованной в сельском хозяйстве почвой, нужно превратить в пахотные земли. Иными словами, необходимо будет использовать земли, которые прежде были покрыты почвенными корками.

Жильят не допускал, что воздух необитаем. Он говорил: «Море полно жизни, почему же быть пустой атмосфере? Существа цвета воздуха, вероятно, сливаются со светом и ускользают от нашего взгляда <…> они пропускают свет и не оставляют тени, они лишены очертаний, ничего-то мы о них не знаем, и нам их не изловить». Жильят воображал, что если бы удалось выкачать атмосферу, как воду из пруда, то обнаружилась бы уйма удивительнейших существ.

Подобная динамика может иметь глобальные последствия и, в частности, повлиять и на азотный цикл. Азот содержится в почве и в атмосфере, но не может напрямую использоваться растениями. Как следствие, растения в этом вопросе зависят от помощи бактерий, фиксирующих азот и превращающих его в пригодную для потребления форму. Беттина Вебер пришла к выводу о том, что половину этой важной работы, вероятно, осуществляют почвенные корки. Нарушение их структуры чревато опасными последствиями для экосистем, расположенных в местностях, бедных питательными веществами. В результате потери почвенных корок земля может столкнуться с усиленной эрозией от ветра и воды, а атмосфера – наполниться огромным количеством соответствующих мельчайших частиц.

Такие изменения в атмосфере крайне вредны для здоровья человека, причем не только для тех, кто страдает аллергией и аллергическим ринитом от распространения цветочной пыльцы. С целью предотвращения этих последствий необходимо сделать так, чтобы никогда не повторились события 1930-х годов, произошедшие в Великих равнинах. Напомним, что тогда из-за разрушения корневой системы и чувствительных почвенных корок начались масштабные пыльные бури.

А вот урок про миазмы, переносящие смертельные инфекции, например малярию (mal aria – плохой воздух), уже давно предан забвению. Тем не менее воздух вокруг нас наполнен микробами, пыльцой и другими частицами, которые, возможно, могут быть для нас опасны. Выдающийся микробиолог Луи Пастер первым доказал, что открытые раны могут быть заражены микробами из воздуха. Это сделало его в определенной степени основоположником аэробиологии. Первая и на данный момент последняя веха популярности этого раздела науки связана с событиями 1930-х годов, когда фермеры на Среднем Западе, пострадав от мирового экономического кризиса и бушующих хабубов, столкнулись еще и с патогенами, заразившими растения.

В нужное время и в нужном месте однажды оказался необычайно харизматичный Фред К. Мейер из министерства сельского хозяйства США. Имея удостоверение летчика, он решил выяснить, как распространяется ржавчинный грибок и его споры, а также какую роль в этом играет природа и атмосфера. Для этого Мейер пригласил в свою команду звезд американской авиации того времени. Среди них была Амелия Эрхарт, которая, как и Мейер, впоследствии погибла при крушении самолета. К ним присоединилась семейная пара Линдберг: за счет легендарного перелета через Атлантический океан Чарльз Линдберг затмил свою жену Анну, которая, впрочем, была одной из первых женщин-пилотов в США и зачастую садилась за штурвал во время совместных полетов с мужем.

Так случилось и в полете 1933 года, когда пара выполняла рейс из США в Данию через Гренландию. По согласованию с Мейером в качестве неких воздушных ловушек они использовали так называемые «небесные крюки». Чарльз сделал их сам из металлического цилиндра, в него вставил стеклянные пластины с клейкой поверхностью, куда прилипали все твердые частицы из воздуха. В итоге на расстоянии километра над Гренландией были обнаружены споры ржавчинного и других грибков, которые росли на полях в тысячах километров от этой местности, нанося огромный ущерб сельскому хозяйству.

Результат был очевиден: эти споры передвигались по разным частям планеты высоко в атмосфере, словно воздушные кочевники, причем не в одиночку. В своих закупоренных ловушках Линдберги привезли, помимо всего прочего, частицы пыльцы, фрагменты гифов грибов, одноклеточные водоросли, диатомовые водоросли, крылья насекомых, вулканический пепел и стекло.

Наряду с бактериями, живущими глубоко в земной коре, бактерии и споры за облаками также определяют границы биосферы. Все живые обитатели и гости воздуха, которые не могут летать сами, а лишь зависят от движения ветра, иногда по аналогии с дрейфующими жизненными сообществами в океане называются аэропланктоном.

На этом, правда, сходства заканчиваются. Вопреки тому, что предполагает герой Жильят в романе Виктора Гюго «Труженики моря», в небесной вышине не существует самостоятельного желеобразного мира, а значит, нет и прозрачных воздушных рыб и медуз.

Тем не менее там обитают многочисленные микробы. Из различных исследований нам уже известно, откуда они произошли и где начинается их путешествие. К примеру, они часто попадают в атмосферу из моря. Так случается, когда в воде сначала поднимаются воздушные пузырьки, а затем лопаются на желеобразной, заселенной другими микробами поверхности. К большому удивлению, похожее явление имеет место, когда на пахотную землю падают капли дождя, в результате чего пыль вместе с микробами вихрем поднимается вверх.

Листья растений тоже могут служить благоприятной площадкой для микробов, если сами растения (не удивляйтесь!) простужены. Многие возбудители заболеваний, представляющие угрозу для человека, передаются воздушно-капельным путем. Как доказала Лидия Буруиба из Массачусетского технологического института, похожее распространение инфекций, скажем, грибковых патогенов, наблюдается и у растений, например через капли дождя. Патогены при этом имеют слизистую оболочку из клейкого вещества, которая их защищает и не дает ветру их унести. Таким образом, когда капля дождя падает на лист растения, вода стекает, а микробы остаются.

Еще одним опасным возбудителем заболеваний среди растений является Pseudomonas syringae – бактерия, специализирующаяся на жизни в воздухе. Стоит сразу отметить, что этот патоген встречается как везде на земле, так и в воде, однако он может выжить и несколько дней в атмосфере, где он существует, предположительно, за счет поднявшихся столь же высоко частей растений. Образует ли он там биопленку, неизвестно. «Доказательства по этому вопросу пока отсутствуют, – говорит микробиолог Ганс-Курт Флемминг. – Впрочем, крайне вероятно, что такие биопленки существуют. Гипотетически микробы могут существовать в виде мелких частиц в облаках». При этом некоторые из них там чрезвычайно активны. Например, некоторые виды Pseudomonas syringae выделяют специальный протеин, который способен заморозить воду при довольно высоких температурах. Иными словами, эта бактерия наряду с другими микробами и частицами может кристаллизировать воду и образовывать лед. Предполагается, что при слишком некомфортных условиях в воздухе Pseudomonas syringae может возвращаться на землю внутри самостоятельно образованной градины или снежных хлопьев для поиска более благоприятной для заселения территории.

В целом микробы в аэрозолях вносят вклад и в формирование облаков, что лишь подтверждает их участие в различных фундаментальных природных процессах. Некоторые ученые уже говорят о «воздушном микробиоме», то есть микробиоме, обитающем в воздухе. Одно длительное исследование показало, что микробный состав воздушного планктона над Гренландией сильно зависит от времени года, в связи с чем заметна серьезная разница между летом и зимой. Наряду с пауками, бескрылыми насекомыми, спорами, семенами растений, многими другими обитателями и их составными частями там прежде всего можно обнаружить сотни видов бактерий и тысячи видов грибков. На данный момент существует угроза того, что еще до того, как нам удастся понять механизм взаимодействия и значение этих сообществ, климатические изменения могут бесповоротно на них повлиять.

Биологические почвенные корки, также находящиеся под угрозой, тесно связаны с аэропланктоном. Для почвенных корок опасны даже маленькие нарушения, не говоря уже об изменении климата и распространении сельского хозяйства. Эти хрупкие экосистемы могут быть разрушены следами от обуви, копыт и шин, и затем почвенным коркам понадобятся десятилетия на то, чтобы регенерироваться, хотя возможность полного восстановления может быть крайне мала. Таким образом, в их лице мы можем потерять одно из жизненных сообществ, представителей которого с точки зрения эволюции можно назвать первопроходцами. Помимо того, что их можно обнаружить на всех континентах и во всех климатических зонах, обязательно стоит упомянуть и следующее. Вполне вероятно, что они были первыми, кто решился появиться на сухой земле и вдоль границ водоемов, а затем уже постепенно продвигался внутрь континента.

Почвенные корки продолжают создавать жизненное пространство для многих других организмов путем накопления азота или потребления и трансформации углекислого газа из атмосферы. К тому же корки важны для процесса выветривания, так как разрушают минеральный субстрат. Важно также сказать о том, что слизистый матрикс цианобактерий сохраняет тот малый доступный объем воды, который идет на пользу как всем почвенным коркам, так и высшим растениям, растущим на этой территории, в том числе и на пастбищах. Впрочем, много – не всегда означает хорошо, и тому есть наглядные примеры. Пустыня Атакама в Чили относится к самым сухим местам на Земле. Здесь в почвенных корках или по меньшей мере в качестве микробиома может выжить лишь минимальное число бактерий, водорослей и лишайников. Когда в 2017 году, после крайне засушливых десятилетий, в результате изменения климата над этой областью прошла череда ливней, казалось, что у выносливых обитателей пустыни наконец будет достаточно воды. На самом же деле это явление привело к массовой гибели микробов, поскольку из-за неожиданного избытка жидкости они лопались. Таким образом, среди и без того малочисленных микробов, прежде проживавших в почве Атакамы и на ее поверхности, выжила лишь самая малая часть.

Рисунок 48. Бактерия Akkermansia muciniphila – один из «садоводов» слизистых поверхностей человека (1). Микропластик попадает в планктон (2). Изменение климата и болезни: иглокожие, такие как морская звезда-подсолнух (3), подвержены эпидемии. Неужели это загадочное глубоководное существо (4) также находится под угрозой?