Биовулканология

Изменения биологических сообществ на вулканических отложениях

Установлено, что зарастание лавовых потоков растительностью — процесс очень длительный. Впрочем, скорость и направление изменений {сукцессии прежде всего) зависят от климатической зоны и высоте над уровнем моря. Высоко в горах лавовые, потоки за- рартают дольше, чем в приморской полосе, а' в тропиках' — заметно быстрее, чем в умеренных широтах.

 На Гавайских островах уже через 5 лет после излияния лавы на ее поверхности появляются лишайники, а до становления климаксовых лесных- сообществ проходит более 120 лет.

Через 10 лет лавы одного из вулканов Африки были сплошь покрыты лишайниками, тогда как в теплом климате Сицилии Гарун Тазиев описывает лавы «давностью в полстолетия», совершенно лишенные растительности. В Японии сукцессии лесной растительности проходят стадии мхов и лишайников,, затем — трав, потом — кустарников и, наконец, лесов. На это уходит от 500—700 до 1000 лет.

Для Камчатки есть сведения о том, что лишайники и первые высшие растения появляются на лавовых потоках менее чем через 35—50 лет, т. е. относительно скоро после окончания извержения. Но есть указания, на. отсутствие высших растений на лавах, возраст которых менее 200 лет. Исследованиями Д. Ф. Ефремова показано, что на лавах Ключевской группы вулканов высокополнотные лиственничники формируются в течение 800—1200 лет, '

Зарастание рыхлых вулканических отложений — пеплов и шлаков — происходит значительно быстрее. Причем образование растительных сообществ происходит по-разному на разном удалении от центра извержения, поскольку зависит от наличия источников семян, сохранности почвы, состояния покровного субстрата и других причин. Одни процессы включают в себя первые стадии заселения растениями первично свободной территории, а также территории, где ранее существовавшая растительность уничтожена и почвенный покров погребен на значительную глубину, недосягаемую для корней растений.

 Другие развиваются на участках, где растительность была уничтожена, или сильно поёреждена, а почвенный покров находится на поверхности или в пределах корнеобитаемого слоя. В любом случае процесс зарастания растениями вулканогенных отложений происходит либо благодаря участию так называемых пионерных видов, внедряющихся на новые местообитания извне, либо благодаря сохранившимся растительным группировкам, пережившим извержения в благоприятных местах. На разных вулканах, в разных регионах может преобладать тот или иной путь.

Пионерные виды растений, заселяющие вулканогенный субстрат, используют в первую очередь микросклоны южной экспозиции и места, защищенные от ветра. Склоны северной экспозиции зарастают гораздо слабее, как и котловинообразиые понижения, в которых нередко долгое время сохраняется снег, а в период вегетации может скапливаться холодный воздух. По принципу заселения пионерными видами растений идет- зарастание свежих отложений в дельтах сухих речек.

Время появления пионерных видов и скорость освоения ими субстрата зависят в основном от расстояния до источников семян, степени сохранности вегетативных органов растений, степени нарушенное прежней растительности, а также от характера и особенностей самих вулканических отложений.

Что касается формирования растительных сообществ благодаря сохранившимся остаткам прежней растительности, то центрами расселения могут быть участки, приуроченные к старым лавовым потокам. Такие участки отличаются очень неровной поверхностью, в резуль- те чего пеплы накапливаются в основном в понижениях, а повышенная часть микрорельефа остается обнаженной. Растения из таких участков как раз и могут быть источником семян и способствовать расселению видов, характерных для климаксового сообщества.. На важность островков растительности, переживших извержение, для последующего восстановления фитоценозов Неоднократно указывали зарубежные ботаники, изучавшие растительные сукцессии на Гавайских и Галапагосских островах. Именно этот путь стал основным в процессах восстановления экосистем вблизи Сент-Хеленса. Причем как на одно из важнейших обстоятельств, благоприятствовавших тому, американские ученые обратили внимание на сохранность корневой системы растений, оказавшихся в области пеплопадов.

Зарастание пеплово-шлаковых полей начинается, по сути, в первые же сезоны после окончания извержения. В районе Сент-Хеленса уже через 3 года были найдены примерно.90% видов растений (около 230 видов), произраставших здесь в качестве обычных до извержения. На пеплах Тяти через 7 лет после извержения найдено 15 видов травянистых и 18 видов древесно-кустар- никовых растений. На пеплах Кракатау через 2 года после извержения обнаружено 26 видов растений, а 41 год спустя здесь рос густой лес.

Сукцессии животного населения изучены значительно хуже, но одно совершенно ясно: восстановление животного населения тесно сопряжено с формированием фитоценозов. Исследования в Кроноцком заповеднике на лавовых потоках-вулкана Крашенинникова показали, что появление первых растений еще не привлекает птиц на Гнездование. Гнездящиеся пары появляются там, где растительность образует сомкнутые группировки хотя ры небольшими участками с общим проективным покрытием на них не менее 30—40%. Для лавовых потоков Шулкана Крашенинникова — это тот необходимый минимум условий, который позволяет птицам заселять вулканогенные отложения. Одними из первых такие места забеляют короткоклювый зуек и американский (горный) конек, но на первых "стадиях заселения их численность очень низка. С развитием разноярусности растительного покрова поселяются лапландский подорожник, местами делтая трясогузка. С кустами кедрового стланика появляются куропатки, в частности тундряная, если это Ыеоко над уровнем моря, и далее, с усилением позиций кустарников, растет число типичных обитателей субаль- пики. В конце концов формируется типичный зональный фактологический комплекс.

В условиях Камчатки формирование сообществ птиц на вулканогенных отложениях — процесс исключительно длительный. Мало того, что ему предшествуют процессы зарастания отложений растительностью, но во- первых, птицы поселяются на определенных и далеко не первых стадиях ее развития, а во-вторых, длительным является сам процесс формирования сообщества. В кальдере Крашенинников-а (800—1000 м над уровнем моря) первые простейшие сообщества птиц формируются на лавовых потоках возрастом 1000—1500 лет. Правда, нужно иметь в виду очень суровые природные условия этих мест. В зоне приморских лесов, где вулканические отложения зарастают намного активнее и только на склонах, подверженных эрозии, сохраняются оголенные участки, сообщества птиц формируются быстрее.

Сходными путями восстанавливаются водные экосистемы. Американские ученые, изучавшие последствия извержения Сент-Хеленса, установили, что и здесь важнейшим обстоятельством, способствовавшим процессам восстановления сообществ, стало выживание определений части животного населения. Например, некоторые саламандры,, лягушки, раки, водные насекомые кое-где выжили потому, что они находились во время взрыва в донных осадках. Рыбы выжили главным образом в озерах, покрытых снегом и льдом. Зоопланктонные сообщества претерпели катастрофические изменения в структуре, но в их составе оказались виды, сумевшие приспо^ собиться к новым условиям, iyibi упоминали о том, что ,в верховьях Таутла уже через 3 года отмели и берега на* чали зарастать водорослями, появились водные насекомые и отнерестились первые лососи.

Сукцессии на вулканических отложениях и в водоемах, экосистемы которых нарушены вулканогенными факторами, представляют собой удобную естественную модель для анализа закономерностей формирования и становления биологических сообществ вообще.