Антарктическая одиссея. Зелёный покров Аргентинских островов. Научно-популярный журнал для юношества «Страна знаний» №7, 2017

Климатические условия в горах и на скалах определяются не только доминирующим направлением ветров и температурой воздуха. Рассечённый рельеф создаёт много микроклиматов, которые различаются между собой в зависимости от крутизны склона и его экспозиции.

Дж. Карлтон Рэй, М. Дж. Маккормик-Рей

Это было давным-давно. Раскрашивая континенты разнообразными красками, зелёная богиня Флора слишком увлеклась и вспомнила об Антарктиде, когда оставалось лишь несколько капель. Тогда она брызнула ими на древние антарктические скалы, и с тех пор между рыжими от окислов железа монолитами стелется тоненькой плёнкой антарктическая растительность.

Спеша к пингвинам или тюленям, мы часто даже не замечаем её, надолго оставляя на хрупких моховых куртинах следы своих ног. Но этот миниатюрный мир, где роль деревьев играют мхи, а кустарников — разветвлённые лишайники, заслуживает отдельного внимания. Достаточно выбрать солнечный малоснежный день и отправиться в мир тайн наземной антарктической растительности, чтобы сделать для себя много впечатляющих открытий.

Мы постараемся не злоупотреблять сухой ботанической терминологией, однако стоит запомнить, что под флорой ботаники понимают набор видов растений, а под растительностью — набор растительных сообществ той или иной территории.

Флора района Бухты Артура — Аргентинских островов изучается с XIX в. Как и следовало ожидать, флора Морской Антарктики очень бедная: в районе Аргентинских островов растёт около 49 видов мхов, 7 видов печёночников (близких к мхам примитивных растений), а также около 123 видов лишайников — организмов, состоящих из гриба и водоросли.

В наземных растительных сообществах Морской Антарктики встречаются также грибы (в том числе лихенофильные), микро- и макро водоросли: зелёные (Chlorophyta) — 30 видов, диатомовые — 41 вид, а также 7 видов сине-зелёных водорослей (Cyanophyta).

Их изучение ещё только начинается. Ведь обнаруженное составляет лишь 30% от общего биоразнообразия только наземных видов водорослей, встречающихся в Антарктике. Также в районе Аргентинских островов отмечено 14 видов морских водорослей-макрофитов.

Мхи — очень древние организмы, населяющие континенты мира с момента их колонизации сухопутными растениями. Благодаря своей способности многократно переходить из состояния покоя в состояние фотосинтеза, антарктические мхи способны использовать для роста любой солнечный день с температурой около 0°С.

Печёночники — организмы, родственные мхам, но более простые по строению. Эти мохообразные обитают в исключительно влажных и защищённых местах. Именно поэтому их так мало в Морской Антарктике.

В большинстве случаев антарктические печёночники ассоциированы с мхами, также вступают в микоризу с грибами, однако редко встречаются на площади, превышающей 1 м2. Они могут доминировать только локально, не образуя собственных сообществ.

В районе Аргентинских островов и бухты Артура существует уникальный феномен природы — аборигенные цветковые растения: луговик антарктический и колобантус кито. Да, вы правильно прочитали, цветковые растения здесь, среди антарктического льда!

Первые сведения о существовании двух цветковых растений в Морской Антарктике были получены экспедицией Эдварда Брансфилда (1785-1852) в 1820 г. Врач Адам Янг, работавший на судне Э. Брансфилда, собрал на острове Короля Георга (Южные Шетландские острова) естественные образцы. Он записал, что растительность острова состоит из небольшого количества злаков, нескольких мхов и некоторых лишайников. В районе Аргентинских островов оба вида впервые были обнаружены во время Британской экспедиции 1934-37 гг.

Луговик антарктический
Луговик антарктический

Луговик антарктический (Deschampsia antarctica)— одно из самых ценных сокровищ Морской Антарктики. Этот плотно-дернистый злак образует мясистые цилиндрические восходящие побеги с тонкими листьями такого несвойственного Антарктике сочного зелёного цвета.

Зимовщики признают, что момент появления зелёных побегов луговика из-под снега — один из самых приятных этапов антарктического лета. Помните: «а снится нам трава — трава у дома, зелёная, зелёная трава...».

Неспроста во время цветовых тестов по методике С.-А. Мадяра, проводимых на станции «Академик Вернадский», большинство зимовщиков выбрали зелёно-желтый квадрат. Человеческому глазу в Антарктике ой как не хватает сочных зелёных цветов. Так что надо бережно относиться к той растительности, которая зеленеет здесь на грани выживания.

Молодая особь луговика на куртине мха
Молодая особь луговика на куртине мха

В общем, антарктический луговик — это представитель крупного рода Deschampsia, который включает от 30 до 40 видов, распространённых как в Южном, так и в Северном полушарии. Сам же антарктический луговик овладел большим ареалом малопригодных для других растений условий: югом Патагонии в пределах Аргентины и Чили, Огненной Землёй, Субантарктикой, а именно Южной Джорджией, Южными Оркнейскими островами и одним из Южных Сандвичевых островов. Самый южный локалитет луговика находится на острове Александра, на берегах залива Лазарева.

В условиях западного побережья Антарктического полуострова и прилегающих архипелагов луговик распространён очень неравномерно: в одних местах он является обычным, в других — редким. Ископаемые находки свидетельствуют, что луговик рос в Морской Антарктике задолго до её открытия, в частности на Кинг-Джордже он найден в среднем голоцене.

Род Колобантус (Colobanthus) распространён только в Южном полушарии. Информация о количестве видов, принадлежащих к этому роду, варьируется в различных источниках и в среднем составляет 30 видов. Из всех видов рода только колобантус кито (Colobanthus quitensis) распространён в Морской Антарктике. Другой субантарктический вид колобантуса (C. subulatus) на юге достигает лишь Южной Джорджии.

Колобантус кито
Колобантус кито — южный родственник
обычного мокреца из семейства Гвоздичные,
распространённого по всей Украине

Удивительные создания лишайники — организмы, сформированные сожительством гриба и водоросли. С возрастанием широты количество видов и биомасса лишайников возрастает. Если в районе Морской Антарктики лишайники сосуществуют с сосудистыми растениями и мохообразными, то в других частях континента они становятся господствующими видами.

Благодаря своей высокой адаптивности лишайники способны выживать в экстремальных, жёстких условиях среды. Лишайники способны переносить долгие периоды обезвоживания, фотосинтезировать при минусовых температурах, выдерживать сверхнизкие температуры, приспосабливаться к излишней солнечной радиации и тому подобное.

Тело лишайника, называемое таллом или слоевищем, может выдерживать суточные колебания температуры в 40°С, а годовые — вероятно, в 60-70°C. Лишайники находятся в высушенном состоянии в условиях действия экстремальных температур и насыщаются водой при довольно низких температурах, активируя фотосинтетическую активность и процессы роста.

Сферофорус шаровидный
Сферофорус шаровидный
(Sphaerophorus globosus)

Некоторые лишайники, например, плакопсис, имеют специальные образования — цефалодии, образованные цианобактериями, что позволяет таким лишайникам быстрее расти вследствие фиксации атмосферного азота. Рост лишайников настолько медленный, что возраст экземпляров некоторых видов может достигать тысячи лет.

Важно отметить свойство лишайников колонизировать практически любой субстрат, например, такие его типы как твёрдые скальные породы, одиночные камни, бетон, древесные остатки строительных материалов, ржавое железо, кости, отмерший мох.

Это возможно потому, что лишайники не образуют настоящих корней, поэтому же они не зависят от постоянного поступления питательных веществ и не требуют для своего развития настоящей почвы. Только некоторые виды, в частности, представители родов лишайник-бородач (Usnea) и псорома (псорома гипновая в Морской Антарктике) в качестве субстрата используют почву.

Псорома гипновая
Псорома гипновая
(Psoroma hypnorum)

Существует ряд лишайников — антарктических эндемиков (что означает — растущих только в Антарктике или Субантарктике). Другие распространены в обеих полярных областях Земли. Интересно, что многие лишайники, распространённые на Аргентинских островах, встречаются и в Украине. Так, псевдофебе волосистый (Pseudephebe pubescens) можно встретить в субальпийском поясе Украинских Карпат, а ксантория восковидная (Xanthoria candelaria), пармелия скальная (Parmelia saxatilis) и фисция сизая (Physcia caesia) встречаются на пригодных субстратах практически по всей Украине. А вот пельтигера двухпальчатая (Peltygera dydactyla), которая на Аргентинских островах растёт на поверхности мхов, является космополитом, то есть встречается по всему миру.

Даже не верится, но в Антарктике распространён и ряд грибов. Одни из них — микроскопические, такие как Nectria antarctica, поражают шёлковый мох (Brachytecium), вторые — шляпочные базидиомицеты — похожи на обычные опята. Последние грибы рода Omphalina периодически встречаются в континентальном оазисе мыса Расмуссен.

Алектория
Густой лишайник алектория
(псевдофебе) волосистая

Некоторые микроскопические грибы (например, чёрные антарктические дрожжи (Nadsoniella nigra), распространённые на хорошо освещённых (инсолируемых) скальных стенках, производят защитный пигмент меланин, на основе которого уже разработаны лекарственные препараты, в частности, для ветеринарии.

Особенно малоизучен мир здешних микроорганизмов. Показано, что в районе Аргентинских островов существуют не чувствительные к высоким концентрациям тяжёлых металлов бактерии. Доказано также существование в районе Аргентинских островов бактериофагов (вирусов бактерий), специфических для сапротрофных бактерий.

На территории Морской Антарктики важную роль в наземных экосистемах играют также водоросли. Эти организмы являются одними из самых выносливых. Они нетребовательны к типу субстрата, а потому могут селиться на антарктической почве, на поверхности мхов, на скалах и в снегу.

В Антарктике существует множество различных наземных водорослей — около 400 видов. Однако наиболее ощутимую роль в экосистемах играют такие достаточно распространённые в Антарктике виды, как например, зелёная нитрофильная водоросль празиола курчавая (Prasiola crispa) и некоторые сине-зелёные колониальные водоросли.

Празиола курчавая
Празиола курчавая (Prasiola crispa) —
индикатор обогащения почвы органикой

Представители всех вышеупомянутых групп организмов Антарктики не живут в одиночку, а создают на поверхности скал набор достаточно простых сообществ. Их вид сильно зависит от рельефа, экспозиции и микроклимата каждого конкретного участка.

 На Аргентинских островах на глубине 30-40 см залегает вечная мерзлота. Выше неё любое углубление или расщелина в скале могут быть использованы растительностью. В антарктических условиях большое значение имеют даже малейшие детали — незначительное повышение или понижение, экспозиция склона.

 Эти и другие обстоятельства, например, низкое стояние солнца в полярных широтах, превращают, казалось бы, одинаковую антарктическую среду в мозаику неожиданно разных микроклиматов.

Главным типам этих микроклиматов соответствуют отличные по составу типы антарктической растительности. В частности, на северной стороне повышенных скал, растут защищённые от южного ветра высокие моховые куртины кукушкина льна (Polytrichum strictum), будто обтягивающие мёртвые скалы толстым ковром органической материи.

На верхушках плато на пологих склонах и на россыпях камней распространены сообщества лишайника-бородача (Usnea antarctica) и бурого, словно неживого, мха андреи (Andreaea). Промежутки между скалами насыщены влагой, скальные террасы на низких островах и на верхушках высоких островов заняты сообществами коврового мха (Saniona), а в ещё более влажных условиях — шёлкового мха (Brachytecium).Эти сообщества иногда дополняют популяции цветковых растений.

Отдельно выделяются сообщества крутых скал северной и северо-западной экспозиций, здесь существует богатый комплекс мхов, печёночников и лишайников. Что касается сообществ накипных лишайников и макроводорослей, то они могут участвовать в ранее указанных сообществах или укрывать любую, даже совсем невысокую скальную поверхность, например, на невысоких островах. Они способны развиваться как на верхушках высоких островов, так и возле береговых оазисов Антарктического полуострова.

Специфические сообщества способна создавать макроводоросль — празиола курчавая, которая является удивительно орнитофильной (птицелюбной), т.е. способна колонизировать места со значительным поступлением органики от летающих птиц или даже периферию колоний пингвинов. В толще снега по всем участкам этого региона распространены также сообщества микроскопических снежных водорослей. Морская среда обитания также имеет свои растительные сообщества, в зависимости от глубины и характера дна состоящие из различных видов водорослей.

 Однако, далеко не все микроклиматы благоприятны для растительности, поэтому где-то, на первый взгляд, на удобных участках она отсутствует. В частности на территории возле станции Палмер можно наблюдать, как празиола растёт на мёртвых каменных просторах вдоль ручья, загрязнённого гуано животных. Здесь и в аналогичной ситуации на мысе и острове Мут в районе Аргентинских островов освобождение из-под ледника произошло так недавно, что даже накипные лишайники не смогли освоить эти камни. А на острове Скуа луговик в компании водорослей ютится на лишённой растительности скале, занесённый сюда в качестве гнездового материала доминиканской чайкой.

Пионерное местопроизрастание луговика в условиях острова Скуа
Пионерное местопроизрастание луговика
в условиях острова Скуа

Если в Антарктике столько растительных сообществ, то почему она такая сине-белая? Дело в том, что лишь некоторые растительные сообщества занимают значительные площади. К таким можно отнести, прежде всего, сообщества кукушкина льна (Polytrichum strictum). Именно его просторные подушки бугристым ковром обтягивают здешние скалы.

Кроме кукушкина льна, моховые банки в Антарктике может образовывать также мохнатый мох (Chorisodontium aciphyllum). Однако в условиях Аргентинских островов он встречается только как примесь к кукушкину льну.

Моховые подушки являются своего рода аналогами деревьев-долгожителей умеренных широт. Ведь, регулярно прирастая сверху, эти моховые подушки откладывают под собой мощные слои отмершего материала — торфа.

Колонка такого торфа, как кольца древесины, сохраняет память о прошлом. Таким образом, это уникальный фиксатор времени, переносящий нас на тысячи лет назад. Моховые подушки острова Галиндез глубиной до 80 см имеют возраст около 2800 лет. В них зафиксирована информация о тёплых и холодных сезонах в Антарктике. Снимая один за другим слои такого торфа, можно достичь времён, когда первые исследователи доплыли до берегов Антарктики.

А самые старые куртины торфа — на острове Элефант (Южные Шетландские острова) — сформировались около 6 тыс. лет назад, то есть тогда, когда наша цивилизация ещё только зарождалась. Поэтому к ним надо относиться очень осторожно и не повредить уникальные хранилища времени.

Бурение мохового банка раскрывает нам особенности климата прошлого
Бурение мохового банка раскрывает нам
особенности климата прошлого

Подобно коралловым рифам, подушки мхов-долгожителей служат местом жизни многих других сопутствующих видов мохообразных. Вместе с главными мхами растут и другие виды, такие как полия поникшая (Pohlia nutans) или цератодон пурпурный (Ceratodon purpureus). Здесь также встречается очень похожий на кукушкин лён мох — политрихаструм альпийский (Polytrichastrum alpinum). В отличие от предыдущего вида он имеет длинные, очень редко посаженные на стебле листья и иногда имеет на концах побегов мужские репродуктивные диски.

На береговых мысах Антарктического полуострова в районе станции «Академик Вернадский» можно встретить другой вид — кукушкин лён волосистый (Polytrychum piliferum), который имеет розоватые розетки листьев с длинными белыми волосками на концах.

Кукушкин лён волосистый
Кукушкин лён волосистый —
редкий компонент сообществ моховых
подушек района Аргентинских островов,
мыс Эдж Хилл

На самих Аргентинских островах и прилегающих архипелагах этот вид отсутствует, хотя встречается в районе бухты Артура. Обычным на углублениях моховых куртин является также мох брий архангельский (Bryum archangelicum). Этот мох имеет звёздообразные розетки с ярко-выраженными рёбрами и волосовидными отростками на их концах.

В углублениях моховых куртин кукушкина льна находят убежище печёночники. Здесь можно встретить барбилофозию Хатчера (Barbilophozia hatcheri) — растение с прозрачными трёхлопастными листьями — побеги которой закручены улиткой.

Здесь же встречается и цефалозиела изменчивая (Cephaloziella varians) — своеобразная микролиана, которая оплетает вертикальные побеги больших мхов: кукушкина льна или мохнатого мха — или образует самостоятельные куртинки. Интересно, что это растение способно быстро менять цвет в ответ на рост ультрафиолетового облучения, производя защитные тёмные пигменты — антоцианы. В результате этого куртины цефалозиелы быстро чернеют.

Антарктический печёночник барбилофозия Хатчера
Антарктический печёночник
барбилофозия Хатчера

Сама поверхность моховых куртин, как правило, покрыта многочисленными лишайниками различной формы и цвета. Такой покров называется инкрустацией. Здесь можно найти оранжевый кладониеподобный лишайник сферофорус шаровидный (Sphaerophorus globosus), который очень часто достигает значительного покрытия, белые порошковидные налеты из охролехии (Ochrolechia frigida) и лепрарии (Lepraia sp.), а также многочисленные виды рожкоподобного лишайника, хорошо известного нам из походов за грибами в сосновый бор — кладонии (Cladonia). Все эти виды инкрустируют моховые куртины кукушкина льна, отчего и получается так, что, изучая поверхность мхов, попадаешь в мир лишайников.

Особенно богата сопутствующая флора моховых куртин, если они находятся на пологих, хорошо увлажненных склонах. К тому же с моховыми куртинами связана и фауна Аргентинских островов, в том числе и множество беспозвоночных, останки которых можно обнаружить в многовековых слоях торфа.

Лишайник охролехия холодная отличается своими нежно-розовыми апотециями
Лишайник охролехия холодная
отличается своими нежно-розовыми
апотециями

Сообщества куртин кукушкина льна имеет также большое значение для одного из видов антарктических птиц — качурки Вильсона (Oceanites oceanicus), устраивающей в углублениях под куртинами свои гнёзда.

Моховые подушки кукушкина льна противостоят эрозивному влиянию морозов, ветров и снеготаяния. Значительные их фрагменты выдергивают для строительства гнёзд поморники. Время от времени большие фрагменты моховых банков отваливаются и летят вниз по склону. Особенно заметен этот процесс в больших и высоких моховых полях мыса Туксен. Подветренные стороны моховых банков постепенно отмирают, обеспечивая защиту противоположной части моховой подушки.

Продолжение следует…

Автор выражает благодарность Национальному антарктическому центру МОН Украины за помощь в организации исследования.

И.Ю. Парникоза, кандидат биологических наук, научный сотрудник историко-архитектурного памятника-музея «Киевская крепость», Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины