Вулканы взрываются сокровищами

Ксудач известен своим единственным историческим эксплозивным (взрывным) извержением, которое произошло 8 марта 1907 г. Тогда в атмосферу было выброшено до 2 км3 пирокластического (от греч. pyr – «огонь» и klao «ломаю», «разбиваю») материала – обломочных продуктов извержения, а в кальдере и к северу от нее сформировался обширный пемзовый покров мощностью до трех метров. Это существенно изменило ландшафт и имело катастрофические последствия для растительности. Каменноберезовые леса, заросли ольховника, горнотундровая и нивальная растительность были уничтожены на площади более 600 км2, а их повреждение произошло на территории втрое больше.

Удаленность и труднодоступность кальдеры Ксудач обусловили тот факт, что первые исследования растительности здесь были проведены ботаниками только спустя 84 года после извержения – в 1991 г., а геоморфологические процессы (формирующие рельеф поверхности) не изучались вообще. Следующее обследование территории группой ботаников Института морской геологии и геофизики ДВО РАН (Южно-Сахалинск) под руководством Анны Копаниной состоялось лишь в 2016 г. В работе по оценке современного геоморфологического состояния одного из самых крупных и сложно устроенных вулканических центров Камчатки приняла участие Екатерина Лебедева. Исследование показало, что восстановление растительности проходит здесь крайне неравномерно, что во многом обусловлено активностью современного рельефообразования.

«Исследование характера геоморфологических процессов в кальдере Ксудач было проведено нами впервые, – говорит Екатерина Лебедева. – Тонкий вулканический материал постоянно перемещается здесь под воздействием ветра, воды и силы гравитации. Среди процессов, которые замедляют поселение и приживаемость растений на пирокластическом чехле, наиболее значимыми оказались эрозия, дефляция, лахарообразование, оплывание и осыпание материала. Негативно влияет на восстановление растительности и дефицит влаги. Такая обстановка сложилась в западной части кальдеры, где до сих пор проходит начальная стадия первичной сукцессии (смены одного биологического сообщества другим). Эта территория занята пемзовой пустыней, слабо заселенной пионерными видами растений и некоторыми кустарничками, – продолжает эксперт. – Сравнение результатов исследований 1991 и 2016 гг. показало, что, несмотря на относительно небольшую мощность пирокластики (0.3-1.0 м), восстановление растительности здесь идет гораздо медленнее, чем предполагалось исследователями 25 лет назад. Другие же части кальдеры – в особенности южные склоны вулкана Штюбеля – уже покрыты горно-тундровыми сообществами, а в пологих ложбинах, характеризующихся благоприятными микроклиматическими и эдафическими (почвенными, влияющими на жизнь организмов) условиями, встречаются заросли ольховника».

Ученые установили, что за период 1991-2016 гг. общая площадь горно-тундровых сообществ в пределах кальдеры увеличилась в 1.3 раза, а ольховника – в 1.9. «Это очень небольшие скорости восстановления растительности, – говорит Анна Копанина. – Кроме того, мы обнаружили, что кустарничковые и стланничковые формы древесных растений кальдеры имеют целый комплекс структурных особенностей коры и древесины стволиков, позволяющих этим растениям быть пионерными колонизаторами ювенильных вулканических субстратов».

Интересно, что ряд особенностей коры древесных растений, в том числе ее толщина, могут быть успешно использованы в качестве функциональных признаков для оценки экологического благополучия (уровня стресса) различных природных систем. «Результаты исследования позволили нам выдвинуть гипотезу о том, что тонкокорые кустарники, кустарнички и стланнички (Loiseleuria procumbens, Vaccinium uliginosum, Empetrum nigrum и др.) адаптированы к стрессовым условиям – недостатку влаги, высоким концентрациям широкого спектра химических элементов субстрата, значительным суточным перепадам температур вулканических ландшафтов, – говорит Анна Копанина. – Древесные растения с широкой корой (Betula ermanii, Sorbus sambucifolia, Alnus fruticose или Duschekia fruticose и др.) становятся поселенцами в таких условиях значительно позже».

Фото – Екатерина Лебедева, лаборатория геоморфологии Института географии РАН – вулкан Ксудач, Камчатка