Живой мир гор, ледников, рек и озер

В большинстве районов выпавший снег почти не тает (выпадает в среднем от 30 до 60 см в год). На огромных пространствах снежных и ледяных полей, в горных долинах снег скапливается и образует - или когда-то образовал ледниковые щиты, или ледники, т. е. движущиеся массы льда. Если не вдаваться в подробности, то превращение снега в лед происходит в результате рекристаллизации, вызываемой большим давлением. Когда толщина снежного покрова достигает 20 - 30 м, под его тяжестью нижние пласты тают, рекристаллизуются и наконец превращаются в ледниковый лед. Давление, испытываемое самыми нижними слоями, столь велико, что вынуждает их перемещаться. Любые скопления снега в горной долине образуют со временем лед, который, подобно реке, непременно стекает вниз по склону. Самая нижняя, передняя, часть ледника - язык - под воздействием плюсовых температур стаивает: образуется поток талой воды. Некоторые ледники впадают непосредственно в море, от их языков откалываются и пускаются в плавание огромные куски - айсберги. В ледниковых покровах, например в Гренландии и Антарктиде, лед, как правило, движется по радиусу, от центра к краю суши.

На вершинах гор, на скалах, в сухих долинах

Снег и лед никоим образом не покрывают весь полярный ландшафт, даже зимой. На крутых склонах гор и на скалах снег не задерживается, а в тех местах Антарктиды, которые называют оазисами, он вообще не скапливается. Климатические условия в горах и на скалах определяются не только преобладающим направлением ветров и температурой воздуха. Пересеченный рельеф создает множество микроклиматов, резко различающихся между собой в зависимости от крутизны склона и его экспозиции. Влияние ветра сильно меняется в пределах очень коротких расстояний. В Арктике склон высокой горы, обращенный к югу, получает значительно больше солнечного света и в течение более длительного времени, чем прилегающая к нему равнинная тундра. Почва, покрытая растительностью, изолирована лучше, чем бесплодная земля. А голая поверхность скалы быстрее реагирует на солнечное тепло, нежели расселины между скалами, сохраняющие относительно постоянную температуру и влажность. В результате столь различных условий лишайники, развивающиеся на скалах, растения-подушки, придающие тундровой растительности сходство с альпийской, а также беспозвоночные распространены на склонах гор и на скалах как бы пятнами.

Белая (Lagopus lagopus) и тундряная куропатки (L. mutus) - самые северные из этого семейства. Обе гнездятся на земле и меняют окраску от летней - крапчато-коричневой с белым - до зимней, чисто белой, если не считать черных когтей, хвоста и клюва. Тундряная куропатка отличается черной полосой, проходящей через глаза, обитает преимущественно в горных местностях, тогда как белая предпочитает равнинную тундру. Эти птицы вынуждены тратить огромную энергию, чтобы выжить: по весу пища, которую они потребляют ежедневно (ягоды и растения), равна приблизительно одной пятой части их тела.

На птиц вроде куропаток охотятся соколы, почти не имеющие себе равных в искусстве летать. Сапсан (Falco peregrinus)и самый крупный из соколов - кречет (Falco rusticolus) гнездятся на скалах с изрезанным рельефом. Благодаря вытянутым заостренным крыльям и длинному хвосту они способны летать с большой скоростьк При этом они не парят подолгу, как толстые мохноногие канюки, или зимняки (Buteo lagopus), а совершают во время охоты короткие быстрые перелеты, сильно взмахивая крыльями, и покрывают при этом большие расстояния. Соколы питаются главным образом птицами. Он буквально забивают свою жертву, "камнем", как принято говорить, пикируя на нее с воздуха. Красавец кречет живет в Арктике постоянно. Окраска его оперения имеет две фазы: темную крапчатую и белоснежную с серыми и черными пятнышками. Рацион его питания и охотничьи приемы несколько разнообразнее, чем у сапсана, вынужденного обычно совершать миграционные перелеты: кречет, как и мохноногий канюк, не брезгует грызунами.

Снежный баран (Ovis canadensis) наиболее характерен для арктических гор Америки. Он распространен на юг до самой Канады, а на Аляске широко представлен формой с белой перевязью на шее - воротником. Закрученные рога совершенно не походят на ветвистые рога лосей, карибу и оленей. Они состоят из кератина, как ногти, китовый ус, копыта, когти... Лоси и олени ежегодно сбрасывают свои рога, у снежных же баранов, и самцов и самок, они не меняются и в каждом сезоне на них нарастает новое кольцо. По этим наростам можно определить возраст животного. Полностью рога отрастают у самца за семь лет, закручиваясь спиралями по бокам головы. Им принадлежит важная функция - они помогают самцам устанавливать свое социальное превосходство. Широко известны поединки баранов на рогах. Снежный баран - животное пугливое и очень подвижное. Он бдительно следит, не приближаются ли волки, росомахи, медведи или же люди. Расселяется он преимущественно в относительно сухих пересеченных местностях, где альпийские луга перемежаются обрывами. Кормится на лугах высокогорными и тундровыми растениями, может выкапывать их из-под снега. Если же снега и льда так много, что до растений не добраться, среди баранов начинается падеж. В мае и июне беременные самки ищут уединения в самых недоступных местах и там вынашивают ягнят. Вскоре после появления на свет ягнята кроме молока начинают подкармливаться растительной пищей. К концу лета они уже совершенно не зависят от матерей. Поздняя осень для самок время течки, для самцов - гона. Обычно овцы, у которых происходит течка, спариваются только с тем бараном, который в их ареале вышел победителем боев на рогах. В горах Антарктиды живых существ мало. Вершины гор, нунатаки, подобно скалистым островкам выступающие из моря снега и льда, кое-где расцвечены красивыми яркими лишайниками. Но на них не гнездятся птицы, не бродят бараны. Наиболее отдаленные из них и вовсе безжизненны, они кажутся такими же бесплодными, как поверхность Луны. Только в горах на окраинах материка встречаются растения, несколько видов насекомых, простейшие, клещи; исключение составляют ногохвостка и клещ, описанные в главе второй. Естественно предположить, что сухие долины на западном берегу моря Росса, ютящиеся между заснеженными горами, заполнены льдом. Ничуть не бывало. В них не только мало снега и льда, но они вообще относятся к наиболее засушливым местам на Земле. Влаги так мало, что ее хватает лишь для немногочисленных лишайников и кое-каких почвенных бактерий. Появлению живых организмов мешают сильная засушливость, холод, засоленность и бедность почвы органическим материалом, короткий вегетационный период, сильная ультрафиолетовая радиация, частые смены положительных и отрицательных температур. И все же жизнь в каких-то своих проявлениях торжествует даже над этими экстремальными условиями. Тщательные исследования одной такой сухой долины, расположенной в отдаленной местности, выявили наличие плесневых грибков и спорообразующих микроорганизмов, обязанных своим появлением деятельности человека. На плато близ сухих долин снег иногда задерживают хаотические нагромождения камней, известные под названием фельзенмэр (В отечественной гляциологической терминологии - каменные россыпи. - Прим. ред. ). Камни поглощают солнечное тепло, которое вызывает таяние снега даже при температуре воздуха ниже нуля. Около этих камней задерживаются и занесенные ветром органические частицы. Таким образом, влага и почва налицо - и мох начинает расти.

Другое свидетельство жизни в сухих долинах и их окрестностях - окаменевшие останки тюленей. Там найдены высохшие туши тюленей, преимущественно молодых крабоедов. С помощью метода радиоуглеродного датирования установлен их возраст - он колеблется в пределах нескольких десятков тысяч лет. Нет сомнений в том, что тюлени никогда не могли облюбовать эти места для жизни, они были просто отрезаны льдом от моря. Не в силах преодолеть ледяную преграду на пути к открытой воде, они оказались заперты, как в ловушке, в районе сухих долин, где ни одно позвоночное не может долго существовать.

Снежная ногохвостка

К организмам, сохраняющим среди снегов удивительную жизнестойкость, относятся ногохвостки, насекомые из отряда Collembola. Это примитивные существа с круглой головой, членистым туловищем и прыгательной вилкой у хвоста, позволяющей им делать гигантские прыжки в длину. В умеренных зонах снежная ногохвостка водится в почве, в лесной подстилке, под скалами и бревнами и питается там детритом и другими мелкими частицами. Давно известно, что некоторые виды ногохвосток зимой покидают лесную подстилку и поднимаются на метр-два выше - в толщу снежного покрова. Тридцать лет назад уже был известен один вид, встречающийся в снегу в верховьях ледников. Он был открыт в Швейцарии и назван Isotoma nivalis. Позднее выяснилось, что его родичи широко распространены на ледниках и снежниках всего северного полушария, включая полярные районы. В Антарктике ногохвостка не живет. Весной, когда начинается таяние снега и из-под него появляются пятна розового, оранжевого, красного цвета - водоросли Chlamydomonas nivalis, появляется и множество снежных ногохвосток. Ногохвостки Isotoma nivalis благоденствуют в самой толще снежного покрова. От скал ногохвостку отделяют лед и снег толщиной несколько сотен метров. Это малюсенькое, в один миллиметр, насекомое живет в толстых пластах свежего мягкого снега и фирна, образовавшегося в результате таяния и повторного замерзания снега; за округлую форму его части и плотную структуру горнолыжники прозвали его зернистым снегом. Такое "зерно" все равно что булыжник для маленькой ногохвостки. В лупу видно, как она ползает между зернами фирна, карабкается на них, а если дотронуться до нее кончиком карандаша, прыгательная вилка у хвоста приходит в действие и она прыжком покрывает расстояние, в двадцать раз превышающее длину ее тела. Питается ногохвостка такими мелкими частицами, как пыльца, которую весной и летом ветер заносит из ближних лесов и тундры на снег. На ледники Антарктиды ни детрит, ни пыльца не попадают, может быть, поэтому там и не встречается ногохвостка.

На снежниках, где обитает Isotoma nivalis, зарождаются долинные ледники. Весной и летом поверхность фирновых полей и ледников настолько прогревается, что они подтаивают. Талая вода проникает в снег, и находящийся под ним ноздреватый, а то и растрескавшийся лед образует ручей, текущий по более прочному ледяному слою. Лед послабее пропускает столько воды, что возникают настоящие реки, вырывающиеся из-под фронта ледника. Бывает и так, что просачивающаяся вода повышает температуру снега до 0 ° С, и тогда вода замерзает, а снег и лед тают. Даже зимой, при оттепелях, снежные и ледяные поля немного подтаивают, а по ночам снова замерзают. Попеременные таяния и замерзания весной усиливаются, всего активнее они происходят летом, реже - осенью. Этот процесс является причиной возникновения пластов льда в снегу. С осенними снегопадами снежный покров начинает нарастать, и к концу зимы его толщина местами доходит до нескольких метров.

Теперь вообразите себе положение снежных ногохвосток. Летом миллионы их, может быть до тысячи особей на один квадратный метр, обитают в особенно благоприятном снежнике. Черная окраска помогает им согреться - она способствует поглощению солнечной радиации. Но вот наступает осень, их активность понижается, они оказываются погребенными свежевыпавшим снегом. Вероятно, ногохвостки, как и другие насекомые, обладают какими-то морозоустойчивыми приспособлениями, но в то же время сохраняют способность к деятельности, так как им необходимо избежать того, чтобы ледяной пласт изолировал их от поверхности снега. Но вот каким образом Isotoma nivalis, находящиеся под толстым снежным покровом, узнают о наступлении весны? Возможно, вся их жизнь приурочена к изотермическим условиям таяния. Возможно, что капель воды, просачивающихся сквозь снег, достаточно для того, чтобы возбудить их жизнедеятельность. Если это действительно так, то снежные ногохвостки могут время от времени выракабкиваться наверх, чтобы не оказаться слишком глубоко под снегом. И тогда наступление весны они встречают у самой его поверхности, готовые принять первую пыльцу.

В озерах и озерках

Летом озера Арктики оглашаются криками гагар и водоплавающих птиц, в Антарктике же над водоемами, почти всегда скованными льдом, стоит тишина. Чернозобая, или полосатая, гагара (Gavia arctica) гнездится на тундровых озерах, где можно услышать издаваемые ею характерные звуки, напоминающие то карканье, то стоны, то хрюканье. По сравнению с ней ее ближайшая родственница, краснозобая гагара (Gavia stellata) - молчальница, только изредка роняющая нечто вроде кваканья. Она также жительница тундры, но обычно выбирает озера помельче и поменьше. Обе эти гагары птицы крупные (Краснозобая гагара (Gavia stellata) - самая мелкая из всех гагар, размерами с крупную утку; масса ее тела колеблется от 1 до 2,5 кг. - Прим. ред.) , их полная длина 60 см. На целых 15 см больше и значительно тяжелее полярная, или черноклювая, гагара (Gavia immer). Все гагары обязательно имеют свою водную территорию, и каждый водоем занят лишь одной супружеской парой.

Больше всего в озерах тундры водоплавающих - уток, гусей, лебедей. Вообще-то птиц в северной тундре великое множество, и большинство из них строит гнезда в самой тундре, но водоплавающие тесно связаны с водоемами, там они гнездятся, там же спасаются от наземных хищников, например от песцов и рыжих лис, уносящих ежегодно много птенцов, да и не только птенцов, но и взрослых птиц. Жизнь обитателей озер хорошо известна, но нельзя не сказать об их миграциях. Многие виды водных птиц совершают тысячекилометровые путешествия из арктической тундры, где они размножаются, до своих зимовий в зонах умеренного климата на озерах, в заливах, бухтах, лагунах и в прибрежных местностях. Лебеди и гуси долгожители, большинство из них образуют пары раз и навсегда. Встречаются такие экземпляры, которые из года в год селятся на одних и тех же озерах и зимовьях. На севере условия для размножения идеальные: озера и озерки попадаются чуть не на каждом шагу. Многие из водоплавающих не менее гагар преданы своей территории и так же, как у гагар, каждая пара занимает свой личный водоем. Вылупившийся выводок, равно как и взрослые, питается кишащими в озерах насекомыми, свежими побегами озерных и тундровых растений, богатых белком. К концу лета птенцы уже достигают размеров своих родителей и летают не хуже их. К этому времени дни становятся короче, озера начинают замерзать, стае пора улетать на юг, где она найдет другие обильные источники пищи. Подобные перелеты требуют огромных затрат энергии. Кроме того, они должны происходить своевременно, т. е. когда и в начале и в конце длинного пути уже сложились благоприятные для этого условия. Пролететь тысячи километров на север в тундру и обнаружить там еще замерзшие пруды равносильно тому, чтобы в пустыне пройти многие километры до оазиса и найти там лишь высохший колодец. То же самое относится к миграции в обратном направлении: после продолжительного полета на юг птицам необходимо достигнуть мест, не замусоренных, не загрязненных или лишившихся воды в результате деятельности человека, где они могут отдохнуть и найти себе пищу. Таким образом, жизнь водоплавающих птиц теснейшим образом связана с обстановкой в обоих их местообитаниях, разделенных огромным расстоянием. Их численность во всем мире резко сократилась из-за того, что миграционные маршруты не окружены должным вниманием международной общественности. Но есть, конечно, и исключения, например демографический взрыв среди канадских казарок, зимующих в Чесапикском заливе. На озерах Антарктиды птицы не гнездятся. Число озер и их пригодность для жизни ограничивают здесь прежде всего низкая температура и засушливый климат. В Антарктиде существует несколько видов озер, сильно отличающихся друг от друга. Одни расположены в горах, некоторые даже на высоте 3000 - 4000 м, и покрыты вечным льдом. Насколько известно, в них никакой жизни нет. Другие находятся по краям материка в сухих долинах, о которых говорилось выше в этой главе. Состав воды в них варьирует от пресной до очень соленой, где концентрация солей в двенадцать раз выше, чем в море. Некоторые из таких сверхсоленых озер замерзают при температуре ниже -40 °С, а поскольку кое-где средняя зимняя температура выше, то они вообще не замерзают. Летом благодаря солнечной радиации вода в отдельных водоемах прогревается до 17° С, а в одном даже до 25 °С, но тут солнцу скорее всего помогают геотермальные источники. Далее, озера встречаются на берегах морей и на ближних островах, часть из них - морского происхождения. И наконец, озера Антарктического полуострова и прибрежных островов, во многие из которых питательные вещества поступают из колоний пингвинов и тюленей. Жизнь представлена в них главным образом водорослями - на 70 процентов это примитивные сине-зеленые водоросли, которые состоят в тесном родстве с бактериями - и те, и другие относятся к прокариотам, т. е. ядра внутри их клеток не заключены в оболочку. Бактерии, сине-зеленые и другие водоросли, сплетаясь, образуют на поверхности воды пленку, которую за ее своеобразную структуру называют также войлоком. В некоторых озерах большую роль во флоре играют водяные мхи, но ни в одном фитопланктон не дает буйного цветения. Там, где образуется «войлок», водится множество мелких, в основном микроскопических, беспозвоночных - простейших, коловраток, червей. Дальше на север, в немногочисленных озерах, где вода теплее и корма больше, изобилуют также ракообразные. Примером могут служить небольшие пресноводные озера острова Сигни на юге Оркнейских островов, находящихся у северной оконечности Антарктического полуострова, умеренно холодные по сравнению с большинством антарктических водоемов. В течение восьми-одиннадцати месяцев в году озера Сигни покрыты слоем льда толщиною в один-два метра. Тем не менее, в них обитает больше десяти видов ракообразных. Почти все они питаются водорослями. Лишь один вид веслоногих ракообразных, Parabroteas sarsi, имеющий в длину 7,5 мм, способен ловить, убивать и поедать травоядных, даже таких, которые всего вдвое меньше его. Здесь существует сравнительно сложная пищевая сеть. Еще никто не проследил с начала до конца весь цикл питания в этих водоемах, хотя они представляют собой чуть ли не идеальное поле для наблюдений такого рода, так как многие из них являются почти совершенно замкнутой экосистемой: мало что поступает в такое озеро и выходит за его пределы (исключение составляют водоемы близ птичьих базаров и тюленьих лежбищ, где основным источником питательных веществ служат экскременты).

Под водой арктических озер

Чем дальше на юг, тем богаче видами арктические озера. В фитопланктоне некоторых из них много видов с высокой продуктивностью, способных, подобно морским диатомеям, о которых говорилось в главе второй, осуществлять фотосинтез начиная с конца зимы, при очень слабом свете, проникающем сквозь толщу льда. И точно так же, как в море, продукция фитопланктона в этих озерах намного превосходит таковую зоопланктона, так что и здесь пирамида биомассы перевернута основанием кверху. Из-за короткого вегетационного периода большинство ракообразных, питающихся фитопланктоном, размножаются всего лишь один раз в год, а то и реже. Отдельные их виды растут дольше года и достигают к зиме разного состояния: одни не вылупились из яиц, другие еще не достигли зрелости, третьи уже взрослые.

Рыбы северных озер питаются зоопланктоном, но при его низкой продуктивности, особенно на самых высоких широтах, вряд ли они могли бы прокормиться только им одним. Арктический голец Salvelinus alpinus, обитающий на крайнем севере Арктики, питается преимущественно насекомыми. Но насекомые и их личинки появляются в Арктике в строго ограниченные сезоны, к ним-то и приурочено питание пресноводного гольца, который в результате развивается чрезвычайно медленно и может прожить 40 лет и даже больше. Самая удивительная обитательница арктических вод - черная рыба, или даллия (Dallia pectoralis). Она относится к евдошковым, ее родственники из семейства Umbridae водятся в умеренных зонах Соединенных Штатов и Европы. Но сама даллия - уроженка Берингова моря, ее можно встретить там на островах, в Восточной Сибири, в низинных озерах тундры, в ручьях Аляски (В Евразии сейчас известно 3 вида даллии: черная рыба (D. pectoralis)), вкусная даллия (D. delicatissima) и даллия-крошка (D. admirabilis). (А. В. Балушкин, Ч. А. Черешнев, 1982.) - Прим. ред.). Евдошковые любят мшистые, или сфагновые, озера с илистым дном, находящиеся в низкой местности. В целях самозащиты они зарываются в ил, и, чтобы поймать их, лучше всего захватить ком ила, выбросить на берег и поискать в нем свернувшихся кольцами рыбок. Даллия окрашена в темный цвет, от темно-зеленого до коричневого, с более темными пятнами. В длину достигает до 30 см и там, где водится, преобладает среди рыб. Нерестится весной и летом при температуре 10 - 15 °С. Весьма неразборчива - употребляет в пищу чуть ли не все, что попадается ей на глаза: ракообразных, насекомых, моллюсков, червей... На редкость выносливая, она может при низкой температуре обходиться почти без кислорода целый день, а без пищи и вовсе год. Ее холодоустойчивость вошла в легенды. В одной старой детской сказке рассказывается о том, как собака проглотила мороженую даллию, та в ее желудке оттаяла, и собака отрыгнула живую рыбу. Сказка есть сказка, но терпимость даллии по отношению к холоду реальный факт, не раз подтверждавшийся. Что является ее причиной, неизвестно. Даллия выдерживает в течение 45 минут температуру - 20 °С при условии, что замерзают только отдельные части ее тела, вероятно те, что не имеют жизненно важного значения. При полном обморожении даллия гибнет. Скорее всего ее спасает зимой наличие в крови смеси типа антифриза, привычка зарываться глубоко в ил и в изобилии вырабатываемая организмом слизь на теле.

В арктических реках

В Северный Ледовитый океан и субарктические моря впадает множество больших рек, текущих в Северной Америке и Евразии. Все они в определенные сезоны переполняются, обычно заиленной водой, образовавшейся в результате таяния снега, льда и ледников. Среди рыб, населяющих эти реки, первое место принадлежит форели и ее сородичам - лососю, сигу, хариусу. Щука, корюшка, треска и некоторые другие виды населяют эти реки в течение всего года или же заходят в них из моря для нереста. Многие из них стали пресноводными, превратились в постоянных обитателей больших озер. Сибирский хариус (Thymallus arcticus) и щука обыкновенная (Esox lucius),например, водятся в озерах и встречаются также в водоемах умеренных широт. Подавляющее большинство северных рыб являются промысловыми.

Белорыбица, или нельма (Stenodus leucichthys nelma), распространена во всей Арктике и в субарктических районах Северной Америки и Сибири. Она весит до 25 кг и, попав на леску, оказывает отчаянное сопротивление. Хотя самка мечет от 100 тыс. до 400 тыс. икринок, ее привередливость в выборе места нереста ограничивает популяцию; ей необходим быстрый поток глубиною от 1,3 до 2,6 м, с дном, покрытым разнокалиберным гравием. Нерестится нельма ранней осенью и по сравнению с другими арктическими рыбами быстро развивается. Арктический голец (Salvelinus alpinus) - самый северный из форелей. С виду он напоминает лосося и даже имеет красное мясо, но на самом деле ближе к ручьевой и озерной форелям. Подобно лососю, арктический голец мигрирует на нерест из моря, и молодь остается в пресной воде три-четыре года. Но есть и отличие от тихоокеанского лосося: он после нереста гибнет, голец же продолжает жить и часто остается в пресных водах навсегда. Итак, мы убедились в том, что в силу многочисленных причин жизнь сообществ в Арктике намного богаче, чем в Антарктике. Озера и ледники северных полярных районов дают приют сложным экологическим системам, тогда как в южном полушарии они поддерживают лишь немногочисленные организмы, экологические связи которых еще мало изучены. Это относится также к районам гор и ледников.