Биовулканология

 

Воздействие вулканических пеплов

Вулканический пепел как удобрение для растений

 

Изменения условий обитания живых организмов (кратковременные или длительные, катастрофические или сукцессионные, биотические или абиотические) и вызываемые ими трансформации биологических сообществ, а также изменения образа жизни, экологии, физиологии и развития отдельных организмов S непосредственной близости от вулканов чрезвычайно разнообразны.

 

Они бывают следствием как прямого воздействия вулканогенных факторов, так и косвенного влияния явлений, сопутствующих извержениям. В этой брошюре рассмотреть все эти изменения не представляется возможным. Остановимся на наиболее интересных и важных.

 

В начале о косвенном влиянии вулканической деятельности на обитателей водоемов. Водные экстракты и пепел вулкана Безымянного (1956 г.), поступившие в озеро Азабачье, реэрко изменили количественные показатели биологических процессов. Численность основного представителя первого трофического уровня — диатомовой водоросли мелозиры увеличилась на два порядка через 3—4 месяца после пеплопада. Для организмов второго трофического уровня — планктонных ракообразных — воздействие экстрактов в первые 4 года было неблагоприятным.

 

Но по мере нейтрализации токсических соединений и при обильном корме, которым ^ля них являются диатомеи, численность циклопов- и дафний возросла до необычайных размеров. Представитель третьего трофического уровня экосистемы озера — молодь лососей (красная), которая до ската в море.два года нагуливается в озере, все это время питалась планктоном богатым рачками. Благодаря хорошей ~ обеспеченности кормами в среднем возросли размеры рыб, их масса и упитанность, а это, в свою очередь, определило очень высокую выживаемость красной в море и необычайно высокий процент ее возврата в озеро на нерест.

 

Таким образом, прямое воздействие вулканических пеплов на одни живые организмы оказало косвенное влияние (по цепи взаимозависимых процессов) на другие организмы и на сообщество в целом. Понимание важности химического состава пепла для трофодинами- ческих процессов в лососевых озерах, расположенных в районах активного вулканизма, позволило разработать метод так называемой фертилизации — мероприятий по интенсификации продуктивности озер в рыбохозяйствен- ных целях путем внесения удобрений. Эти мероприятия сейчас активно проводят под руководством р. И. Курен-* кова на озере Курильском. Первые результаты эксперт мента обнадеживают. Так сама природа подсказала путь к интенсификации хозяйственного освоения рыбных запасов Камчатки. Но эту подсказку нужно бЬ1Ло уметь увидеть. Это наглядный пример практического использования результатов исследований в области экологических проблем биовулканологии.

 

Представляет интерес изучение процессов освоения более чем 50 видами рыб термальных водоемов. Большинство— при температурах до 30—35°С. Отдельные виды выдерживают температуры до 45°С. В источниках с низкими показателями рН и в водах, содержащих значительные концентрации токсических газов, они не сохраняются. Поэтому в термальных ключах вулканогенного .происхождения рыбы обычно встречаются только в низовьях. Термальная ихтиофауна неоднородна. Есть в ней эндемичные «термофильные» формы, обособившиеся в подвиды, виды или роды. Не есть и местные, живущие в обычных водоемах, отдельные популяции которых либо временно посещают термальные ключи, либо проводят там часть своей жизни.

 

Пребывание в условиях постоянно повышенных температур ведет к физиологическим и морфоэкологическим изменениям в организме. Самые существенные — в возрастании интенсивности обменных процессов: рыбы быстрее развиваются и нередко начинают размножаться при меньших размерах. Камчатский ихтиолог Ю. С." Басов, изучающий условия жизни лососевых в термальных ключах, установил, что колодь, нагуливающаяся в оптимально теплых водах, быстрее растет й в одном и том же возрасте в сравнении со своими сородичами из холодных, ручьев имеет большие размеры и массу. Этому, в частности, способствует и хорошая обеспеченности кормами. Более крупные размеры молоди, скатывающейся в океан, — это залог ее лучшей выживаемости, условие достижения наибольшего процента возврата на нерест. Результаты исследований в этом направлении позволяют надеяться на использование геотермальных вод, которыми богаты Камчатка и Курильские острова, для воспроизводства лососевых и других видов* рыб я повышения рыбопродуктивности водоемов.

 

Своеобразие биологических сообществ термальных ключей еще в том, что у кромки горячей воды круглый год, включая морозные и снежные месяцы, активны пресноводные моллюски, пауки-ликозиды и некоторые насе^ комые (главным образом двукрылые). Особенно замечательны небольшие мухи-береговушки, образующие колонии на илистых склонах, по которым стекают струи теплой воды. Они размножаются весь год. Редкая способность в умеренных широтах.

 

Разнообразно косвенное влияние вулканической деятельности на растительность. Свидетельство тому — отсутствие на вулканах или вблизи них ясных границ между территориальными группировками, снижение верхних пределов распространения типичных растительных со^ обществ, сужение или выпадение отдельных полос, а подчас и целых поясов, преобладание мозаичных, комплексных сообществ, находящихся на разных стадиях сукц'ессий. Все это-свидетельствует о нарушеНности нормального типа высотной дифференциации растительного покрова. П. Л. Горчаковский и С. Г. Шиятов выделяют, особый экологический тип верхней границы леса — вулканогенный.

 

Установлено, что пеплопады особенно отрицательно действуют на зеленые й сфагновые мхи, а также кустарнички. В связи с этим в непосредственной близости от кратеров вулканов ярус зеленых мхов нередко отсутствует, встречаются лишь-небольшие куртинки. По мере удаления от очагов извержения обилие мхов под пологом хвойных лесов"Ъозрастает.

 

В результате воздействия на деревья и кустарники вулканогенных факторов в большинстве случаев происходит снижение радиального годичного прироста, особенно в первые 2-^-3 года после извержения. Интенсивность этого снижения в основном определяется степенью повреждений кроны, ствола и корневой системы растений, а также резкостью ухудшения почвенно-грунтовых и микроклиматических условий. После некоторых, воздействий (скажем, умеренных пеплопадов) деревья и кустарники довольно, быстро восстанавливают свою жизненность.и прирост, после других (ударное, огнерое ш}в- реждения^ мощные наносы в основании ствола) жизненность растений восстанавливается длительное время либо совсем не восстанавливается до прежнего уровня. Бывает и положительно© воздействие вулканической деятельности на радиальный прирост деревьев и кустарников. Это может ПРОИЗОЙТИ в результате ПРИВНОСЯ пеплом в почву полезных минеральных веществ, более раннего таяния снега, улучшения микроклимата.

 

Интересно стимулирующее влияние вулканического пепла как своеобразного удобрения для растений. Установлено, что на поверхности свежевыпавших пепловых чавтиц сорбируется большое количество фосфатов, реже калия, которые, -вероятно, и вызывают повышение урожайности. После извержения Безымянного в 1956 г. в поселке Ключи и его окрестностях заметно возросли урожаи овощей. Сделанные И. И. Товаровой расчеты свидетельствуют о том, что только за один день 30 марта 1956 г. вулкан выбросил пеплы, содержащие в виде легкорастворимых солей 450 тыс. т азота, 80 тыс. т калия, 36 тыс. т магния, 35 тыс. т кальция. .

 

Благоприятный эффект влияния вулканических пеплов на сельскохозяйственные культуры известен давно. Не случайно в некоторых странах, например в Индонезии, Италии, Японии,'люди охотно селились вблизи активных вулканов, разрабатывали близлежащие земли под поля, несмотря на очевидную опасность извержений.

 

Своеобразные растительные сообщества складываются возле термальных источников и вокруг -сольфатар- ных полей/Среди произрастающих-здесь растений есть термофильные эндемики, нигде более, кроме как у термальных ключей, не встречающиеся. Сотрудники Кро- ноцкого заповедника Л. Й. Рассохина и О. А. Черняги- на, изучавшие растительные сообщества термалей Доли- йы гейзеров, установили, что их своеобразие обусловлено необычно высокими почвенными температурами кор- необитаемого слоя в вегетационный период и более широкой, чем в обычных условиях, амплитудой их колебания. Вид-эдификатор -фимбристилис охотский.

 

Другие компоненты термальных растительных сообществ хотя, и не эндемики Камчатки, .но в ее пределах встречаются преимущественно на термальных местообитаниях. В их числе многолетники — полевицы парная и шероховатая, зюзник одноцветковый, болотник камчатский. У этих растений ползучие корневища и зимующие почки,' легко укореняющиеся, образующие придаточные корни, часто неглубоко внедряющиеся в почву, что значительно облегчает их возможность обитания в условиях аномально прогретых почв? Они селятся на участках, уже занятых мхами и фимбристилисом. Известно, что, несмотря на сильный подогрев, температура поверхностных слоев почвы и — что особенно важно — корнеоби- таемого слоя находится в непосредственной зависимости от погоды, в частности от осадков. Дожди заметно охлаждают почву.

 

С высокотемпературными биоценозами соседствуют растительные сообщества некоторых типичных для региона ассоциаций, в частности, высокотравных с видом- эдификатором — шеломайником камчатским. Такие сообщества формируются на приречных склонах и террасах с хорошим почвенным дренажем, о Гумусовой подстилкой и умеренным тепловым режимбм почв, Термальный подогрев в естественных условиях на 40—60 Дней удлиняет период вегетации растений, однако их ро4т и сезонное развитие находятся е зависимости ОТ общих климатических условий местности. На термальных местообитаниях растения этих сообществ нередко угнетены.

 

Термальные фитоценозы Камчатки отличаются необычайно ранними сроками начала вегетации ряда видов. Так, разрушение снежного покрова на термальных участках Долины гейзеров начинается с середины—конца февраля. Уже в наГчале марта при общих отрицательных температурах воздуха на них начинается вегетация фимбристилиса охотского, появляются всходы полевиц, прорастают зимующие почки многолетников. По мере схода снега и оттаивания верхнего горизонта почвы обычно в марте начинается вегетация других растений.

 

Косвенное влияние вулканической деятельности на наземных беспозвоночных изучено слабо. В СССР, видимо, первыми были исследования Н. А. Конакова на Курильских островах. Заслуживают внимания работы, выполненные П. А. Хоментовским на Камчатке. Он установил, что своеобразные долины сухих речек, в результате . миграций которых на значительных площадях погибают деревья, представляют собой не только особые местообитания, 110 и важнейшие пути быстрого расселения на- секомых-ксилофагов сквозь высотные растительные пояса, Именно сухие речки, вероятно, в немалой . степени способствовали формированию современного ареала малого хвойного усача в бассейне реки Камчатки, В этом смысле вулканическая деятельность, вызывающая ги- бёль большого числа деревьев под Пеплами, косвенно может стать причиной возникновения кратковременных очагов массового размножения насекомых — вредителей древесных пород.

 

На сольфатарных полях и вдоль их границ формируются оригинальные комплексы беспозвоночных животных. Вместе с пауками-ликозидами некоторые насекомые здесь круглогодично ведут активный образ жизни. Их численность довольно высока. Есть мнение, что термальные площадки могли быть своего рода убежищами для теплолюбивой фауны, позволившими ей пережить периоды похолоданий и сохраниться S виде .реликтовых фрагментов.

 

В Кроноцком заповеднике проведен цикл исследований по оценке вулканогенных факторов размещения, численности и биологии птиц. На термальных полях и непосредственно вдоль их границ гнездятся обычные представители зонального (ландшафтного) пояса, конкретно — тех растительных сообществ, которые здесь преобладают. Численность птиц'очень мала. Возможность гнездования определяется наличием достаточно густого и высокого растительного покрова, хотя бы в виде небольших островков (от 0,5 м2 и более). Птицы не избегают нагретых участков, но устраивают гнезда не в самых теплых местах, а там, где умеренные (но чаще всего более высокие, чем на окружающей местности) температуры Поверхности грунта сочетаются с достаточно густой и высокой растительностью, позволяющей надежно укрыть гнездо.

 

Преобладают камчатская (белая) и желтая трясогузки. Они способны'устраивать гнезда возле фумарол, кипящих источников и грязевых котлов в куртинах вей- ника, ситника, голубики и спиреи. Такой способностью обладает еще до десятка видо'в. Гнездовые участки большинства других птиц обычно расположены за границей активных термальных площадок. Там, где поверхность грунта прогрета до 42—45°С и выше, растительности либо нет, либо она столь скудна, что птицы лишены возможности укрыть гнездо. Это ставит предел размещению большинства видов. Максимальные температуры у основания гнезд на островках, заросших растительностью, достигают 30—31,5°С, а в нишах старых грифонов —37°С (горная трясогузка). Обычно температуры не превышают 17—25°С. Кратковременные посадки mW и поиск ими корма возможны и на значительно более прогретых местах, до 42—45°С, а случайная посадка чирка-свистунка отмечена на ручье с температурой воды 5 ГС и рН = 4,

 

Гнезда, устроенные в хорошо прогретых местах, отличаются расположением и конструкцией. Чем выше температура грунта и влажность, тем менее глубокими делают лунки под гнездо трясогузки и овсянка-ремез. В отдельных случаях желтые трясогузки устраивают гнезда прямо на поверхности земли, укрепляя их в основаниях стеблей прочных трав. Кроме того, на термальных площадях они используют значительно меньше материала как по количеству, так и по числу компонентов, и главное — не так обильно, либо вовсе не'утепляя лоток перьями и волосом. Несколько гнезд камчатской трясогузки было экспериментально проверено на теплопроводность: она оказалась выше у гнезд на термальных полях. Видимо, адаптации птиц в обычных условиях направлены на изоляцию содержимого гнезда от внешней среды, а на термальных полях — на умеренный допуск тепла.

 

Большой интерес представляют этологйческие адаптации птиц к насиживанию кладок на термальных полях. Оказалось, что все основные формы поведения, осуществляемые без проявления высокой двигательной ак-. тивности (ночной отдых, дневной покой, чистка onfcpeL ния),'в общем, совмещаются с насиживанием у птиц и на термальных полях, и за их пределами. Но у первых комфортное поведение (например, чистка оперения) часто осуществляется в перерывах между насиживанием за пределами гнезд. Основные действия, при помощи которых насиживающая птица создает в'гнезде оптимальные условия для эмбриогенеза (кратковременное ирив- ставание над кладкой или на край гнезда, переворачивание яиц клювом,' ерзающие движения из стороны в сторону, изменение частоты, продолжительности перерывов и пребывания в гнезде и т. д.), отличаются у птиц, гнездящихся на. термальных полях или гнездящихся в других местах. Эти отличия наиболее значительны у парГгнезда которых расположены' в сильно прогретых местах.

 

В гнёздах желтых трясогузок на слабо прогретых участках ритм насиживания оказался, в общем, таким же,, как и в некоторых гнездах, устроенных открыто на сухой шлаковой тундр"е, в горах, где солнце сильно нагревает поверхность грунта. Камчатские трясогузки на термальных полях значительно больше времени оставляют кладку открытой, перерывы в насиживании у низ, как правило, более продолжительные, а отдельные акты насиживания кратковременны. Смена партнеров чаще всего затягивается, нередко и общее количество слетов с гнезда больше.

 

Специальные действия, связанные с насиживанием И защитой кладки, сохраняются и у птиц на термальных полях. Чирок-свистунок, покидая кладку, укрывает ее пухом так же, как это обычно делают гусеобразные в нормальных условиях. Подмечено, что у камчатских желтых трясогузок в обычных условиях насиживание длится 12—14.дней, а в хорошо прогретых гнездах — 10—13 дней.

 

В Период выкармливания птенцов приемы поиска и схватывания добычи у взрослых птиц на термальных полях, в общем, те .же, но в среднем они затрачивают, на это меньше времени и соответственно (хотя и не во всех гнездах) несколько чаще приносят корм птенцам. Иногда птицы используют и своеобразные приемы сбора корма, например, подбирая полуживых (или отравленных) насекомых. Впрочем, даже птицы, гнездящиеся непосредственно на термальных полях, нередко улетают за кормом далеко за их пределы. Пара камчатских трясогузок, гнездившаяся на краю термального поля, собирала корм птенцам на площади 32 200 м2, а гнездившаяся вдали от терм — на площади 15 800 м2. Тем не менее первые приносили корм немного чаще. Быть может, именно этим можно объяснить факты, свидетельствующие о том, что в обычных условиях птенцы у камчатских трясогузок покидают гнезда на 15—16-й день, а в хорошо прогретых гнездах — на 12—15-й день.

 

Этим не ограничивается косвенное влияние вулканогенных факторов на птиц. Замечено, что вблизи горячих источников и вокруг термальных полей птицы нередко размножаются значительно раньше (разница порой достигает 2—3 недель), чем на удалении от них.. У некоторых птиц, в том числе у дуплогнездников, бывает выше размер выводка,' а в годы с суровыми веснами у таких птиц заметно выше успех размножения. Чем холоднее весна, тем больше, например, водно-болотных птиц концентрируется вокруг термальных полей Узона. А у здешних куропаток отмечены более ранние сроки линьки. Известно, что регулярные зимовки гусеобразных птиц в некоторых районах Камчатки обязаны своему су-, ществованию именно подтоку термальных вод. Мощные площадки Узопа и долины Гейзерной привлекают воробьиных птиц в периоды миграций.

 

Благодаря специфическим микроклиматическим условиям вокруг мощных термальных полей в горах иногда формируются своеобразные природные комплексы, не имеющие аналогов на такой высоте. Таков, к примеру, природный комплекс кальдеры вулкана Узон, Здесь, совершенно изолированно, на высоте 650 м над уровнем моря, гнездятся некоторые птицы, ближайшие границы ареала которых находятся за сотни километров, либо нигде более в соседних районах на такой высоте не встречаются. Плотность размещения некоторых водно- болотных птиц превышает максимальные показатели, известные для региона. И основным фактором, способствовавшим этому, является гидротермальная деятельность.

 

Ну а как млекопитающие? Сказываются ли на их поведении, образе жизни и биологии следствия активности вулканов? Сказываются. И пожалуй, наиболее наглядный пример известен для окрестностей реки Гейзерной. Старейший исследователь фауны Камчатки Ю. В. Аверин пишет, что ранняя свежая зелень на термальных площадках реки Гейзерной благоприятствует успешной зимовке снежных баранов, которые откочевывают с вершины соседнего вулкана в долину реки (с 600—800 до 400 м-над уровнем моря). Ранние «пастбища» Гейзерной привлекают и других зверей. Весной здесь обилие медведей. По склонам каньона в иные дни можно одновременно насчитать до 14-—18 медведей. Они мирно кормятся на прогретых, свободных от снега участках, поедая свежую растительность, разрывая зимние запасы полевок.

 

Привлекают Медведей весной и долины других термальных ручьев. Медведи, зайцы, северные олени, суслики используют термальные площадки в качестве источников минерального питания. Они слизывают соль с поверхности грунта, иногда делают небольшие пок,оп- ки в глине. Некоторые черты поведения медведей на термальных полях таковы, что при всей осторожности в их оценке так и напрашивается предположение о возможности использования зверями... лечебных или, если хотите, профилактических свойств, термальных вод и глины. Это касается тех случаев, когда медведи, казалось бы, бесцельно'бродят по хорошо прогретым, лишенным растительности участкам, топчутся и ложатся в грязь, подолгу простаивают в воде. Собственно, использование вод и мокрой глины, богатых разнообразными химическими соединениями, в качестве средств избавления от эктопаразитов кажется вполне естественным.

 

 

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

 

 Смотрите также:

 

Ледниковые периоды. Причины оледенений  Ледниковые периоды. Оледенения и межледниковья...

причина оледенений найдена! прямой связи Вулкан Кракатау в 1883 году вулканических продуктов.

 

Смена суши и моря. Влияние глобальных регрессий...  ДРЕВНИЙ КЛИМАТ. реконструкция климата...