Биовулканология

Зоны воздействия вулканогенных факторов

Природа вулканогенных факторов обусловливает зональность в оценке характера их воздействия. Воздушные волны, отложения взрывов, пирокластические, лавовые и грязевые потоки, пеплопады, сейсмические толчки и шум, сопровождающие извержения, а также концентрация химических соединений и температура воздуха, воды и грунта на термальных полях и вблизи термальных источников — все это наиболее-сильно выражено непосредственно вокруг кратеров, грифоиов, источников, термальных площадок. С удалением от них сила, энергия, мощность и другие величины основных характеристик этих факторов уменьшаются. Не всегда равномерно во все стороны, но радиально от их источника. В одних случаях эту картину усложняет рельеф, в других — погодные условия. Но радиальный градиент изменения наблюдается всегда.

Зоны воздействия вулканогенных факторов на живые организмы при извержении. Территорию, прилегающую к активным вулканам, Ю. И. Манько делит на три зоны, учитывая степень воздействия вулканогенных факторов на растительность.

Непосредственно к вулкану прилегает зона, в которой растительность испытывает наибольшее влияние. Именно здесь встречаются своеобразные вулканогенные пустыни, где растительность полностью уничтожена. Площадь этой зоны невелика, а ее граница может быть установлена по распространению лапйлли — сравнительно крупных обломков, пирокластических и лавовых потоков. Во второй зоне основные факторы непосредственного и косвенного воздействия — это отложения пирокластического материала и загрязнение атмосферы. Внешние границы этой зоны соответствуют распространению слоисто:пепловых почв. В следующей зоне — растительность испытывает преимущественно влияние, связанное с привносом минеральных частиц, не ведущее к существенной перестройке растительных сообществ.

Соответственно с изменением растительности как основного компонента среды обитания можно рассматривать и зональность в оценке воздействия вулканических извержений на животное население. П. А.х Хоментовс- кий, анализируя воздействие пеплопадов Толбачика на деревья и соответственно на насекомых-ксилофагов, выделяет три зоны. В ближайшей к вулкану зоне погибших окоренных шлаком деревьев (на расстоянии 2—4 км от конусов) насекомые не могут развиваться из-за отсутствия луба. В следующей зоне — пог-йбших неоко- ренн'ых деревьев (2—6 км) ксилофаги могут развиваться, но происходит это не всегда. Суммарный радиус этих двух зон на Толбачике в 1975—1976 гг. не превышал 8-*-10 км. Третьей выделена зона поврежденных, но не погибших и потому не заселенных насекомыми деревьев. Ее протяженность достигала 60 км и более.

В отношении птиц выделяются зоны уничтоженных и нарушенных сообществ.' За внешнюю границу зоны нарушенных сообществ принята изолиния пепловых отложений мощностью 10 см и более. В пределах этой зоны происходит локальные понижения численности местных популяций, главным образом наземногнездящихся видов, и изменяется. пространственное размещение их сообществ. Зона уничтоженных сообществ птиц практически совпадает' с зоной погребенной растительности и зоной несомкнутого растительного покрова. При извержении Толбачика в 1975—1976 гг. наземные экосистемы были полностью уничтожены на растоянии 4—7 км, а пло* щадь, на которой сообщества птиц оказались нарушенными, составила около 400 км2.'

Воздействие вулканогенных факторов на живые организмы после извержения. Б. А. Тихомиров, изучавший растительность термальных источников ' Чукотки, и X. X,-Трасс, который провел аналогичные исследования на Камчатке; обратили внимание на зональное распреде- ленив: растительности возле горячих ключей. Дело в том, что радиальные градиенты температуры почвы создают неодинаковые условия для произрастания растений на разном расстоянии от источников. В связи с этим возникают своеобразные микрозоны, отличающиеся составом растительности и ее структурой.

В Долине гейзеров, по материалам Рассохиной и Чернягиной, размеры таких микрозон могут быть от нескольких сантиметров до нескольких метров на высокотемпературных участках. Самую первую микрозону, ближайшую к источнику, для которой характерны наивысшие температуры почвы в корнеобитаемом слое (38—60°С), представляет фимбристилис охотский. Затем обычно выделяют микрозону с участием в травостое фимбристилиса и полевиц (температура здесь уже ниже: 35—43°С). Еще дальше следует микрозона с участием болотника камчатского либо зюзника одноцвет - кового и других растений. Здесь температура почвы составляет всего 28—40°С. Обычно в травостое таких микрозон присутствует один вид, создавая монодоминантный ценоз. Появление нового вида приводит к усложнению структуры, развитию двухъярусности.

Зональность может проявляться не только в составе растительности, но и в сроках их развития. Так, зональность процесса таяния снега (от термальных источников) определяет и зональность начала вегетации растений весной: самые ранние — Непосредственно у источников.

Микрозональность в распределении растительности обнаружена и на сольфатарных полях. Это было показано В. П. Ворошиловым и Д. Н. Сидельниковым на вулкане Менделеева (остров Кунашир), Они выделили четыре микрозоны. Первая, «лишенная высших растений и лишайников», занимает, по сути, всю основную часть активной термальной площади. Для нее характерны отсутствие почвы, наличие глиноподобных пород кислой реакции, интенсивные процессы водной эрозии, высокая концентрация токсических газообразных соединений. По периферии термального поля выделена вторая микрозона «с единичными высшими растениями и лишайниками». Ее ширина от 5 до 30 м. Температура субстрата здесь ниже, но кислотность поверхностного слоя субстрата такая же, как и в предыдущей микрозоне. Третья микрозона «сомкнутых зарослей кедрового стланика» хорошо выражена в виде полосы шириной от 30 до 250 м вокруг всего сольфатарного поля. Мощность опада и подстилки здесь достигает 21 см, а под ними выражен гумусовый горизонт мощностью 8 см. С глубины 29 см распространен субстрат, аналогичный тому, что находится в первой микрозоне. Внешняя, четвертая, микрозона представлена зарослями курильского бамбука. Почвенный профиль здесь значительно отличается от такового на сольфатарном поле.

Разумеется, в разных климатических зонах и в разных регионах распределение растительности вокруг термальных источников и сольфатарных полей различается по количеству, составу и структуре микрозон, их размеру. Даже в долине Гейзерной на протяжений нескольких километров характер зональности неодинаковый.

В соответствии с зональностью распределения растительности на сольфатарных полях Следует рассматривать и зональность в размещении насекомых и птиц. Она выражена и в составе видов, и в особенностях их экологии. На термальных полях Узона установлено, что температура грунта аномально высока (с точки зрения ее влияния на гнездящихся птиц) только непосредственно в пределах термального поля, на участках, лищенных растительности, рядом с фумароЛамй и горячими источниками. К границе термального поля температура грунта быстро уменьшается и уже на первых 5—6 м обычно становится'близкой к средним показателям для окружающей местности, а ее изменения Далее легко объясняются экспозицией склона, структурой растительности, влажностью и т, д.. .

Заметное уменьшение температуры почвы по фону (на 3—10° в зависимости от характера растительности)- происходит ещё на протяжении нескольких десятков метров, а затем температура остается примерно одинаковой, так что у периферии кальдеры, в 2—4 кМ от термальных полей, она ниже (по фону) лишь ца 2—4°С. Это означает, что у птиц, гнезда которых расположены далее 5—6 м от края термального цоля (зона третья), едва ли приходится ожидать существенный изменений в экологии в качестве реакции (или адаптации) к условиям повышенных температур, Да и те из них, чщ поселяются вдоль границы термального поля на первых "5—6 м от его края (зона вторая), хотя и гнездятся в условиях повышенного температурного фона, но не столь аномального, чтобы вызвать существенные к нему адаптации. Серьезным можно ожидать воздействие температуры лишь на те гнезда, которые расположены непосредственно на активных термальных площадках (зона первая). Это и было подтверждено прямыми наблюдениями.

В принципе зональность в оценке воздействия на растительность и животное население (прежде всего насекомых и птиц) можно предполагать для любого из физико-химических факторов вулканического происхождения, если эти факторы столь существенны, что оказывают влияние на живые организмы. В том числе и для опосредованного (косвенного) их воздействия. Иллюстрация тому — оценка американскими уменьши влияния хищников (птиц, млекопитающих и рептилий) на успех размножения наземногнездящихся птиц в зоне извержения Сент-Хеленса. На двух участках в зоне воздействия Извержения (в 13 и 20 км от вулкана) и на контрольном участке в 32 км от конуса были сделаны искусственные гнезда с кладками перепелов. На первом участке гибель кладок в течение двух лет составила ио 5% ежегодно; на втором — 53- и 20%. а на контрольном была совершенно незначительной. Ученые объясняют это так: на первом участке растительный покров уничтожен,' но сильно пострадали и популяции хищников, что уменьшило пресс их воздействия на «кЛадки»; на втором участке, где растительность частично сохранилась, популяции хищников 'остались относительно стабильными, а бедность растительного покрова и одноцветность 'поверхности пеплового субстрата демаскируют гнезда, «облегчая» их поиск. На контрольном участке основную защитную роль сыграл растительный покров, не пострадавший от извержения.