Доктор биологических наук Галина РУСАНОВА, Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

По мнению ряда исследователей, некоторые эпизоды климатических колебаний в позднем голоцене (последние 2,5 тыс. лет) могут повториться в связи с прогнозируемым глобальным потеплением. Поэтому важно хорошо представлять минувшие этапы развития современных ландшафтов. Но вот о криогенных территориях известно недостаточно. Заглянув же в "память" почв Большеземельской тундры, мы многое узнаем об обусловивших их облик биоклиматических условиях и правильнее оценим вероятные тенденции формирования почвенного покрова в будущем.

Согласно существующим представлениям, в позднеатлантическое время (6000 - 4600 лет назад) земли Большеземельской тундры* вплоть до побережья Баренцева моря были покрыты таежными лесами, под пологом которых формировались подзолы и глееподзолистые почвы. Впоследствии они могли быть погребены под более поздними естественными отложениями, и тогда их можно найти и изучить. Однако подобных находок описано крайне мало. Одна из них принадлежит российскому ученому Юрию Ливеровскому, обнаружившему в 1933 г. реликтовый профиль под торфом и эоловыми песками во время своих изысканий в Печорском крае. В 1996 г. на побережье Баренцева моря мне также посчастливилось выявить, в том числе и на микроморфологическом уровне**, признаки профиля таежной почвы, скрытого под современной тундровой.

Для того чтобы достоверно оценить условия и установить время формирования погребенных голоценовых почв в пределах основных современных ландшафтов Большеземельской тундры, мы в 2000 - 2005 гг. провели исследование, в котором характеристика макро- и микроморфологических особенностей, физико-химических свойств почв сопряжена с определением их возраста радиоуглеродным методом. Подчеркну: специфика заключалась в сравнительном анализе погребенных и дневных (современных) профилей, с выделением в последних унаследованных реликтовых признаков. Изыскания проводили в типично тундровых биоценозах и сохранившихся на данной территории лесных островках в бассейнах рек Ортина, Хоседа-ю, Море-ю, Воркута.

"ПАМЯТЬ" ПЕСЧАНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ

Многие исследователи, в частности Илья Соколов из Почвенного института им. В. В. Докучаева РАСХН и Виктор Таргульян из Института географии РАН, отмечали, что песчано-супесчаные отложения не всегда надежный хранитель реликтовых черт почвообразования - они сильно подвержены ветровой эрозии. Кроме того, радиоуглеродный метод не дает точного представления о возрасте погребенных в них органических горизонтов из-за обновления гумуса в условиях хорошей аэрации. В то же время морфологические

* Большеземельская тундра - холмистая моренная равнина высотой до 250 м в пределах Ненецкого автономного округа и Республики Коми (прим. авт.).

** При микроморфологическом методе тонкие срезы почвы ненарушенного строения (шлифы) исследуются под микроскопом с увеличением в 40 - 80 раз (прим. авт.).

стр. 12

Карта растительных зон Большеземельской тундры.

проявления ныне затухших процессов находят здесь нередко.

Таковы погребенные образования в долине реки Хоседа-ю, притока Усы (67°20' с.ш., 59°48' в.д.), вскрытые в обрыве речной террасы под тундровой ерниково-лишайниковой растительностью (с преобладанием карликовой березы). Глубина их залегания колебалась от 8 до 30 см в зависимости от степени выноса материала из верхнего слоя отложений под действием ветра, воды и смещений при процессах криотурбации*. В указанном слое сформировалась современная почва тундры - подбур, отличающаяся слабой дифференциацией на горизонты. Профиль обнаруженного под ней подзола субатлантического возраста (2200 лет назад) частично наложен на развивавшийся еще раньше профиль подзола среднесуббореального интервала (4300 - 3200 лет назад) с хорошо выраженным иллювиальным горизонтом**.

Подобное совмещение разновозрастных почв объясняется небольшой скоростью накопления осадков: разделительный слой просто не успел сформироваться. Само же присутствие этих таежных типов на северных широтах однозначно свидетельствует о распространении здесь 3 - 4 тыс. лет назад лесных формаций в связи с потеплением климата. О наступлении холодных интервалов можно судить по деформациям профилей, колебаниям мощности и разрывам горизонтов вследствие криотурбации.

Анализ микростроения современной и реликтовых почв показал: интенсивность процессов в них неодинакова. Большая, по сравнению с подбуром, толщина глинистых пленок на зернах скелета*** в иллювиальном горизонте погребенного подзола свидетельствует о развитии последнего в течение более длительного времени в условиях, способствовавших более интенсивному перемещению тонких фракций. Факт нарастания пленок с увеличением возраста почв доказан в ряде работ - в первую очередь С. Лэнгли (США, 1997 г.), выстроившего соответствующие хронологические ряды.

В современном почвенном покрове бассейна реки Воркуты (67°28' с.ш. и 63°43' в.д.) также преобладают подбуры. А под ними мы обнаружили почвы с дерновым горизонтом мощностью 3 - 12 см. Микроморфологическим и физико-химическим анализами в последних были выявлены признаки выноса органо-железистых соединений из верхних горизонтов с последующим иллювиированием ниже по профилю. Все вместе позволяет отнести погребенные образования к типу дерново-подзолов. Но каков их возраст? Согласно

* Криотурбация - формы залегания горных пород или почв, возникающие при их замерзании в состоянии избыточного увлажнения и последующем протаивании, имеющие в разрезе вид завихрений, изгибов, колец и т. д.(прим. авт.).

** К образованию иллювиального горизонта приводит накопление выносимых из вышележащей толщи веществ (оксидов железа, органических компонентов, тонкодисперсных глинистых минералов). Обычно он более плотный и тяжелый по гранулометрическому составу (прим. авт.).

*** Скелетом почвы называют зерна первичных минералов и обломков пород размером 0,25 - 1 мм, не подверженные перемещению при обычных почвообразовательных процессах (прим. авт.).

стр. 13

данным, полученным радиоуглеродным методом, они развивались в раннюю фазу субатлантического периода голоцена (2200 - 2000 лет назад). Однако если происходило обновление гумусовых веществ, более чем вероятное в супесчаных отложениях, то возможности примененного метода ограничены и, следовательно, формирование почв могло начаться раньше. Можно допустить, что оно началось еще в климатический оптимум голоцена (в случае Большеземельской тундры 6000 - 4600 лет назад), когда условия для этого были благоприятными.

НАХОДКИ В РЕЛИКТОВЫХ ЛАНДШАФТАХ

Как я упомянула, мы изучали почвы островков ели сибирской, оставшихся от предшествующих фаз голоцена, что подтверждается преобладанием здесь бореальных видов растений. В бассейне реки Море-ю в 50 км от Баренцева моря (67°57' с.ш. и 59°50' в.д.) и реки Ортины вблизи дельты Печоры (67°45' с.ш. и 54°05' в.д.) расположен северный предел распространения этих реликтов некогда обширной тайги. Благодаря равнинному рельефу климат к северу от границы леса с тундрой изменяется постепенно вдоль широтного градиента. Потому лесные островки и сохранились на защищенных от ветра и хорошо дренированных террасах речных долин вплоть до побережья Баренцева моря. Исследования их почв в бассейне Ортины на северо-западе Большеземельской тундры и аналогичных почв смежных тундровых ассоциаций, формирующихся на песчаных отложениях, показали одинаковый набор образующих их процессов. Но специфика почв лесных островков - в ослаблении криогенных и усилении элювиальных процессов (выноса веществ).

В бассейне Море-ю в современном почвенном покрове еловых островков преобладают подбуры, развивающиеся на рыхлых песках, подверженных активной ветровой эрозии. Под ними находятся реликтовые подбуры и подзолы. Сохранность погребенных почв неодинакова: она зависит от условий захоронения,

стр. 14

разрушения криогенными и другими процессами. Согласно радиоуглеродной датировке, реликтовый подзол в бассейне нижнего течения Море-ю формировался в среднесуббореальный период, что подтверждает выводы Натальи Болиховской (географический факультет МГУ им. М. В. Ломоносова) о потеплении климата на севере Большеземельской тундры в это время. Иными словами, погребенные почвы могут служить одним из индикаторов изменения климата Субарктики в голоцене.

На исследованной территории встречаются также полигональные торфяные плато, разрушенные термоэрозией. Очевидно, это - реликтовые образования, так как в позднем голоцене не происходит накопление торфа эутрофного происхождения. Согласно предложенной нами радиоуглеродной датировке, начало его роста в бассейне Море-ю приходится на раннеатлантический период. А сформировался он в основном в атлантическое время - до установления тундровых ландшафтов, начавшегося 3000 лет назад. Эти результаты согласуются с полученными ранее Натальей Болиховской для севера Большеземельской тундры и Пиритой Оксанен из Арктического центра Рованиеми (Финляндия) для бассейна реки Большая Роговая (приток реки Уса на северо-востоке Европейской России).

Итак, хотя диагностика позднеголоценовых этапов развития почв и затруднена вследствие резкого усиления их деградации из-за эрозии и криогенных процессов, нам удалось выделить три этапа формирования многоуровневых профилей на легких породах.

Первый приходится на среднесуббореальный период (4300 - 3000 лет назад). Тогда в более теплых (по сравнению с современными) условиях формировались четко дифференцированные зрелые подзолы. А в холодные периоды (3000 - 2200 лет назад), сопровождавшиеся наступлением тундры, имели место криогенные деформации почв и их погребение под эоловыми осадками.

Второй этап - теплые фазы среднесубатлантического периода (2100 - 1700 лет и 1000 лет назад). Тогда новое

стр. 15

потепление климата и продвижение к северу лесных формаций опять способствовали развитию подзолов, которые позже были в различной степени деформированы криогенными процессами.

И наконец, третий - современный этап, начавшийся 1000 лет назад в условиях активного эолового накопления осадков. Его "продуктом" стали подбуры.

СУГЛИНКИ ЛУЧШЕ ХРАНЯТ ИНФОРМАЦИЮ?

Отмечу, что на морфологию суглинистых тундровых почв здешний климат накладывает куда более заметный отпечаток по сравнению с теми, что развиваются на супесях. Из-за способности удерживать больше влаги, они сильнее подвержены процессам криотурбации, в ходе которых масса мелкозема перемешается, а профиль деформируется. Казалось бы, изучать реликтовые признаки в таких условиях проблематично: они просто стираются. И действительно, свидетельства минувших этапов почвообразования на отложениях тяжелого гранулометрического состава криогенных территорий единичны. Нам же повезло найти участок, где почву, сформированную в атлантическое время, защитили от разрушения слои отложений верхней части склона, наползавшие на нее вследствие солифлюкции* и "намывавшиеся" в процессе водной эрозии.

Мы изучали погребенную почву на суглинках юго-востока Большеземельской тундры, в бассейне реки Воркуты (67°30' с.ш. и 64°0Г в.д.). Профиль четко разделен на ярусы: верхний - современный и нижний - реликтовый. В первом, мощностью 49 см, мы отметили проявления выноса-накопления веществ, криотурбации. Но самые яркие признаки связаны с процессами оглеения, развивающимися в условиях переувлажнения. Дневная почва, несомненно, - глеезем. Глубже 50 см - реликтовая толща. То, что она образована в атлантическое время, отмечали Инна Арчегова из нашего института, Татьяна Турсина из Почвенного института им. В. В. Докучаева и другие. Но при этом они основывались на отдельных признаках - всесторонней характеристики до сих пор не было представлено.

Мы классифицировали погребенную почву как дерново-подзолистую типичную. И вот почему. По характеру агрегированности, микроформам гумуса, наличию характерных темных пятен и округлых биопор, описанным в шлифах при 70-кратном увеличении, в ней определяется дерновый горизонт, измененный эрозионными, криогенными и оползневыми процессами. Установленные в лаборатории тип гумуса и его фракционно-групповой состав позволили нам диагностировать таежный характер почвообразования.

В этой почве выявлен также иллювиальный горизонт. Форма и неоднородность глинистых натеков в шлифах свидетельствуют об образовании его на ранних этапах развития профиля. Под микроскопом внутри агрегатов почвенной массы мы видим глинистые заполнения пор и каналов, а на их поверхности -

* Солифлюкция - медленное передвижение почв и рыхлых фунтов под влиянием попеременного протаивания-промерзанпя и силы тяжести, происходящее главным образом в областях развития мерзлых горных пород (прим. авт.).

стр. 16

стр. 17

стр. 18

пленки из двух слоев (пылеватый на глинистом) или более сложного строения. По-видимому, текстурная дифференциация погребенной почвы протекала в позднеатлантическое время (6000 - 4600 лет назад), когда среднеиюльские температуры превышали современные на 3 - 4°С, а сумма осадков была больше на 100 мм, и приближалась северная граница морозоустойчивых широколиственных пород - например, вяза. Процессы почвообразования были более интенсивными, чем сегодня.

Затем суббореальный период принес похолодание. Информация о деградации профиля в это время "записана" в строении почвы: на микроморфологическом уровне мы видим закругление краев структурных отдельностей почвы и обилие песчано-пылеватых пленок на их поверхности. Да и факт погребения новой толщей отложений говорит, как отмечалось, об усилении осадконакопления. Подобные выводы о климатической деградации почв Скандинавии в позднем голоцене сделала Ван Влиет Лану из Лилльского университета (Франция).

Итак, сегодня мы можем выделить три этапа почвообразования на суглинистых породах Большеземельской тундры. И надо отметить: последние зафиксировали признаки, более древние, чем супесчаные отложения.

Первый, позднеатлантический этап (6000 - 4600 лет назад) характеризовался благоприятными условиями для образования гумуса и процессов выноса глинистых фракций мелкозема. Тогда и сформировались дерново-подзолистые почвы.

Второй, суббореальный этап (4600 - 4300 лет назад) ознаменовался резким похолоданием, деградацией и погребением почвы в результате солифлюкционных мерзлотных процессов и осадконакопления в условиях тундровых ландшафтов. К фазе потепления (4300 - 3000 лет назад), возможно, относится начальный этап образования современной почвы, о чем свидетельствуют признаки накопления глин в нижней части профиля.

В конце суббореального и в субатлантическое время (3000 - 2200 лет назад - настоящее время) наступил третий этап почвообразования. Развились процессы оглеения и криогенные, приведшие к формированию глинисто-дифференцированного профиля современного глеезема.

Итак, проведенное исследование охватило большую часть Большеземельской тундры. Об этой территории получена новая достоверная информация. Хотя изучение эволюции песчаных почв и затруднено в связи с утратой реликтовых признаков, в целом те климатические этапы почвообразования на супесчаных и суглинистых отложениях, которые мы можем выявить методами палеопочвоведения, совпадают и относятся к теплым фазам голоцена. А зрелость профилей погребенных почв свидетельствует: времени для их формирования было достаточно, и, значит, изменения в окружающей среде наступали постепенно.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: