Биовулканология

 

Вулканическая Долина Смерти

Прямое влияние вулканической деятельности после извержения

 

Вулканы могут быть активны тысячи лет. Это не означает, что все время происходит извержение.. Вулканы временами затихают, нередко на сотни лет, потом вновь пробуждаются, иной раз совершенно неожиданно. В конце концов извержения прекращаются. Но глубоко в недрах вулканов еще олень долго, тысячелетиями, сохраняются магматические очаги. Они нагревают вышележащие породы, и те, в свою очередь, тоже становятся источником тепла.

 

Когда в таких местах в породах образуются трещины, по ним на поверхность устремляются магматические газы. Поверхно.стные воды по тем же трещинам проникают в глубину, где нагреваются, обогащаются глубинными компонентами и выходят на поверхность вблизи вулканов в виде водяного пара и разного рода термальных источников, насыщенных химическими соединениями. Образуются термальные . (сольфатарные) поля — участки местности, где сосредоточено множество парогазовых проколов, бессточных воронок, грязевых котлов, кипящих источников, где сама поверхность нагрета, а породы изменены кислыми растворами До разноцветных глин. Высокая температура газа, воды и грунта, а также токсические химические соединений — основные факторы прямого воздействия сольфауар на живые организмы.

 

Японские и советские ботаники установили, что прямым воздействием соединений, содержащих галогены, серу, аммиак, возле термального поля повреждается ассимиляционный аппарат растений, а высокая концентрация токсических веществ полностью губит растения. Так, в окрестностях сольфатары на вулкане Хаккода (Япония) под воздействием сероводорода происходит плазмолиз и разрушение хлоропластов, в ; результате чего изменяется цвет листьев. На вулкане Менделеева, что. на Кунашире, в 50—70 м от сольфатар у кедрового стланика хвоя покрыта белесоватым налетом серы, отчетливо выражен некроз хвои; некроз листьев отмечен и у курильского бамбука. Из-за наличия токсических соединений и высокой температуры на сольфатарных полях имеются более или менее обширные участки (зоны) , совершенно лишенные почвы и растительности. .

 

Струи горячего газа и водяного пара обжигают насекомых и других беспозвоночных. В кальдере Узона и в долине реки Гейзерной в нишах старых грязевых котлов и по периметру многих грифонов порой скапливается до нескольких десятков, даже сотен насекомых, главным образом двукрылых и мелких жесткокрылых. Многие из них еще подолгу остаются живыми, но неспособными летать. Возможно, виной тому не только высокая температура, но и ядовитые газы. На Камчатке неоднократны случаи гибели в кипящих источниках И в грязевых котлах птенцов гусеобразных птиц, мелких млекопитающих, а на Кунашире змей и ящериц. Они попадают туда случайно, пересекая термальные площадки.

 

Бывают ситуаций и совершенно необычные. Так, в 1974 г. на Узоне произошло самовоспламенение серы. Выделившийся при этом удушливый сернистый газ стал причиной отравления небольшого числа птиц и мелких млекопитающих. Благодаря ветру этот газ не скапливался, и потому масштабы «катастрофы» были невелики. Те, к'то бывали в кальдере Узона зимой, знают особенность этого удивительного места. В тихие дни термальные поля и их окрестности заволакивает туман с сильным запахом сероводорода/ Бывает, что это становится причиной откочевки некоторых животных. И человек чувствует себя в такой атмосфере «неуютно».

 

Вообще случаи отравления животных на сольфатар- ных полях, выделяющих сернистый газ и сероводород в период затухания вулканической деятельности, не редкость. Особенно часты они на участках с мофеттами. Мо- фетты — это разновидность фумарол, насыщенных холодными газами, главным образом углекислотой и сероводородом, а также водяным паром. Они образуются в период замирания вулканической деятельности.

 

Погибших медведей-гризли, например, находили в так называемом Мертвом ущелье близ Йеллоустонского национального парка. В Долинах смерти ifa Яве (а их здесь шесть) находили задохнувшихся бородатых яванских- свиней и других млекопитающих, птиц, известен случай гибели человека. В Эйфеле (ФРГ) где мофетты окружают кратерное Лаахернское "озеро, находили погибших насекомых, птиц, мышей. Вблизи Неаполя в районе Флегерийских вулканических полей в древних выработках известняка имеется так называемый Собачий грот, где погибают животные, в частности собаки. Смерть животных во всех случаях объясняли высокой концентрацией углекислого газа, скапливавшегося в приземных слоях воздуха.

 

В 1975 г. своеобразная Долина смерти обнаружена в верховьях реки Гейзерной на Камчатке. По своим особенностям она, пожалуй, не имеет аналогов. Камчатская Долина смерти находится в зоне активных вулканических и поствулканических процессов на пути поднимающихся с больших глубин газов с высоким содержанием сероводорода. Участок, где наблюдается гибель животных, приурочен к довольно узкой речной долине протяженностью не более 2 км и шириной от 100 до 500 м на высоте 850—900 м над уровнем моря. На этом участке есть площадка размером 100x30 м, где чаще всего обнаруживают "трупы зверей и пуиц.

 

Среди павших здесь животных 12 видов млекопитающих, 13 видов птиц и многие виды насекомых с преобладанием двукрылых. Почти все виды — характерные обитатели субальпики. Среди млекопитающих нет таких обитателей гор, как черношапочный сурок и снежный баран. Они растительноядны, а лишенные расти^ тельности склоны и дно долины ручьев не привлекают их внимания. По той же причине за 10 лет с момента открытия Долины смерти зарегистрировано лишь по одному погибшему арктическому суслику, зайцу и пищухе. Все крупные звери, павшие в верховьях Гейзерной, 14 бурых медведей, 9 лисиц,.5 росомах — хищники, охотно питающиеся падалью.

 

Из птиц таковы ворон (22 особи) и белоплечий орлан. Их привлекают трупы погибших животных. Спускаясь к ним, они погибают сами и, в свою очередь, привлекают других. Что касается остальных видов птиц, то здесь наблюдаются случайные залеты (слеток дрозда, птенцы куропатки, чечевица), а кроме того, птиц может привлекать оголенный грунт и обилие погибших насекомых. Почти все воробьиные погибли преимущественно весной и обнаружены на проталинах среди снега. Большинство полевок гибнет летом и осенью в период расселения молодняка. Время гибели животных (с Мая по октябрь) совпадает с периодом, когда дно и склоны долины реки Гейзерной освобождаются от снега. Позы лежащих птиц и млекопитающих, а также состояние их внутренних органов свидетельствовали об их внезапной смерти от удушья.

 

Еще в 1876 г. при первых обследованиях Долины смерти было установлено, что в составе спонтанных газов источников преобладает углекислый газ (до 76%) с небольшой примесью сероводорода. Было высказано предположение, что именно углекислый газ, скапливающийся в понижениях, и становится причиной гибели животных. Это Казалось очевидным, поскольку примеры подобных явлений широко известны в разных районах планеты. Однако благодаря регулярным наблюдениям в Долине смерти появлялись все новые дополнительные факты, которые нельзя было объяснить однозначно. Во-первых, выяснилось, что -не каждое пЬсещение животными Долины смерти оканчивается для них гибелью. Крупные звери, а также вороны и орланы Иногда безопасно кормятся трупами й перетаскивают их с места на место. Ёо-вторых, места гибели животных не всегда постоянны. В одни сезоны звери и птицы преимущественно погибали на террасе ручья, в другие — непосредственно по его берегам. Поражало и то, что процесс разложения (гниения) трупов происходил очень'медленно, они сохранялись необычайно долго.

 

Долиной смерти заинтересовались вулканологи. Г. А. Карпов с соавторами обратили внимание на то,- что в породах, слагающих берега ручьев, обильны включения почти чистой самородной серы. Выше основной площадки гибели животных, на берегу ручья, отмечено сильнейшее сернокислотное выщелачивание сероносных пород, обусловленное окислением серы тионовыми бактериями. Тогда как непосредственно в $оне Долины смерти окислительная деятельность тионовых бактерий оказалась подавлена, а концентрация их на образцах серы (103 клеток/г) была на несколько порядков ниже, т. е. в Долине смерти господствует не окислительная, а восстановительная среда. Вот и разгадка явления длительного сохранения трупов — она в относительной стерильности среды.

 

Возникло предположение о решающей роли именно •сероводорода в специфике камчатской Долины смерти. Анализы подтвердили это. На дне колодца, образовавшегося весной в результате провала снега над ручьем, воздух, отобранный в 10—15 см над поверхностью воды, содержал 21,25 мг/л сероводорода (1,41 объемного процента) и был резко обеднен кислородом. Этот, показатель более чем в 20 раз превышает летальную концентрацию для человека: На высоте 50 см сероводорода было 10,2 мг/л (0,69 объемных процента). В воде ручья было до 105,4 мг/л сероводорода, и все камни в нем покрылись налетом серы. Снег возле «колодца» также оказался насыщен сероводородом. На открытых продуваемых, местах сероводорода в воздухе не было. В составе воздуха Долины смерти обнаружены и другие высокотоксические газы: двуокись.серы, сероуглерод, карбонил- сульфид. В образцах самородной серы обнаружены пары синильной кислсты.

 

Тяжелые, токсические компоненты воздуха (углекислота и сернистые соединения) концентрируются в приземном слое. Это я'вление, называемое химической ме- ромиксией, обусловлено микрорельефом и погодными условиями. Таким образом, гибель зверей и птиц объясняется тем, что они передвигаются по дну долины с ' опущенной головой при осмотре и поедании трупов. Это и оказывается для них роковым. Поскольку концентрация газов у земли зависит от микрорельефа, от силы и направления ветра, осадков, тумана и т. д., то ситуации, складывающиеся в разные дни и сезоны, неодинаковы. К тому же, вероятно, и выходы- газов изменяются во времени. Не случайно Франц- Юнгхун, посетивший мо- фетты на Яве 30 раз, лишь в четырех случаях обнаружил в котловине газ. По его словам, бывало, что он умышленно вдыхал воздух.у грифонов, не ощущая каких-либо болезненных последствий.

 

В камчатской Долине смерти у человека, стоящего во весь рост возле мофетт, признаки отравления обычно появляются через 10—25 мин. Но был случай, когда ночью в безветрие даже кратковременный переход по дну долины не прошел бесследно. Нормальное самочувствие восстанавливается примерно через 30 мин после того, как человек покидает долину реки. Опускаться на колени, а тем более ложиться , на грунт в" зоне ДоЛины смерти — крайне опасно для жизни.

 

Очевидна и своеобразная трофическая цепь, определяющая очередность гибели животных. Она начинается гибелью полевок и птиц весной на берегах ручьев. Вслед за ними погибают лисицы, патрулирующие берега, вороны, замечающие мертвых животных. Затем хорошо заметные издали трупы привлекают росомах и медведей. Эта схема может реализоваться лишь частично. Но в ее реализации убеждают эксперименты, проведенные работниками Кроноцкого заповеднику Стоило вовремя убирать трупы животных (инициаторов), как цепь прерывалась и общее количеотво гибнущих зверей и птиц сокращалось.

 

 

К содержанию книги: Вулканы и живые организмы. Экологические проблемы в биовулканологии

 

 Смотрите также:

 

Пирокластические образования. Траппы Сибирской платформы.  ИЗВЕРЖЕННЫЕ ПОРОДЫ. Базальт, диабаз, пемза и пумицит...

Пемза и родственный ей пумицит (вулканический пепел) — пористые стекловатые породы