В уходящем веке на территории нашей страны были сделаны интереснейшие географические открытия. Одно из них состоялось на Восточной Камчатке в 1941 г. На притоке реки Шумной, вытекающей из расположенной неподалеку кальдеры Узон, геологом Т.И. Устиновой были найдены многочисленные гейзеры, горячие источники, кипящие грязевые котлы, паровые струи, площадки прогретого грунта. Кальдеру вулкана Узон первым из исследователей камчатской природы посетил в 1854 г. и подробно описал Карл Дитмар, а вот Долина гейзеров оставалась неизвестной еще почти сто лет. Начавшееся в 40-х годах ХХ в. изучение Долины гейзеров специалистами различных отраслей знания — геологами, геотермиками, геохимиками, биогеографами — позволило объяснить причины, с которыми связано существование гидротермопроявлений, механизм их работы, влияние на компоненты природного комплекса.
Особенность Долины гейзеров состоит в том, что здесь в виде разнообразных источников, и прежде всего гейзеров, разгружаются (то есть выходят на поверхность) напорные термальные воды. Гейзеры с их правильным ритмом работы являются довольно редким видом горячих ключей. Циклы деятельности гейзера состоят из нескольких фаз и длятся более или менее одинаковый промежуток времени. Подготовка гейзера к фонтанированию состоит в заполнении термальной водой сначала подземной камеры, а затем и чаши, расположенной на дневной поверхности. На глубине вода находится в перегретом состоянии (то есть ее температура превышает 100 °С), однако остается в жидкой фазе, так как давление превышает атмосферное. Поднимаясь к поверхности и попадая в условия нормального давления, вода закипает, это, в свою очередь, способствует уменьшению давления столба жидкости в глубинной части гейзера, где также начинается кипение. Вода переходит в пар, ее объем стремительно увеличивается, что вызывает начало извержения гейзера. Из жерла с рокотом вырываются водяные струи, они бьют вертикально вверх (как у гейзеров «Великан», «Большой») или под углом (как у «Тройного» и «Первенца»). Столб воды «Великана» диаметром 2 м поднимается на высоту до 30 м, другие гейзеры действуют более скромно, но не менее впечатляюще. Выброс воды продолжается в среднем 3—5 минут. Фаза извержения сменяется выделением пара, после рассеивания которого становится видно опустошенное обсыхающее жерло, а в подземной части гейзерного резервуара уже снова начинается подготовка к следующему извержению. Длительность полного рабочего цикла неодинакова у разных гейзеров, например, «Великан» извергается раз в 3 часа, «Тройной» — раз в 2,5 часа, «Малый» — каждые 30 минут.
Пульсирующие источники в отличие от гейзеров действуют постоянно, интервалы между выбросами воды у них очень коротки. Например, «Сахарный» готовится к извержению примерно 4—5 минут, после чего около двух минут фонтанирует. В ванночках кипящих источников заметно постоянное бурление горячей воды, переливающейся через край и образующей небольшие ручейки. В прошлом некоторые из пульсирующих и кипящих источников могли действовать как гейзеры, однако в силу ряда природных причин (засыпание отверстия речными наносами в половодье или при паводках, обрушение подземных полостей, в которых накапливается вода) вышли из этого режима. Изменение характера деятельности может быть также связано и с вмешательством человека. Например, единичные гейзеры были известны в районе реки Паужетки, их работу наблюдал еще С.П. Крашенинников во время своих путешествий по Камчатке в середине XVIII в. Бурение скважин в их окрестностях, предпринятое в недавнем прошлом для разведки запасов термальных вод, привело к нарушению гидрогеологических условий и к прекращению работы в гейзерном режиме.
Каждую секунду в Долине гейзеров изливается на поверхность 250—300 л термальной воды. Откуда же берется она, да еще в таком объеме? Происхождение ее объясняют смешением просачивающейся сверху атмосферной влаги с ювенильными водами, то есть возникающими в ходе преобразования магмы. Толща горных пород вулканогенно-осадочного генезиса, в которой заключены термальные воды (водоносный комплекс), перекрыта сверху более плотными их разновидностями, играющими роль водоупора. Когда водный поток, углубляясь в дно долины, прорезает водоупор, термальные воды получают возможность вырваться на поверхность. Поскольку нагретые воды находятся под землей под давлением, то при выходе на поверхность они имеют восходящее движение и образуют те самые гейзеры, кипящие и пульсирующие источники. Пользуясь терминологией гидрогеологов, можно сказать, что поверхностная разгрузка горячих вод происходит в долине реки Гейзерной на том участке, где напорный уровень превышает отметки поверхности. Этим объясняется сосредоточение водных источников вдоль русла реки. На высоте 35—40 м над урезом на террасовидных площадках левого борта располагаются уже лишь грязевые котлы (они образуются при конденсации пара, проходящего через толщу глин и разжижающего их); выше на склоны долины (до 90—100 м над урезом) поднимаются только единичные паро-газовые струи — фумаролы, окруженные площадками с прогретым грунтом.
Наличие многочисленных и разнообразных гидротермопроявлений в Долине гейзеров повлияло на весь характер сложившегося в ее пределах природного комплекса, свойства его компонентов (таких как горные породы, рельеф, воздушные массы, почвы, растительность, животный мир), а также ход процессов развития.
Воздействие на горные породы и рельеф проявляется весьма разнопланово. Созидательная деятельность гейзеров выражается в образовании сравнительно небольших форм рельефа — построек из гейзерита, обрамляющих отверстия каналов, по которым из недр к поверхности поступают вода и пар. Гейзерит состоит более чем на 80% из кремнезема, примеси к нему составляют Fe2O3, СаО. Эти образования очень красивы и имеют свои отличительные особенности — цвет, структуру, форму и размеры, обусловленные характером расположения и деятельности каждого конкретного гейзера, составом изливающихся вод. Гейзерит довольно хрупок, легко скалывается, что наносит ущерб эстетичности построек и щитов; причем это происходит не только по вине туристов, разбирающих гейзерит на сувениры, но и вследствие чисто природных причин, например, сильных паводков. Однако восстановление гейзеритового покрова — вполне реальный, хотя и весьма длительный процесс.
Разрушительное воздействие термальных вод проявляется в изменении состава и свойств горных пород, слагающих район Долины гейзеров. Туфы и их разновидности в результате взаимодействия с агрессивными растворами, которыми на самом деле являются термальные воды, превращаются в глинистые массы. Вот как об этом сказано в замечательном труде С.П. Крашенинникова «Описание земли Камчатки»: «Глина не что иное есть, как от влаги и жару размоклое каменье».
Прогрев грунта наиболее значителен в непосредственной близости от выходов термальных вод. Здесь, по данным термометрической съемки, температура на глубине 1 м превышает 70 °С. По направлению к поверхности температура снижается, но все равно остается весьма значительной (в среднем 35 °С), далекой по своим значениям от температуры на поверхности почвы в фоновых условиях. Этим, в частности, определяется своеобразие растительного покрова в Долине гейзеров. Если в соседних долинах, где не встречаются выходы горячих вод, нижние части склонов покрыты лесами из каменной березы и зарослями высокотравья, то в окрестностях горячих ключей наблюдается гораздо большая пестрота растительных сообществ, в составе которых преобладают виды, приспособившиеся к высоким температурам в корнеобитаемом слое, так называемые термофилы. Этим понятием объединены и те растения, которые вне термальных площадок не встречаются (например, ужовник тепловодный, фимбристилис охотский), и те, что занимают другие экологические ниши, но выработали формы, адаптированные к экстремальным по температурному режиму условиям (папоротник орляк, полынь, вейник Лангсдорфа и др.).
Вокруг горячих ключей, выходов паро-газовых струй (фумарол), грязевых котлов растительные группировки располагаются, образуя своеобразные микрозоны. Очаг разгрузки (водной или паровой) окаймляют слизистые пленки из наиболее термофильных водорослей и бактерий, дальше поселяются лишайники и зеленые мхи. В средней зоне увеличивается разнообразие цветковых растений. Наиболее удаленную зону образует полынь. Видовой состав, размеры, число растительных микрозон сильно варьируют. Дополнительным фактором, усложняющим пространственный рисунок растительного покрова в Долине гейзеров, является своеобразная интерференция микрозон, формирующихся вокруг соседних очагов разгрузки.
Под растительностью термальных площадок почвы развиты очень слабо или совсем не сформированы. В разрезе можно обнаружить слой дернины и гумусовый горизонт мощностью в несколько сантиметров, ниже располагаются служащие материнской породой пестроцветные глины. На склонах в почвенном разрезе иногда можно наблюдать, как гумусовый горизонт перекрыт сверху суглинком, намытым с расположенных выше незадернованных участков. Вообще, в Долине гейзеров очень активны склоновые процессы, приводящие к образованию промоин, эрозионных борозд и даже оплывин и оползней. Это связано с неустойчивостью глинистых грунтов, большой крутизной склонов, обилием осадков, преимущественным развитием поверхностного стока, несомкнутостью растительного покрова. Усиление склоновых процессов может быть спровоцировано прокладкой пешеходных тропинок, которыми в Долине гейзеров пользуются ученые, егери заповедника, а также туристы, прилетающие сюда на экскурсии. Поэтому по всей трассе экскурсионного маршрута проложен деревянный настил с лестницами и мостиками. Эти сооружения предохраняют также и растительный покров, который слабо устойчив к вытаптыванию, легко сбивается и сдирается при проходе, особенно на термальных площадках.
Особенный состав имеет атмосферный воздух Долины гейзеров. Вместе с водяным паром, выбрасываемым гейзерами и многочисленными фумаролами, в воздух поступают сероводород, метан, углекислый газ. Поэтому пахнет здесь, как в химической лаборатории.
Благодаря деятельности горячих источников, гейзеров, паро-газовых струй, существованию обширных площадок прогретого грунта осуществляется «энергетическое субсидирование» природного комплекса Долины гейзеров. По расчетам ученых, суммарный вынос тепла здесь составляет 70 тыс. ккал/с, а естественная тепловая мощность, определенная по величине разгрузки (250—300 л/с) и температуре вод в недрах (250 °С), достигает 320 МВт. Для сравнения скажем, что мощность действующей на юге Камчатки Паужетской геотермальной станции — 5 МВт. Выносимое с водами и паром тепло уходит в основном в воздух. Установлено, что летом температура воздуха в Долине гейзеров на 5—10° выше, чем на прилегающей территории, зимой эта разница еще более существенна — 15—20°. На термальных площадках не образуется устойчивый снежный покров. Весной в более ранние сроки начинается вегетация растений, лёт насекомых, гнездование некоторых птиц. Сдвигаются по времени и пробуждение от зимней спячки бурого медведя, и начало размножения грызунов. После зимней бескормицы уже с конца марта—начала апреля многие животные могут найти себе зеленый корм на зеленеющих лужайках Долины гейзеров.
С точки зрения ландшафтоведов, тот отрезок р. Гейзерной, где максимально сосредоточены разнообразные парогидротермы, велико разнообразие локальных условий, обусловленное их деятельностью, представляет собой целостный уникальный природный комплекс — ландшафт Долины гейзеров. Это одно из самых известных и притягательных мест на Камчатке. Противоречие между невозможностью перекрыть поток посетителей природного памятника (а ими были высокие гости Камчатки, участники совещаний и симпозиумов, отечественные и зарубежные ученые и даже туристы-плановики) и необходимостью соблюдения заповедного режима (ведь Долина гейзеров находится в пределах Кроноцкого биосферного заповедника) вылилось в серьезную проблему. Природные комплексы стали деградировать. Тогда дирекция заповедника и местные власти приняли решение начать регулярные туристские рейсы в Долину гейзеров и благоустроить экскурсионную тропу.
Чтобы определить, какую рекреационную нагрузку способен выдерживать природный комплекс Долины гейзеров без ущерба для своего состояния, потребовалось провести специальные исследования. При этом нужно было учесть ответные реакции компонентов природы на рекреационное использование. Например, для обитающих на этой территории бурых медведей полеты вертолетов и нахождение людей являются серьезными факторами беспокойства, которые могут быть чреваты их уходом из Долины гейзеров вообще. Поэтому были рекомендованы такие сроки начала и окончания туристского сезона, которые не пересекаются и не совпадают с важными отрезками годового жизненного цикла животных — периодом гона и временем поиска участка для берлоги.
Сейчас посещение Долины гейзеров осуществляется со строгим контролем рекреационной нагрузки. Использование экскурсионного маршрута должно остаться единственным видом хозяйственной деятельности человека в Долине гейзеров. Освоение ресурсов термальных вод для получения энергии или в бальнеологических целях исключено, поскольку связано со значительным вмешательством в природу, недопустимым на заповедной территории. К тому же Камчатка располагает исключительным разнообразием гидротермальных месторождений, перспективных для хозяйственного использования — теплоснабжения населенных пунктов, обогрева теплиц, извлечения ценных компонентов из минеральных растворов, устройства лечебных и оздоровительных комплексов.
