Толбачинский дол представляет собой обширную, площадью 875 км2, лавово-пирокластическую (преимущественно лавовую) равнину, приуроченную к южной периферии Ключевской вулканической группы. С юго-западной, южной и юго-восточной сторон дол ограничивается долиной р. Толбачик, а с восточной стороны – долиной его притока р. Толуд. На западе Толбачинский дол плавно, без четких границ, переходит в долину р. Камчатки. В административном отношении территория дола включается в Мильковский район Камчатской области.
Топография дола довольно проста. По своей сути – это возвышенная пологонаклонная, слабоволнистая и малорасчленённая вулканогенная равнина, простирающаяся в Ю-Ю-З направлении (азимут 20–25°) примерно на 45 км от подножия Плоского Толбачика к долине р. Толбачик. Максимальная ширина дола, в плане близкого к овалу, достигает 30 км. При этом равнина постепенно – углы наклона на долу, в целом, не превышают 2–5° и лишь в местах выхода на поверхность крупных лавовых уступов, образуются ступени крутизной до 30–35° – понижается как в направлении главной осевой линии, так и по обе стороны от неё к долинам рек Толуд и Камчатки. А потому и абсолютные высоты дола плавно снижаются от 1800–2000 в месте его сочленения с подножием Плоского Толбачика, до 80–120 м вблизи р. Толбачик. Относительные же высоты в пределах самого дола колеблются незначительно – от первых метров и десятков метров в уступах лавовых потоков и до 150–200 м у пирокластических конусов, преимущественно стянутых к осевой линии. И только отдельные из этих конусов – Алаид, Высокая, Песчаные горки, Первый и Второй конусы Северного прорыва – на 250–300 м возвышаются над поверхностью дола.
Вследствие исключительно интенсивного проявления эффузивного и эксплозивного вулканизма, который по среднему расходу магмы (20·106 т/год) уступает во всём Курило-Камчатском регионе только Ключевскому вулкану (средняя интенсивность – 60·106 т/год), геологическое строение дола довольно простое, хотя и своеобразное. В сущности, дол представляет собою собственно лавовый, перемежаемый прослоями тефры, покров мощностью (по осевой линии) от 200–300 до 500–600 м, который сформировался в результате 60–70 отдельных (моноактовых) извержений трещинного и центрального типа. Одним из таковых, хотя и далеко не рядовым, проявлений вулканизма стало Большое трещинное Толбачинское извержение (БТТИ) 1975–1976 годов.
В ходе деятельности Северного прорыва (СП) этого извержения, за два с половиной месяца на поверхность дола поступило около 0,9 км3 тефры и 0,223 км3 лавы (1). В результате чего в центральной части дола образовалось три новых шлаковых (пирокластических) конуса высотой 290, 278 и 108 метров, 15 лавовых потоков, слившихся в единое лавовое поле площадью 8,86 км2 и мощностью до 90 метров, а также обширное (мощность пирокластических отложений достигала 8–12 метров вблизи новообразованных конусов, 10–15 см на расстоянии 10–12 км от центра извержения и 3–5 см в радиусе 15–18 км) шлаково-пепловое поле. Еще около 0,02 км3 пирокластики и 0,98 км3 лав добавил сюда Южный прорыв (ЮП), за 14 месяцев деятельности которого на долу появился шлаковый конус высотой 165 метров и лавовый покров площадью 35,87 км2 со средней мощностью до 28 метров.
В результате поступления столь огромных объёмов вулканитов, на указанных площадях произошло интенсивное уничтожение растительности древесной (лиственницы, каменной березы, ели, тополя душистого, ив, рябины), кустарниковой (ольхового и кедрового стлаников, шиповника, спиреи и пр.), травяной и мохово-лишайниковой растительности. При этом отчётливо проявлялась следующая стадийность этого процесса.
На конец вегетативного периода 1975 года граница абсолютно полного уничтожения растительного покрова ограничивалось изопахитой 40–45 см – то есть расстояниями в 3–5 км от новообразованных конусов.
Однако к началу лета 1976 г., вследствие переноса сильными зимними ветрами около 0,2 км3 вымороженной (облегчённой) тефры, граница отложений с мощностями до 40–45 см отодвинулись ещё на 2–3 км от центра извержения (2). За счёт чего вся кустарниковая растительность на этой территории в результате вторичного погребения и/или обдирания пепловой позёмкой коры и хвои погибла полностью.
Затем, к середине лета 1976 года, в результате интенсивного воздействия легкорастворимых химических веществ, изначально содержавшихся в выпавшей пирокластике и, затем, вместе с талыми и дождевыми водами перешедших в почвогрунты и, оттуда, в корни растений, площадь окончательно погибшей древесной и кустарниковой растительности расширилась до пределов, ограниченных изопахитой в 30–35 см – то есть до овала с радиусами 5–7 км. О чём, в частности, можно было судить по «внезапно» побуревшей в середине июля 1976 г. и спустя пару недель полностью опавшей хвое лиственничников, окружающих центральную часть дола с восточной, южной и западной сторон.
Вне этой зоны полного уничтожения растительности, то есть при мощностях отложившейся тефры от 20–25 до 5–3 см, в последующие 3–5 лет происходило либо выборочное отмирание одних (наиболее чувствительных, вроде мхов и лишайников, а также невысоких трав и кустарничков), в разной степени выраженное угнетение (дефолиация, хлороз, некроз, отсыхание вершинных и боковых побегов) других и стимулирование третьих видов растительности. К примеру, каменная береза погибла полностью при мощности отложений от 20–25 см и более, кедровый стланик – от 15–20 см, а лишайники и мхи – от 3–5 см.
Что же касается территорий с мощностями шлаково-пепловых отложений от 5–3 см и менее, то здесь, за счет вторичного воздействия легкорастворимыми химическими веществами, отмечалось либо временное угнетение одних (тех же лишайников), либо заметное стимулирование других (шиповника, голубики, жимолости, смородины и пр.) видов растений, особенно отчётливо проявившегося в гигантизме листьев и побегов и в повышенной урожайности ягод и грибов
Кстати, сказать, вообще-то, в условиях Камчатки при мощностях шлаково-пепловых отложений не более чем в 3–5 см происходит в основном лишь временная деградация мохово-лишайничковой и временное же поражение (хлороз, некроз, опад листьев и хвои) наиболее чувствительных к химическому поражению видов (кедровый стланик, каменная береза) древесной растительности. Тем не менее постоянное выпадение даже самых малых по объёму вулканических пеплов приводит, как отмечает ряд исследователей (4, 5, 6) к выпадению в растительном покрове склонов и подножий наиболее активных вулканов Камчатки мохово-кустарничковых ассоциаций и к преобладанию в нем травяных видов.
Всё это обусловило соответствующую дифференциацию в характере, динамике и направленности процессов восстановления растительного покрова на пораженных участках. К примеру, горно-тундровая, в то числе и травяная, растительность, занимающая до начала извержения практически всю северную половину центральной и наиболее возвышенной (от высот 1000–1200 и до 1500–1700 метров) части дола, в результате извержения была полностью погребена вплоть до поймы ручья Водопадного с западной его стороны и до поймы правого истока р. Толуд с восточной. Однако уже на следующий год, вследствие сильных ветров, шлаково-пепловая толща на наиболее возвышенных участках названной территории уменьшилась, по вертикали, практически наполовину. И потому погребенная, но не успевшая погибнуть, травяно-кустарничковая растительность горных тундр начала интенсивно прорастать сквозь толщу шлаков и пеплов. И в настоящее время она восстановилась практически полностью там, где первоначальная мощность шлаково-пепловых отложений не превышала 15–20 см. Вследствие чего горные тундры продвинулись к центру извержения на 2–3 км.
Иначе обстоят дела с восстановлением мохово-лишайничковой растительностью таковых участков. Дело в том, что мхи и лишайники, как наиболее чувствительные к химическому воздействию виды растительности, иногда отмирают при мощности выпавшей пирокластики всего в 1–3 см. К тому же естественный цикл восстановления мхов и лишайников составляет не менее 32–35 лет, что также существенно сдерживает интенсивность восстановления мохово-лишайникового покрова. А потому их восстановление на долу начиналось, буквально, с нуля.
Тем не менее, довольно массовое появление белых лишайников произошло, и всего лишь через 12–13 лет, на восточных и северо-восточных подножиях и склонах первого и второго конусов Северного прорыва. В той их части, где мелкие частицы шлака и пепла были унесены ветрами и на поверхность вышли крупноглыбовые отложения, являющиеся наиболее подходящим субстратом для расселения беломошного покрова (3).
По своему интересен и факт образования довольно-таки сплошного (на 2005 г.) зеленомошного покрова вдоль восточного и северо-восточного подножия горы Высокой. В том смысле интересен, что в этом случае появление мхов и лишайников было обусловлено формированием в ветровой тени вулканического конуса субстрата из тончайших частиц отмытого талыми водами шлака и пепла, обогащённого биогенами отмершей и разлагающейся растительности.
Ну а в целом, через 25 лет после извержения в наиболее возвышенной части дола (севернее, примерно, линии, проведённой от стационара на ручье Опасного к стационару на ручье Толуд) белый аспект восстановленного мохово-лишайникового покрова стал довольно примечательной чертой до недавнего времени безжизненно серой (до чёрной во время дождей) поверхности шлаков и пеплов.
В общем же, говоря о восстановлении растительности горных тундр и лугов дола, следует отметить, что процесс этот год от года подстегивается кумулятивным эффектом, когда чем больше растений появляется на пораженной площади, тем в большей степени он интенсифицируется. Так что можно ожидать, что через 40–50 лет после извержения горно-тундровая растительность дола полностью восстановится в прежних своих границах. И разве что только мхам и лишайникам для полного восстановления утраченных позиций понадобится срок в полтора-два раза больший.
Что же касается пионерной растительности (колосняка, хамериона узколистного, полярного мака, камнеломок, осок, вейников и пр.), то спустя 15 лет после извержения отдельные их экземпляры и латки продвинулись вплоть до подножий конусов СП. И в настоящее время здесь, в наиболее укрытых от ветров местах – то есть вдоль подножий конусов и во всякого рода западинах, где накапливаются наиболее тонкие фракции пепловых частиц, пионеры сформировали фрагменты первичной луговой растительности с проективным покрытием до 15–25% и более.
Достаточно быстро на поверхности шлаково-пепловых отложений восстанавливается и древесный покров. Доказательством тому массовое появление древесного подроста, который за 25 лет практически полностью занял поверхность лавовых развалов извержения 1740 г. (извержения конусов Трещины и Звезды).
И в самом деле, за все предшествующие 235 лет на их поверхности появилось лишь небольшое число куртин спиреи иволистной, кедрового и ольхового стлаников, шиповника и кустарниковых ивок, а также отдельных деревьев ив и тополя. Но после отложения шлаков и пеплов Северного и Южного прорывов мощностью от 0,8–0,5 до 0,3–0,2 м, ситуация переменилась кардинально. Вследствие постоянной увлажненности новообразованной шлаково-пепловой толщи мощностью от 0,8–0,5 до 0,3–0,2 м за счет сорбции водяных паров и аккумуляции дождевых и талых вод, она стала благоприятным субстратом (эдафотопом) для произрастания ив, рябины, каменной березы, лиственницы и, особенно, тополя душистого. Так что в настоящее время на всей поверхности бывших лавовых потоков, на высотах от 400 до 600 метров, образовался практически сплошной древесный подрост высотой (на 2000 г.) до 5–6 метров и с сомкнутостью крон на отдельных участках до 0,3.
Особо следует отметить, что явное превалирование в новообразованном подросте тополя душистого, ив, рябины и каменной берёзы над лиственницей, являющейся основной лесообразующей породой в данном регионе, отражает естественный ход сукцессионных процессов, в ходе которых сперва формируются лиственные древесно-кустарниковые ассоциации и уже только затем, под их пологом в массовом количестве появляются лиственницы, постепенно вытесняющие и заглушающие пионерную растительность. К тому же тополь душистый и прочие лиственные породы плодоносят каждый год, тогда как лиственница раз в 5–7 лет. Ну а самое главное, семена тополя и всех остальных лиственных, в отличие от семян лиственницы, легко разносятся на громадные расстояния.
Таким образом, фито- и зооценозы Толбачинского дола, подвергшиеся воздействию шлакопеплопадов, токсичных газов, кислотных осадков и прочих вулканогенных поражающих факторов, в настоящее время развиваются в условиях в той или иной степени отличающихся от типично фоновых. Причём биота дола, претерпев временное стимулирование, угнетение (рестимуляцию), модификацию и, нередко, полное уничтожение, проходит через ряд закономерных превращений (сукцессий) на пути возвращения к своему исходному климаксному (субклимаксному) состоянию.
Конечно же, восстановление фоновой растительности на Толбачинском долу – процесс очень сложный по своей динамике и направленности и достаточно длительный по времени. Тем не менее, если в течение ближайших 250–300 лет не территории дола не произойдет очередного катастрофического извержения, то фоновая растительность на долу восстановится во всех своих естественных пределах. За исключением, разве что, поверхностей лавовых покровов Северного и Южного прорывов, занимающих, совместно, около 45 км2 территории дола, где это процесс может затянуться на 400–600 лет.