Вулканогенные и антропогенные экосистемы как пример конвергенции в развитии природной среды вулканических районов Камчатки // Материалы XX Крашенинниковских чтений «Ветер веков в парусах России». Петропавловск-Камчатский, 2003. С. 21–26.


В. Е. Быкасов, Г. Н. Чуян

ВУЛКАНОГЕННЫЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ КАК ПРИМЕР КОНВЕРГЕНЦИИ В РАЗВИТИИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ВУЛКАНИЧЕСКИХ РАЙОНОВ КАМЧАТКИ

 

В последние годы концепция мониторинга состояний природной среды, оперативного контроля изменения этих состояний и действенного прогноза развития биосферы в результате хозяйственной деятельности человека стала господствующей парадигмой современного естествознания (9, 12, 13). При этом сам по себе экологический мониторинг, в первую очередь ориентированный и нацеленный на выявление и оценку антропогенного воздействия на биосферу, представляет собой специализированную систему наблюдений за всеми компонентами биосферы во-первых; совокупность экспериментов с теми элементами, параметрами и характеристиками экосферы, которые строго определённым образом выбираются из всего многообразия биотических компонентов, во-вторых; и адекватного изменениям биосферы комплекса методов прогноза изменения состояний биосферы, в-третьих.Вполне понятно, что методология экологического мониторинга далеко не случайно стала стержнем всеобъемлющей системы наблюдения и контроля состояний природной среды. Начнём с того, что сама по себе экосфера, обособляемая непосредственно у земной поверхности (20–50 м вглубь земли и 150–200 м над землёй), является тем самым фокусом биосферы, в пределах которого осуществляется практически вся жизнедеятельность активной биомассы. Ну а если ещё помнить и о том, что глобальной концепцией, пронизывающей и связывающей всю структуру современной экологии в единое целое является концепция систем (системная концепция, 17), то сомнений в ведущей роли экологического подхода в целях оценки антропогенной деятельности просто не может быть.

То есть системный подход, системная концепция, системное моделирование являются первоосновой того, что экология в наши дни стала тем самым методологическим фундаментом, на который опирается человек в принятии превентивных и рекультивационных мероприятий, направленных на сохранение и восстановление природной среды. И это закономерно, ибо основное внимание этот подход сосредотачивает как на выявлении и изучении связей между элементами и компонентами экосистем, так и на исследование изменений интенсивности этих во времени и пространстве.

Но это означает, что познание процессов воздействия антропогенной деятельности на природу в наше время без обособления и изучения самых разнообразных экосистем попросту невозможно. Суждение это в полной мере относится и к областям современного активного вулканизма Камчатки и Курильских островов. Тем более, что иные подходы и методы к интерпретации процессов взаимодействия человека с природной средой таковых регионов не достаточно адекватно характеризуют все тонкости и особенности названного взаимодействия.

И в самом деле, при попытках, например, обособления ландшафтных комплексов вулканических районов Камчатки (1, 2, 6, 8, 10) в основу любого (индивидуального, типологического, парагенетического) способа членения ландшафтной сферы обычно брался морфолитогенный критерий – то есть строение литосферного фундамента. При этом растительный и почвенный покровы рассматривались как самостоятельные компоненты ландшафта, а не как части единого природного комплекса – экосистемы. И тем самым биоту как таковую в лучшем случае характеризовали в качестве одного из равноправных компонентов, а в худшем – как подчинённый элемент природной структуры.

Несколько более целенаправленнее (в экологическом плане) рассматривается биота (и, в первую очередь, растительный покров) в работах геоботаников, лесоводов и почвоведов (7, 11, 14). Однако и в этом случае преимущество отдаётся либо характеристике общего характера поражения растительности в ходе вулканических извержений, либо анализу проблемы устойчивости (восприимчивости, избирательности) отдельных видов и ассоциаций растений к таковому воздействию.

То есть, говоря со всей определённостью, территории, в той или иной степени подвергаемые вулканогенному воздействию в качестве самостоятельных природных комплексов до недавнего времени не рассматривались. Единственным, пожалуй, исключением является обособление А. М. Стенченко (15) оригинального Узон-Гейзерного гидротермального биогеоценоза, поскольку, согласно современным представлениям (17), понятие биогеоценоз близко или даже тождественно понятию экосистемы.

 

21

 

А между тем участки территорий, которые подвергались воздействию шлакопеплопадов, токсичных газов, кислотных осадков, минерализированных вод и т. д. (табл. 1), после поражения всегда развиваются в условиях отличных от типично фоновых. Причём биота таковых участков либо испытывает временное угнетение или, нередко, стимуляцию, либо, в случае сильного поражения, претерпевает ряд последовательных превращений (сукцессий), прежде чем возвратится к своему исходному (субклимаксному) состоянию, или перейдёт в новое квазистабильное состояние. То есть все эти превращения вызваны к жизни нарушением, а нередко и полным уничтожением прежних взаимосвязей и взаимоотношений между природными компонентами и элементами. Или, по крайней мере, изменением интенсивности и тесноты этих взаимосвязей.

Но ведь точно также загрязняющие вещества антропогенной природы попадая в природную среду не только рассеиваются в ней, но и включаются в круговорот вещества в биосфере, изменяя тем самым региональный абиотический фон. И точно также вследствие этого изменения абиотической среды и регионального экологического фона возникает ответная реакция биологической составляющей, которая также, прежде всего, выражается в закономерной сукцессии биоты и в переходе последней в новое равновесное состояние, соответствующее новому абиотическому фону (7).

Из этого вытекает вывод о том, что в районах современного активного вулканизма постоянно формируются и развиваются оригинальные экосистемы, происхождение которых осуществляется за счёт трансформации коренных (фоновых) природных экосистем. И по аналогии с антропогенными экосистемами парагенетического ряда (4, 5), таковые участки следует именовать парагенетическими вулканогенными экосистемами (ПВЭ), понимая под ними (3) функционально-целостные системы зонально-биотических (популяций растений, животных и микроорганизмов) и вулканогенно-абиотических (вулканические грунты, вулканические почвы, грунтовые воды) компонентов и элементов, взаимосвязанных вулканогенным круговоротом вещества и энергии.

Сравнительно большое количество вулканогенных факторов трансформации экологического фона (табл. 2) вовсе не означает, что действие каждого из них непременно завершается образованием строго соответствующей экосистемы, ибо в подавляющем большинстве случаев в природе осуществляются всевозможные комбинации взаимодействия этих взаимообусловленных и взаимосвязанных факторов. Так, при эксплозивных извержениях, например, поражение биоты может происходить и за счёт агрессивных газов эруптивных туч, и вследствие поражения кислыми осадками, и в результате шлакопеплопадов, и по причине схода пирокластических и грязевых потоков. Причём это всё может происходить и по отдельности, и одновременно, и в различной последовательности.

И опять же следует подчеркнуть, что и в этом между вулканогенными и антропогенными экосистемами тоже обнаруживается закономерная и достаточно полная аналогия. То есть формирование антропогенных экосистем также крайне редко происходит вследствие воздействия какого-либо одного экоформирующего фактора. Вернее, и в том и в другом случае правильнее будет говорить лишь о преимущественном, по сравнению с другими, воздействии конкретного фактора на процессы трансформации фоновых коренных экосистем.

Тем не менее, в чисто методологическом плане удобнее признавать за тем или иным экоформирующим процессом ведущую роль. Удобнее как в том смысле, что это помогает оттенять, подчёркивать наиболее характерные черты и особенности изучаемого феномена и, тем самым, более чётко обособлять соответствующие антропогенные и вулканогенных экосистемы. Так и в том, что это позволяет при использовании методологии экологического мониторинга обходится минимально необходимым числом вулканогенных экосистем (табл. 3). А это, в целом, соответствует реальному положению дел с одной стороны. И, к тому же, позволяет переносить наработки и рекомендации, полученными при изучении небольшого числа ключевых (типовых) экосистем, на большие территории, с другой. Что в условиях слабой изученности и малой доступности вулканических районов имеет принципиальную значимость.

 

22

 

Итак, достаточно очевидная аналогия в характерах и параметрах механического, химического и термического воздействия на биоту побуждает воспринимать вулканические и поствулканические процессы и явления в качестве естественного эксперимента по поражению биоты и экосистем вулканических районов. И потому изучение вулканогенных экосистем как конвергентных прототипов антропогенных экосистем даёт возможность уже сейчас, то есть до начала интенсивного освоения районов активного вулканизма и вмешательства хозяйственной деятельности в природные взаимосвязи и взаимоотношения, проводить допустимые параллели между антропогенным и вулканогенным воздействием на природную среду вулканических регионов, создавать модели возможных последствий и, тем самым, разрабатывать теоретико-методологические предпосылки для прогноза антропогенного воздействия на легко ранимую природу этих территорий. Для чего, добавим, необходимо создать региональный банк эталонных экосистем вулканогенной и антропогенной природы.

Таким образом, скажем окончательно, экологический подход к познанию природообразующих природных процессов в целом, и методология экологического мониторинга в частности, позволяют по другому взглянуть на вулканизм и сопутствующие ему явления. То есть при этом сам по себе вулканизм можно (и нужно) рассматривать в качестве интенсивного и крайне динамичного экологоформирующего фактора (в качестве источника и движущей силы преобразования фоновых экосистем). Фрагменты прилегающих к центрам вулканических проявлений территорий, которые в той или иной степени затронуты или изменены процессами вулканизма, следует считать оригинальными вулканогенными экосистемами. А очевидную конвергенцию в процессах образования и развития вулканогенных и антропогенных экосистем необходимо положить в основу методологии прогноза изменения естественных экосистем районов активного вулканизма под влиянием антропогенной деятельности.

 

Таблица 1

 

Вулканогенное поражение биоты

 

Тип поражения Факторы поражения Особенности поражения
Механический Выпадение шлаков и пеплов Частичное или полное погребение растительного покрова
Сход пирокластических, грязевых и лавовых потоков Полное погребение и уничтожение почв и растительности
Отложение продуктов направленных взрывов Катастрофическое уничтожение почвенно-растительного покрова
Образование ударных волн Механическое поражение растений и животных
Термический Горячие ударные волны Полное или частичное обгорание и усыхание растений и гибель животных
Сход “палящих” туч и раскаленных лавин Частичное или полное обгорание и усыхание растений и асфикция у животных
Выпадение горячей пирокластики Частичное или полное усыхание растений и асфикция у животных
Подогрев воздуха и почвогрунтов гидротермами Формирование минерализованных термоплощадок, появление термофилов и гидротермальных биогеоценозов
Химический Токсичные газы и “кислые осадки” эруптивных туч Поражение ассимиляционного аппарата, нарушение процессов метаболизма, раздражение слизистых оболочек у животных и поражение органов ассимиляции, клеточное и ферментное отравление, некроз и дефолиация у растений
Вымывание химических веществ из продуктов извержений Внутриклеточное поражение растений через корневую систему и отравление животных заражённой пищей и водой

 

23

 

Таблица 2

 

Вулканогенные и антропогенные экоформирующие факторы

 

Механическое поражение. Образование пирокластических конусов, кратеров и кальдер Механическое поражение. Формирование терриконов, шлаковых конусов и карьеров
Парамеханическое поражение. Погребение лавовыми и пирокластическими потоками и отложениями направленных взрывов Парамеханическое поражение. Погребение отвалами, свалками, золо-, шламо-, и хвостохранилищами
Аэромеханическое поражение. Поражение шлаками и пеплами эруптивных туч Аэромеханическое поражение. Поражение сажей, пылью, золой и дымом промышленных производств
Гидромеханическое поражение. Поражение грязевыми потоками Гидромеханическое поражение. Поражение пульпой гидроотвалов
Парагидромеханическое поражение. Повышение мутности водотоков, размывающих поля гидротермально-измененных горных пород Парагидромеханическое поражение. Повышение мутности водостоков и водоемов за счет стока промышленных и бытовых отходов
Термическое поражение. Сход лавовых и горячих пирокластических потоков и образование “палящих туч” Термическое поражение. Поражение горячими шлаками, золой, газами и горячими ударными волнами ядерных и термоядерных взрывов
Паратермическое водное загрязнение. Подогрев водоёмов горячими водами термальных источников и парагидротерм Паратермическое водное загрязнение. Подогрев водотоков и водоёмов нагретыми бытовыми и техногенными стоками
Химическое поражение. Поражение токсичными газами и “кислотными дождями” эруптивных туч Химическое поражение. Поражение токсичными газами и техногенными “кислотными дождями”
Геохимическое поражение. Поражение токсичными веществами, вымываемыми из вулканитов Геохимическое поражение. Вымывание токсикантов из отвалов, свалок, золо- и хвостохранилищ, а также удобрений и химикалий с полей
Парагеохимическое поражение. Минерализация рек и озёр водами “сухих рек”, временных водотоков, грязевых потоков и минеральных источников Парагеохимическое поражение. Минерализация речных и озерных вод за счет стока промышленных и бытовых отходов
Гидрологическое воздействие. Формирование и развитие вулканогенных озёр Гидрологическое воздействие. Создание искусственных прудов и водохранилищ
Парагидрологическое поражение. Обводнение или осушение берегов вулканогенных озёр в связи с их формированием или осушением Парагидрологическое поражение. Обводнение или осушение берегов прудов и водохранилищ в связи с их образованием или осушением
Биологическое воздействие. Разнонаправленные – от олиготрофии к эфтрофии и наоборот – сукцессии водоёмов вследствие выпадения вулканических пеплов и поступления минерализованных вод парагидротерм и минеральных источников Биологическое воздействие. Разнонаправленные – от олиготрофии к эфтрофии и наоборот – сукцессии водоёмов в результате сброса органических отходов химических и пищевых производств, а также за счет сточных вод животноводства и селитебных канализаций

 

 

24

Таблица 3

 

Вулканогенные экосистемы и их антропогенные аналоги

 

Группа Род Вид Антропогенный прототип
Литодинамические Эковулканические Экосистемы конусов моноактовых вулканов Экосистемы терриконов и шлаковых конусов
Экосистемы кратеров и кальдер Экосистемы карьеров и открытых рудников
Экосистемы лавовых потоков и покровов Экосистемы шлако- и золоотвалов
Экосистемы отложений направленных взрывов Экосистемы шламо- и хвостохранилищ
Экосистемы пирокластических потоков Экосистемы горнорудных отвалов
Паравулканические Шлаково-пепловые экосистемы Экосистемы отложений, техногенной сажи, золы и пыли
Гидро-динамические Парагидровулканические Экосистемы грязевых потоков Экосистемы гидроотвалов
Экосистемы гидротермальных и минеральных источников Экосистемы очистных коллекторов и отстойников
Парагидрологические Экосистемы минерализованных и (или) подогретых кратерно-кальдерных озёр Экосистемы очистных и охлаждающих прудов
Экосистемы вулканогенных озёр Экосистемы прудов и водохранилищ
Экосистемы подтопленных или осушенных берегов Экосистемы подтопленных или осушенных берегов

 

  1. Быкасов В. Е. Вулканогенные парагенетические ландшафтные комплексы // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1980. Вып. 5. С. 97–105.
  2. Быкасов В. Е. Вулканогенный тип ландшафта // Вопросы географии Камчатки. Петропавловск-Камчатский, 1982. Вып. 8. С. 17–21.
  3. Быкасов В. Е. Вулканогенные экосистемы // Известия АН СССР. Сер. геогр. 1987. № 4. С. 62–68.
  4. Виноградов Б. В. Космические методы изучения природной среды. М.; Мысль. 1976. 286 с.
  5. Виноградов Б. В. Преобразованная земля. М.: Мысль, 1981. 296 с.
  6. Жучкова В. К., Зонов Ю. Б., Горяченков В. А. Методологические приёмы ландшафтных исследований вулканических районов Камчатки. Ландшафтный сборник. М.: МГУ, 1973. С. 117–137.
  7. Зонн С. В., Карпачевский Л. О., Стефин В. В. Лесные почвы Камчатки. М.: Изд-во АН СССР. 1963. 254 с.
  8. Зонов Ю. Б. Формирование первичных ландшафтов районов активного вулканизма Восточной Камчатки // Автореферат канд. дисс. Алма-Ата, 1977. 26 с.
  9. Израэль Ю. А., Филиппова Л. М., Инсаров Г. Э., Семевский Ф. Н., Семёнов С. М. Экологический мониторинг и регулирование состояния природной среды. Проблемы экологического мониторинга и моделирование экосистем. Том IV. Л. Гидрометеоиздат. 1981. С. 6–19.
  10. Куницын Л. Ф. Опыт природного районирования Камчатки. Природные условия и районирование Камчатской области. М.: Изд-во АН СССР, 1963. С. 7–26.
  11. Манько Ю. И. Влияние современного вулканизма на растительность Камчатки и Курильских островов. Комаровские чтения. Владивосток: Вып. 22. 1974. С. 5–31.
  12. Проблемы оптимизации в экологии. М. Наука. 1978. 328 с.
  13. Проблемы экологического мониторинга и моделирования экосистем. Том IV. Л. Гидрометеоиздат. 1981. 288 с.
  14. Соколов И. А. Вулканизм и почвообразование. М.: Наука. 1973. 224 с.
  15. Стенченко А. М. Узон-Гейзерный термальный биогеоценоз Камчатки // Вопросы географии Камчатки. 1977. № 7. С. 59–60.
  16. Уитеккер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980. 328 с.
  17. Федоров В .Д., Гильманов Т. Г. Экология. М.: Изд-во МГУ, 1980. 464 с.

 

25