Кандидат геолого-минералогических наук Алексей КАЗДЫМ, старший научный сотрудник Института геоэкологии РАН

В настоящее время экологические проблемы Земли - объект пристального внимания ученых самых различных специальностей - экологов, геологов, геохимиков, почвоведов, микробиологов. И выясняется, что загрязнение биосферы, изменения экосистем, связанные с хозяйственно-бытовой деятельностью людей, происходили еще в глубокой древности. Более того, негативное воздействие на окружающую среду стало когда-то одной из причин масштабных миграций населения.

Начиная с 1997 г. автор статьи исследует своеобразные техногенные отложения культурного слоя на территории современных крупных городов (Москвы, Санкт-Петербурга, Челябинска, Смоленска и др.), относящихся к XIII-XX вв., а также древних стойбищ, поселений и протополисов (от верхнего палеолита до XVIII в. до н.э. и вплоть до XI в. н.э.). Изучение культурного слоя - не только археологическая задача, но и возможность реконструкции палеоэкологической обстановки, так как его микростроение является достаточно устойчивым временным диагностическим признаком.

В настоящее время пограничная область, в которой пересекаются экология и археология, находится на стыке ряда наук - почвоведения, географии, геоморфологии, биологии, геологии. Появились новые направления и науки - археологическое почвоведение, археологическая геология, археологическая минералогия. Правда, до сих пор в большинстве случаев работы в этих пограничных областях - удел одиночек-энтузиастов или небольших групп специалистов. Хотя сегодня они тесно соприкасаются в весьма перспективном направлении - палеоэкологии древних обществ человека и археологической экологии. В результате предложены объяснения крупных миграций населения, в итоге которых обитатели целых областей неожиданно переходили на новые места. Многие современные исследователи связывают это с изменением климата, эпохами похолодания и опустынивания. Однако большинство реконструкций палеоклимата за последние 5 - 7 тыс. лет, сделанные в основном почвоведами, при ближайшем рассмотрении противоречивы.

Вопросы изучения погребенных почв, часто не совсем точно датированных радиоуглеродным методом (а именно на основе его даются палеоклиматические реконструкции), до настоящего времени остаются открытыми. С учетом этого анализа, а также скорости природного изменения ландшафта можно прийти к парадоксальному выводу - речь идет о колебаниях в 100 - 200 лет. То есть о 3 - 4 поколениях! За такое время люди могли либо адаптироваться к данной обстановке (что характерно для ряда культур), либо просто уйти, выбрав себе другую, более подходящую территорию. Скорее всего, периоды мощных миграций народов (в

Статьи данной рубрики отражают мнения авторов (прим. ред. )

стр. 71

первую очередь кочевых) связаны не только с изменением климата, но и с совокупностью экологических проблем и прочих природных изменений. Там, где эти ритмы совпадали, происходили определенные подвижки населения.

Например, резкое похолодание и многолетние неурожаи конца XVI - начала XVII вв. ("смутное время", царствование Бориса Годунова) спровоцировали резкий отток людей на восток, за Урал, в лесостепи Западной Сибири с суровыми зимами и жарким летом.

Скорее всего, глобальные изменения климата тогда не были (во всяком случае, в степной зоне Евразии), по крайней мере, настолько значительными и быстрыми, чтобы тысячи людей со стадами скота и скарбом уходили с насиженных мест. Похоже, в те времена возникла какая-то экологическая проблема (в современном понимании этого значения), пока эмпирическая, не совсем доказанная.

Миграции, по мнению историков и географов, - явление не только историческое, но и географическое, связанное с перестройкой антропогенного ландшафта. Люди часто заселяли территории, схожие с теми, которые они покинули. Так, якуты в IX в. проникли в долину реки Лены, развели там лошадей, имитируя свою жизнь на берегах Байкала, но не занимали таежные водоразделы, где жили эвенки. Русские землепроходцы в XVII-XVIII вв. прошли всю Сибирь, однако заселили в основном лесостепную окраину тайги и берега рек - ландшафты, сходные с теми, где сложился их этнос.

Полукочевники и кочевники лесостепной и степной зон - от пушт Венгрии до степей Монголии - за определенный период в той или иной степени истощили экосистемы степи. Проблема деградации, связанная с перевыпасом скота, возникла там более 5 тыс. лет назад. Благоприятные климатические условия, сложившиеся в зоне степей и лесостепей около 3 - 4 тыс. лет назад, стали причиной резкого увеличения населения и вызвали бурный рост численности скота.

В эпоху бронзы (около 4 - 3,5 тыс. лет назад) в степях Евразии обитали в основном полукочевые этносы, имевшие определенные "базы", или протополисы - религиозно-социальные или религиозно-политические центры. Примером может служить "Страна городов" на территории Южного Урала и Восточного Зауралья (протополисы Аркаим, Синташты, Берсуат и др.)*. Согласно археологическим и палеонтологическим данным, основным занятием людей тут было скотоводство. Преобладал крупный рогатый скот (43 - 60%), мелкий рогатый скот (24 - 48%), лошади (6 - 25%). Естественно, в благоприятные годы численность домашних животных значительно увеличивалась. Это, в свою очередь, содействовало улучшению благосостояния и росту населения. Какое количество животных

* См.: Ф. Х. Пшеничнюк. "Царский" курган на Южном Урале. - Наука в России, 1999, N 3 (прим. ред.).

стр. 72

могло прокормиться в пределах данной экосистемы и, соответственно, сколько людей существовало за счет перечисленных ресурсов? Этнографами и историками отмечено: средняя семья кочевника в пять душ должна была иметь столько скота, чтобы его поголовье в общей сложности соответствовало 25 лошадям, исходя из расчета, что одна лошадь равна пяти коровам, одна корова - восьми овцам.

Предположим, количество населения протополиса в первые годы развития поселения и освоения территории составляло 100 человек (20 семей по 5 душ). Значит, им надо было иметь не менее 300 лошадей и около 1000 овец. А если речь шла о 500 человек и население росло из года в год? Допустим, за год рождались и выживали 25 детей (5% от общей численности населения, что является естественным уровнем рождаемости). За пять лет прибавлялось 125 человек (без учета прогрессии). Соответственно и количество скота должно было увеличиваться, иначе людей ожидали голод, и смертность резко возрастала. Получается такая схема: улучшение благосостояния → увеличение количества скота → увеличение населения → увеличение влияния на биогеоценоз → деградация биогеоценоза → уменьшение кормовой базы скота → уменьшение количества скота → уменьшение количества населения или его уход → брошенный протополис → последующая длительная саморегуляция территории (в ряде случае и невозможность ее полного восстановления).

Возникает вопрос - откуда взяты цифры, характеризующие численность скота? При раскопках Большекараганского могильника (Челябинская область) археологи и остеологи (изучающие строение, развитие и изменение костных скелетов) определили значительный массив костей домашних животных. Согласно предварительным подсчетам, при погребальном обряде в жертву принесли 24 коровы, 12 лошадей, 45 овец, 11 коз. Вряд ли столь большим количеством жертвовали в ущерб собственному благополучию. А подобного рода могильников и курганов по степи - великое множество, и только малая часть их известна и тем более изучена.

Важной проблемой является оценка достоверности определения продуктивности древних экосистем. Истощение природных ресурсов в те периоды (в определенном регионе, на локальном уровне) может быть связано именно с длительностью благоприятных климатических условий. При этом численность домашних животных могла быть столь велика, что за 20 - 30 лет экосистема полностью истощалась, происходили деградация почв (из-за перевыпаса и вытаптывания), засоление, уменьшение количества источников воды, в том числе и вследствие вырубки реликтовых и пойменных лесов для строительства, уничтожения тростника, камыша. Люди переселялись на новые места, через 2 - 3 десятка лет еще дальше, и в конечном итоге огромная территория (сотни тысяч квадратных киломе-

стр. 73

тров) оказывалась экономически нерентабельной для скотоводства. Оставалось либо опять переходить на лучшие земли, либо заниматься иным видом хозяйствования, либо ... исчезнуть. Правда, пока еще нет метода, четко позволяющего говорить о степени нарушенности экосистемы степи и ее способности к восстановлению. Однако делаются первые (далеко не робкие) шаги и существует ряд данных, подтверждающих гипотезу о мощном древнем воздействии человека на природу.

При небольшой плотности населения (в эпоху бронзы и раннего железного века в степной зоне она составляла примерно 1 человек на 1000 км) и частой смене территории существовала возможность частичного самовосстановления степных ландшафтов (хотя, вероятно, далеко не полного). Но вблизи протополисов проблема перевыпаса стояла остро, и именно там происходили интенсивная деградация почвенного покрова, засоление земли, уничтожение растительности.

Хорошо известно, что избыток копытных губителен для степи. Растения, поедаемые скотом, особенно овцами и козами, не успевают восстановиться, накопить резервные вещества, с трудом или совсем не размножаются. Сильнее всего страдает разнотравье, в меньшей степени - типчак и осоки. Более стойкие и менее пригодные для пищи полупустынные виды (молочай, прутняк, полынь) быстро занимают освободившуюся экологическую нишу.

Невозможность естественного воспроизводства степной растительности связана и с вытаптыванием животными. Например, одна овца, проходя в день около 10 км, оставляет 40 тыс. следов, ее копытца повреждают около 200 м² . Не меньшее воздействие и от копыт крупного рогатого скота, особенно в местах водопоев, бродов, узких троп. Коровьи тропы в степях часто превращаются в овраги.

Продуктивность степей при перевыпасе падает в 2 - 4 раза. Видимо, мелкий рогатый скот (овцы и козы), а также часть крупного рогатого содержали и пасли в непосредственной близости от поселений. Выходит, воздействие человека было максимальным в радиусе 5 - 10 км от протополиса.

По данным археологических исследований "Страны городов", примерно в 5 - 6 км вокруг крупных поселений располагалось несколько небольших, так что площадь агрогенного воздействия в той или иной степени возрастала. Кроме того, на пастбищах или вблизи от них необходимы места для водопоя (для коров - в 1 - 3 км, для овец - в 3, для лошадей - в 4 км; и вся эта земля постепенно вытаптывалась).

Весьма важна и проблема переунавоживания почвы, особенно вблизи мест содержания скота. Наиболее химически агрессивны помет и моча овцы, содержащие в среднем до 0,85% чистого азота, 0,33 фосфорной кислоты, 0,67 солей калия и 0,8% солей кальция. Формирующаяся кислая среда вызывает гибель почвенных микроорганизмов, увеличивается миграция

стр. 74

микроэлементов за пределы почвенного профиля, в результате чего происходит его обеднение. В кислых условиях идет вынос карбонатов кальция - своеобразного степного буфера.

Вероятно, максимально интенсивным воздействие происходило не на всей прилежащей территории, а лишь на определенных участках - загонах для скота (зимовий или летовок, кошар), находящихся в пределах пешего перехода. В степи средняя скорость движения стада составляет не более 3 - 4 км/ч (5 - 6 ч перехода); максимальная скорость верхом - 15 - 25 км/ч. Более длительные перегоны невыгодны, утомительны, просто нерентабельны и, скорее всего, максимально осваивалась территория с радиусом 5 - 15 км вокруг протополиса.

Ряд исследований показал: почвы, принимаемые за "фоновые", в частности, погребенные под курганами (последние достаточно легко датировать археологическими данными, вот почему их используют палеопочвоведы для сравнения), на самом деле таковыми не являются. Фитолитный анализ соответствующих образцов из могильников Зунда-Толга в Калмыкии свидетельствует: в эпоху бронзы с приходом племен катакомбной культуры исходная почва испытала значительный антропогенный пресс. Из-за выпаса окрестности превратились в полупустынные, засоленные, сильно эродированные, причем это произошло менее чем за 200 лет. Столь резкие изменения ландшафта за относительно короткий срок трудно объяснить лишь глобальными природно-климатическими факторами, существенный вклад в интенсификацию отмеченных процессов внесли и обитавшие там люди.

Кстати, и сегодня локальное опустынивание - процесс достаточно быстрый, занимающий примерно 20 - 25 лет, и, как уже говорилось, связан в основном с деградацией почвенного покрова. А сильные ветры выдувают его, образуются дефляционные котловины, где из-за близости грунтовых вод возможно первичное засоление почвы. Затем соляная пыль разносится ветром далеко окрест, что усиливает негативное воздействие на природу. Подтверждением наших выводов служат современные данные по изменению степей Калмыкии*. В 1956 г. пустынные участки так называемых Черных земель здесь составляли 4% площади республики. В результате наращивания поголовья овец, нарушения системы выпаса в настоящее время они занимают уже около 90% ее территории. Количество пастбищ уменьшилось в 10 раз, а поголовье скота и численность населения резко возросли, что еще более ускоряет процесс опустынивания. Всего за 50 лет почти 85% пастбищ превращены тут в настоящую песчаную пустыню.

Антропогенное воздействие на природу особенно сильно выражено в экосистемах лесостепи, степи и полупустыни. За последние 100 - 200 лет полностью распаханы прерии Америки, степи Западной Сибири

* См.: Н. Ф. Еланский. Спасет ли Калмыкию потепление климата? - Наука в России, 2004, N 2 (прим. ред.).

стр. 75

и Казахстана, в итоге обширные площади там поражены эрозией. Опустынены саванны Африки*, вырубка тропических лесов отрицательно сказалась на огромных регионах Юго-Восточной и Юго-Западной Азии, на сельве Амазонки.

Но вернемся к древним временам. Появление тогда в степях городов, поселений вело к мощному воздействию на окружающую среду. Длительное существование таких конгломератов наряду с интенсивным техногенным воздействием населения приводило к истощению биогеоценозов, что в ряде случаев провоцировало затухание городской активности, и люди уходили отсюда.

Исчезновение или деградация многих великих цивилизаций во многом связаны, скорее всего, с истощением природных ресурсов. Примерами могут служить Древний Египет, Месопотамия, культура Хараппа в Индии и др. Землепашцы раннего средневековья менее чем за 1000 лет преобразовали почти всю природу Европы (хотя изменения начались еще в римскую эпоху), и большая часть ее территории сегодня - это не естественные, а рукотворные ландшафты. Примерно 80% лесов Апеннинского полуострова, буковые рощи Галлии были вырублены еще во времена Римской империи; в Древней Греции стада коз уничтожили растительность на островах Эгейского моря.

Загрязнение лежащего под современными техногенными отложениями древнего культурного слоя в ряде случаев превышает все современные санитарные нормы. Археологи часто обнаруживают здесь повышенное и аномальное содержание фосфора, свинца, цинка, меди, мышьяка, кадмия, никеля, марганца, магния и иных элементов. Это, безусловно, связано именно с воздействием на среду ранее тут живших людей. Так, превышение содержания свинца (иногда в сотни и тысячи раз) может быть связано с изготовлением соответствующей посуды и труб, керамической глазури, различных красок (белил и др.). Избыток железа, хрома, кобальта, марганца, других металлов свидетельствует о наличии в культурном слое большого количества следов плавильных шлаков. Аномально высокое накопление мышьяка отмечено при раскопках кожевенных мастерских и зернохранилищ - к нему прибегали при дублении кож и для уничтожения грызунов. Медь и цинк - индикаторы меднолитейного и монетного производства, ртуть - ювелирного дела.

Установлено: в древних городах и поселках большинство химически опасных элементов встречается в виде различных соединений, минералов. Многие из них ядовиты в прямом смысле этого слова, к примеру, хорошо известный малахит (карбонат меди) - ценный поделочный камень и сырье для красок: его пыль может вызвать весьма серьезное отравление. Также ядовиты образующиеся в культурном слое некоторые сульфаты меди (халькантин и др.) и железа (мелантерит и кокимбит), широко распространенные сульфиды железа - троилит, грейгит и пирит.

Выделяющиеся при разложении органического вещества сероводород, серная и некоторые органические кислоты, аммиак, метан взаимодействуют с находящимися рядом металлическими предметами, возникают неорганические и органоминеральные соединения. Для техногенных отложений урбанизированных территорий весьма характерны самые различные новообразованные минералы - карбонаты (кальцит, арагонит, сидерит), фосфаты железа и кальция и т.д., причем образование некоторых из них часто связано с деятельностью патогенных микроорганизмов.

Подобные процессы наблюдались и в древних могильниках. Скажем, при исследованиях курганных комплексов "Кирса" и "Победа" V в. до н.э. (Челябинская область) были отмечены новообразования самых различных минералов на остатках кожаной одежды, кости, древках стрел, древесине - бирюза, малахит, халькопирит, сидерит, арсенопирит и многие иные.

Изучение ряда металлических предметов Сопининского могильника (V-IVBB. ДО Н.Э.) В Курганской области, относящегося к эпохе раннего железного века, показало, что в состав окислов входят оксиды железа (лепидокрокит, гетит, гематит), сидерит, а также гриналит - достаточно редкий метаколлоидный минерал. В курганах часто находят минеральные краски, в том числе реальгар, киноварь, аурипигмент, даже ртуть.

Геохимические аномалии вместе со специфическими микробиологическими особенностями, наличием анаэробной (бескислородной) среды, присутствием некоторых микроорганизмов, характерных для жизнедеятельности человека, а также определенными физико-химическими характеристиками (допустим, изменение рН в сторону щелочной среды) способствуют возникновению и формированию техногенных минералов и минеральных ассоциаций.

Следует подчеркнуть: из-за отсутствия кислорода органическое вещество в культурном слое очень хорошо сохраняется. Скажем, при археологических раскопках 2003 г. в Челябинске были обнаружены слои навоза середины XVIII в., причем весьма неплохо сохранившегося. Своеобразные "находки" типа выгребных ям отмечены и при раскопках в 2004 г. в Манеже** (Москва). Кстати, это говорит о том, что в культурном слое возможно сохранение и некоторых опасных для здоровья человека патогенных бактерий.

Видимо, еще до проведения археологических раскопок (при обязательном контроле со стороны археологов) необходимо проводить самые тщательные экологические проверки, чтобы установить зоны древних загрязнений и принять необходимые санитарно-гигиенические меры для защиты рабочих, строителей, археологов, всех жителей данной местности.

* См.: Е. И. Демин, В. В. Кушин. Атака на пустыню. - Наука в России, 2004, N 4 (прим. ред.).

** См.: А. Г. Векслер. Археологические открытия... в центре Москвы. - Наука в России, 2004, N 6 (прим. ред.).

Permanent link to this publication: