География

Ямские острова - феномен северной пацифики

Колонии морских птиц, населяющих сотни малых островов в северной части Тихого океана, чрезвычайно сильно влияют на их природу и меняют ее. На этих землях и в прилегающей акватории формируются особые орнитогенные геосистемы, возможно, играющие особую роль в структуре и функционировании биосферы.

Terra Incognita для исследователей

Ямской архипелаг - это несколько небольших скалистых островов в северной части Охотского моря, в 10 - 15 км от материка. Самый крупный из них - Матыкиль (до 697 м над уровнем моря, площадь 6,1 км²), другие намного меньше. Входящие в состав Охотско-Чукотского вулканогенного пояса, протянувшегося почти на 3200 км вдоль северо-восточной окраины Азии, эти острова тесно связаны с близлежащим материковым побережьем, отделение от которого произошло, вероятно, около 13 тыс. лет назад. Геологические отложения здесь представлены гранитными интрузиями, юрскими песчаниками и глинистыми сланцами.

С 1982 г. архипелаг включен в состав Магаданского государственного природного заповедника. Крупнейшее в Северной Пацифике* скопление морских колониальных птиц делает здешнюю природу поистине уникальной. Когда мы впервые подплывали к Ямским берегам, погода была спокойной. Первое, что поразило: почти все видимое водное пространство вблизи островов было занято морскими птицами. Это не случайно - тут имеется богатая кормовая база, связанная с особенностями гидрологической циркуляции в Охотском море.

Известно, что на участках, где ветви локальных течений встречаются или существует значительный перепад морских глубин, создаются условия для повышения биопродуктивности. Следуя круто повышающемуся профилю дна, богатые биогенными веществами глубинные воды выходят здесь на поверхность и дают начало холодному Ямскому течению (температура воды летом около 5°C), которое подхватывается мощными приливами-отливами (их амплитуда достигает 7 - 9 м). В результате мы наблюдаем очень высокую первичную продуктивность планктона: фоновый уровень содержания углерода достигает 1000 - 1500 мг/м³ при том, что в более спокойных акваториях Охотского моря эта величина составляет лишь 200 - 500 мг/м³.

Планктон - нижнее звено трофической пирамиды и основа для существования крупных скоплений планктоноядных и хищных рыб, морских млекопитающих и птиц. Последних только на Матыкиле, по приблизительным оценкам, обитает 7 - 11,4 млн. Птичьи базары здесь повсюду - от береговых скал до курумов** в вершинной части острова (на высоте более 650 м). Встречаются гнездовья различных видов семейства чистиковых - тонкоклювой и толстоклювой кайры (Uria aalge, U. lomvia), большой конюги (Aethiacristatella), конюги-крошки (A. pussilla), белобрюшки (Cyclorrhynchus psittacula), очкового чистика (Cepphus carbo), топорка (Lunda cirrhata), ипатки (Fratercula corniculata), а также чаек (Larus schistisagus, Rissa tridactyla), берингова баклана (Phalacrocorax pelagicus) и глупыша (Fulmarus glacialis), создавшего в этом месте самую значительную колонию на Дальнем Востоке (около 1 млн. особей). Глупыш и конюга (6 - 10 млн. особей) составляют основу птичьего населения архипелага.

Орнитологи довольно давно знают об этом крупном гнездовом скоплении, однако, несмотря на уникальность природы, скалистые Ямские острова во многом остаются terra incognita для исследователей. За всю историю науки появилось считанное число публикаций, посвященных местной природе. Основная причина - удаленность и крайняя труднодоступность. Все авторы отмечают: акватория вблизи островов отличается необычайно сложным рельефом дна, большими перепадами глубин, непростым режимом течений скоростью до 18 км/ч. Постоянные сильные ветры сопровождаются туманами и штормами. Даже во время штиля здесь обычно беспорядочная волновая "толчея", затрудняющая плавание на малых судах. К тому же отсутствуют бухты, удобные для стоянок. А на островных скалах почти невозможно проводить наземные работы. Тем не менее летом 2006 г. состоялась наша экспедиция, целью которой было изучение влияния птичьего населения на растительный и ландшафтный покров острова Матыкиль.

Беспокойные "хозяева" островов

Столетиями хозяйничая на Ямских островах, их пернатые обитатели существенным образом изменили здешнюю природу. Механическое воздействие морских колониальных птиц на ландшафт многообразно: они роют норы, рыхлят и уплотняют верхний горизонт почвы, вытаптывают растения при спаривании, хождении и территориальных конфликтах, просто выдергивают их, расчищая участок для гнезд и собирая гнездовой материал.

Второй важный аспект их влияния - геохимический: в местах гнездовых скоплений существенным образом меняется круговорот вещества и энергии. Ведь собирая корм на обширной акватории, птицы постоянно возвращаются к своей колонии и тем самым аккумулируют на небольшой площади продукты своего рациона и переваривания пищи. Только одна пара чаек с потомством за гнездовой период поставляет в почву, по разным оценкам, от 85 до 170 кг продуктов жизнедеятельности. Ускорение круговорота веществ и их концентрация приводят к повышенному содержанию ряда химических элементов в почвах, растениях, поверхностных и прибрежных водах.

Разные виды птиц неодинаково влияют на геосистемы. Так, на Ямских островах наиболее сильное физическое воздействие оказывают топорки, моевки и чайки, а самое ощутимое геохимическое - конюги и белобрюшки. При этом трансформации подвергаются практически все природные компоненты. Например, в местах размещения колоний складываются особые формы микрорельефа, из которых самые обширные и впечатляющие "злаковые кочкарники". Подобные встречаются в самых разных природных условиях (Командорский архипелаг, острова Кольской субарктики и др.), но всегда связаны с различными видами злаков. На острове Матыкиль эти кочки, со средней высотой 65см и максимальной 162 см, формирует вейник Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii). И площадь, занимаемая таким микрорельефом, составляет не менее 20 - 30% от общей территории островных склонов.

Несмотря на столь широкую распространенность кочкарников в птичьих колониях, механизм их образования не вполне ясен. Существующие гипотезы базируются, фактически, на двух основных идеях - механической (появление вследствие физического воздействия пернатых в местах гнездования) и геохимической (активный рост и кущение растений, стимулируемых обильной подкормкой органическим веществом). Мы склоняемся ко второй, поскольку, согласно нашим исследованиям, именно аномально высокое содержание азота и фосфора в почвах способствует подобному росту злаков.

Практически все описанные кочкарники располагаются в четырех типах местообитаний. Прежде всего - у подножий скалистых обнажений, затем - на участках, находящихся ниже каменных россыпей (здесь жилища конюги и белобрюшки), третий тип - эрозионные ложбины и последний - нижние части склонов по всему периметру острова. Таким образом, "орнитогенный" микрорельеф формируется в ландшафтно-геохимическом поле птичьих поселений. Правда, внутри самих кочкарников далеко не всегда находят жилые гнезда. Поэтому нельзя исключить, что это своего рода реликтовые образования, сохранившиеся со времени более массового гнездования.

Другой заметный вид воздействия пернатых налито-генную основу - "подземные города" топорков, устраивающих свои гнезда в норах и ежегодно обновляющих и расчищающих их. В результате многовековой деятельности птиц все склоны пронизаны их ходами, иногда "многоэтажными". Вокруг накапливается большое количество выброшенного разрыхленного материала, а в непосредственной близости от отверстий грунт плотно утрамбован многочисленными "жильцами", проводящими длительное время на поверхности.

Крупные скопления пернатых существенным образом меняют и химический состав поверхностных вод. Чтобы подтвердить это, мы сравнили ионный состав воды из ручья, вытекающего из снежника (он отражает главным образом геохимические особенности воздушных потоков), и из ручьев, протекающих вблизи птичьих колоний. В первом случае минерализация низкая, преобладают "морские" ионы (хлориды натрия), количество органического углерода незначительно (2,2 мг/л), реакция среды слабокислая (pH 5,98). Во втором отмечено, прежде всего, резкое увеличение общей суммы ионов, в частности хлоридов натрия и кальция.

Важный источник поступления этих соединений в поверхностные воды - метаболиты птиц, содержащие значительное количество мочевой кислоты и ее солей. Наряду с такими биогенными элементами, как K, Ca, Mg, ручьи переносят фосфор, содержание которого в экскрементах птиц повышено. Его растворимые соединения поступают в прибрежные воды, обеспечивая латеральные связи в системе "суша-море".

Аналогичные процессы отмечены и для подвижных соединений углерода: в "птичьих" ручьях их 7,1 - 12,4 мг/л, т. е. в 3 - 5 раз больше, чем в талых снеговых водах. Высокое содержание органических кислот ведет к снижению pH до 3,4 - 3,5.

Ионный состав воды из разных водотоков острова Матыкиль, мг-экв/л: a - ручей Снежный (протекает вдали от птичьих колоний), b - ручей Птичий-1, c - ручей Птичий-2.

"Печать" птичьего влияния

Но наиболее сильное влияние скопления морских колониальных птиц оказывают на растительность, которая в формируемых ими островных геосистемах значительно отличается от фоновой зональной, а также от местных сообществ, где пернатых сравнительно немного. Для орнитогенной растительности характерно обеднение видового состава и доминирование в фитоценозах очень ограниченного набора видов-орнитофилов: прежде всего вейника Лангсдорфа (Calamagrostis langsdorfii), а также колосняка (Leymus mollis), мятлика арктического (Poa arctica), родиолы розовой (Rhodiola rosea) и др. По-видимому, они способны переносить аномально высокое содержание азота и фосфора в почвах и устойчивы к механическому воздействию со стороны птиц.

По степени нарушенности все растительные сообщества делятся на три группы. В первой растения примяты, обкусаны, изменено их жизненное состояние или форма роста. Во второй живые надземные части уничтожены, но сохранились отмершие части и корни, а на поверхности почвы - фрагменты измельченной ветоши растений. Наконец, встречаются участки, полностью лишенные растительности. Соотношение плошали названных сообществ неодинаково в разных геосистемах и зависит от вида птиц и плотности гнездования.

Очень интересны биоморфологические адаптации растений к влиянию пернатых "соседей", т. е. ответная реакция орнитофильных видов, позволяющая им существовать в условиях, экстремальных для других. Помимо упоминавшихся кочкарников, образованных вейником Лангсдорфа и колосняком, обращает на себя внимание аномальное ветвление многих растений, усиленное побегообразование, чрезмерное развитие вегетативных органов, разрастание корневищ, в частности, появление каудексы***. Последняя наиболее ярко выражена у родиолы розовой: почти все береговые скалы Ямских островов заняты родиоловыми кочками, которые используют глупыши для устройства гнезд.

Один из слабоизученных аспектов влияния скоплений морских колониальных птиц на структуру природных геосистем - формирование под монодоминантными вейниковыми сообществами особых орнитогенных почв. В их генезисе ведущую роль играет так называемое "сухое" торфообразование, не связанное с грунтовыми водами и заболачиванием территории, а протекающее на минеральном субстрате в условиях холодного и влажного морского субарктического климата. Торможение процессов разложения и минерализации опада приводит к прогрессивному нарастанию торфяного слоя вверх. Даже на склоне крутизной 40° его мощность достигает 1,5 м.

Основной компонент этого органогенного горизонта - отмершие части вейника Лангсдорфа, бурно развивающегося вследствие обильного поступления питательных веществ в легкодоступных формах с продуктами жизнедеятельности птиц. И содержание в нем этих элементов аномально высокое, в десятки раз превышающее фоновые значения. Таким образом, на острове поступление органического вещества в почву опережает его минерализацию, и значительная часть углерода, азота, фосфора, калия на долгое время изымается из круговорота химических элементов в местных экосистемах.

Помимо птиц, на Ямских островах обитают два вида крупных млекопитающих - морской (сивуч) и наземный (лисица обыкновенная), однако их воздействие на ландшафт незначительно. Сивуч, или северный морской лев (Eumetopias jubatus), относится к семейству ушастых тюленей, обитает только в северной части Тихого океана и как малочисленный вид занесен в Красную книгу России****. Длина тела крупных самцов может достигать почти 4 м, а вес превышать 1 т. В последние годы численность этих животных постепенно восстанавливается. А лежбище на Ямских островах одно из самых крупных: в отдельные годы здесь насчитывается до 900 особей.

В привершинной части острова живут несколько лисиц (Vulpes vulpes). Эти звери обычны для всей Евразии, однако в обедненной местной фауне оказались самыми крупными из наземных хищников и, несмотря на небольшую численность, являются решающим фактором для распределения птичьего населения: из-за них птицы не гнездятся во многих, казалось бы, подходящих местах. Поскольку на острове никогда не жили люди, лисы не пугливы и охотно "позируют" перед объективом фотоаппарата.

Особая роль орнитогенных геосистем

Весьма интересно, но пока слабо изучено влияние крупных скоплений пернатых на прилегающую акваторию. Как уже упоминалось, за счет высокой интенсивности метаболизма, присущей морским рыбоядным птицам, в местах их обитания происходят ускорение круговорота и аккумуляция веществ. Растет содержание биогенных элементов и в прибрежных водах. В результате вблизи птичьих колоний возникают орнитогенные биогеохимические аномалии. Продуктивность диатомовых и перидиниевых водорослей, мелких жгутиковых и других групп, составляющих основу питания растительноядного планктона, здесь становится заметно больше. Это сказывается на следующих трофических уровнях: повышена численность личинок усоногих рачков, аномально велики показатели биомассы некоторых видов зообентоса, рыб.

Словом, импульсное (преимущественно в гнездовой период), но длящееся несколько веков воздействие крупного скопления морских колониальных птиц привело к образованию своеобразного микрорельефа, развитию оригинального почвенно-растительного комплекса, установлению аномального химического состава поверхностных и прибрежных вод и, в конечном счете, - формированию необычной орнитогенной геосистемы со специфическим соотношением природных компонентов и связей между ними. Ее устойчивое равновесие в субаэральной и субаквальной частях острова поддерживает именно птичий базар.

Влияние подобных скоплений пернатых становится решающим при формировании отдельных фаций, групп урочищ, а в некоторых случаях - ландшафта в целом. Наиболее отчетливо это проявляется на небольших островах с высокой плотностью птичьего населения, где отсутствует человек. На крупных же островах, материковых береговых обрывах изменяются лишь отдельные участки в местах расположения базаров.

Несмотря на локальный характер подобных орнито-генных геосистем, недооценивать их роль нельзя. Северная Пацифика выделяется как район повышенной концентрации морских птиц на глобальном уровне. Здесь насчитывается несколько сотен малых островов с базарами пернатых и особенностями структуры и функционирования, обусловленными их влиянием. По некоторым оценкам, только количество минеральных соединений фосфора и азота, образующихся в результате жизнедеятельности морских колониальных птиц, составляет соответственно 3,9 и 19% от суммарного выноса этих веществ реками в Мировой океан. Вероятно, подобные геосистемы с высоким вещественно-энергетическим и информационным потенциалом играют определенную роль в структуре и функционировании биосферы, которую еще предстоит уточнить.

* Северная Пацифика - северная часть Тихого океана (прим. авт.).

** Курум - каменная россыпь (прим. авт.).

*** Каудекса - аномальное изменение корневища (прим. авт.)

**** См.: В. Костенко. Красная книга Приморья. - Наука в России, 2007, N 1.

Кандидат географических наук Андрей ИВАНОВ, географический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова