Смелкова А. Ю. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки - Глава 3. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки

Категория: Вулканы Камчатки.

А. Ю. Смелкова. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки

Квалификационная (дипломная) работа студентки
географо-экологического факультета естественно-экологического института
Московского государственного областного университета (Москва, 2007)

Научный руководитель — профессор кандидат геолого-минералогических наук В. И. Зубов

Глава 3. Роль вулканических процессов в формировании ландшафтов Камчатки

3.1. Влияние на литосферу и рельеф

Современные рыхлые отложения Камчатки формируются при одновременном влиянии трех групп процессов: 1) выветривания коренных (массивно-кристаллических, осадочных и т. п.) пород, переотложения продуктов их выветривания и дальнейшего гипергенного изменения образующихся наносов; 2) отложения рыхлых пород в результате вулканических извержений и выпадения на земную поверхность аэрального вулканокластического материала; 3) выветривания и переотложения рыхлых вулканогенных пород и дальнейшего гипергенного изменения образующихся при этом наносов (по И. А. Соколову, 1973).

Соотношение между этими тремя группами процессов определяет сложную картину распределения рыхлых отложений на территории полуострова. Подробно рассмотрим вторую и третью группу процессов, то есть процессы, специфичные для вулканических областей, преобладающие здесь и представляющие в своей совокупности самостоятельный вулканогенно-осадочный тип литогенеза, впервые выделенный Н. М. Страховым (1962, 1963).

Прежде чем перейти к характеристике рыхлых отложений полуострова, рассмотрим основные закономерности аэрального отложения пирокластических пород в условиях Камчатки.

В зависимости от расстояния от центра извержения, величины поступления твердых веществ колеблются в очень широких пределах, изменяясь более чем на три порядка. Поступление пеплов определяется не только расстоянием от вулкана, но и направлением господствующих ветров. С уменьшением поступления веществ на земную поверхность по мере удаления от очагов извержения уменьшается и мощность современных (послеледниковых) аэральных рыхлых вулканических отложений — от нескольких метров вблизи вулкана до нескольких сантиметров в северо-западных и северных районах полуострова. Параллельно уменьшению мощности отложений происходит выравнивание их гранулометрического состава и увеличивается относительное содержание более тонких частиц — вулканических песков и пеплов (табл. 1)

Табл. 1

Влияние дальности аэрального переноса на мощность и гранулометрический состав современных аэральных вулканических отложений (по И. А. Соколову, 1973)  

Сортировка материала в процессе аэрального переноса приводит к закономерному изменению его химического состава по мере удаления от центров извержений (табл. 2).

Табл. 2

Влияние дальности переноса на химической состав аэральных вулканокластических отложений (по И. А. Соколову, 1973)

Вблизи вулканов характер пород обусловлен в основном свойствами магмы ближайшего очага извержений. Минералогический и химический состав пород колеблется здесь в очень высоких пределах — от дацитов и риолитов до базальтов (последние преобладают). По мере удаления от вулканических центров роль отдельных магматических очагов нивелируется и диапазон колебания состава пирокластических пород становится уже, приближаясь к среднему составу магматических пород Камчатки (андезитобазальту). Одновременно в составе пород уменьшается содержание тяжелых минералов (тяжелые минералы имеют большую скорость падения и выпадают ближе к центру извержения) и соответственно снижается содержание полуторных окислов (в основном за счет уменьшения содержания железа).

Таким образом, в изменении химического состава пирокластических пород по мере удаления от действующих вулканов прослеживаются две основные тенденции: 1) выравнивание состава отложений, уменьшение диапазона колебаний в содержании кремнезема и полуторных окислов и 2) уменьшение содержания железа и увеличение содержания кремния. Последняя закономерность связана, по-видимому, не только с дифференциацией материала в процессе переноса, но и с тем, что дальность разноса пеплов связана с высотой, на которую они были выброшены при извержении, то есть с силой взрыва. А максимальная сила взрыва наблюдается обычно именно при извержении вулканов с кислым составом магмы.

В пределах Камчатского полуострова по мере удаления от центров извержения очень существенно меняются среднее количество ежегодно поступающих на земную поверхность твердых веществ и их гранулометрический, минералогический и химический состав. Меняется и периодичность пеплопадов. В удаленных от вулканов районах пеплопады наблюдаются только при сильных извержениях. Соответственно и степень влияния пеплопадов на процессы современного литогенеза, выветривания и почвообразования по мере удаления от вулканов претерпевает различные изменения.

По степени влияния пеплопадов на процесс формирования современных рыхлых отложений выделено три зоны: 1) зона интенсивных пеплопадов, вытянутая вдоль восточного побережья и в основном совпадающая с максимально активной зоной в сейсмотектоническом отношении; 2) зона умеренных пеплопадов с подзоной ослабленных, занимающая центральные и юго-западные районы, долину реки Авачи и частично восточное побережье; 3) зона слабых пеплопадов, которая занимает северные и северо-западные районы Камчатки и, по-видимому, выходит за ее пределы, охватывая приморские районы Магаданской области и Корякский автономный округ (рис. 5).

Рис. 5. Интенсивность пеплопадов на Камчатке (по И. А. Соколову, 1973): 1 — зона слабых пеплопадов; 2 — зона умеренных пеплопадов; подзона ослабленных пеплопадов; 3 — зона умеренных пеплопадов; 4 — зона интенсивных пеплопадов

В зоне интенсивных пеплопадов выпадение пирокластического материала наблюдается обычно не реже одного раза в 10–20 лет. Количество материала, поступающего на земную поверхность в результате одного извержения, может достигать нескольких десятков тысяч тонн на 1 км².

Среди современных рыхлых пород в зоне интенсивных пеплопадов господствуют непереотложенные водными потоками аэральные пирокластические отложения, занимающие здесь все водоразделы и склоны. Мощность этих отложений обычно превышает 1,5–2,0 м. Слоистость выражена очень четко. Мощность отдельных слоев колеблется от долей сантиметра до десятков сантиметров. Каждый слой соответствует одному извержению или циклу извержений. На границах между слоями обычно отмечаются погребенные органогенные почвенные горизонты. Но нередко извержения следуют так быстро одно за другим, что гумусовые горизонты сформироваться не успевают. Гранулометрический состав отложений исключительно пестрый — от вулканических песков и пеплов до лапиллей и вулканических бомб.

Граница между зонами интенсивных и умеренных пеплопадов определяется между темпами литогенеза и почвообразования: в зоне интенсивных пеплопадов почвообразование не успевает освоить свежие порции пеплов в период между пеплопадами, а в зоне умеренных пеплопадов литогенез и почвообразование протекают синхронно.

В зоне умеренных пеплопадов периодичность поступления пирокластического материала резко сокращается. Выпадение пеплов, как правило, не вызывает гибель растительности. Небольшие порции пеплов рассеиваются в горизонте лесной подстилки и затем, по мере ее минерализации, поступают в верхние минеральные почвенные горизонты, не образуя хорошо видимых слоев. Обильное выпадение пеплов, сопровождающееся погребением поверхности почв, происходило только в отдельные периоды общего усиления вулканической деятельности.

Мощность аэральных пирокластических отложений в зоне умеренных пеплопадов не превышает 1,5 м и обычно колеблется около 60–80 см. Гранулометрический состав отложений довольно однородный — вулканические пески и пеплы. Их средний химический состав примерно соответствует среднему химическому составу магматических пород Камчатки — андезитобазальту.

Аэральные пирокластические отложения господствуют на водоразделах и склонах, покрывают надпойменные террасы реки Камчатки, ледниковые формы рельефа и аллювиально-пролювиальные древние (доледниковые) конусы выноса. На очень крутых склонах и на больших высотах (в зоне горной тундры) аэральные пирокластические отложения обычно полностью или частично уничтожены процессами эрозии и солифлюкции, и на поверхность выходят маломощные щебнистые элювии и элюво-делювии плотных пород.

В зоне слабых пеплопадов мощность аэральных пирокластических отложений не превышает 20 см. Их гранулометрический, минералогический и химический состав довольно однородный: они представлены главным образом вулканической пылью (размер частиц <0,1 мм), в составе которой преобладает кислое вулканическое стекло, и соответственно имеют, как правило, кислый состав (содержание более 65 %). Слоистость не прослеживается, погребенные органогенные горизонты отсутствуют.

Многообразна рельефообразующая роль современного вулканизма. Она не только проявляется в формировании специфических вулканогенных форм рельефа — вулканических конусов, кальдер, лавовых потоков и полей и т. п., но и в видоизменении экзогенных рельефообразующих агентов на всей прилегающей к вулканическим областям территории радиусом в десятки и сотни километров. Засыпание поверхности плащом рыхлых отложений, обладающих прекрасной фильтрационной способностью, резко тормозит процессы эрозионного расчленения рельефа, так как поверхностный сток в этих условиях практически отсутствует даже на крутых горных склонах. Нередко приходилось наблюдать древние эрозионные формы рельефа, "законсервированные" чехлом вулканических пеплов. Мощность такого чехла может не превышать 50–70 см.

Своеобразные формы рельефа образуются в результате деятельности мощных грязекаменных потоков — лахаров. Лахары возникают обычно при зимних извержениях, когда выпадение вулканических продуктов вызывает таяние снега и бурные, обладающие огромной разрушительной силой грязекаменные потоки со скоростью в десятки километров в час устремляются вниз по горным долинам и склонам и выносятся на подгорные территории, где они образуют гигантские веерообразные пологонаклонные равнины. Эти равнины затем подвергаются эрозионному расчленению деятельностью "сухих" рек — временных водотоков, возникающих при таянии снегов или обильных осадках. (По Ю. И. Манько, А. Н. Сидельникову, 1989.)

3.2. Влияние на педосферу

Ученые единодушно считают, что современный вулканизм играет важную роль в процессах почвообразования. Различают прямое и косвенное влияние вулканической деятельности на почвообразовательный процесс.

Наиболее существенное влияние оказывает прямое воздействие, которое выражается в виде периодического поступления рыхлого пирокластического материала и других продуктов вулканических извержений на земную поверхность. Периодически повторяющиеся циклы мощных вулканических извержений сопровождаются засыпанием поверхности слоем вулканических песков и пеплов мощностью от нескольких десятков сантиметров до долей сантиметра. Происходит "омоложение" почв, погребение образовавшихся ранее генетических горизонтов. В результате формируется сложный, слоистый, полигенетический профиль, состоящий из нескольких наложенных друг на друга элементарных профилей. Погребенные горизонты утрачивают при этом свои былые функции и свойства и приобретают функции и свойства, соответствующие их новому положению в профиле. Верхние горизонты периодически обогащаются невыветрелым эндогенным материалом. Субстратом для почвообразования служат рыхлые вулканокластические отложения, роль которых как почвообразующих пород весьма специфична. Мощность почвенного профиля под влиянием пеплопадов непрерывно нарастает, причем самыми молодыми, наименее измененными почвенными процессами оказываются не нижние горизонты, а верхние. Процессы почвообразования и литогенеза в условиях вулканизма синхронны.

Под косвенным влиянием вулканической деятельности на почвообразовательный процесс понимают такое влияние, которое проявляется через другие факторы почвообразования — растительность, рельеф, состав атмосферных осадков и т. п. Такое влияние может быть достаточно существенным.

По-видимому, есть все основания считать, что в районах современного вулканизма мы сталкиваемся с еще одним мощным фактором почвообразования — вулканической деятельностью, проявляющейся в первую очередь в виде периодических пеплопадов. По масштабам воздействия на почвообразование вулканическая деятельность в районах ее активного проявления может быть поставлена в один ряд с такими факторами, как климат, растительность, почвообразующие породы и рельеф.

3.3. Влияние на гидросферу

Особенностью гидрологии Камчатки является наличие "сухих" рек — водотоков, свойственных вулканическим областям. "Сухие" реки зарождаются на склонах вулканов от таяния снегов и ледников.

"Сухие" реки, как считает Мелекесцев (1974), характерны для всех областей современного вулканизма, за исключением аридной климатической зоны.

По роду своей деятельности "сухие" реки можно назвать эпизодическими, так как сток у них кратковременный и наблюдается в основном в течение весенне-летнего сезона. Водный поток часто не доходит до места своего назначения, исчезая в низовье, реже в средней части долины, фильтруясь в мощных рыхлых вулканических отложениях. В период стока эти реки представляют грозную и стремительную силу, несущую массу пепла, песка, гальки, камней и валунов. Такой поток, словно рашпиль, стачивает берега, особенно на излучинах реки.

Долины "сухих" рек легко разделить на три части: верхнюю, среднюю и нижнюю. В верхней части долина имеет клинообразный поперечный профиль с одним руслом. Здесь наблюдается глубинная эрозия — водный поток углубляет свое русло, разрушая склон вулкана, унося вниз обломки горных пород.

В средней части долины поперечный профиль корытообразный, с одним основным и несколькими второстепенными руслами, которые непостоянны и часто перемещаются в пределах дна долины. В этой части долины глубинная эрозия выражена менее интенсивно, чем боковая.

Долина "сухой" реки в нижней части имеет ящикообразную форму с многочисленными небольшими руслами. Здесь наблюдается накопление твердых наносов. Относительные перепады высот от истока до устья могут достигать 1–1,5 км.

"Сухие" реки производят очень большую эрозионно-аккумулятивную работу. В результате их деятельности возникли значительные площади аккумулятивных равнин у подножий действующих вулканов. Например, по мнению С. В. Зонна с соавторами и других исследователей, водотоки типа "сухих" рек сыграли большую роль в формировании рельефа Центральной Камчатской депрессии. Исследования Мелекесцева показали, что основные массивы аккумулятивных равнин у подножия Ключевской и Авачинской групп вулканов созданы работой текучих вод, в том числе и "сухими" реками.

Яркой особенностью деятельности "сухих" рек является то, что в низовье долины наблюдаются блуждание водного потока по всей ширине днища и отложения на нем мощных наносов. При этом процессе основное русло выходит за пределы долины и разветвляется на множество мелких потоков, скорость которых уменьшается, вызывая интенсивное накопление пепла и песка.

Опасность таких разливов проявляется в полном уничтожении растительности. Под слоем песка и пепла оказывается плодородная почва и нижние части стволов деревьев. При большой мощности таких наносов — 0,7 м и более — отмечается гибель деревьев, в результате чего образуется сухостой — без травянистой растительности, фауны.

Еще одной особенностью гидрологии вулканических областей являются термальные источники, представляющие собой преимущественно нагретые грунтовые воды; в формировании их могут принимать участие и ювенильные воды. Термальные проявления возникают вследствие теплоотдачи глубинных магматических очагов. Они наблюдаются в районах современного вулканизма, а также на территориях, где уже произошло затухание вулканических процессов, но остывающие магматические очаги в течение очень длительного времени способны нагревать проникающие вглубь грунтовые воды. Как уже неоднократно говорилось, термальные источники оказывают весьма заметное воздействие на окружающую среду, создавая во всех отношениях специфические ландшафты.

В областях интенсивного вулканизма интенсивно происходит химическая денудация. По данным И. А. Соколова (1979), химический сток реки Камчатки превышает в 2–5 раз аналогичный показатель горно-таежных рек Сибири, где климатические условия близки; интенсивность выноса железа здесь примерно в 10 раз, а кремнезема в 2–3 раза выше, чем в Сибири. Приведенные данные свидетельствуют, что в областях современного вулканизма складывается своеобразная геохимическая обстановка.

3.4. Влияние на атмосферу и климат

Хорошо известно влияние вулканической деятельности на химический состав атмосферных осадков. Именно вулканическая деятельность и импульверизация солей с поверхности морей и океанов являются основными источниками большинства ионов и элементов в составе атмосферных осадков. Естественно, что вблизи очагов современного вулканизма концентрация химических веществ в атмосферной влаге повышена, что не может не оказывать влияния на все процессы, протекающие в экосистемах.

Известно также и воздействие вулканизма на климат. Это изменение климата в результате снижения прихода лучистой энергии как следствие загрязнения атмосферы вулканической пылью и аэрозолями; изменение микроклимата в результате ускорения или замедления схода снежного покрова под влиянием отложений аэральных пеплов; создание специфического микроклимата в районе сольфатарных полей и около гидротермальных источников.

Наблюдения Ю. И. Манько и А. Н. Сидельникова (1989) в районе вулкана Толбачик свидетельствуют о том, что отложения аэрального пепла мощностью более 10 см способствуют консервации снежников в пониженных частях рельефа. В этом же районе были обнаружены снежники, сохранившиеся до конца лета, которые были погребены вторично-переотложенным пеплом.

Однократные небольшие пепловые присыпки, случавшиеся в конце зимы или в начале весны, ускоряют сход снега на Камчатке на 15–20 дней (Шамшин, 1963). Э. Гультен обращал внимание на связь между снижением притока солнечной радиации и извержением вулкана Ксудач в 1907 году (Hulten, 1924).

В результате вулканической деятельности из недр земли поступает огромное количество водорастворимых веществ и летучих компонентов. Так, по данным И. И. Товаровой (1958), в пеплах вулкана Безымянного, выброшенных только за один день 30 марта 1956 года, содержалось в легкорастворимой форме 450 тыс. т азота, 80 тыс. т калия, 36 тыс. т магния, 35 тыс. т кальция.

По исследованиям вулканологов, даже в межпароксизмальный период деятельности вулканов отмечается загрязнение воздуха газами вулканического происхождения. Газовая составляющая продуктов вулканической деятельности вносит существенные изменения в химический состав атмосферы и осадков в районе вулканов. По данным Л. А. Башариной (1974), содержание в воздухе серы и галогенов в окрестностях поселка Ключи (32 км от ближайшего вулкана) в период умеренной деятельности вулканов составляет (мкг/м³): Cl — 203, Br — 8,2, I — 0,76, S — 58; в 12–15 км от вулкана даже в межпароксизмальный период содержание этих элементов (мкг/м³): Cl — 1061, Br — 22,9, I — 2,5, S — 886. В результате вымывания из атмосферы вместе с осадками в среднем за год, по подсчетам Л. А. Башариной (1974), в районе северных вулканов Камчатки выпадает 57 т/км² сульфатов, 40 т/км² хлоридов, 0,48 т/км² фторидов; рН осадков 4,0.

3.5. Влияние на растительность и животный мир

3.5.1. Влияние на растительность. Влияние вулканизма на растительность можно разделить на непосредственное и косвенное (Манько, 1980).

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 — климатических факторов (изменение климата в результате снижения прихода лучистой энергии к поверхности земли как следствия загрязнения атмосферы вулканической пылью и аэрозолями; изменение микроклимата в результате ускорения или замедления схода снежного покрова под влиянием отложений аэральных пеплов; создание специфического микроклимата в районе сольфатарных полей и около гидротермальных источников), почвенно-гидрологических условий (нарушение сложившейся 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.

Кроме того, к результатам косвенного влияния вулканизма на растительность следует отнести нарушение сложившихся отношений в биоценозе, обусловленное разной степенью повреждения его компонентов и их неодинаковой реакцией на непосредственные и косвенные вулканические воздействия.

В целом разделение влияния вулканизма и сопутствующих ему явлений на непосредственное и косвенное в значительной степени условно, так как в подавляющем большинстве случаев растительность испытывает одновременно и то, и другое.

Последствия воздействия на растительность проявлений комплекса вулканических факторов можно разделить на катастрофические, когда фитоценоз гибнет, сукцессионные, когда он претерпевает различные изменения, и импульверизационные, связанные с привносом минеральных частиц, а также с изменением состава атмосферы и других компонентов биогеоценоза, но не сопровождающиеся быстрой перестройкой фитоценоза. Эти последствия зависят не только от характера вулканических проявлений, но и от типа растительности, особенностей фитоценозов и слагающих их видов.

Частые и обильные пеплопады способны полностью уничтожить растительность на больших площадях. Наиболее активные вулканы окружены безжизненными пространствами, покрытыми мощным слоем вулканических пеплов и шлаков.

Изучая почвы Камчатки, почвовед И. А. Соколов пришел к выводу, что леса Камчатки в послеледниковый период сравнительно быстро расширили свой ареал благодаря образованию толщи рыхлых вулканокластических отложений, ставших благоприятными для произрастания древесной растительности.

Совершенно уникальной особенностью районов современного вулканизма является гигантизм в растительном мире. Некоторые виды трав растут с феноменальной быстротой — 10 см в сутки. За короткое прохладное лето шеломайник, например, вырастает в высоту до 2–2,5 м, а иногда и выше.

Высокой биологической продуктивности лесов в районах современного вулканизма способствует высокая гидрофильность почв, а также благоприятный их питательный и фильтрационный режим. В увлажненном климате, помимо благоприятных условий питания и увлажнения, влияние на повышенную продуктивность ценозов оказывает недостаток освещенности и господство рассеянного света.

По предположениям почвоведа И. А. Соколова, на высокую урожайность растительности после извержения вулканов оказывают влияние рассеянные в воздухе частички пепла. На их поверхности сорбируются соединения подвижных фосфатов, нитратов и калия. Осаждаясь на поверхность почвы, они становятся поставщиками ценных химических элементов, необходимых для растений. В этом-то и заключается секрет высокого плодородия почв.

Бурное развитие дикорастущих культур (трав, ягод, кедровых орехов) образует обильную кормовую базу для фауны района, а за счет хорошей обеспеченности кормами повышается численность животных и их выживаемость. 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.

Отдельного рассмотрения заслуживает описание природных условий ландшафтов, сформировавшихся у выходов термальных вод, то есть своим появлением обязанных также вулканическим процессам.

Какова же жизненная роль этих факторов? Ответ на этот вопрос во многом дали исследования в кальдере вулкана Узон и Долине гейзеров.

Узон-Гейзерный район богат растительностью, этому благоприятствуют микроклиматические условия. В апреле температура термальных вод и соответственно термоплощадок повышается, начинается интенсивное снеготаяние. На прогретых участках почвы очень рано наступает вегетационный период у растений.

В мае на термоплощадках Узона и особенно Долины гейзеров травы достигают 50–70 см высоты, тогда как в горах в это время еще нередки весенние пурги.

Фитоценозы, приуроченные к выходам термальных вод, обладают конкретным 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. Таким образом, несмотря на сильный термальный подогрев, температура поверхностных слоев почвы и, что особенно важно, корнеобитаемого слоя находится в сильной зависимости от погодного фактора.

На основе вышеизложенного сделан вывод, что в 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).

3.5.2. 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 стороны, обусловлено частыми вспышками численности у отдельных видов. Сезонные колебания численности беспозвоночных на участках, где отсутствуют термопроявления, выражены очень слабо.

Ученые считают, что термоплощадки явились своего рода убежищами (рефугиями) для теплолюбивой фауны в прошлом и позволили ей пережить общее похолодание и сохраниться в таких местах в виде фрагментов реликтовых биоценозов.

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 возможно необыкновенно раннее гнездование некоторых птиц, в частности водоплавающих.

Так, по берегам термальных ручьев в окрестностях Семячинского лимана кряква и, возможно, даже чирок-свистунок начинают гнездиться уже в первых числах мая, а по берегам холодных водоемов, как правило, — 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 птиц, как и следовало ожидать, имеются отличия. На прогретых участках грунта подстилки очень тонкие, в то же время на окраинах термоплощадок гнезда с северной стороны или со стороны, обращенной от термоплощадок, имеют утолщенные стенки. Это своего рода адаптивное приспособление пернатых. Однажды 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 необычайно быстро и уже через неделю покинули гнездо. То же самое наблюдалось и у некоторых других видов.

Как уже было сказано, отмечался аномально быстрый рост молоди. В первую очередь это объясняется наличием богатой кормовой базы. Кроме этого, быстрому росту птенцов есть и другие объяснения.

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, это также нельзя не учитывать.

Стимулирующее действие на рост живых организмов-потребителей могут оказывать сине-зеленые водоросли, в большом количестве произрастающие у терм. Высокий процент содержания витаминов и других, полезных для роста веществ играет важную роль в росте молодых птиц.

Также вполне вероятно благотворное действие термальных вод и на здоровый рост птиц, постоянно контактирующих с термами.

Вместе с птицами важнейшим компонентом термальных биоценозов являются млекопитающие. Высокая урожайность дикорастущих трав, ягод, кедровых орехов является фактором хорошей обеспеченности зверей кормами высокой полноценности.

Однако надо иметь в виду, что подобные изменения в биологии птиц обычно 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, и 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.

Животные используют и другие полезные свойства термальных вод. Медведи усвоили, что термальные воды полезны для организма. Сотрудникам Кроноцкого заповедника часто приходилось наблюдать, как медведи, посещая термоплощадки, принимали грязевые ванны и купались в теплой воде. Иногда просто простаивали в теплой воде продолжительное время. В зимнее время неоднократно приходилось наблюдать, как стая лебедей, зимовавших на Узоне, прилетала на Центральное термальное поле, где нет корма для них, и часами простаивала в теплой воде.

В некоторых источниках Узона содержится серебро, и поэтому вода способствует быстрому заживлению ран.

Долина гейзеров богата кремнистыми водами. Наиболее активной частью этих вод являются коллоиды кремниевой кислоты. Коллоидная часть оказывает противовоспалительное действие при воспалении суставов, стимулирует заживление эрозий и язв, регулирует обмен веществ в организме, улучшает окислительно-восстановительные реакции.

Таким образом, термальные биогеоценозы — важнейший компонент биоразнообразия Камчатки. Их особенность — прежде всего в энергетической составляющей, в том, что они существуют благодаря непрерывному подтоку тепла и химических соединений из глубинных слоев Земли. 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 далеко не всегда воздействие термальной и химической деятельности в районах вулканизма благоприятствует растительности и животному миру. На участках с мощным тепловым потоком и химически активными полями нередко оказывается уничтоженным растительный покров или значительно обедненным состав растительных группировок, а их распространение принимает островной характер. На таких площадках птицы гнездятся лишь единично, в куртинах травянистой растительности, или их вовсе там не бывает, причем способность к гнездованию в пределах активных и мощных терм характерно лишь для немногих 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).

Таким образом, видно, что роль вулканизма и поствулканических процессов необыкновенно велика и заслуживает внимания со стороны самых разных специалистов.

А. Ю. Смелкова.
Дипломная работа публикуется по копии,
представленной автором.

• Назад
• Вперед