Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Горные почвы Евразии как палеоклиматический архив позднеледниковья и голоцена
ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение
Автореферат диссертации по теме "Горные почвы Евразии как палеоклиматический архив позднеледниковья и голоцена"
□0347Э5Э0
На правах рукописи
Ковалева Наталия Олеговна
ГОРНЫЕ ПОЧВЫ ЕВРАЗИИ КАК ПАЛЕОКЛИМАТИЧЕСКИЙ АРХИВ ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЬЯ
И ГОЛОЦЕНА
03.00.27 - Почвоведение
АВТОРЕФЕРАТ
1 5 окт 2009
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва-2009
003479590
Работа выполнена в Институте экологического почвоведения Московског государственного университета имени М.В.Ломоносова.
Научный консультант: академик РАН Добровольский Глеб Всеволодович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук
Трифонова Татьяна Анатольевна,
доктор географических наук Александровский Александр Леонтьевич,
доктор сельскохозяйственных наук Когут Борис Маратович
Ведущее учреждение: Институт физико-химических и биологических
проблем почвоведения РАН, Пущино
Защита состоится 10 ноября 2009 г. в 15 часов 30 мин. в аудитории М-2 н заседании Диссертационного совета Д 501.001.57 при Московско государственном университете имени М.ВЛомоносова по адресу: 119991 Москва, ГСП-1, Ленинские горы, д.1, строен. 12, МГУ имени М.ВЛомоносова факультет почвоведения.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГ имени М.ВЛомоносова.
Автореферат разослан_2009 г.
Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседани Диссертационного совета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенны печатью, просим направлять по вышеуказанному адресу.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук, профессор
А.С. Никифорова
Актуальность работы. Глобальное потепление климата, таяние высокогорных ледников и сокращение ресурсов пресной воды, непрекращающийся подъем уровня мирового океана и неравномерное распределение последствий климатических изменений привлекают все возрастающий интерес к фундаментальной проблеме выявления климатических трендов прошлых эпох и к поиску методов их исследования. Понимание закономерностей атмосферных флуктуаций, от которых напрямую зависит жизнеспособность человечества, осложняется тем, что климатические процессы инерционны, а потому трудно предсказуемы на основе прямых измерений, масштабы проблемы глобальны и требуют общерегиональных и общепланетарных подходов к исследованию.
Любой климатический сценарий, даже кратковременный, проявляется и регистрируется, прежде всего, в наивысших частях биосферы - в горных ландшафтах, которые до сегодняшнего дня являются центрами современных оледенений. Настоящим архивом палеоклиматической информации в горах могут служить почвы. Однако сводных сравнительно-аналитических работ о палеопочвах горных экосистем не существует, как не существует и методологии их использования для целей палеоклиматических реконструкций или прогнозного моделирования.
Цель доследования — разработка теоретических основ и методологии распознавания и считывания палеоклиматической информации из разновозрастных почвенных объектов (педоклиматостратиграфии) на примере создания обобщенной палеоклиматической реконструкции для горной Евразии в позднеледниковье и голоцене. Задачи исследования:
• изучить закономерности распространения и хронологии горных палеопочв;
• разработать систему почвенных индикаторных признаков (климатических индикаторов) для целей ее использования в педоклиматостратиграфии;
• выполнить палеоклиматические реконструкции для горных регионов Евразии с различными типами вертикальной зональности;
• составить обобщенную картину изменения климата некоторых горных систем Евразии в позднеледниковье и голоцене;
• сопоставить полученные результаты с глобальной климатической шкалой. Научная новизна
1. Впервые на большом фактическом материале о дневных и погребенных почвах выполнено обобщающее сравнение палеоклиматического прошлого горных систем Евразии.
2. Методологической базой работы стали методы молекулярного и квантового почвоведения.
3. Впервые для горных регионов Средней Азии и Кавказа получена изотопная кривая и проведена ее корреляция с изотопной кривой для регионов Северной Атлантики и Гренландии.
4. Впервые для горных территорий Евразии установлены хронологические рубежи смены типа растительности, фотосинтеза и почвообразования.
5. При выборе объектов исследования использован гляциолого-геоморфологический (моренный) подход к анализу форм рельефа, который позволил выделить серии разновозрастных дневных и погребенных почв и установить полихронность почвенного покрова в горах.
6. Впервые для целей диагностики молекулярных следов наземной растительности прошлых эпох разработана методология использования метода фракционирования лигнина на спектр лигниновых фенолов.
7. Разработана теоретическая и методологическая база педоклиматостратиграфии.
8. Расширены географические границы применения палеопочвоведения, методы которого успешно использованы в горных ландшафтах.
9. Предложена оригинальная система почвенных индикаторных признаков для целей палеоклиматических реконструкций и прогнозного моделирования. Защищаемые положения
1. Установлена полихронность и полигенетичность почв в горах. Облик почвенного покрова во многом определяется динамикой оледенения.
2. Существующие современные структуры вертикальной зональности почв, а также типы гумуса и типы почвообразования разновозрастны. Свойства гумуса почв определяются биохимическим составом растительности.
3. Граница позднеледниковья и голоцена - хронологический рубеж эволюции педосферы.
4. Система почвенных климатоиндикаторов может успешно применяться для палеоклиматических реконструкций. Обосновано направление педоклиматостратиграфии в системе климатической стратиграфии.
5. Выявленные длиннопериодные климатические тренды носят глобальный характер, короткопериодные — не были синхронны в разных регионах Евразии.
Практическая значимость диссертации. Результаты исследований могут быть использованы при развитии стратегии регистрации сигналов изменений окружающей среды в горных регионах, для определения последствий глобальных изменений климата. Полученные данные необходимы при решении вопросов прогнозирования климатических изменений в локальном и региональном масштабе. Представленная в работе информация о структуре почвенного покрова изученных горных регионов может послужить целям землепользования и ресурсологии, а установленные палеоклиматические рекорды могут быть использованы для решения задач климатологии, археологии, социоестественной истории, экологического проектирования, стратиграфии, экономического и политического прогнозирования. Предложенные методики могут применяться в палеопочвенных, палеоклиматических и палеоландшафтных работах. Полученные результаты используются при чтении курса лекций «Инженерное почвоведение» на факультете почвоведения МГУ, «Почвоведение» - в МАРХИ.
Проведение исследований было поддержано грантами Немецкого Фонда Академических Обменов (1999, 2000 гг.) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований (проекты 03-04-48916, 04-04-59727, 05-04-63105, 08-04-00809, 0804-08292, 09-04-00747).
Апробация работы. Основные результаты работы апробированы дважды на теоретическом семинаре по фундаментальным проблемам почвоведения (2001,
2008) в МГУ, на Всемирном конгрессе почвоведов (1998), на общеевропейских конгрессах почвоведов (2004, 2008), на конференциях по эволюции почв в г. Пущино (2001, 2003), на семинаре по горному почвоведению в ФРГ (1999), на кафедре общего почвоведения факультета почвоведения МГУ (1995), на кафедре почвоведения Байройтского университета (1991, 1999), в Институте экологического почвоведения МГУ (1998, 2009), на отечественных и зарубежных тематических конференциях. Результаты работы удостоены Премии молодых ученых МГУ (1998) и Медали РАН за лучшую научную работу года (2002). Публикации. Результаты работы опубликованы в 91 печатных и электронных изданиях, из них 12 - в изданиях, соответствующих списку ВАК. Личный вклад автора. Диссертационная работа является результатом многолетних (1986-2009 гг.) исследований автора. Автором сформулирована цель работы, поставлены задачи исследования, проанализированы результаты и сделаны итоговые заключения. Автор спланировала и организовала проведение полевых стационарных и экспедиционных, в том числе международных, исследований и лично принимала участие в них. Лабораторные исследования выполнены автором (70%) или под руководством автора в России и в Германии. Автор лично подготовила все представленные научные публикации, многократно выступала с научными докладами на отечественных и зарубежных форумах. В работе использованы материалы, полученные в соавторстве с аспирантами и студентами, выполнявшими свои исследования под руководством автора. Доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу соавторов.
Структура работы. Диссертационная работа изложена на _ страницах,
включает_ таблицы,_ рисунков, состоит из введения,_глав, выводов и
заключения. Список литературы включает _наименования, в том числе_на
иностранных языках.
Благодарности. Автор благодарна своим учителям, коллегам и друзьям: Г.В.Добровольскому, Т.И.Евдокимовой, А.С.Владыченскому, С.В.Зонну, М.А.Глазовской, В. Цеху, И.В.Ковалеву, Ю.М.Косаревой за поддержку идей, консультации, помощь при выполнении отдельных разделов полевой и
экспериментальной работы, дискуссии, критические замечания и советы, оказавшие решающее влияние на научное мировоззрение автора.
Основное содержание работы ГЛАВА 1. Современные представления о возможности использовании горных почв в палеоклиматических исследованиях.
Блестящее использование информационной функции почв многократно продемонстрировано при стратификации лессовых отложений (Величко, 1973; Морозова, 1981; Степанов, Абдуназаров, 1977), реконструкции природной среды различных регионов (Александровский, 2004; Алифанов, 1995; Гугалинская, 1979; Хохлова, 2008; Ковалева, 2002; Макеев, 1995 и др.), диагностике стадий ледниковых осцилляций в горах (Соломина, Савоскул, 1996; Zech, Baumler, 2002 и др.); объяснении исторических событий (Рысков, Демкин, 1997; Иванов, Васильев, 1995; Чендев, 2008). В основном, все существующие исследования палеопочв при этом выполнены на равнинных ландшафтах. Папеоландшафтные реконструкции и в горах единичны (Ромашкевич (1988), Александровский (1988), Ковалева, Евдокимова (1997), Дергачева, Гончарова (1999), Kovaleva, Zech (2000). Во многих горных районах, таких как Хибины или Внутренний Дагестан ни палеопочвенные исследования, ни радиоуглеродное датирование почв не проводились вовсе. Сводных сравнительно-аналитических работ о горных палеопочвах просто нет, а имеющиеся палеогеографические корреляции и обобщения с постоянной закономерностью игнорируют рассмотрение характера почвенного покрова во времени и часто даже не обращаются к палеопедологическому методу в списке методов палеогеографических реконструкций. Между тем, работами Геннадиева (1984), Евдокимой, Ковалевой (1995, 1996, 1997), Глазовской (2008), Владыченского (1998), Дергачевой (1988), Алифанова, Гугалинской (1999), Трифоновой (1999) обнаружено, что горные почвы полигенетичны и полихронны. Теоретическая концепция памяти почв, разработанная Таргульяном и Соколовым (1978, 2008), позволяет использовать свойства почв для палеоклиматических реконструкций. При этом хорошо обоснована возможность считывания информации с различных носителей почвенной памяти: карбонатных
новообразований (Хохлова и др., 2008; Ковда, 2008), кутан иллювиирования (Бронникова, Таргульян, 2005), биолитов (Гольева, 1995), молекул гуминовых кислот (Бирюкова, Орлов, 1980; Дергачева, 1998, 2008; Ковалева, Евдокимова, 1995), жирных кислот (Ковалева и др., 2002), лигниновых фенолов (Ковалева, Ковалев, 2008, 2009), валовых химических элементов почв (Baumler, 1995, 1998), группового состава соединений железа (Водяницкий, 2008; Zech, Baumler, 2000), песчаных компонентов (Величко, 2005; Sgibhev, 1999; Narama, 2002; Runge, 2002), магнитных минералов (Иванов и др., 1998; Степанов, Абдуназаров, 1977), частиц крупной фракции (Владыченский, Ковалева и др., 2005), нано- и микроструктур почв (Герасимова, Губин, Шоба, 1992; Седов и др., 2008; Макаров, 1995), отдельных горизонтов (Караваева, Черкинский, Горячкин, 1985), профилей (Лебедева, Тонконогов, 2008; Александровский, 1989, 2005; Макеев, 2007) и почвенного покрова (Козловский, Горячкин, 2008). ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований 2.1. Объекты исследований
Объектами исследования стали хронопоследовательности почв, приуроченные к фронтальным и латеральным моренам позднеплейстоценового и голоценового возраста в горных системах Евразии.
• В субтропическом климате азиатской части континента - горы Северного Тянь-Шаня с суббореальным континентальным классом вертикальной поясности; Центрального Тянь-Шаня - с субтропическим континентальным; экстраконтинентальные засушливые высокогорья Памиро-Алая,
• На границе Европы и Азии — Северный Кавказ с суббореальным гумидным классом поясности и Восточный Кавказ - с суббореальным континентальным климатом;
• В субполярном климате Европы - Хибинский горный массив с бореальным типом вертикальной поясности.
1) Почвы Тянь-Шаня.
На Северном Тянь-Шане топо-катены почв заложены в ледниковых долинах ледника Шопокова (урочища Татыр, Чон-Курчак), ледника Аксай (урочища Кой-
Таш, Ат-Джайлау), ледника Кургак-тор (урочище Кургак-Тор) северного макросклона Киргизского хребта. От подножия до вершины макросклона в указанных долинах заложено 47 почвенных разрезов, которые позволили выделить следующие вертикальные почвенные зоны.
1. В нижних частях долин (1400-1700 м) ниже морен максимальной стадии оледенения - светло-и темно-каштановые почвы, сформированные на лессах под полынно-разнотравной степью.
2. Горные черноземы (1700-2100 м) - под шиповнико-разнотравно-эстрагоной лугостепью среднегорий на лессах и моренных отложениях максимальной стадии позднеплейстоценового горного оледенения.
3. Горные луговостепные черноземовидные почвы (2100-2300 м) - под типчаково-разнотравной лугостепью на моренах последней волны оледенения, перекрытых лессовым чехлом.
4. На моренах голоценовых стадий ледниковых осцилляций и в предморенных понижениях троговых долин - горно-луговые субальпийские черноземовидные почвы под зопниковыми и манжетковыми остепненными субальпийскими лугами (2300-2600 м). Мощность лессового чехла здесь не более 2 м, подстилается он красноцветным песчаником.
5. Горные склоны тех же высотных отметок в высокогорье заняты коричневыми почвами лесолугового пояса под низкорослыми можжевеловыми лесами или еловыми лесами на горных черноземовидных почвах.
6. Горно-луговые субальпийские почвы - на батолитах зеленокаменных пород, из которых сложены морены верхнего голоцена (2600-3100 м) под гераниево-манжетковым субальпийским лугом.
7. Альпийские почвы перигляциальной зоны - на моренах малого ледникового периода (31004000 м) под кобрезиевыми пустошами.
В Центральном Тянь-Шане топокатена почв (8 разрезов) заложена в ледниковой долине ледника Ача-Каинды (урочище Ак-Таш) хребта Ат-Баши.
1. На моренах ниже максимальной стадии плейстоценового оледенения - светло- и темно-каштановые почвы (2300-2400 м).
2. На моренах максимальной стадии последнего плейстоценового оледенения, перекрытых лессовым чехлом, - горные черноземы под полынно-злаковой степью (2400-2500 м).
2. Среднегорье (2500-2700 м) представлено горно-луговостепными субальпийскими почвами под полынно-эстрагоновой лугостепью на моренах и в предморенных понижениях последней волны оледенения, перекрытых лессами. На горных склонах под редкостойными арчовыми лесами - коричневые почвы.
3. Ландшафты высокогорий хребта (2700-3000 м) заняты зарослями низкорослого можжевельника туркестанского на горно-лугово-степных черноземовидных альпийских почвах, развитых на моренах голоценового возраста.
4. В перигляциальной зоне обнаружены маломощные высокогорные полугорфянистые почвы под кобрезиевыми пустошами или высокогорные примитивно-щебнистые почвы под подушками дриадоцвета на высоте выше 3000 м на моренах малого ледникового возраста.
2) Почвы Памиро-Алая
На северном склоне Алайского хребта от подножия до вершины склона заложено 18 разрезов в ледниковой долине р. Коксу, представляющих экстраконтинентальный тип вертикальной поясности.
1. Коричневые почвы кустарниковых полусаванн и сухих можжевеловых лесов из арчи зеравшанской (1200-2500 м), сформированные ниже и на моренах максимальной стадии плейстоценового оледенения.
2. Коричнево-бурые почвы - под зарослями арчи полушаровидной (2500-3300 м) на моренах последней волны оледенения.
3. Горные примитивные субальпийские почвы - под арчовым стлаником на моренах позднего голоцена (3000-3500 м).
4. Высокогорные дерновые промерзающие почвы - на моренах малого ледникового возраста (3500-4000 м).
3) Почвы Кавказа
Северный макросклон Большого Кавказского хребта представлен:
1. Горными черноземами (11 разрезов) в Кисловодской впадине и в долинах рек Большой Зеленчук, Аксаут, Маруха, Кардоник Карачаево-Черкесии на лессовых отложениях ниже морен максимальной стадии горного оледенения на высотах от 500 м до 1300 м под лугостепью, а также под сельскохозяйственными угодьями.
2. Горно-луговыми черноземовидными почвами (19 разрезов) под луговой растительностью на террасах рек Кяфар и Кривая (1100-1300 м) на моренах максимальной стадии оледенения.
3. Горно-луговыми субальпийскими и альпийскими почвами (15 разрезов) на моренах и в предморенных понижениях позднеголоценового возраста и малого ледникового периода в горных долинах хребта Малая Хатипара, ледниковой долине Алибек и р. Муху (1500 до 3000 м).
4. Горными бурыми лесными почвами (7 разрезов) на склонах изучаемых долин (1000-2000 м).
Почвенный покров Восточного Кавказа, или Внутреннего Дагестана представлен 30 почвенными разрезами, заложенными в Ахтынском районе Дагестана (массив горы Шалбуздаг, 4141 м).
1. Горные лугово-степные почвы - на известняковых породах и моренах раннего голоцена в Нижнем Дагестане (2000-2500м) под типчаково-ковыльной растительностью.
2. Горно-луговые субальпийские и альпийские почвы - под разнотравной субальпийской и альпийской луговой растительностью на сланцевых породах и моренах позднего голоцена в Верхнем Дагестане (2500-4000 м).
4) Почвы Хибинского горного массива
30 разрезов, заложенных в троговых долинах плосковершинного Хибинского горного массива, приурочены к ледниковым долинам между хребтами Кукисвумчорр, Поачвумчорр и Тахтарвумчорр.
1. На элювиально-делювиальных отложениях горных склонов под лишайниково-кустарничковой тундровой растительностью - иллювиально-гумусово-железистые подбуры.
2. На флювиогляциальных отложениях моренных уступов горных оледенений на высотах 440450 м, 470-490 м и 530-550 м и в предморенных луговинах сформированы разновозрастные средне- и позднеголоценовые дерново-подбуры с сериями погребенных горизонтов.
2.2. Методы и подходы
В работе использовались как традиционные методы палеопочвоведения и изучения эволюции почв, такие как морфологический и микроморфологический, сравнительно-географический, метод хронорядов и стратиграфии почвенно-лессовых серий, так и оригинальные авторские подходы. Например, «моренный подход». На общем фоне деградации плейстоценового оледенения наблюдаются временные наступания и стационирования концов горных ледников в голоцене в зависимости от погодных условий. Эпохи стабильного положения ледников сопровождаются отложениями конечных морен. Последующее отступание ледников от своих конечно-моренных образований приводит к формированию заболоченных ландшафтов или озер в трогах. На их месте со временем формируются выровненные участки (моренные равнины), заполненные флювиогляциальными, лессовыми или озерно-ледниковыми отложениями — троги, луговины и т.д. Именно на таких выровненных участках наблюдается лучшая сохранность многослойных разновозрастных почвенных профилей. Предлагается на основе хронологии моренных стадий по свойствам развитых на них почв восстанавливать характер ландшафта и климата.
Выбор индикаторных почвенных признаков среди наиболее инерционных показателей осуществлялся в результате апробации различных методов палеодиагностики (микроморфология, анализ валового химического состава почв и обменных оснований, гранулометрический анализ и минералогия крупной и илистой фракций, измерение магнитной восприимчивости, многоплановый анализ органического вещества, изотопные исследования по ядрам фосфора, азота, углерода и т.д.). В процессе исследований было выявлено, что наибольшей информационной емкостью обладают внутренние слои почвенной памяти, поэтому и наиболее информативными были признаны методы молекулярного и квантового почвоведения: изотопные анализы 613С, 615N, ЯМР-спектроскопия 31Р, |3С, анализ оптических плотностей гуминовых кислот по Салфелду, спектральной отражательной способности, ИКС-спектроскопия, газо-жидкостная хроматография и т.д.
Современной идеей мировой науки в области палеоклиматических исследований является реконструкция истории наземных экосистем, от которых в конечном итоге и зависит величина парциального давления углекислоты, а, значит, и «парниковый эффект». Методы биохимии почв, теоретически обоснованные кинетической теорией гумификации Орлова (1990) и известные как педогумусовый метод Дергачевой (1988), доработаны автором (Евдокимова, Ковалева, 1996; Ковалева, Евдокимова, 1997; Ковалева и др. 2001; Владыченский, Ковалева, Косарева, 2005) на атомарно-молекулярном уровне организации почвенной массы. Этот тонкий биохимичекий подход нов и оригинален с точки зрения мировой науки, и включает не только определение группового состава гумуса, но и оптических свойств гуминовых кислот, инфракрасную спектроскопию, диагностику грибных меланинов и разложение липидов на спектр жирных кислот. Хорошо известное за рубежом хроматографическое разделение лигнина на лигниновые фенолы и альдегиды (Kogel, 1989), углеводов - на аминосахара (Amelung, 1998), липидов - на спектр жирных кислот, равно как и ядерно-магнитный резонанс ядер углерода, фосфора и азота (Ковалев, Ковалева,
2003; Макаров, 2001) для целей палеоклиматической диагностики автором
применяется впервые (Ковалева, Ковалев, 2009). Нужно заметить, что начало исследованиям трансформации лигниновых фенолов в ряду «растения-опад-подстилка-почвы-гуминовые кислоты-гуминовые кислоты погребенных горизонтов» в различных горизонтальных и вертикальных природных зонах Евразии и обоснование возможности использования лигниновых параметров в качестве палеоклиматических меток положено публикациями автора (Ковалева и др., 1997; Ковалева и др., 2008; Ковалева, Ковалев, 2009). Количество и относительные пропорции лигниновых фенолов служат молекулярными следами наземной растительности, так как ткани высших растений разных видовых групп, обладая биохимической специфичностью, накапливают фенолы в строго определенных пропорциях. И эти пропорции хорошо и долговременно узнаваемы в почвах. Предварительно выполнены определения лигниновых фенолов в тканях доминирующих видов растений изучаемых горных долин.
Глава 3. Теоретические основы и методология использования свойств горных почв в диагностике палеоклимата. Концепция педоклиматостратиграфни.
Теоретической основой работы является концепция памяти почв (Таргульян, Соколов, 1978), а также учение о функциях почв в биосфере (Добровольский. Никитин, 1986) и теория географии почв (Фридланд, 1986; Добровольский, Урусевская, 2004). Способность почвенной системы запоминать, записывать в своих устойчивых свойствах информацию об условиях и процессах формирования и дальнейшего изменения во времени, включая геосферно-биосферные взаимодействия и взаимодействия природы и общества, называемая памятью почв (Память почв, 2008), может быть использована для целей палеоклиматических и палеоландшафтных реконструкций в любых географических регионах планеты.
Расчленяя почвенный покров горных литоводосборных бассейнов на части по степени устойчивости, и тем самым, по возрасту, Трифонова (1999), обнаружив универсальность процесса поступательного бассейнообразования, разработала теоретическую базу для систематики горных почв. Действительно, как нами обнаружено ранее, нетронутые дневные палеопочвы (вплоть до третичного
возраста) в рефугиумах реликтовой флоры и фауны в горах сохранились на высоких сыртах и водораздельных гребнях. В верхних частях склонов высоких террас на дневную поверхность экспонируются эродированные варианты палеопочв. Нижние части склонов и горных долин отличает развитие наложенной эволюции почв с иконоподобной записью в почвенных профилях. Ритмично-слоистые лессово-почвенные толщи приурочены к аккумулятивным частям котловин и предморенных понижений. И, наконец, в зонах бифуркации обнаружены самые молодые почвенные образования, как правило, на выходах древних пород. Переотложенные экзогенными процессами палеопочвы или части почвенных профилей и отдельных горизонтов погребены слоями аллювия в речных долинах или озерных чашах, эоловыми наносами в аккумулятивных позициях нижних частей склонов и замкнутых котловин. Выделение полихронных структур почвенного покрова в горах - одна из теоретических основ работы.
Методологической основой исследования стали также работы геоморфологов (Максимов, 1967; Тушинский, 1948; Ващалова, 1982; Соломина, 1999; Zech, 2000), гляциологов (Дюргеров, 1985; Баков, Мельникова, 1971) и палеогеографов (Будагов, 1975; Соломина, Савоскул, 1996; Сгибнев, 1999; и др.), выделивших, описавших и датировавших большинство ледниковых осцилляции и их моренных стадий в изучаемых горных долинах. Использование метода хронорядов и «моренного подхода» для хронологизации этапов почвообразования - также базовое положение предлагаемой концепции.
Ледники чутко реагируют на изменение климата, который является главной силой дифференциации почвенного покрова в горах. По мере приближения к краю глетчера во всех типах вертикальной поясности уменьшается степень различия почв, а действие климата быстрее и интенсивнее проявляется в горных системах континентальных типов вертикальной поясности. Использование собранной базы данных о горных климатах (Владыченский, 1998) наряду с теорией географии почв легло в основу поиска климатических аналогов и обеспечило возможность палеоклиматических реконструкций.
Решение проблемы внутризонального полиморфизма почв при восстановлении палеоклиматов - в контроле полученных данных результатами других методов и сведениями, записанными на разных слоях почвенной памяти - как внутренних, так и внешних, или в комплексном подходе к интерпретации результатов.
При этом концепция иерархической организации почвенной массы, сформулированная Ворониным (1979), позволила использовать для целей палеоклиматических реконструкций информацию, считанную с различных уровней структурной организации почв. Разработана, апробирована и предложена к использованию система климатоиндикаторов, включающая диагностические критерии всех порядков - от наноуровня (изотопы) до уровня профиля и структуры почвенного покрова и даже типа вертикальной поясности. При этом, как показано нашими предыдущими исследованиями (Евдокимова, Ковалева, 1996, Коуа1еуа, 2003; Ковалева, Ковалев, 2009), репрезентативность информации на нано- и микроуровне записи значительно выше и полнее, а ее сохранность во времени лучше. Предлагаемая, апробированная в работе, система климатоиндикаторов включает параметры разных уровней:
I. Уровень почвенного покрова.
1. Тип вертикальной поясности почвенного покрова.
2. Структуры почвенного покрова троговых долин.
3. Геохимические сочетания почв горных литоводосборных бассейнов.
II. Уровень педона.
4. Морфология почвенных профилей.
5. Морфология почвенно-осадочных толщ и обнажений.
III. Горизонтный уровень.
6. Горизонты почвенных профилей.
7. Горизонты лессово-почвенных серий.
8. Горизонты экзогенных образований.
9. Кротовины, насыщенность почвенной фауной и корневыми системами.
IV. Агрегатный уровень.
10. Почвенные агрегаты, структура почв и пород.
11. Новообразования (карбонаты, кутаны и т.д.).
12. Включения.
V. Уровень элементарных почвенных частиц.
13. Гранулометрический состав.
14. Степень отсортированное™ и диаметр песчаных компонентов.
15. Показатель облессованности.
16. Минералогия крупной фракции.
VI. Молекулярно-ионный уровень.
17. Состав и содержание обменных оснований.
18. Содержание карбонатов кальция и магния.
19. Величина магнитной восприимчивости.
20. Валовый элементный состав почв.
21. Содержание гуминовых и фульвокислот.
22. Оптические плотности гуминовых кислот, коэффициент цветности, коэффициент Алешина, показатель Салфелда.
23. Пропорции лигниновых фенолов.
24. Пропорции жирных кислот и содержание липадов.
25. Содержание хлорофилла и грибного пигмента - меланина.
26. Содержание углерода, азота, серы, фосфора.
27. Минералогия илистой фракции.
28. Накопление оксидов тяжелых металлов.
29. Содержание оксида кремния.
30. Групповой состав соединений железа.
31. Отношение Fe к Мп в конкрециях.
VII. Атомарный (нано) уровень.
32. Соотношение изотопов 12С и 13С.
33. Соотношение изотопов 12С и 14С .
34. Содержание изотопа 15N.
35. Спектры ядерно-магнитного резонанса изотопа 31Р.
36. Спектры ядерно-магнитного резонанса изотопа 13С.
37. Инфракрасные спектры гуминовых веществ.
38. Рентгеноструктурная организация почвенной массы.
39. Микроморфология почв в режиме катодолюминесценции.
Разработанная система климатоиндикаторов положена нами в основу педоклиматостратиграфии. Это научное направление предлагается ввести в систему биостратиграфии и климатической стратиграфии в качестве отдельного раздела. Объектом изучения педоклиматостратиграфии являются дневные, погребенные и ископаемые почвы, а также их части, сохранившиеся на месте их образования или переотложенные в процессе денудации. Педоклиматостратиграфия изучает почвенно-стратифицированные толщи (педоциклиты и педолитоциклиты, по Гугалинской (1997)), сформированные в результате процессов морфо-, лито- и педогенеза (Гугалинская, Алифанов, 1995, 1996), в которых почвенными признаками записаны климатические изменения и связанные с ними изменения экологических условий. При этом, в отличие от традиционной стратиграфии, педоклиматостратиграфия распространяется на изучение палеопризнаков в дневных почвах и в любых поверхностных почвенных образованиях. Чередование различных типов почв и пород в этом случае уже не имеет ключевого значения, так как любые почвенные объекты, содержащие органическое вещество, могут быть датированы высокоразрешающими методами и поэтому позволяют диагностировать любые нарушения закономерностей
временной ритмичности, не будучи ограниченными ее рамками, как прежде в климатостратиграфии. На основе теории инерционности почв (Остроумов, 1988) и предложенной системы диагностических почвенных признаков впервые выполнена палеоклиматическая реконструкция для горных регионов Средней Азии в позднеледниковье и голоцене (Коуа1еуа, 2003); обнаружены и датированы стадии горного оледенения в Хибинском горном массиве (Владыченский, Ковалева, Косарева, 2005); выявлены климатические причины миграции алан на Северном Кавказе (Ковалева, 2009).
Глава 4. Запись природной среды в почвах горных ландшафтов. 4.1. Педоклиматостратиграфия Тянь-Шаня и Памиро-Алая
Облик почвенного покрова в изученных долинах Северного Тянь-Шаня представлен полигенетичными дневными, погребенными и ископаемыми почвами плейстоценового и голоценового возраста и отражает динамику оледенений. В нижних частях долин ниже морен максимальной стадии плейстоценового оледенения, которое не опустилось до предгорий и зафиксировано на высотах 1400-1700 м, на ритмично-слоистых лессово-почвенных толщах плейстоцена развиты дневные светло- и темно-каштановые почвы под сухой степью. А на моренах максимальной стадии оледенения в интервале высот от 1700 до 2000 м сформировались мощные хорошо развитые профили горных черноземов под типчаково-ковыльными степями. Лессово-почвенные серии нижних частей вскрытых профилей представлены слоями бесструктурных лессовидных суглинков розоватого, сероватого или желто-палевого цвета со структурными, окрашенными в бурые тона, содержащими палеокротовины и корневые ходы ископаемыми почвами.
Отложения последнего плейстоценового оледенения заполняют межгорные котловины, и впервые для данного региона по величинам 613С гумуса (таблица 1) нами диагностирована криоаридная эпоха последней волны оледенения. Вся поверхность северного склона Тянь-Шаня до высоты 1500 м представляла собой перигляциальную пустыню, аналог которой сегодня можно наблюдать в высокогорных ландшафтах Памира. На равнине аналогов этим ландшафтам нет,
так как невозможно подобное сочетание низких температур и интенсивной солнечной радиации. Среднегодовые температуры ниже 0°С (-1,8° - -11,8°), количество осадков — около 150-250 мм. Утяжеление значений 513С в лессах и погребенных почвах интерстадиалов обусловлено его утяжелением в гляциальной атмосфере, которое, в свою очередь, должно было сопровождаться резким понижением его концентрации. Отсутствие процессов биологической активности диагностируется по отсутствию разницы между значениями 513С гумуса и карбонатов и по минимальным значениям 6151Ч. Изотопный состав атмосферы был тяжелее сегодняшней на 4 %о по углероду. Так как самые древние из обнаруженных почв последнего межледниковья, имеют позднеплейстоценовый возраст (24000 - 6000 л.н.), то эпоха последнего оледенения (изотопная стадия 3) имела место в Средней Азии раньше 26000 лет назад, ледники в самой северной части гор Средней Азии по долинам не опустились ниже среднегорий. Судя по величинам 513С, в климате низкогорий сочетались арктические условия перигляциальной зоны и резкая континентальность высокогорной пустыни. Температура над поверхностью ледника -20 - -25°С. Почвы интерстадиалов, сохраняющиеся на склонах, - тундровидные или бурые полупустынные.
Почвы длительного межледниковья, наступившего 25000 лет назад представляли собой хорошо развитые (мощность до 20 см) бурые полупустынные почвы под полупустынной и коричневые - под сухостепной криоаридной растительностью С4 типа. Почвообразование протекает в экстраконтинентальных условиях, на дне котловин осадков выпадает меньше, чем в пустынях Азии — 100-
Таблица 1. Изотопный состав карбоватов и гумуса почв Твнь-Шанв и Памиро-Алая.
Горизонт, Возраст, 6 "С 8 "N
глубина лег назад 8иС ДоляС4 Доля педо-
(Максимов, 1980; гумуса карбо- растений, генных
Поморцев, 1980; натов % карбонатов,
гесЬ,1999; %
Бердовскан,
Ковалева и др.
1997)
Горный чернозем, 1950 м
Ad 0-18 -25,50 7,20 10,79
А 18-32 -25,50 7,10 12,81
[А] 32-44 -25,22 6,90 14,17
[АВ] 44-55 -25,20 6,37 86,98
ВС1 55-73 -25,03 6,38 100
ГАВ] 73-83 -9,50 6,35 100
[В2] 83-101 16500+700 -12,30 -10,07 5,35 100 81,87
ВС2 101-114 18600+400 -9,00 -7,67 5,19 100 79,98
С2 114-126 -9,59 -8,53 5,19 100 88,95
[АЗ] 126-157 26340+540 -9,41 -8,01 4,70 100 85,12
СЗ 157-187 > 30000 -5,09 -4,36 2,20 отсутствуют 85,66
[А4] 187-200 -5,59 -4,65 3,46 100 83,18
Горная лугово степная черноземовидная почва, 2100 м
А<10-12 -25,34 8,21 11,94
А 12-37 3805+145 - 25,35 8,20 11,90
[А] 37-50 5225+80 -25,39 7,23 11,58
[АВ] 50-80 -25,03 7,21 11,57
В 80-95 -19,37 6,26 54,89
В195-100 10100+564 -19,00 4,49 100 94,23
С1 100-110 -8,30 -7,84 4,50 100 94,20
[А2] 110-125 14030+880 -24.41 -19,55 4,66 18,63 80,09
ВС2 125-135 -8,53 -7,80 5,37 100 91,44
С2 135-165 -8,62 -7,54 1,47 100 87,47
ГА41 165-200 24300+1160 -9,11 -8,04 5,17 100 88,26
Горнолуговая субальпийская черноземовидная, 2300 м
А 7-35 3010+90 -24,91 7,78 15,00
[А1] 35-50 5560+120 -25,25 5,12 12,59
[АВ1] 50-68 -24,11 4,73 14,50
В 68-87 7130+610 -28,80 -12,30 3,14 8,63 45,00
В1 87-97 -28,80 -11,94 3.89 8,63 46,28
С1 97-110 -10,58 -8,00 1,89 100 75,61
ГА21110-146 15950+350 -10,36 -9,30 3,95 100 89,77
Горнолуговая субальпийская черноземовидная, 2400 м
А(10-14 -26,01 8,63 7,12
А 23-37 -25,43 7,62 11,29
[А1] 37-50 6440+180 -25,32 6,11 12,09
[АВ1] 50-73 -25,00 6,50 13,00
В| 73-85 9130+640 -21,01 -11,52 6,80 43,09 54,83
ВС1 85-100 -11,12 -10,09 4,77 100 90,74
С2 100-130 -10,19 -9,11 5,07 100 89,40
[А2] 130-150 -10,62 -9,27 5,22 100 87,29
Горнолуговая субальпийская черноземовидная, 2600 м
А 6-36 -28,80 8,18
[А1] 36-57 -25,13 5,78 0
В 57-77 -24,67 -15,78 6,00 13,45
С 77-95 -24,74 -24,11 3,89 16,26 63,78
[А2] 114-152 -9,85 1,89 16,76 97,73
Горная коричневая почва, 2700 м
А 0-40 2030+60 -26,00 7,00 12,00
АВ 40-60 4470+180 -25,26 6,52 12.52
В 60-90 -25,20 6,00 15,00
[А1] 90-120 7290+80 -24,59 -14,64 -1,69 17,34 59,54
[А2] 120-150 -8,09 -7,73 4,21 100 95,56
Горно-луговая альпийская черноземовидная, 3100 м
АЛ 0-7 -19,78 - 7,15 51,94
А 7-20 985+115 -24,18 - 6,20 20,65
[А] 20-50 -24,13 3,10 20,10
Горно-луговая альпийская почва, 2900 м
А 3-20 109+47 -24,18 - 3,89 20,28 0
АС 20-35 -24,21 - 3,09 20,07 0
С 35-50 -23,89 - 1,26 22,37 0
мм в год, среднемесячная температура июля 11-13° С, января - -20 - -30° С.
пониженном количестве СОг в атмосфере выживают лишь пустынные виды
растений, такие как эфедры, полынь, кожистолистные, вересковые, можжевеловые кустарничковые и прочие виды растений с пониженной способностью к транспирации и т.д. Подтверждением вывода о сухости климата служат и повышенные величины содержания поглощенного магния, а также валового оксида кальция и магния, скопления кристаллов гипса, характерные минимумы на кривой значений Сгк/Сфк и среднего диаметра песчаных компонентов (рис. 1). Соотношение лигниновых фенолов обнаруживает сходство с составом лигнина в коричневых почвах можжевелового леса (таблица 2,3).
Интенсивность последней волны оледенения около 20 тысяч лет назад оказалась, исходя из данных изотопного состава карбонатов и гумуса, значительно меньше предыдущей, лесс откладывался, по-видимому, при более высоких температурах, растительность сохранилась, но интенсивность континентальных ветров, а, значит, и сухость климата значительно усилились. В соответствующих данной эпохе лессах зафиксированы минимумы величин среднего диаметра песчаных компонентов, накопление липидов - индикатора низкой микробиологической активности, увеличение отношений С:№5, снижение величин Сгк/Сфк до 0 (таблица 4).
Катастрофическое изменение климата, растительности и химического состава атмосферы прослеживается с начала голоцена. Причем, прежде всего, по резкой смене типа фотосинтеза, последовавшей за резким увеличением концентрации углекислоты в атмосфере планеты. Потепление климата было очень интенсивным, температуры воздуха близки современным. Судя по значениям изотопного состава почвенного гумуса и карбонатов, это была эпоха высокой влажности и облачности и соответствовала активности современного летнего индоокеанского муссона.
Увеличение величин диаметра песчаных компонентов, доминирование пролювиального генезиса лессов (исходя из значений содержания кварца), увеличение значений Сгк/Сфк подтверждают данный вывод (рис. 1).
Таблица 2. Показатели трансформации лигнина в почвах экосистем Тянь-Шаня.
Почва
Горизонт, глубина.
С,%
Лигнин (VSC) мг г'1
Ванилин
овые
кислотьА
ванилин
(Ac/Al)v
Сирингилов ые
кислоты\
сирингилов
ые
альдегиды (Ас/А1),
SW
CW
K\F
V:S:C
T,%
Степь
Горный чернозем А 12-38 4,52 0,48 1,37 0,59 0,75 0,16 0,52 1,90 2:1:1 20,54
AB 38-53 3,53 0,27 1,13 0,20 0,89 0,21 0,14 1,92 5:1:1 3,17
В 53-83 3,97 0,20 2,34 0,22 0,42 0 61 0,20 1 85 3:3:1 4,33
С 97-110 3,55 0,07 0 0 0 0 0 0 0:0:0 0
[А] 110-120 2,44 0,04 0,94 0,91 2,01 0,50 0,10 0 8:4:1 29,50
Луговая степь
Горно-луговая А 4-35 5,21 0,61 0,19 0,30 0,68 0,70 0,58 1,00 2:1:1 2,57
субальпийская [А] 35-50 2,05 0,21 0,18 1,18 4,72 0,27 0,79 0 3:1:3 35,01
черноземовидная AB 50-67 1,17 0,13 0,28 3,5 0,25 0,57 0,69 2,88 2:1:1 7,59
В 67-87 1,10 0,12 0,27 5,0 0,19 0,45 0,21 0 5:2:1 7,10
Bt 87-97 1,41 0,14 0,30 3,5 1,05 0,48 0,33 1,70 3:1:1 8,62
Сосняк
Горно-луговая А 10-33 3,62 0,36 13,70 0,46 0,55 0,55 0,47 1,14 2.1:1 15,78
бальпийская [А] 33-52 2,56 0,31 0,96 0,34 0,28 0,47 0,34 0 3:1:1 10,57
е эноземовидная
Можжевеловое редколесье
орная А 15-30 2,35 0,23 3,91 0,46 0,44 0,51 0,26 0,60 4:2:1 15,78
оричневая [А] 30-60 1,19 0,12 8,23 0,39 0,52 0,69 0,53 0,23 20:12:1 12,85
Орехово- плодо вый лес
орная черно- А 10-20 4,50 0,34 7,79 0,27 0,01 0,96 0 0,44 18:17:1 7,07
оричневая
Субальпийский луг
орно-луговая А 5-20 9,08 0,82 3,19 0,29 0,50 0,35 0,59 0,77 2:2:1 8,11
убальпийская [А] 20-50 0,71 0,08 1,12 0,46 0,46 0,85 0,56 0,61 2:2:1 15,78
Альпийский луг
орно-луговая А 3-20 4,02 0,41 4,85 0,14 1,69 0,55 3,88 2,01 2:1:7 0
пийская AB 20-35 3,03 0,30 1,57 0,06 0,35 0,65 0,66 0,64 2:1:1 0
ВС 35-50 1,27 0,15 1,97 0,10 0,24 0,99 0,34 0,72 3:3:1 -0
Примечания: S/V = сирингиловые фенолы / ванилиновые фенолы; C/V = циннамиловые фенолы / ванилиновые фенолы; K/F= кумаровые кислоты / феруловые кислоты;
Т - % измененности боковых цепочек лигнина по отношению к исходным растительным тканям
Таблица 3. Продукты окисления лигнина в препаратах гуминовых кислот
Почва Горизонт, глубина, см Лигнин (УБС), мг г*1 г (Ас/А1)»* V в С "С-ЯМР-спекгры, % от площади спектра
5бррш 147 ррш
Горный чернозем А 12-38 [А]120-137 3,32 0,025 1,15 5,00 0,73 0,012 0,95 0,006 1,65 0,007 1:1:2 2:1:1 3,15 4,14 5,85 3,40
Горво-луговая субалыгай екая черноземовид ная А 0-23 [А] 37-50 5,10 0,96 0,51 0,99 1,48 0,27 1,93 0,33 1,70 0,37 1:1:1 1:1:1 3,33 2,62 4,00 5,05
Горно-луговая субальпийская А 5-35 [А] 35-57 3,66 0,10 1,60 6,20 1,59 0,72 0,56 0,01 0,75 0,01 2:1:1 5:1:1 3,37 1,48 6,23 8,18
Горная коричневая А 4-34 ГА1 34-60 1,83 0,82 0,37 0,26 0,85 0,34 0,90 0,43 0,24 0,12 3:4:1 3:4:1 5,07 2,35 5,76 5,03
Горно-луговая альпийская А 3-20 2,06 0,73 0,55 0,77 0,74 1:1:1 3,72 3,49
* отношение ванилиновых кислот к ванилиновым альдегидам
В самом начале голоцена (около 11-12000 лет назад) по минимальным величинам среднего диаметра песчаных компонентов, изотопному составу гумуса, уменьшению содержания кварца и установленному его эоловому генезису, обнаруживается сухой аридный интервал, соответствующий молодому дриасу. Температуры не опускались ниже 0°С, активизировались процессы дефляции и аккумуляции. Доминирующие позиции снова заняла растительность С4 типа.
С начала голоцена (10000 лет назад) тренд потепления становится необратимым. Ледники во всех изученных ледниковых долинах интенсивно отступают, о чем свидетельствует характер почвенного покрова, их таяние приводит к формированию запрудных озер в трогах и развитию заболоченных ландшафтов. Увеличение содержания хлорофилла и грибных меланинов в средних частях профилей — возможный реликт их палеогидроморфного прошлого, отчетливее проявляющийся в аккумулятивных позициях ландшафта среднегорий. Развитие умеренно теплых и сухих условий способствовало обсыханию приледниковых водоемов и распространению черноземов.
Таблица 4. Характеристика органического вещества почв Тянь-Шаня
Сгк Показа Рв- Коэф Хлоро Д«и О" .
Горизонт, с,% N,•/4 Лили £ 1,001% ПС Сфк тель С:1Ч:8 фрак фици филл,
глубина, ды гумми ция ент мкг/г ДИО
см % от «5ш,1<м фи Але
Собщ. кации шина
(ПГ)
Горная темно-каштановая почва (п = 4), 167С м
А<1 0-9 3,90 0,50 3,51 0,10 0,5 6,00 Не опр 0 Не 0 Не опр.
Ас 9-38 2,40 0,45 5,70 0,07 0,9 3,84 0 опр. 0
АВс. 38-50 1,40 0,38 8,82 0,08 0,8 2,85 0 0
Вс 50-76 1,10 0,37 10,75 0,18 1,0 5,82 0 0
[А] 76-105 0,80 0,27 10,00 0,11 0,6 2,91 0 0
ВСс, 105-126 0,40 0,17 13 53 0,05 0,4 2,50 0 0
Сс, 126-140 0 0,07 18,00 0,01 0,8 2,75 0 0
[В1 140-180 0,70 0.14 20,02 0,14 0,9 1,80 0 0
Горный чернозем (п= 4), 1950 м
Ас! 0-12 9,57 0,40 4,69 0,09 2,26 3,49 40.4.1 2 7,62 0 4,61
12-18 4,62 0,41 13,25 0,08 3,13 4,64 48:5:1 0 7,09 0 4,20
А 18-32 3,89 0,40 3,67 0,14 2,12 7,26 53:4:1 3 7,30 0 4,15
[А] 32-44 3,05 0,31 4,31 0,19 1,35 9,86 52:6:1 4 6,82 0,05 3,16
[АВ] 44-55 2,62 0,28 4,56 0,12 1,55 5,63 49:5:1 4 6,75 0,08 3,33
ВС1 55-73 2,45 0,23 3,67 0,15 1,18 6,85 84:4:1 2 6,69 0,03 3,64
Горная луговостепная черноземовидная почва (п—10), 2100 м
Ас) 0-12 5,15 0,57 7,26 0,01 1,31 2,13 61:7:1 4 7,59 4 4,08
А 12-37 5,45 0,61 6,22 0,14 0,76 3,29 53:6:1 5 7,60 5 4,08
[А] 37-50 3,23 0,37 5,64 0,17 2,52 9,03 34:4:1 5 8,09 5 4,47
[АВ] 50-70 2,74 0,29 22,52 0,07 1,70 3,66 24:3.1 0 7,49 0 4,00
70-80 2,29 0,20 7,99 0,06 1,29 2,55 42:4:1 4 6,54 4 3,36
[А2] 80-95 1,66 0.17 11,42 0,08 1,32 4,11 25:3:1 3 6,62 3 3,40
В195-100 1,32 0,12 10,55 0,01 1,13 5,16 81:4:1 4 6,65 4 3,43
С1 100-110 0,48 0,09 13,32 0,002 0,64 0,52 23:4:1 след 6,46 5 3,31
ГА1 110-125 0,55 0,02 18,04 0,01 1,08 0,67 след 6,67 0,02 3,45
Горно-л уговая черноземовидная субальпийская почва п=7), 2300 м
да о-7 11,6 0,65 8,56 0,12 0,91 0,83 73:8:1 9 8,02 0 4,41
А 7-35 5,21 0,61 7,47 0,14 2,23 3,20 43:5:1 12 7,61 0 4,87
[А]35-50 2,05 0,21 3,35 0,17 0,86 3,44 49:5:1 8 7,59 0,08 3,60
[АВ] 50-68 1,17 0,13 2,51 0,07 1,52 4,07 37:4:1 4 6,64 0,11 3,63
В 68-87 1,10 0,12 10,96 0,06 0,91 11,67 25:3:1 след 6,51 следы 3,55
В187-97 1,41 0,14 9,01 0,08 0,90 0,26 24:3:1 8 6,77 0,02 3,50
С1 97-110 0,70 0,07 15,55 0,001 0,22 0,35 22:3:1 О 2,19 следы 1,50
[А2] 110-120 0,34 0,04 29,35 0,003 0,78 0,37 80:4:1 след 6,16 0,03 3,13
С2 120-146 0,20 0,02 - 0,004 0,21 0,29 48:5:1 0 3,02 0 1,75
[АЗ] 146-160 0,40 0,04 34,41 0,002 0,61 0,45 - 0 1,82 0,03 1,40
Горная коричневая почва (п=2), 2700 м
А 2-15 11,01 0,72 4,70 0,001 4,42 3,88 30:3:1 25 7,91 0,17 4,32
А 15-40 5,79 0,23 8,09 0,012 3,77 2,65 15:2:1 5 6,66 0,08 3,43
АВ 40-60 1,83 0,12 43,81 0,008 3,56 4,82 24:3:1 11 6,36 следы 3,24
В 60-90 0,53 0,07 17,76 0,03 3,93 5,00 80:4:1 0 5,87 0 2,96
[В] 90-120 0,32 0,05 13,32 0,005 2,43 7,74 30:4:1 0 6,32 0 3,22
[А2] 120-150 0,52 0,08 50,14 0,03 0,72 0,93 27:2:1 0 6,09 0 3,08
Горно-луговая черноземовидная альпийская почва (п =2), 2900 м
А<1 0-5 9,11 0,47 2,89 0,004 2,29 5,12 Не опр. 9 8,02 0 3,56
А 5-20 3,48 0,34 4,05 0,008 1,16 4,35 12 6,95 0 3,45
[ А] 20-50 1,61 0,16 11,85 0,01 1,24 2,25 8 6,92 0 3,34
ВС 50-70 1,09 0,04 22,48 0,01 12 6,92 0,27
Горно-луговая альпийская почва (1 1=2), 3600 м
Ас! 0-3 13,57 0,41 13,57 0,008 1.35 2,37 10:4:1 19 8,10 0 5,03
А 3-15 7,41 0,30 7,41 0,005 0,99 3,00 38:4:1 40 7,67 0,13 5,13
АС 15-40 6,02 0,15 6,02 0,008 0,90 3,35 32:4:1 38 7,33 0,07 4,59
С 40-50 2,06 0,09 2,06 0,007 0,80 1,57 15:2:1 16 7,63 следы 5,11
К атлантическому периоду голоцена горные черноземы были развиты до границы современного оледенения, ледник, полностью деградировал. Очень высокие величины показателей гумификации и коэффициентов экстинкции, гуматный тип гумуса во вторых гумусовых горизонтах, высокая степень ароматичности гуминовых кислот (рис. 3) свидетельствуют в пользу автоморфных условий почвообразования. Структуры почвенного покрова в голоцене очень просты: от подножия (1000 м) до 1600 м - каштановые почвы, от 1600 до 3600 — черноземы, 3600-4000 — горно-луговые. На склонах - коричневые почвы позднеледниковья под арчевниками. Температуры выше современных.
Ксеротермический период среднего голоцена продолжался до 3000-4000 лет назад. Переход от среднего голоцена к позднему характеризовался изменением климата в сторону увлажнения, которое без сильного понижения температур привело к росту оледенения. Природные зоны спустились вниз по долинам, вакантную нишу в высокогорьях занимает субальпийский горно-луговый тип почвообразования и растительности, накладываясь на профиль горного чернозема. Формирование текстурно-дифференцированных профилей черноземовидных почв, приурочено именно к этому периоду (рис. 2). В низкогорье сохраняется чернозем, но меняется его подтип - с типичного на выщелоченный. К средневековому климатическому оптимуму он вновь восстановил оставленные позиции. На моренах малого ледникового возраста сформировались горно-луговые альпийские почвы, наследовавшие изотопный состав холодной климатической эпохи. Ледники опустились вниз до высоты 3000 м.
о 1» ы зо 40 5о «о 7осодержанеяо
Климато-литологическая характеристика горной луговостепной субальпийской
Климато-литологическая характеристика горного чернозема
Климато-литологическая характеристика горной луговостепной черноземовндной почвы
О 10 20 30 40 50 60 70 80
содержание
ецзепзс
[■:■:■:■:■:■< мг, мг-экв/юо г ЩЩЩПШ02,%
>' диаметр песчаных компонент, мкм
Рис. 1. Климато-литологическая характеристика почв Тянь-Шаня
0,9
0,8
0,7
■о 0,6
о и. 0,5
о и 0,4
0,3
0,2
0,1
0
ОтношениеРео/Реё вАиВ горизонтах почв разных моренных стадий
-Г
0 1 2 3 4 5 6 7
Моренные уровни: I - ЫА. 2 - Ш. 3 - ЕН. 4 - та 5 - 6 - ЮМ
♦ А Памир А А Тянь-Шань
В
Памир Тянь-Ша!
Рис. 2. Диагностика почв разных моренных стадий по отношению Рео/Теа (А, В -индексы горизонтов почвенного профиля).
Ч'Ч-'Чл'
Л-ЛЛ1"
•дЛч
Рис. 3. ,3С-ЯМР спектры гуминовых кислот: 1 - 3500+60 лет, 2 - 5560+120 лет, 3 - 14030+80 лет.
4.2. Дневные и погребенные почвы троговых долин Кавказа
Горные черноземы с погребенными гумусовыми горизонтами сформированы под лугово-степной растительностью на высоте 900-1100 м над уровнем моря. Радиоуглеродные датировки дневных гумусовых горизонтов 350+50 лет (ИГАН -
Таблица 5. Педоклиматостратиграфия голоцена, Северный Тянь-Шань
Стратиграфия
периоды голоцена
иС-даты
(Ковалева,
Евдокимова,
1996;
Максимов, 1980)
Почвенно-
ландшафтные
условия
Климат
Т ср.год
-10 0 +10
Осадки, мм ср. год
200 400 600
современ ность
малый леднико вый период средние века БА
109+47
Эпоха отступания ледников до 4100 м, усиление увлажненности, антропогенное остепнение наложение луговых процессов на профиль черноземов_
1070+30
Образование морен на высоте 3100-3600 м, господство горнолугового почвообразования черноземы до 3600 м, ледников нет
1940+140
ев
3010+90 3500+60
Наложение луговых процессов на профиль черноземов, появление признаков иллювиирования_
АТ
ВО
5560+120
Распространение черноземов до 3600 м, ледников нет_
6440+180
7130+610
Бурые лесные почвы на склонах, черноземно-луговые - в долинах
РВ
Активная деградация оледенения вплоть до полного отсутствия
Ог
10100+560
Наступание ледников
А1
Коричневые почвы ксероморфных ландшафтов_
Коричневые почвы ксероморфных ландшафтов_
Наступание ледников
14030+80
Коричневые почвы под зарослями можжевельника_
1
7
16500+700
Безгумусные криоаридные почвы
Н1
Наступание ледников
18600+400
Безгумусные криоаридные почвы
Н2
Волна оледенения
26340+540
Высокогорные пустынные почвы
НЗ
2473), время погребения ископаемых профилей (по археологическим артефактам) - 1300 лет. Радиоуглеродный возраст отдельных гумусовых горизонтов
ископаемой толщи составляет 10670+210 (ИГАН-2475) и, по- видимому, диагностирует время начала черноземообразования в регионе
Таблица 6. Педоклиматостратиграфия голоцена, Памиро-Алай
Стратиграфия
время, тысячи лет назад
периоды голоцена
14С-даты (ХесЬ, 2000; Кагата, 2002)
Почвенно-ландшафтные условия
Климат
Т°ср. год
-10 0 +10
Г
Осадки, мм ср. год 200 400 600
1000
2000
современ
ность
малый
ледниковый
период
средние века
ЭА
1990-1998 гт 1968 г. 310,500 985+115
Интенсивная ледниковая
рецессия
Наступание ледника, разрушение верхней границы леса_
1545
2030+60
Распространение лесных
ландшафтов на коричневых
почвах, эпоха стабильного почвообразования
Активное отступание ледника, увеличение талого стока и каменных потоков
Осцилляция ледников
3000
4000
5В
3215
3805+145
Активизация процессов
экзогенных
4470+180
5000
6000
7000
АТ
5225+80
Мощные коричневые почвы на склонах, черноземно-луговые - в долинах__
7290+110
Коричневые почвы на склонах, черноземно-луговые в долинах
8000
ВО
8750+250
активная деградация оледенения вплоть до высоты 5000 м
9000
РВ
9550+120
10000
От
11000
А1
Гидроморфные ландшафты, талый сток и каменные потоки, рецессия ледников_
12000
12000+200
Волна наступания ледников
13000
коричневые почвы под зарослями можжевельника
14000
15950+350
15000
16000
Н1
Наступание ледников до высот 3800 м
17000
18000
19000
20000
21000
22000
Н2
23000
24300+1160
высокогорные пустынные почвы
24000
25000
НЗ
Оледенение до высот 2000 м
на морене максимальной стадии оледенения.
Интересно отметить, что в органическом веществе педолитоседимента, имеющем возраст 10670±210 л.н. (ИГАН-2475), Сгк:Сфк - 2,5, при этом степень гумификации 70%, а в горизонте, возраст которого 450±70 л.н. (ИГАН-2474), Сгк:Сфк равно 1 и степень гумификации - 41% (таблица 7, 8).
Горно-луговые черноземовидные почвы с погребенными гумусовыми горизонтами распространены под луговой растительностью на террасах рек Кяфар и Кривая (высота 1100-1300 м над уровнем моря). Радиоуглеродные датировки дневных гумусовых горизонтов 450+70 лет (ИГАН - 2474), время погребения ископаемых толщ (по археологическим артефактам) - 1000-1300 лет назад. Возраст погребенных гумусовых горизонтов - среднеголоценовый.
Стратифицированные склоновые отложения с серией погребенных в них почв обнаружены в непосредственной близости от поселения «Горное Эхо» и в долине р. Кяфар. Так как керамические находки в верхних горизонтах склоновых отложений (коллювия) относятся к VII веку, то можно считать, что коллювиально-почвенный комплекс отражает условия окружающей среды, современной аланам, и развития ландшафта после ослабления культуры алан. Почвы под стенами городища (палеоурбаноземы) и насыпью агротеррас аланского времени датированы по археологическим артефактам.
Нетронутые антропогенезом горно-луговые субальпийские, горно-луговые альпийские, горные бурые лесные почвы обнаружены на склонах вблизи изучаемых городищ.
Таблица 7. Характеристика физико-химических свойств почв Кавказа
Горизонт, глубина, см Гумус, % рНнго Сгк Сфк Физическая глина, % 5I3C гумуса Показатель гумифика ции (Сгк, % Е) Магнитная восприим. (х" 10* см'/г)
Палеоурбанозем под стеной городища
[А] 135-145 5,61 5,0 2,8 48,41 -21,24 13,46 98,11
ГАВ] 145-182 5,78 4,9 2,9 55,70 6,23 -
Горный чернозем
А 0-10 8,51 7,0 3,1 64,48 -25,55 2,79 48,81
АВ 10-20 5,66 6,9 2,3 62,40 -25,64 2,63 39,26
В 30-40 2,89 7,2 2,8 66,67 -24,60 1,18 40,72
С 40-50 2,23 7,1 1,5 63,66 -24,89 1,13 36,21
[А] 50-60 1,65 7,8 2,5 60,63 -22,89 2,17 116,84
[АВ] 60-70 2,18 7,9 2,8 52,98 -21,14 3,00 122,69
[АВ] 70-80 1,48 8,1 1,5 57,98 - 1,33 116,14
С 80-90 0,50 8,2 - 33,92 - - 10,67
С 90-100 0,40 8,3 - - - - 7,60
Горно-луговая черноземовидная почва
А 0-10 5,80 5.3 1,8 46,96 - 6,35 74,14
А 10-20 4,70 5,4 2,7 55,94 - 13,63 74,57
[А] 20-30 4,24 5,5 2,8 35,98 - 14,93 83,36
ГАВ1 30-40 4,47 5,5 1,2 60,92 - 9,95 78,53
Аллювиально-луговая почва
А 3-18 2,88 6,0 1,5 36,00 - 1,50 50,87
В 18-40 3,86 6,0 1,7 38,85 - 5,30 37,00
С 70-80 2,10 7,4 1,7 39,00 - 0,90 26,98
[А] 80-90 1,26 6,4 1,5 37,37 - 0,43 15,87
[АВ] 90-100 0,95 6,5 1,1 57,22 - 0,68 12,76
ГВ1 100-106 0,81 7,1 1,3 56,24 - 1,00 13,99
Горно-луговая черноземовидная субальпийская почва
Ас! 0-10 11,55 5,2 1,2 24,28 -25,33 5,60 19,15
А 10-20 8,60 4,9 1,7 29,66 -23,71 5,50 21,62
АС 20-30 6,26 4,9 1,7 30,38 -23,25 6,19 15,52
С 30-40 4,86 4,8 2,0 29,60 -24,18 6,88 11,47
[Ав] 40-50 4,99 5,0 2,2 48,41 -24,12 7,52 19,14
ГАВв1 50-60 3,05 5,0 1,8 55,70 - 5,50 14,82
Педолитоседиментационная толща
А 4-11 1,50 6,8 2,5 36,01 - 0,84 39,00
АС 11-21 0,96 7.4 0,9 37,40 - 0,69 42,79
С 22-66 0,89 7,7 1,5 44,74 - 0,97 40,96
[АВ] 79-84 0,96 5,9 1,0 61,83 - 1,03 82,90
ВС 84-115 0,85 6,4 0,8 64,90 - 0,67 76,15
[АВ2] 127-132 0,52 6,2 1,3 62,33 - 1,02 53,00
ВС 132-140 0,77 8,0 1,3 67,04 - 0,64 30,64
Горный бурозем
А(5-16) 9,70 6,8 1,5 39,42 -23,78 5,27 39,20
В(16-28) 9,67 6,4 1,6 43,00 - 0,82 40,71 |
Структура почвенного покрова района исследований обнаруживает значительную неоднородность, обусловленную орографическими, литологическими, микроклиматическими и антропогенными причинами. Однако общий вид почв рассматриваемых хронорядов и педолитоседиментационных толщ свидетельствуют о единообразном характере климатических флуктуаций и эрозионных циклов. Почвы, которые формировались в пределах временных интервалов с относительно стабильными климатическими и ландшафтными условиями, были разрушены, захоронены или переотложены под склоновыми отложениями в течение фаз развития активных склоновых процессов (эрозия, солифлюкция, сели, крип и т.д.). Реликтовые гумусовые горизонты обладают зернистой структурой и черной окраской, темнее современного дневного
Таблица 9. Показатели трансформации лигнина в почвах Северного Кавказа
Почва Горизонт, глубина, см С, % N, % Лигнин (VSC) мг г"' Сорг. Ванилико вые кислоты\ ванилин (Ас/А1), Сирингиловые кислоты\ сирингиловые альдегиды (Ас/А1), SW CW K\F V:S:C T,%
Степь
Горный Ad 0-8 7,34 10,12 0,10 0,18 1,03 0,39 0,71 3:3:1 4,85
чернозем А 8-18 AB 18-32 5,85 4,16 12,12 15,45 0,11 0,08 1,34 0,17 0,99 0,98 0,70 0,41 1,00 1,01 1:1:1 2:2:1 3,27 5,00
Пихт а р н и к
Бурая А 10-25 2,38 0,18 1,86 0,13 0,17 0,46 0,22 1,50 5:2:1 1,16
лесная В 25-35 1,75 0,15 1,09 0,13 0,43 0,30 0,22 1,07 5:1:1 1,49
Суба льпийский луг
Горно- А 10-25 6,08 0,55 16,68 0,13 0,34 0,60 0,35 1,93 3:1:1 1,49
луговая субаль пийская В 30-40 2,83 0,26 38,08 0,12 0,26 0,88 0,29 1,00 3:3:1 1,36
Альпийский луг
Горнолуговая альпийская Ad 0-10 А 10-20 В 20-30 6,45 6,75 2,53 0,57 0,60 0,23 4,37 4,84 2,32 0,11 0,13 0,14 0,23 0,30 0,68 0,55 0,42 0,38 0,46 0,30 0,24 1,00 1,30 1,92 2:1:1 3:1:1 4:2:1 2,51 0,96 0,89
Примечания: VSC - суммарное количество продуктов окисления лигнина,
S/V - сирингиловые фенолы / ванилиновые фенолы; C/V = циннамиловые фенолы / ванилиновые фенолы; K/F = кумаровые кислоты / феруловые кислоты;
T - % измененное™ боковых цепочек лигнина по отношению к исходным растительным тканям
органогенного горизонта. В ряде случаев для них характерны новообразования в виде глянцевых пятен и потеков гумуса. Следовательно, условия формирования погребенных гумусовых горизонтов обсуждаемых почв отвечали более теплым и сухим эпохам по сравнению с современной. В низкогорьях и в среднегорьях Северного Кавказа ко времени поселения алан господствовали черноземы под степной и лугово-степной растительностью соответственно. И, судя по мощности реликтовых толщ, это был достаточно продолжительный ксеротермический период, в течение которого почвообразование преобладало над разрушительными экзогенными процессами.
Специфичны и химические характеристики органического вещества почв, погребенных под городищами и в педолитоседиментационных толщах.
Современные гумусовые горизонты луговых почв в районе исследования характеризуются гуматно-фульватным типом гумуса с отношением Сгк:Сфк <1 и фульватно-гуматным - с Сгк:Сфк 1-2. Погребенные горизонты и культурные слои отличает повышенная гуматность (Сгк:Сфк >2), очень высокие величины оптической плотности и повышенная ароматичность молекул (42 % по данным ядерно-магнитного резонанса). Гуматный гумус и богатое бензоидными структурами строение (по данным инфракрасной спектрометрии и ядерного магнитного резонанса) гуминовых кислот является индикатором теплого и сухого климата (рис. 4). Летние температуры должны были отличаться от нынешних на 15°, а количество осадков было меньше на 50-150 мм в год.
Таблица 8. Характеристика оптических свойств почв Северного Кавказа
№ разреза, Q Pg 0,001% Коэффициент
глубина,см (Е465:Е650) (AD620-.D620 Алешина ln(D«5-
•100) 111 см,465 D.joVDeio-D.iO-lO3
Аллювиальная луговая почва под злаково-разнотравным лугом
АВ (3-17) 3,70 0 0.03 7,0
Сал (17-28) 3,70 0 0,04 7,0
ГА1 (28-40) 3,60 0 0,16 6,9
Палеоурбанозем под городищем
[А] (135-145) 3,13 5 0,20 6,2
[АВ] (145-182) 2,90 0 0,09 5,7
Черноземоввдная почва под злаково-разнотравным лугом
Ad,А (0-10) 2,80 0 0,11 5,6
А(10-20) 3,13 0 0,21 6,2
[А] (20-30) 2,90 0 0,23 5,7
[АВ] (30-40) 2,90 0,23 5,7
Аллювиальная луговая почва под злаково-разнотравным лугом
А (3-18) 3,05 0 0,03 6,0
В (18-40) 3,14 0 0,02 6,2
С (70-80) 3,08 0 0,02 6,0
[А] (80-90) 2,67 0 0,01 5,3
[АВ] (90-100) 3,11 0 0,01 6,1
[В1 (100-106) 3,08 0 0,02 6,0
Черноземовидная почва под субальпийским лугом ,
Ad, А (0-10) 3,38 3 0,13 6,6
А (10-20) 3,46 3 0,11 6,7
АС (20-30) 3,19 4 0,11 6,3
С (30-40) 3,38 4 0,11 6,6
[Ag] (40-50) 3,10 6 0,15 6,1
(Asl (50-60) 3,46 4 0,10 6.7
Горный бурозем под буковым лесом
А(5-16) 3,00 0 0,16 5,9
В(16-28) 3,10 0 0,03 6,0
Таблица 10. Педоклиматостратиграфия голоцена, Северный Кавказ
Стратиграфия
периоды голоцена
14С-даты
(Ромашкевич,
1988;
Ковалева,
Косарева,
2007)
Почвенно-
ландшафтные
условия
Климат
Ти
ср. год -10 О +10
современ
ность
малый
леднико
вый
период
средние века
БА
350+50 450+70 520+70
Сдвиг природных зон вверх Вторая фаза похолодания в XIX веке.
Горно-луговое почвообразование по чернозему, смещение природных зон вниз, черноземы становятся выщелоченными Первая фаза похолодания фернау в ХШ-ХУН вв. Оледенение до высот 500-550 м над уровнем моря, активизация склоновых процессов и лавинной активности.
1300
1490+160
Черноземы до 2500 м, ледников нет
1700+60
Вторая волна неогляциального похолодания эгессен_
БВ
3720+140
Лугово-черноземные почвы в долинах, лесной пояс опустился до предгорий, черноземы становятся выщелоченными
Первая волна неогляциального похолодания стадии даун, моренообразование, оледенение горных вершин до высоты 4000 м, все пояса смещены вниз на 200-400 м._
АТ
Эпоха черноземообразования, черноземы в долинах до высот 2500 м, бурые лесные почвы на склонах
ВО
8020+120
РВ
9100+80
Формирование черноземов по мере обсыхания заболоченных территорий_
Бг
10670+210
Насгупание ледников
А1
Луговые почвы гидроморфных ландшафтов
Активное горообразование
Повышенная активность
тектоническая
Следовательно, и верхняя граница леса должна была быть выше на 200-300 м, чем сегодняшняя, оледенение горных вершин, по-видимому, отсутствовало вовсе.
Таблица 11. Педоклиматостратиграфия голоцена, Внутренний Дагестан
Стратиграфия
время, тысячи лет назад
периоды голоцена
,4С-даты
Прикаспий екая
низменность
(Лаврушин,
1991)
Почвенно-
ландшафтные
условия
Климат
Т ср. год -10 0 +10
Осадки, мм ср. год
500 700 900
1000
2000
современ
ность
малый
леднико
вый
период
средние века
XIX век
Сдвиг природных зон вверх Вторая фаза похолодания в XIX веке.
смещение природных зон вниз
Первая фаза похолодания фернау в ХШ-ХУН вв. Оледенение до высот 500-550 м над уровнем моря, активизация склоновых процессов и лавинной активности.
Черноземы до 2500 м, ледников нет
8А
2440+120
3000
4000
БВ
Вторая волна неогляциального похолодания эгессен
4500+250
Распространение степей горно-степных почвах черноземах
и
5000
6000
7000
5980+70
АТ
Первая волна неогляциального похолодания стадии даун, оледенение горных вершин до высоты 4000 м, все пояса смещены вниз на 200-400 м.
6400+90
6950+190
Ледников нет до 4100-4300 м, ниже сухостепные и полупустынные ландшафты на горно-степных почвах_
8000
ВО
9000
РВ
9530+55
Формирование черноземов по мере обсыхания заболоченных территорий_
10000
Ог
Наступание ледников
11000
А1
11700+66
Сокращение ледников до высоты 3800 м
12000
12200+24
Ледники сократились до высоты 2800 м
13000
12550+87
Повышенная активность
тектоническая
Уровень воды в горных реках был значительно ниже сегодняшнего, поэтому у городища Кяфар существовала разрушенная сегодня береговая часть. Это эпоха теплого средневекового интервала на Кавказе, «архызского перерыва» в оледенении горных вершин. А наличие оросительных каналов выше зоны современного земледелия во Внутреннем Дагестане и даже на Северном Кавказе подтверждают выдвинутые гипотезы. Погребенные горизонты горно-степных почв Дагестана отличаются высоким содержанием ГК, пологим характером спектров отражения, низкими величинами коэффициента отражения (26 %), наличием реликтовых видов почвенных животных - мокриц и жужелиц, - также диагностирующими сухие аридные интервалы почвообразования (таблица 10, 11). Эпоха стабильного почвообразования на занятых аланами лавинных конусах и отсутствия значительных ледниковых подвижек продолжалась, по разным оценкам, с 3-8 столетия нашей эры вплоть до XIII века.
Малый ледниковый период в изучаемом регионе начался 300-500 лет назад и проявился в нарастании ледников, а, значит, усилении лавинной активности и погребении средневековых черноземов под толщей пород. Жизнь в среднегорье стала невозможной. Результатом активизации экзогенных процессов является эволюция черноземов среднегорий в горно-луговые черноземовидные почвы на
речных террасах с более близким уровнем грунтовых вод. Карбонатные черноземы предгорий эволюционировали под влиянием усилившейся увлажненности климата в остаточно-карбонатные и выщелоченные. Городище Кяфар сегодня покрыто буковым лесом, следовательно, граница леса опускалась как минимум до сегодняшних высот в 1000-1300 м и, возможно, ниже, так как в органическом веществе горных черноземов по составу лигниновых фенолов обнаруживаются молекулярные следы мелколиственной древесной растительности - березы, ольхи, ивы и т.д. (таблица 9). Под надвинувшимся лесом черноземы луговых степей приобрели признаки глинистой дифференциации, а на степных участках предгорий их профили стали более мощными и выщелоченными от карбонатов.
Рис. 4. Оценка крутизны спектральных кривых методом Салфелда
ц - область дневных гумусово-аккумулятивных горизонтов горно-луговых субальпийских почв щт - область дневных гумусово-аккумулятивных горизонтов горных черноземовидных почв ф - область погребенных гумусово-аккумулятивных горизонтов горных черноземовидных почв
43. Хронокатены почв различных моренных уровней Хибин
Начало карового оледенения Хибин относится к 5-7 тысячелетию до н.э. Конечные морены этого возраста, расположенные в лесном поясе, образуют первую стадию (гляциальный максимум) в динамике голоценового оледенения. Отсутствие датировок почв атлантического возраста в Хибинах объясняется, по-видимому, активизацией лавинной и эрозионной активности в условиях планетарного термического максимума среднего голоцена. Последнее возможно лишь при достаточном увлажнении климата. Реконструкция условий атлантического периода в Хибинах проводилась по данным спорово-пыльцевого анализа торфяников в долинах рек и по косвенным историческим данным.
Осцилляции и этапы длительного стационирования горных ледников второй половины голоцена отмечены системой моренных гряд на разных высотах. Для выделения моренных стадий изучалась литогенная составляющая почв, унаследованная от почвообразующих пород. В свою очередь, маркерами межстадиальных циклов голоценовых оледенений являются педогенные свойства, и, особенно, характер органического вещества почв.
В районе исследований реконструированы 3 стадии развития долинного горного оледенения, сопровождавшиеся повышением лавинной активности на
склонах, и на основе радиоуглеродного анализа датированы 3 эпохи почвообразования в периоды «межледниковий». 4500-3500 л.н. - эпоха суббореального потепления. Радиоуглеродная датировка погребенной почвы 3780±110 л.н. (ИГАН-3184). Лавинная деятельность сокращалась. На морене ледниковой эпохи даун и ее флювиогляциальных отложениях в высотном интервале 440-450 м над уровнем моря протекало активное почвообразование лугового типа. Моренные отложения этой эпохи характеризуются самыми низкими значениями индексов выветривания, то есть рассматриваемая морена -самая древняя в ряду изучаемых морен.
Оценка интенсивности выветривания по КгопЬе^, ]ЧезЫй (1981) позволяет на диаграмме (рис. 5) выделить две области - для современных и для погребенных гумусовых горизонтов. Значения индексов выветривания для всех погребенных горизонтов свидетельствуют о большей степени их выветрелости. При этом значения индексов выветривания соотносятся с возрастом моренных стадий: морены ледниковой эпохи даун и ее флювиогляциальные отложения в высотном интервале 440-450 м над уровнем моря; вторая волна неогляциала, реализованная оледенением стадии эгессен на высотах 470-490 м над уровнем моря; малый ледниковый период или стадия фернау, оставившая морены на высоте 540-550 м над уровнем моря.
Диаграмма выветривания хр. Поачвумчорр
р. 21 |А| ♦
р. 22 [А]
р. 2, И 3780*110 л.н. ♦
р. 27 А О
р. 23 А 177*49 Л
0,47 0,49 0.51 0.53 0,55 0,57 0.59 0.81 0,63 0,65
№декс А
Рис, 5. Оценка интенсивности выветривания (по КгопЬег& КеэЫй, 1981), где индекс А=(Са0+Ка20+К20)/(Ре203+Са0+ Ка20+К20);
индекс В=(8Ю2+€а0Жа20Ж20)/(А120з+8Ю2+Са0+ На20+К20)
Моренные отложения этой стадии оледенения обнаружены нами впервые.
Эта хронология находит отражение в минералогическом составе: содержание малоустойчивого минерала эгирина по всему профилю составляет всего 15-20 % (Рис. 6). Содержание роговой обманки и биотита возрастает в погребенном гумусовом горизонте, сформировавшемся в более теплый и влажный период, во фракции 0,1-0,5 мм в два раза выше по сравнению с современным гумусовым горизонтом (рис. 7, 8).
Рис. 6. Содержание основных породообразующих минералов в дерновых почвах (во фракции 0,1-0,05 мм, % от числа зерен).
Дерновая почва, 445 м над ур.м., фракция 0,25-0,1 м|
1 I
□ Нефелин
(4-7) А (7-21) В (21-30) (30-33) (33-39) (39-50) (50-62) ОЭгири" С [А] 8 ВС С
Рис. 7. Содержание основных породообразующих минералов в дерновых почвах (во фракции 0,25-0,1 мм, % от числа зерен).
ДфНОМЯ ПОЧМ, 446 ■ 1МД урл. фрмщмя 0,1-4,06 им
(4- (7- (21- (30- (33- (39- (507) А 21) 30) 33) 39) 50) 62) В С [А] В ВС С
ДфНПИ ПОЧМ, 151 м ндд ур.м.
фракция 1,1-0.01 М4
(6-19) Л (19-36) Э1 (38-4в) В2 (48-56) [А] (64-76) ВС
Рис. 8. Содержание биотита и роговой обманки (во фракции 0,1-0,05 мм % от числа зерен)
В погребенной почве значительно снижается содержание неустойчивого нефелина и . увеличивается содержание относительно устойчивого микроклина. Приведенные факты служат свидетельством продолжительного и более интенсивного гипергенного преобразования погребенного горизонта.
В целом, моренный почвообразующий материал обсуждаемой стадии отсортирован, с чем связано почти полное отсутствие в его составе крупнозема. Мелкозем представлен мелким песком, содержание которого в отдельных горизонтах может достигать 70 %. Полициклические профили почв этой стадии представлены связанно- и рыхлопесчаной отсортированной погребенной толщей и неотсортированной супесчаной современной. В погребенных горизонтах резко увеличивается значение среднего диаметра песчаных компонентов (Табл. 12). Погребенные почвы формировались на моренных и флювиогляциальных отложениях горных ледников, а современные - на горной морене, перемешанной с элюво-делювием. Перемытость и отсортированность моренного материала второй стадии свидетельствует об эпохе повышенной увлажненности.
Таблица 12. Характеристика распределений гранулометрических элементов
Почва Горизонт, глубина, см Характеристики песчаных компонентов Название почвы по Качинскому
Средний d, мкм Отсортированность
Подбур, 450 м над уровнем моря А 3-13 120 1,65 Супесь
В£Ь 13-21 90 0 Супесь
ВГ21-32 210 2,15 Супесь
ВС 32-40 100 0 Супесь
Дерновая почва, 450 м над уровнем моря А 6-26 100 1,82 Супесь
В 26-42 130 1,20 Супесь
[А] 42-62 180 2,95 Песок связанный
[В] 62-82 130 1,72 Песок связанный
ВС 82-92 240 2,70 Песок связанный
Дерновая почва, 540 м над уровнем моря А 6-24 130 1,20 Песок связанный
В 24-33 210 1,40 Супесь
ВС 33-46 210 1,60 Песок связанный
[А] 46-56 230 1,40 Песок рыхлый
[В] 56-64 130 1,70 Супесь
ВС 64-68 320 1,90 Песок рыхлый
Свойства органического вещества погребенных почв свидетельствуют о том, что гумусообразование в них шло по тому же типу, что и в современных почвах,
38
когда доминирующим является луговый тип почвообразования. Наблюдается сходство типов гумуса погребенных и современных горизонтов, что определяется сходством термодинамических условий периодов их формирования и однотипностью растительных ассоциаций. Однако, более теплая и влажная стадия с усилением лугового процесса, которую проходили почвы троговых долин по мере их формирования на месте бывших приледниковых озер и в условиях формирования надмерзлотной верховодки, нашла свое отражение в свойствах гуминовых кислот. Молекулярная масса гуминовых кислот погребенных горизонтов меньше, а степень окисленности молекул выше, они обогащены
азотом, повторяя аналогичную тенденцию элементного состава почв. Об условиях повышенного увлажнения свидетельствует значительное количество -Таблица 13. Свойства органического вещества горных почв Хибин
Горизонт (глубина, см) Собщ, % Сгк,% от Собщ, 0,001% Е1 см,465 <3 (Е465.Е650) А-10"3 (коэффициент Алешина 1пО465-1пО650/ ПГ Pg (Д0620:0620»100)
Сообщество кусгарничково-лишайниковой тундры, 495 м над ур.м. Подбур.
АЬ (3-13) 13,87 20,8 0,03 4,8 8,5 0,7 5,0
В£Ь (13-21) 9,96 11,3 0,06 4,1 7,6 0,7 16,7
В!"(21-32) 6,18 7,5 0,06 5,2 8,9 0,4 16,7
ВС (32-40) 2,47 8,9 0,03 3,3 6,4 0,2 —
Сообщество тундровой луговины, 450 м над ур.м. Дерновая почва.
АО (4-8) 11,03 8,0 0,08 5,7 9,4 0,7 22,2
А(8-11) 9,15 17,8 0,09 5,5 9,2 1,7 17,6
В(11-15) 4,40 21,3 0,03 4,8 8,5 0,7 15,4
[А] (15-22) 5,90 18,8 0,02 6,7 ю,з 0,4 42,9
[В] (22-27) 3,78 13,2 0,01 6,0 9,7 0,2 25,0
[В2] (27-32) 4,04 18,6 0,03 7,4 10,8 0,6 28,6
Сообщество тундровой луговины , 482 м над ур.м. Дерновая почва.
А(5-12) 9,79 25,1 0,06 5,2 8,9 1,6 11,8
В(12-30) 3,37 13,2 0,04 6,9 10,4 0,5 Огс.
[А] (30-40) 4,08 17,9 0,07 6,3 9,9 1,3 Отс.
[В] (40-60) 2,75 7,7 0,05 6,7 10,3 0,4 Отс.
пигмента и высокие значения отношения НУС элементного состава гуминовых кислот - индикатора хорошего развития периферической части и, тем самым, оторфованности.
Периоды повышенной увлажненности сохранились в почвенных профилях и в виде разновозрастных следов иллювиирования илистой фракции и элювиально-иллювиального перераспределения полуторных оксидов.
Измерение магнитной восприимчивости почв позволило отчетливо диагностировать современные и погребенные горизонты, наблюдается бимодальное распределение % по профилю в полигенетичных почвах луговин с максимумами в дерновых или иллювиальных горизонтах.
Вторая волна неогляциального похолодания, оледенение стадии эгессен приурочено к 3500-1500 л.н. Это время активизации склоновых процессов и прерывания педогенеза. Молодость данных отложений по сравнению с предыдущей стадией обнаруживается увеличением индексов выветривания, тенденцией к увеличению содержания стронция, циркония и титана, что указывает на меньшую степень их преобразованное™.
1200-1000 л.н. - это эпоха малого климатического оптимума с активным развитием дернового типа почвообразованием в долинах и формированием подбуров на склонах. Радиоуглеродная датировка погребенной почвы 1170±80 л.н. (ИГАН-3186). Максимально сокращалась лавинная активность. На морене гляциальной стадии эгессен и ее флювиогляциальных отложениях на высоте 470490 м протекало активное почвообразование и формирование дерново-подбуров в луговинах троговых долин. Почвы, развитые на моренах рассматриваемой стадии, отличаются неоднородностью гранулометрического состава, отсутствием корреляции между средним диаметром песчаных компонент и степенью их отсортированное™. Следовательно, условия увлажнения не были благоприятны для сортировки материала, а это возможно лишь в сухих условиях среды: осадков, как минимум, на 25-50 мм меньше, чем сегодня, среднегодовая температура выше на 1 °С (таблица 13). Характер преобразования первичных минералов в профилях практически не отличается от современного, свойства органического вещества, на первый взгляд, идентичны. Однако, элементный состав гуминовых кислот и их инфракрасные спектры свидетельствуют о большей обогащенности гуминовых кислот погребенных субатлантических почв азотом, и, следовательно, об их
большей биологической активности и о сдвиге вертикальных растительных поясов вверх. В погребенных почвах средневекового оптимума наблюдается тенденция элювиально-иллювиального распределения полуторных оксидов, распределение тонких частиц по профилю носит бимодальный характер. Верхняя граница леса должна была быть выше на 150-200 м. Малый ледниковый период, или гляциальная стадия фернау, имел две фазы похолоданий: в 13 и 19 веках. Почвообразование протекало на морене и ее флювиогляциальных отложениях на высоте 540-550 м над уровнем моря, обнаруженных нами, по-видимому, впервые, и, относящихся к первой ледниковой фазе.
Рис. 9. Инфракрасные спектры гуминовых кислот дерново-подбуров.
Активизация склоновых процессов и лавинной активности привела к погребению субатлантических почв, развитие мерзлотных явлений привело к формированию многообразных форм мерзлотного рельефа, которые сегодня являются реликтовыми. Граница леса опустилась до субатлантических границ.
Вторая фаза малого ледникового периода и следующая за ней эпоха современного лугового почвообразования по мере обсыхания запрудных озерных ландшафтов в предморенных трогах наступила в Х1Х-ХХ веках. Радиоуглеродная
Таблица 14. Педоклиматостратиграфия голоцена, Хибины
Стратиграфия
ремя,
ысячи
ет
азад
периоды голоцена
С-даты
Почвенно-
ландшафтные
условия
Климат
Tu
ср. год -10 0 +10
современ ность
малый леднико вый период
177+49
261+55
ООО
средние века
SA
Активизация почвообразования: дерново-подбуры в обсыхающих луговинах перед моренами LIA, подбуры на склонах
Вторая фаза похолодания в XIX веке. Активизация мерзлотных явлений и формирование мерзлотных форм рельефа (каменные россыпи, медальоны)
Активизация почвообразования: дерново-подбуры в обсыхающих луговинах перед моренами LIA, подбуры на склонах
Первая фаза похолодания фернау в XIII-XVII вв. Оледенение до высот 500-550 м над уровнем моря, активизация склоновых процессов и лавинной активности.
1170+80
Активизация почвообразования: дерново-подбуры в обсыхающих луговинах, подбуры под лесами на склонах. Природные зоны сдвинуты вверх, высокогорья освободились ото льда_
000
Эпоха повышенной
увлажненности и карового оледенения, морены отложены на высоте 470-490 м над ур. моря. Активизация склоновых
процессов. Вторая волна неогляциального похолодания эгессен - оледенение до высот 450 м.
000
3780+110
SB
Почвообразование лугового типа в условиях повышенного гидроморфизма почв после таяния ледника _
000. 000
Тундровые мерзлотные почвы
AT
Первая волна неогляциального похолодания стадии даун, морены образуются на высоте 440-450 м, оледенение горных вершин до высоты 400 м_
000_ 000^ 000
Аласы, болотные почвы
во
Активная деградация оледенения, развитие экзогенных процессов и явлений
датировка современной почвы 177±49 л.н. (ИГАН-3187), «грубый» характер гумуса, гуматно-фульватный его состав, низкие коэффициенты экстинкции, значительное содержание Р§-фракции, низкая обогащенность гумуса азотом, развитая периферическая часть молекул при малом участии связей бензоидных структур в современных гумусовых горизонтах соответствуют условиям гумусообразования горной тундры с непродолжительным периодом биологической активности и повышенным увлажнением (таблица 12, рис. 9).
Почвообразующий материал современной толщи отличается меньшим средним диаметром песчаных частиц, угловатостью и неокатанностью минеральных зерен, наличием большого количества обломков минералов, обогащенностью минералами легкой фракции, меньшей степенью раздробленности малоустойчивых минералов, что говорит о его относительной молодости и включении в морену прежде дезинтегрированных пород и их недалеким переносом.
Глава 5. Корреляция лалеоклиматических событий позднеледниковья и голоцена в различных регионах Евразии (по палеопочвенным данным)
Выше рассмотренные климатические тренды не противоречат событиям известных схем изменения температуры над поверхностью Евразии, составленных по изотопному составу Гренландских льдов и озерных отложений озера Аммерзее. Очевидно, что колебания климата в позднеледниковье и голоцене носили глобальный характер, который определялся космическими явлениями (рис. 10). Однако анализ природно-климатических условий горных регионов Евразии позволяет выделить в истории описываемых областей несколько резко различающихся этапов. В Тянь-Шане и особенно на Памиро-Алае катастрофическое разрушение ледниковых покровов началось раньше, чем в горах Европы. При этом ледники Средней Азии в эпоху своего максимального развития имели долинный характер и не опускались до предгорий. Возможно, смещение барических максимумов атмосферы и изменение направлений теплых ветровых течений в начале голоцена привело к тому, что волна потепления двигалась из Азии в Европу. Хибины были скованы льдом до бореального периода, и вечная
мерзлота, а затем повышенная активность экзогенеза, сдерживали начало почвообразования вплоть до середины голоцена. Кавказ до конца плейстоцена был подвержен активному экзогенезу. В результате таяния ледниковой массы, развивались заболоченные ландшафты.
Эволюция типов фотосинтеза в сторону наращивания растениями подземной биомассы, вызванное нарастанием парциального давления С02 в атмосфере на рубеже плейстоцена и голоцена, привела к возникновению новых типов гумуса (Таблица 15) и соответствующих им типов почвообразования - черноземного, лугового, каштанового, становлению новых циклов углерода в биосфере. Ароматичность погребенных гуминовых кислот также возрастает во времени, но лишь в пределах одного типа фотосинтеза - СЗ.
Таблица 15. Строение молекул дневных и погребенных гуминовых кислот
горных почв, по данным ядерно-магнитного резонанса (% от площади пиков)
Горизонт, глубина. Алифатические Полисахариды Ароматические СООН - содержащие
см структуры структуры структуры
0-50 ррт 50-110 ррт 110-160 ррт 160-220 ррт
Горный чернозем, Северный Тянь-Шань
А 12-38 23,52 26,62 29,37 20,39
[А] 38-44 22,24 27,69 30,95 19,10
ГВ] 120-137 24,41 29,40 20,67 25,52
Горный чернозем, Северный Кавказ
А 8-27 26,09 35,75 34,05 18,69
[А] 27-40 19,00 18,16 35,51 30,25
[В] 165-185 23,90 28,82 21,20 26,08
Горная лугово-степная черноземовидная почва, Северный Тянь-Шань
А 10-33 20,17 31,64 27,21 20,98
[А] 33-47 15,40 30,18 32,96 21,47
Го рно-луговая субальпийская черноземовидная почва, Северный Тянь-Шань
А 4-35 26,0 15,80 36,62 21,59
[А] 35-50 10,63 8,21 58,91 22,20
Горно-луговая субальпийская черноземовидная почва, Северный Кавказ
А 0-23 28,86 40,54 30,60 22,30
[А] 37-50 16,88 27,29 36,14 19,68
Горная луговая альпийская почва, Северный Тянь-Шань
А 3-20 18,47 43,01 22,56 15,96
Горная луговая альпийская почва, Северный Кавказ
А 10-25 20,28 36,21 24,03 19,49
Дерново-подбур, Хибины
А 6-13 50,50 10,10 21,67 17,73
ВГ13-48 23,22 16,80 31,25 28,73
[А] 48-56 3,78 16,22 41,99 38,01
К атлантическому периоду голоцена черноземы распространились на
Кавказе и в Тянь-Шане до современного альпийского пояса. Ледников не было вовсе. Памир в экстрааридных континентальных условиях и разреженной
атмосфере сохранил плейстоценовые структуры вертикальной поясности. В гидроморфных условиях Хибинского горного массива дерновые почвы пришли на смену лугово-болотным. Климатические оптимумы рубежа плейстоцена и голоцена, среднего голоцена, средних веков сопровождались иссушением климата на Северном Кавказе, Северном Тянь-Шане и в Хибинах. Однако на Памиро-Алае и во Внутреннем Дагестане количество осадков в эти периоды неизменно увеличивалось. В результате палеоклиматические кривые выглядят синхронно в континентальных регионах и асинхронно - в гумидных. При этом потепления характеризуются длинными временными отрезками во всех горных системах, интервалы похолоданий - короче. Контрастность похолодания на рубеже атлантического и суббореального периодов в континентальных горных ландшафтах меньше, чем в гумидных, как показывает амплитуда изменения температур. Потепление в Хибинах, по-видимому, обусловлено
преимущественным ростом зимних температур, а в Тянь-Шане и на Кавказе -летних.
Рис. 10. Схема корреляции почвенно-климатических событий голоцена в горных системах Евразии
Средневековый оптимум во всех исследованных регионах отличается активизацией антропогенной деятельности и восстановлением среднеголоценовых
структур почвенного покрова, деградацией оледенения. Максимумы летних средневековых температур в современную эпоху потепления достигнуты не были, так как приходились на летние месяцы, а не на зимние, как в последние годы.
Малый ледниковый период был диагностирован в разное время в северной Европе (18 век), на Кавказе (13-17 века) и в Высокой Азии (19 век).
Современный тренд изменений климата в рассматриваемых регионах характеризуется двумя противоположно направленными процессами. С одной стороны, установленное инструментальными методами - увеличение увлажненности климата, а с другой - «остепнение» ландшафтов и сдвиг растительных зон вверх в результате их антропогенного освоения (Ковалева, 1989, 1999), обогащения почв фосфором и азотом. Выводы
1. Эволюция горных почв подчинена направлению развития ландшафтов, которое, в свою очередь, определяется ритмами движения ледников, геоморфологическими и климатогенными процессами. Следствием динамичных условий почвообразования является полихронный и полигенетичный облик почвенного покрова.
2. Характер эволюции почв и ландшафтов в горах определяется не распадом последнего оледенения, а климатическими флуктуациями позднеледниковья и голоцена.
3. Изменение климата на рубеже плейстоцена и голоцена и изменение парциального давления углекислоты в атмосфере обусловило смену типов растительности и появление высокогумусных типов почвообразования.
4. Разным типам фотосинтеза соответствует разный биохимический состав растений и разное строение гуминовых кислот почвы.
5. Современные типы гумуса, типы почвообразования, а также структуры вертикальной зональности почв разновозрастны.
6. Установленные с помощью педоклиматостраграфии длиннопериодные (периоды голоцена) климатические тренды для различных горных регионов Евразии носят глобальный характер.
7. Короткопериодные климатические циклы не были синхронны в горах с разными типами вертикальной поясности. Установлено, что инерционность почв по отношению к климатическим флуктуациям в континентальных регионах ниже, чем в гумидных.
8. Свойства минеральной части твердой фазы почв хранят память об эпохах похолодания, комплекс свойств почвенного органического вещества отражает особенности климата периодов потепления.
9. Ряд диагностических почвенных параметров (климатических индикаторов) с успехом может быть использован для целей палеоклиматических реконструкций и прогнозного моделирования и рекомендуется в качестве методологической базы педоклиматостратиграфии.
Список публикаций
Монографии, методические и учебные пособия
1. Ковалева Н.О. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства. // Государственная программа «Экологическая безопасность России (1993-1995 гг). Результаты реализации. РЭФИА, М, 1996. Т. 9
2. Ковалева Н.О. Рекреационные территории и экологическое благополучие населения. // осударственная программа «Экологическая безопасность России (1993-1995 гг). Результаты реализации. РЭФИА, М, 1996. Т. 4.
3. Гущев A.C., Малярова М.А., Новоселова О.В., Ковалева Н.О. и др. Экологический мониторинг. Экологическое картографирование. Информационное обеспечение экологической безопасности. // Государственная программа «Экологическая безопасность России (1993-1995 гг). Результаты реализации. РЭФИА, М, 1996. Т. 5.
4. Куст Г.С., Киселева Ю.А., Гулевская В.В., Демин В.В., Карпачевский М.Л., Ковалева Н.О. Почвы национального парка «Мещера» и их генетические особенности. II Изд-во МГУ, 2000, -142с.
5. Карпачевский Л.О., Зубкова T.A., Ковалева Н О., Ковалев И.В., Ашинов Ю.Н. Почва в современном мире. Опыт популярного изложения вопросов современного почвоведения. - Майкоп: ОАО «Полиграф-Юг», 2008. -164 с.
6. Быковская Т.К., Ковалева Н.О. Горные почвы Карачаево-Черкесии: Гриф и К, 2010,130 с. (в печати). Статьи в журналах, рекомендованных ВАК
7. Ковалева Н.О. Некоторые особенности биологического круговорота в субальпийской зоне северного склона Киргизского хребта. // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1989, № 2, с. 5052.
8. Евдокимова Т.И., Ковалева Н.О. К вопросу о генезисе горнолуговых и горнолуговостепных черноземовидных почв Тянь-Шаня. // Вестн. Моск. ун-та. Сер.17. Почвоведение. 1995, № 3, с. 15-23.
9. Ковалева Н.О. Евдокимова Т.Н. Характеристика органического вещества горных почв северного склона Киргизского хребта Тянь-Шаня. // Почвоведение, 1995, № 10, с. 1239,1247.
10. Ковалева Н.О., Евдокимова Т.И. Голоценовые почвы Киргизского хребта Северного Тянь-Шаня. //Почвоведение, №9,1997, с. 1068-1074.
11. Быковская Т.К., Ковалева Н.О., Парамонова Т.А. Экологические проблемы сельскохозяйственного производства и состояние почв России. Аграрная наука, 1999, № 7, с. 25-26.
12. Евдокимова Т.Н., Ковалева Н.О. Роль биологического круговорота в эволюции ландшафтов Северного Тянь-Шаня//Вестн. Моск. ун-та. Сер.17. Почвоведение. 1999, № 3, с. 24-29.
13. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Ароматические структуры лигнина в органическом веществе серых лесных почв. II Вестн. Моск. ун-та. Сер.17. Почвоведение. 2002, № 2, с. 23-29.
14. Ковалева НО., Ковалев И.В., Особенности органического вещества Fe-Mn конкреций серых лесных почв (по данным 13С ЯМР-спектроскопии). // Вестник Моск. Ун-та. Сер. 17. Почвоведение. № 2, 2003, с. 25-32.
15. Владыченский A.C. Ковалева Н О., Косарева Ю.М. Характеристика органического вещества голоценовых почв Хибинского горного массива. // Вестник Моск. Ун-та, Сер. 17. Почвоведение. 2006, № 3, с. 23-29.
16. Ковалева Н О., Ковалев И В. Биотрансформация лигнина в лесных почвах. // Лесоведение, 2006, № 3, с. 57-63.
17. Чернова О.В, Ковалева НО. О работе научного семинара по теоретическим проблемам почвоведения в 2004-2006 гг. // Почвоведение. 2007, № 10, с. 1275-1280.
18. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Биохимия лигнина в почвах периодического переувлажнения (на примере агросерых почв ополий Русской равнины). // Почвоведение, 2008, № 10, с. 1205-1216.
19. Ковалева Н О., Ковалев И.В. Биотрансформация лигнина в дневных и погребенных почвах разных экосистем. //Почвоведение, 2009, №11, с. 84-96.
Статьи в сборниках и журналах
20. Ковалева Н.О. Почвы как индикатор изменений климата последних 30 тысяч лет в горных регионах Средней Азии. //Роль почв в биосфере. Труды ИП МГУ-РАН, выпуск 1, М, Макс Пресс, 2002, с. 6-26.
21. Ковалева Н.О. Биосферный ресурс органического вещества почв. //Оценка и учет почвенных ресурсов. Труды ИП МГУ-РАН, выпуск 3, 2003, с. 126-139.
22. Ковалева H.O., Ковалев И.В. Трансформация лигнина в почвах разных экосистем. //Географическое разнообразие почв. Почва и биота. Труды ИП МГУ-РАН, выпуск 2, Тула: Гриф и К, 2003, с. 99-107.
23. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Использование метода 3С и "Р-ЯМР спектроскопии в исследованиях органического вещества конкреционных новообразований. //Гуминовые вещества в биосфере. Труды 11 Международной конференции, М., 2003, Изд-во МГУ, с. 88-92.
24. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Исследование лигнина в почвах методом газовой хроматографии. //Гуминовые вещества в биосфере. Труды 11 Международной конференции, М,, 2003, Изд-во МГУ, с. 92-96.
25. Natalia Kovaleva. Northern Tian-Shan paleosoil sedimentary sequences as a record of major climatic events in the last 30,000 years. //Revista Mexicana de Ciencias Geológicas, v. 21, 2004, p. 71-78.
26. Добровольский Г.В., Ковалева H.O., Ковалев И.В. Роль почвенных новообразований в иммобилизации углерода, азота и фосфора в почвах начальных стадий заболачивания. //Роль почв в биосфере. Труды ИП МГУ-РАН. М., 2005, с. 125-138.
27. Владыченский A.C., Ковалева H.O., Косарева Ю.М. Органическое вещество голоценовых почв Хибинского горного массива. //Роль почв в биосфере. Труды ИП МГУ-РАН . 2005, выпуск 5, № 2, с. 137-153.
28. Владыченский A.C., Ковалева Н.О., Косарева Ю.М., Иванов В.В. Минералогия и валовый состав почв троговых долин Хибинского горного массива. //Роль почв в биосфере. Выпуск 7. Экология почв. Почвенные ресурсы. Модели почвообразования. 2006, с. 134-151.
29. Ковалева Н.О. Косарева Ю.М. Папеопочвы средневекового аланского городища Кяфар (Карачай). //Роль почв в биосфере. Труды ИЭП МГУ. Выпуск 8, М: МАКС Пресс, 2007, с. 102-113.
30. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Лигнин в ортштейнах серых лесных почв. //Труды IV Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Санкт-П., 2007, с. 34-41.
31. Ковалева Н.О. Гуминовые вещества почвы как источник палеоклиматической и палеоландшафтной информации. //Труды IV Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере», СП, 2007, с. 42-44.
32. Kovaleva NO., Kovalev I.V. Aromatic lignin compounds in soils of Different Ecosystems. //From Molecular Understanding to Innovative Applications of Humic Substances. 2008, V. 3, p. 757-760.
33. Ковалева H.О., Ковалев И.В. Лигнин как предшественник гумуса в почвах //Роль почв в биосфере. Выпуск 9. Экология почв. Почвенные ресурсы. М: МАКС Пресс, 2009, с. 62-93.
34. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Эколого-функциональная роль почв в развитии цивилизации. //История и современность, № 1,2009, с. 93-114.
35. Ковалева Н.О. Динамика ландшафтов Северного Кавказа и этнография алан (по палеопочвенным данным). //Человек и природа: социальный капитал. Киев-Симферополь: «Стилос», «Аян», 2009, с. 57-66.
Тезисы докладов конгрессов, конференций и симпозиумов.
36. Евдокимова Т.И. Ковалева Н.О. Некоторые экологические аспекты хозяйственного использования субальпийских лугов Тянь-Шаня. // Материалы республиканской научно-практической конференции по проблемам экологии, охраны и рационального природопользования. Ош, 1990, с. 45.
37. Ковалева Н.О. К вопросу о продуктивности черноземовидных почв Киргизского хребта Тянь-Шаня. // Материалы республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. Ленинобад, 1990, с. 41-42.
38. Ковалева Н.О. Проблема генезиса черноземовидных почв Тянь-Шаня. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы почвоведения и экологии», М, МГУ, 1993, с. 40.
39. Ковалева Н.О. Расчет доли корневого опада в горных экосистемах Тянь-Шаня. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы почвоведения и экологии», М., МГУ, 1994, с. 47.
40. Ковалева Н.О. Место и роль парадигмы Докучаева в современном почвоведении и экологии. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы почвоведения и экологии», М., МГУ, 1994, с. 40.
41. Ковалева Н.О. Первая русская женщина-почвовед. // Материалы всероссийской конференции молодых ученых «Современные проблемы почвоведения и экологии», М., МГУ. 1994, с. 120.
42. Ковалева Н.О. Эволюция почвенного покрова Северного Тянь-Шаня. // Тезисы докладов Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-1996», М., МГУ, 1996, с. 41.
43. Ковалева Н.О. Глинисто-аккумулятивный горизонт горных черноземовцдных почв. // Тезисы докладов II съезда Всероссийского общества почвоведов, Санкт-Петербург, 1996, с. 65-66.
44. Евдокимова Т.Н., Ковалева Н.О. Эволюция почв Северного склона Киргизского хребта Тянь-Шаня. // Тезисы докладов II съезда Всероссийского общества почвоведов, Санкт-Петербург, 1996, с. 45-46.
45. Kovaleva N.O. Micromorphological diagnostics of Northern Tian-Shan soils. // 10 th Internationale working meeting on soil micromorphlogy. Moscow, 1996, p. 49.
46. Ковалева Н.О. Комплексы беспозвоночных как показатели обенностей горно-луговых почв. // Тезисы докладов II открытой городской конференции молодых ученых г. Пущино, 1997, с. 232-233.
47. Ковалева Н.О. Антропогенная трансформация циклов биологического круговорота элементов в горных экосистемах (на примере Северного Тянь-Шаня). // Международная конференция «Проблемы антропогенного почвообразования». М., 1997, т.2, с. 70-73.
48. Ковалева Н.О. Оценка устойчивости почв горных пастбищ к деградации (на примере Северного Тянь-Шаня). II Всероссийская конференция «Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения». М., 1998, т. 2, с. 151-152.
49. Ковалева Н.О. Почвенно-экологический мониторинг в районах поиска и добычи природного газа. // Всероссийская конференция «Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения». М, 1998, т.1, с. 171-174.
50. Kovaleva N.O. The Second Humus Horizon in the Chernozem-like soils of Tian-Shan. //16 th World Congress of Soil Science. Франция, Montpellier, 1998, v. l,p. 340.
51. Kovaleva N.O. Terra-rossa in the Tian-Shan Mountains. // 6 th International meeting on soils with Mediterranean type of climate (IMSMTC) Barcelona, Spain. 1999, pp. 143-145.
52. Ковалева Н.О. Палеореконструкция условий природной среды в долине р. Днепр в Х-Х1 вв. // Экология. Материалы IV конференции молодых ученых г. Пущино. 1999, с. 26-27.
53. Ковалева НО., Ковалева И.В., Алейников A.A., Казадаева Л.В. Экологическое состояние заповедника «Брянский лес». //Экология. Материалы IV конференции молодых ученых г. Пущино. 1999, с.25-26.
54. Ковалева Н.О., Курочкина В. А. Особенности иллювиально-железистого процесса в почвах национального парка «Мещера». //Тезисы докладов Международной конференции «Железо в почвах». Ярославль, 1999, с. 1819.
55. Kovaleva N.O. The role of soils in the maintain of biological circulation (on the example of mountain ecosystems). //Abstracts book of the III International Congress "Man and Soils at the Third Millenium" Valencia, Spain, 2000, p. 142.
56. Kovaleva N O., Zech W., Haumaier L. Soils as indicator of the paleoclimatic changes in the Northern Tian-Shan. II International workshop "Soils of Tian-Shan and Pamir", Germany, Universität Bayreuth, 2000, p.126.
57. Ковалева H.O., Курочкина В. А. Особенности генезиса и эволюции почв национального парка «Мещера». // Тезисы докладов III съезда Всероссийского общества почвоведов имени В.В.Докучаева. Суздаль, 2000, кн. 3, с.47-48.
58. Ковалева Н.О., Ковалев И В. Что необходимо знать о почвах дизайнерам ландшафта. // Тезисы докладов III съезда Всероссийского общества почвоведов имени В.В.Докучаева. Суздаль, 2000, кн. 3, с. 286-287.
59. Косарева Ю.М., Ковалева Н.О. Признаки палеогидроморфизма почв национального парка «Алемедин». // Тезисы докладов международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов-2001». М, МГУ, 2001, с. 67.
60. Ковалева Н.О. Почвы как индикатор изменений климата в горных регионах Средней Азии. // Международный симпозиум «Функции почв в геосферно-биосферных системах» М., МГУ, 2001, с. 87-88.
61. Kovaleva N. Soil as indicator of the Paleoclimatic Changes in the Centrale Asia. П Functions of soils in The geosphere-biosphere systems. M., Russia, august. 2001, pp. 81-82.
62. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Лигнин как предшественник гумуса в серых лесных почвах. // Международный симпозиум «Функции почв в геосферно-биосферных системах» М., МГУ, 2001, с. 86-87.
63. Kovalev I., Kovaleva N. Lignin as a Precursor of Humus in the Grey Forest Soils. . // Functions of soils in The geosphere-biosphere systems. M., Russia, august. 2001, pp. 80-81.
64. Kovaleva N.O. Northern Tian-Shan paleosoil-sedimentary sequences as a record of major climatic events in the last 30000 years. // VI International symposium and Field Workshop on Paleopedology (ISFWP), Mexico, 2001, pp. 23-24.
65. Ковалева H.O., Ковалев И В. Лигнин как индикатор устойчивости органического вещества серых лесных почв к естественным и антропогенным воздействиям. // Международная конференция «Устойчивость почв к естественным и антропогенным воздействиям» М., 2002, с. 37.
66. Косарева Ю.М., Ковалева Н.О. Исследование почв как основа для реконструкции агропейзажа и палеолавдшафтов археологических заказников. // Конференция молодых ученых с международным участием. Санкт-Петербург, 2002, с. 47.
67. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Трансформация органического вещества серых лесных почв при оглеении и конкрециеобразовании. // Международная конференция «Гидроморфные почвы - генезис, мелиорация, использование». М., МГУ, 2002, с. 110.
68. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Исследование лигнина в почвах методом газовой хроматографии. // Тезисы докладов II Международной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Москва — Санкт-Петербург, 2003, с. 42-43.
69. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Использование метода 13С и 31Р-ЯМР спектроскопии в исследованиях органического вещества конкреционных новообразований. //Тезисы докладов II Международной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Москва - Санкт-Петербург, 2003, с. 39-40.
70. Ковалева И.О. Органическое вещество почв как источник палеоклиматической и палеоландшафтной информации. // Тезисы докладов II Международной конференции «Гуминовые вещества в биосфере», Москва - Санкт-Петербург, 2003, с. 40-41.
71. Kovalev I, Kovaleva N. Effect of drainage on the status and composition of Fe-Mn-concretions. H Eurosoil-2004. Abstracts. Freiburg. Germany. Institut of Soil Science and Forest Nutrition University of Freiburg, p. 174.
72. Kovaleva N, Kovalev I. Lignin transformation in Soils of Different Ecosystems. //Eurosoil-2004. Abstracts. Freiburg. Germany, Institut of Soil Science and Forest Nutrition University of Freiburg, p. 342.
73. Ковалева Н.О. Почвы Высокой Азии как индикатор изменений климата последних 30000 лет. // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск. «Наука-Центр». 2004, с. 245.
74. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Трансформация органического вещества серых лесных почв под воздействием гидроморфизма и осушения. // Материалы IV съезда Докучаевского общества почвоведов. Новосибирск. «Наука-Центр». 2004, с. 304.
75. Kovaleva Natalia Northern Tian-Shan paleosoil Sedimentary sequences as a record of major climatic events in the last 30,000 years //Revista Mexicana de Ciencias, 2004, V.21,№1, pp. 71-78.
76. Ковалева H.O., Терентьева Е.В., Ковалев И.В. Липидная фракцш почвенного гумуса как источник палеопедологической информации. //Тезисы докладов III Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере». Санкт-Петербург, 2005, с. 64-65.
77. Владыченский A.C., Ковалева H.O., Косарева Ю.М. Органическое вещество погребенных почв тундровых луговин южной части Хибинских гор. //Устойчивость экосистем и проблема сохранения биоразнообразия на Севере. Кировск, 2006, т. 2, с. 155-160.
78. Ковалева H.O., Ковалев ИЛ. Изменение структуры почвенного покрова в результате ландшафтного строительства. //Материалы Международной научной конференции «Пространственно-временная организация почвенного покрова: теоретические и прикладные аспекты». Санкт-Петербург, 2007, с. 447-449.
79. Ковалева Н.О. Почвы как индикатор эволюции горных биогеосисгем в голоцене. //Тезисы докладов Международной научно-практической конференции «Экология биосистем: проблемы изучения, индикации и прогнозирования. Астрахань, ч. 1,2007, с. 131-132.
80. Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Биофильные элементы при конкрециообразовашш. //Ноосферные изменения в почвенном покрове. Владивосток. Изд-во Дальневосг. ун-та, 2007, с. 265-268.
81. Ковалева Н.О. Роль биологического круговорота элементов в эволюции ландшафтов. XV школа «Экология и почвы». Пущино, 2007, с. 25-26.
82. Ковалева H.O., Ковалев И.В. Лигнин в лесных почвах разных экосистем. //Лесное почвоведение: итога, проблемы, перспективы. Международная научная конференция. Сыктывкар, 2007, с. 168-169.
83. Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Инженерное почвоведение и почвешю-ландшафтный инжиниринг. // Материалы I Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям». М., Макс-Пресс, 2008, с. 134-135.
84. Kovaleva N. Eurasian mountain soils as a paleoarchives of Holocene. Eurosoil-2008. Book of abstracts. Vienna, 2008, pp. 139-140.
85. Ковалева Н.О. Палеопочвы как источник палеоклиматической и палеоландшафтной инофрмации. // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.В.Докучаева, Ростов-на-Дону, 2008, с. 327.
86. Ковалев И.В., Ковалева И.О. Биохимия лигнина в почвах периодического переувлажнения. // Материалы V съезда Всероссийского общества почвоведов им. В.ВДокучаева, Ростов-на-Дону, 2008, с. 77. Электронные публикации
87. Ковалева Н.О. Почвы как индикатор изменений климата последних 30 тысяч лет в горных регионах Средней Азии. // Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2006, выпуск 2. № 2, с. 1-20. http://soilinst.msu.ru
88. Владыченский A.C. Ковалева Н О., Косарева Ю.М. Органическое вещество голоценовых почв Хибинского горного массива. II Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2006, выпуск 2, № 2, с. 213-228. http://soilinst.msu.ru
89. Владыченский A.C., Ковалева H.O., Косарева Ю.М. Минералогия и валовый состав почв троговых долин Хибинского горного массива. // Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2007, выпуск 1. № I.e. 1-19.http://soilinst.msu.nl
90. Ковалева Н.О. Самсоненко Ю.М. Палеопочвы средневекового аланского городища Кяфар (Карачай). // Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2008, выпуск 8, № 8, с.44-54. http://soilinst.msu.ru
91. Добровольский Г.В., Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Роль почвенных новообразований в иммобилизации углерода, азота и фосфора в почвах начальных стадий заболачивания. // Электронный журнал «Доклады по экологическому почвоведению». 2006, выпуск. 1, № 1,с. 119-131. http://soilinst.msu.ru
Подписано в печать 30.09.09 Формат 60x88 1/16. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 848 Отпечатано в ООО «Соцветие красок» 119991 г.Москва, Ленинские горы, д.1 Главное здание МГУ, к. А-102
Содержание диссертации, доктора биологических наук, Ковалева, Наталия Олеговна
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Современные представления о возможности использования горных почв в палеоклиматических исследованиях
1.1. Особенности формирования почвенного покрова гор как архива палеоклиматической информации.
1.1.1 .Биоклиматические пояса и зоны. Структура вертикальной поясности.
1.1.2.Морфоструктурный подход к изучению горных почв.
1.1.3. Геосистемный подход к изучению почвенного покрова гор.
1.1.4. Полихронность почвенного покрова гор.
1.2. Эволюция ландшафтов Тянь-Шаня и Памиро-Алая в позднеледниковье и голоцене. Факты и гипотезы.
1.3. Состояние изученности палеопочв Кавказа.
1. 4. Палеогеография и палеопочвоведение Хибин в голоцене.
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований
2.1. Характеристика объектов исследования.
2.1.1. Почвы Тянь-Шаня и Памиро-Алая.
2.1.1.1. Характеристика почвенного покрова и описание ключевых участков исследования в горах Средней Азии. 71
2.1.1.2. Характеристика условий почвообразования в Высокой Азии.
2.1.2. Почвы Кавказа.
2.1.2.1. Характеристика почвенного покрова и описание ключевых участков.
2.1.2.2. Характеристика условий почвообразования на Кавказе.
2.1.3. Почвы Хибинского горного массива.
2.1.3.1. Характеристика почвенного покрова и района исследований.
2.1.3.2. Условия почвообразования в Хибинском горном массиве.
2.2. Методы и подходы.
ГЛАВА 3. Теоретические основы и методология использования свойств горных почв в диагностике палеоклимата.
3.1. Концепция педоклиматостратиграфии.
3.2. Хроногеохимические закономерности гумусообразования.
3.3. Система климатоиндикаторов.
ГЛАВА 4. Запись природной среды в почвах горных ландшафтов
4.1. Педоклиматостратиграфия Тянь-Шаня и Памиро-Алая.
4.1.1. Особенности структур почвенного покрова.
4.1.2. Хроноряды почв ледниковых долин.
4.1.3. Морфология почв.
4.1.3.1. Формы эволюции почв в филогенезе.
4.1.3.2. Морфология лессово-почвенных серий.
4.1.3.3. Микроморфологическая диагностика древнего педогенеза.
4.1.4. Физические свойства почв.
4.1.4.1. Особенности гидрологического режима горных почв.
4.1.4.2. Гранулометрический состав почв.
4.1.5. Минералогия почв троговых долин.
4.1.6. Химические свойства почв Высокой Азии.
4.1.6.1. Характеристика элементного состава почв.
4.1.6.2. Характеристика группового состава железа.
4.1.7. Характеристика органического вещества.
4.1.7.1. Гумусное состояние почв - продукт биологического круговорота.
4.1.7.2. Групповой и фракционный состав гумуса.
4.1.7.3. Роль полисахаридов в диагностике древнего педогенеза.
4.1.7.4. Система индикаторных признаков органического вещества.
4.1.7.5. Строение молекул разновозрастных гуминовых кислот по данным 13С-ЯМР-спекгроскопии.
4.1.7.6. Роль лигнина в диагностике палеорастительности и палеоклимата.
4.1.7.7. Роль органических соединений фосфора почв в палеоклиматической диагностике, по данным 31Р-ЯМР-спектроскопии
4.1.8. Соотношение природной и антропогенной составляющей в формировании почв как архива информации.
Роль биологического круговорота элементов в эволюции ландшафтов.
4.1.9. Палеоклиматическая реконструкция событий позднеледниковья и голоцена в горных системах Средней Азии.
4.2. Дневные и погребенные почвы троговых долин Кавказа.
4.2.1. Структура почвенного покрова гор (на примере территории Карачаево-Черкесии).
4.2.2. Хронология моренных стадий и возраст почв Кавказа.
4.2.3. Морфология горных почв Кавказа.
4.2.4. Спектральная отражательная способность почв.
4.2.5. Характеристика химических свойств почв Кавказа.
4.2.6. Характеристика органического вещества почв Кавказа.
4.2.7. Спектры ядерного магнитного резонанса гуминовых кислот.
4.2.8. Инфракрасные спектры гуминовых кислот.
4.2.9. Индикаторные признаки элементного состава почв.
4.2.10. Физические свойства горных почв Кавказа.
4.2.11. Педоклиматостратиграфия Северного Кавказа.
4.3. Педоклиматостратиграфия Хибин.
4.3.1. Морфологические свойства почв.
4.3.2. Химические свойства почв.
4.3.3. Магнитная восприимчивость.
4.3.4. Гранулометрический состав почв.
4.3.5. Минералогический состав почв.
4.3.6. Валовой состав почв. 437 4.3.7 Органическое вещество почв.
4.3.7.1. Групповой и фракционный состав гумуса.
4.3.7.2. Оптические свойства гуминовых кислот.
4.3.7.3. Элементный состав гуминовых кислот.
4.3.7.4. Инфракрасные спектры гуминовых кислот.
4.3.7.5. Система индикаторных признаков органического вещества.
4.3.8. Возраст почв.
4.3.9. Реконструкция палеоклимата Хибин в голоцене.
ГЛАВА 5. Корреляция палеоклиматических событий позднеледниковья и голоцена в различных регионах Евразии 490 ВЫВОДЫ 495 Список литературы 497 ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение Диссертация по биологии, на тему "Горные почвы Евразии как палеоклиматический архив позднеледниковья и голоцена"
Глобальное потепление климата, таяние высокогорных ледников и сокращение ресурсов пресной воды, непрекращающийся подъем уровня мирового океана и неравномерное распределение последствий климатических изменений привлекают все возрастающий интерес к фундаментальной проблеме выявления климатических трендов прошлых эпох и к поиску методов их исследования. Понимание закономерностей атмосферных флуктуаций, от которых напрямую зависит жизнеспособность человечества, осложняется тем, что климатические процессы инерционны, а потому трудно предсказуемы на основе прямых измерений, масштабы проблемы глобальны и требуют общерегиональных и общепланетарных подходов к исследованию.
Однако любой климатический сценарий, даже кратковременный, проявляется и регистрируется, прежде всего, в наивысших частях биосферы - в горных ландшафтах, которые до сегодняшнего дня являются центрами современных оледенений. Настоящим архивом палеоклиматической информации в горах являются почвы. Однако сводных сравнительно-аналитических работ о палеопочвах горных экосистем не существует, как не существует и методологии их использования для целей палеоклиматических реконструкций или прогнозного моделирования.
Цель исследования — разработка теоретических основ и методологии распознавания и считывания палеоклиматической информации из разновозрастных почвенных объектов (педоклиматостратиграфии) на примере создания обобщенной палеоклиматической реконструкции для горной Евразии в позднеледниковье и голоцене.
Задачи исследования: • изучить закономерности распространения и хронологии горных палеопочв;
• разработать систему почвенных индикаторных признаков (климатических индикаторов) для целей ее использования в педоклиматостратиграфии;
• выполнить палеоклиматические реконструкции для горных регионов Евразии с различными типами вертикальной зональности;
• составить обобщенную картину изменения климата, некоторых горных систем Евразии в позднеледниковье и голоцене;
• сопоставить полученные результаты с глобальной климатической шкалой.
Защищаемые положения
1. Установлена полихронность и полигенетичность почв в горах. Облик почвенного покрова во многом определяется динамикой оледенения.
2. Существующие современные структуры вертикальной зональности почв, а также типы гумуса и типы почвообразования разновозрастны. Свойства гумуса почв определяются биохимическим* составом растительности.
3. Граница позднеледниковья и голоцена — хронологический рубеж эволюции педосферы.
4. Система почвенных климатоиндикаторов может, успешно применяться для палеоклиматических реконструкций. Обосновано направление педоклиматостратиграфии в системе климатической стратиграфии.
5. Выявленные длиннопериодные климатические тренды^ носят глобальный характер, короткопериодные - не были синхронны в разных регионах Евразии.
-
Ковалева, Наталия Олеговна
-
доктора биологических наук
-
Москва, 2009
-
ВАК 03.00.27
- Климат Северной Евразии в позднеледниковье и голоцене
- Формирование и эволюция ландшафтов Северо-Двинской впадины в позднеледниковье и голоцене
- Почвы и условия почвообразования в начале II тысячелетия н.э. в Новосибирском Приобье
- Палеопочвы и природные условия их формирования в голоцене на территории Центрально-Тувинской котловины
- Палеогеография и палеоклимат позднеледниковья и голоцена в северной и средней подзонах тайги Тимано-Печоро-Вычегодского региона (по палинологическим данным)
