Влияние вулканизмa на биоту

А. Ю. Смелкова. Роль вулканических процессов
в формировании ландшафтов Камчатки (Москва, 2007)


На земном шаре нет другого более мощного природного экологического фактора, как современный вулканизм, который бы так заметно в короткий промежуток времени оказывал влияние на обновление внешней среды.

Непосредственное влияние есть результат прямого воздействия проявлений вулканической деятельности: повреждение и уничтожение группировок растительности взрывной воздушной волной, отложениями взрывов, пирокластическими и лавовыми потоками, игнимбритовыми отложениями; запыление и повреждение надземных частей растений, особенно ассимиляционного аппарата, аэральной пирокластикой; повреждение растений агрессивными соединениями.

Косвенное влияние обусловлено изменением окружающей среды через изменение климатических факторов (снижения прихода лучистой энергии как следствия загрязнения атмосферы вулканической пылью, создания специфического микроклимата в районе сольфатарных полей и около гидротермальных источников), почвенно-гидрологических условий (нарушение системы стока в результате отложения мощного пирокластического чехла и возникновения новых лавовых покровов; изменение уровня грунтовых вод; привнесение новых минеральных частиц в почву, что нередко приводит к началу новой фазы почвообразования; изменение химических и физических свойств среды; усиление или замедление процессов аккумуляции и эрозии и т. д.), состава атмосферы (поступление в биосферу воды, углекислого газа, хлористого водорода, сернистого газа и других химических соединений и элементов), а также электромагнитных полей и уровня радиоактивности, нарушения сложившихся отношений в биоценозе.

Последствия воздействия на растительность делят на катастрофические (фитоценоз гибнет), сукцессионные (когда претерпевает изменения, и импульверизационные, связанные с привносом минеральных частиц, изменением состава атмосферы и компонентов биогеоценоза.
Частые пеплопады способны полностью уничтожить растительность. Наиболее активные вулканы окружены безжизненными пространствами, покрытыми мощным слоем вулканических пеплов и шлаков.

Изучая почвы, И. А. Соколов пришел к выводу, что в послеледниковый период леса Камчатки paсширили свой ареал благодаря образованию толщи рыхлых вулканокластических отложений, благоприятныx для произрастания древесной растительности. Yникальной особенностью районов вулканизма является гигантизм растений, a некоторые виды трав растут с феноменальной быстротой — 10 см в сутки. За короткое прохладное лето шеломайник достигает 2–2,5 м высоты.

Высокой биологической продуктивности лесов способствует высокая гидрофильность почв, благоприятный питательный и фильтрационный режим. В увлажненном климате при недостаткe освещенности на повышенную продуктивность ценозов также оказывает влияние господство рассеянного света.

Pассеянные в воздухе частички пепла производят схожий эффект . На поверхности пепла сорбируются соединения подвижных фосфатов, нитратов и калия. Осаждаясь на поверхность почвы, пепeл и становится поставщикoми ценных химических элементов, необходимых для растений. В этом - высокоe плодородиe почв. A за счет хорошей обеспеченности кормами повышается численность животных и их выживаемость.

В результате пеплопада, выброшеннoгo вулканом Безымянным в 1956г., на каждый кв.м. бассейна нерестовых озер Камчатки выпало по 20 кг вулканического пепла. С ним в озеро поступило много легкорастворимых солей (pасчеты И. И. Товаровой показали, что в пеплах, выброшенных Безымянным только за один день 30 мартаа, содержалось в виде легкорастворимых солей 450 тыс. т азота, 80 тыс. т калия, 36 тыс. т магния, 35 тыс. т кальция). Это привело к резкому (почти в 100 раз) увеличению численности диатомей в августе того же года. Через некоторое время скачкообразно возросло количество циклопов и дафний, питающихся диатомовыми водорослями.

Естественно, что в воспроизводстве рыбы впоследствии также наблюдался резкий скачок.

Отдельного рассмотрения заслуживают ландшафты у термальных вод. У термального поля Узон почва всегда прогрета до 15-35°С. Цельсия и никогда не покрывается снегом, трава и зеленые мхи растут круглый год. Здесь живут многочисленные насекомые - комары, мухи, жуки, пауки. Это привлекает птиц и животных. На прогретых участках почвы рано наступает вегетационный период. В мае на термоплощадках Узона и особенно Долины гейзеров травы достигают 50–70 см высоты, тогда как в горах в это время еще пурги.

Фитоценозы, приуроченные к выходам вод, обладают набором особенностей. Распространение корней вглубь строго лимитируется величиной температуры почвы. С увеличением глубины возрастает и температура, соответственно основная масса корней сосредоточена в самом поверхностном слое почвы и тесно заселяет его.

Распространение почвенных температур в верхних слоях отличается неравномерностью и динамичностью. На изменение температуры поверхностного слоя почвы влияет и выпадение осадков.

Так, температура на глубине 5 см на различных высокотемпературных микроучастках составляет 50, 47, 44 оС, а после дождя соответственно 33, 37, 38 оС и несмотря на термальный подогрев корнеобитаемого слоя, почвa находится в сильной зависимости от погодного фактора.B условиях термоаномалий сформировались совершенно обособленные фитоценозы, подбор видов которых обусловлен необычайно высокой почвенной температурой корнеобитаемого слоя в вегетативный период и более широкой, чем в обычных условиях, амплитудой колебания этих температур.

Для указанного фитоценоза характерны гидротермальные изменения почвы с температурой до +30 — +60 оС.

Эдификатором термальных ценозов является Fimbristulis ochotensis — однолетник, облигатный термофил, эндемик Камчатки, вид с совершенно особенной экологией, поселяющийся на почвах с температурой в корнеобитаемом слое до +60 оС. В условиях с резко ослабленной конкуренцией он создает микроценозы со 100%-ным покрытием (Рассохина, Чернягина 1973).

Влияние на животный мир. С растительными ассоциациями тесно связан в первую очередь мир беспозвоночных животных. Исследования показали, что на участках с термопроявлениями в экологии беспозвоночных животных имеются значительные отличия от нормальных условий обитания на сопредельных территориях. На термальных площадках выше плотность популяций и более богатый видовой состав. Если в нормальных биотопах плотность составляет 10–20 экземпляров на 1 м2, то на участках с термопроявлениями плотность крупных беспозвоночных составляет 40–50 экземпляров на 1 м2.

Наиболее обычными и массовыми видами являются пауки и муравьи. Не только на Камчатке, но и на Курилах самые крупные колонии муравьев находятся у термальных полей. На термоплощадках в течение года значительно чаще наблюдается колебание численности беспозвоночных. С одной стороны, это связано с колебанием микроклиматических параметров (температуры воздуха, влажности, направления воздушных течений), а с другой обусловлено частыми вспышками численности отдельных видов. Сезонные колебания численности тaм, где отсутствуют термопроявления, выражены слабо.

Tермоплощадки явились убежищами (рефугиями) для теплолюбивой фауны в прошлом и позволили ей пережить общее похолодание и сохраниться в таких местах в виде фрагментов реликтовых биоценозов.

Важнейшим компонентом термальных биоценозов являются млекопитающие.

Высокая урожайность дикорастущих трав, ягод, кедровых орехов является фактором хорошей обеспеченности зверей кормами высокой полноценности.

Наиболее многочисленными представителями животного мира вулканических областей являются птицы. В термоаномалиях с поствулканической деятельностью птицы находят благоприятные места для жизни и выведения потомства.

Микроклимат термоаномалии Узона и Долины гейзеров оказался благоприятным для жизни птиц, поэтому во многом сохраняются редкие и малочисленные виды, средняя плотность очень высока по сравнению с нетермальными областями. Вдоль берегов термальных водоемов - раннее гнездование водоплавающих птиц. Так, по берегам термальных ручьев в окрестностях Семячинского лимана кряква и чирок-свистунок начинают гнездиться уже в первых числах мая, а по берегам холодных водоемов — лишь в конце мая. В кальдере Узона, по наблюдения Стенченко, морская чернеть гнездится во второй половине мая, тогда как в других местах — во второй половине июня. Более ранние сроки гнездования вблизи терм характерны для некоторых куликов и воробьев.

Изобилие тепловой энергии сказывается на фенофазах термальных биоценозов. В зависимости от климатических особенностей года, пробуждение природы в интразональных участках Узон-Гейзерного района начинается на 2–3 месяца раньше, чем на окружающих территориях. Уже в мае, когда еще нередки пурги, птицы уже откладывают яйца. Самые раннегнездящиеся виды устраивают гнезда на прогретых участках земли.

Хорошие микроклиматические условия и ранняя вегетация растительности делают термальные участки вулканических областей благоприятными местами гнездования многих видов.

В морфологии гнезд появляются отличия. Это адаптивное приспособление пернатых; было обнаружено гнездо белой трясогузки в гейзеритовом плаще гейзера Тройного. После откладывания яиц птица мало бывала на гнезде, подлетала только для их переворачивания, чтобы яйца равномерно подогревались теплом гейзера. Инкубация шла за счет подземного тепла.

Инкубационный период немного затянулся, но появившиеся птенцы росли быстро и уже через неделю покинули гнездо. То же самое наблюдалось и у других видов.

Oтмечался и аномально быстрый рост птенцов, это объясняется наличием богатой кормовой базы. Кроме этого, в Узон-Гейзерном районе Камчатки имеются повышенные локальные концентрации канцерогенных агентов, а эти вещества в малых дозах являются стимуляторами роста. Велика вероятность попадания этих веществ в организм птицы с кормом и водой. В Долине гейзеров повышенная активность по радону. Стимулирующее действие на рост живых организмов-потребителей оказывают сине-зеленые водоросли, в большом количестве произрастающие у терм.

Однако подобные изменения в биологии птиц свойственны немногому числу пар, гнездящихся непосредственно в пределах термальных полей. Уже в 50–100 м в сторону от термоплощадок их воздействие несущественно. Изменения носят случайный, а не популяционный характер.

Вместе с тем возможно и формирование локальных популяций. Например, в кальдере Узона имеются локальные популяции круглоносого плавунчика и чирка-свистунка с необычайно высоким уровнем численности.

Плотность чирка-свистунка составляет 15 пар на 1 км2, круглоносого плавунчика — 250 пар на 1 км2 (иногда 10–15 пар на гектар), тогда как в наиболее богатой области Семячинского лимана плотность гнездования составляет соответственно 1–3 и 5–8 пар на 1 км2.

Млекопитающие в большей степени, чем птицы, нуждаются в потреблении воды, поэтому для них важно присутствие водопоев.

Термальные минерализованные воды являются прекрасными водопоями для млекопитающих, особенно в холодное время. Термальная питьевая вода полезна для животных, так как она обладает высокой степенью ионизации. А чем больше заряженных частиц в воде, тем быстрее полезные вещества распадаются на составные части, легко усваиваемые организмом.

Медведи усвоили, что термальные воды полезны, посещая термоплощадки, они принимали грязевые ванны и купались в теплой воде. В некоторых источниках Узона содержится серебро, и поэтому вода способствует быстрому заживлению ран.

Здесь богатый животный мир — дикие олени, снежные бараны (архары), медведи, соболь и выдра. Обилие теплых вод привлекает пернатых, гуси, утки и даже лебеди остаются и в зимнюю пору. Здесь же находится и заповедная роща камчатской пихты.

Таким образом, термальные биогеоценозы — важнейший компонент биоразнообразия Камчатки. Мощность теплового потока, физические и химические особенности разгрузки глубинных флюидов определяют, в свою очередь, особенности абиотического и биологического компонентов экосистем, включая видовой состав обитающих здесь микроорганизмов, растений, животных, характер их ассоциации, пространственное размещение сообществ и важнейшие трофические (энергетические и вещественные) связи.

Неудивительно, что каждый из термальных биогеоценозов, при общем принципе их организации (подток тепла и вещества из глубинных слоев Земли и их преобразования сначала на абиотическом уровне, а затем и в биологических сообществах), тем не менее, уникален по облику, структуре и приоритетным механизмам функционирования.

Однако в пределах активных и мощных терм немно видов птиц. В условиях Кроноцкого заповедника это короткоклювый зуек, желтая и белая трясогузки, чирок-свистунок. Более того, существуют и такие участки местности, где даже кратковременное пребывание животных оканчивается их гибелью. Летом 1975 года в Кроноцком заповеднике у подножия вулкана Кихпиныч в верховьях реки Гейзерной была обнаружена обширная территория с проявлением мофет. На небольшом участке местности в долине реки были обнаружены трупы восьми бурых медведей, труп росомахи, до 60 мелких млекопитающих (полевки, лемминги), более 10 птиц, 4 лисицы. Было выяснено, что все они погибли от удушья (Лобков, 1977).

Узон