Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Реконструкция истории развития почв и природной среды степного Предуралья в голоцене (с использованием методов геохимии стабильных изотопов)

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "Реконструкция истории развития почв и природной среды степного Предуралья в голоцене (с использованием методов геохимии стабильных изотопов)"

РГБ ОД.

на правах рукописи

I 7 Ш 1097

Рысков Ярослав Георгиевич

РЕКОНСТРУКЦИЯ ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ ПОЧВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ СТЕПНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ В ГОЛОЦЕНЕ (С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ГЕОХИМИИ СТАБИЛЬНЫХ ИЗОТОПОВ)

(Специальность 03.00.27 - почвоведение) АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических

наук

ПУВДНО 1996

Работа выполнена в лаборатории геохимии и минералогии почв Института почвоведения и фотосинтеза РАН

Научные руководители: доктор биологических наук В.А.Демкин

кандидат биологических наук Е.Г.Моргун

Официальные оппоненты: доктор биологических наук В.М.Алифанов

кандидат географических наук А.Л.Александровский Ведущее учреждение: Почвенный институт им.В.В.Докучаева

Защита состоится "-//" Л 199?"в 1530 час. на заседании Диссертационного советак'ОЙ,С47£в МГУ им.Ломоносова в аудитории М-2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ

Автореферат разослан » I"" 1

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации на заседании Диссертационного совета в МГУ им.М.В.Ломоносова, а отзывы на автореферат в 2-х экземплярах просим направлять по адресу: 119899, Москва, Воробьевы горы, МГУ, факультет почвоведения, Ученый совет.

Ученый секретарь Диссертационного совета

(МотузоЕа Г.В.)

ВВЕДЕНИЕ,

Актуальность работы. Установление закономерностей пространствен-з-временной изменчивости почв и почвенного покрова-дает ключ к познано многих природных процессов, определяющих направленность развития юсферы и ее отдельных компонентов. Поэтому далеко не случаен все ззрастающий интерес исследователей к вопросам голоценовой истории зчвообразования, которые в настоящее время активно разрабатываются Л.Александровским, Б.П.Ахтырцевым, А.Н.Геннадиевым, В.А.Демкиным, В.Ивановым, Н.А.Караваевой, И.А.Соколовым,. В.О.Таргульяном и други-I. До последнего времени вне поля зрения в генетико-эволюционном ас-;кте оставалась территория степного Предуралья. Между тем она предс-1вляет несомненный научный интерес, так как является переходной зоной г умеренно-континентальной восточно-европейской почвенно-климатичес-зй фации к континентальной западносибирско-казахстанской, которые ха-1ктеризовались заметными различиями в ходе голоценового педогенеза 1ванов,1992). Успех проведения палеопочвенных исследований определя-?ся прежде всего набором используемых методов. К числу весьма инфор-1тивных в этой области можно отнести методы геохимии стабильных изо->пов, которые в настоящее время широко используются в России и в ми-

но до сих пер не получили достаточного применения при изучении гребенных почв.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является ре-шетрукция истории развития почв и природной среды степного Преду-шья в голоцене с использованием почвенно-археологического метода и !Тодов изотопной геохимии. В связи с этим решаются следующие задачи:

1. Сравнительный анализ свойств разновозрастных палеопочв архео->гических памятников.

2. Разработка комплекра палеопочвенных параметров как индикаторов >стояния и изменения природной среды.

3. Апробация изотопных методов для познания вековых закономернос-^й протекания почвенных процессов и реконструкции голоценовой истории" 1звития климата.

Объектами исследования послужили: 1) комплекс современных слитых 1чв микрорельефа гильгай (Ставрополье); 2)палеопочвы, погребенные под 13новоэрастными археологическими памятниками, а также песчаными эоло-(ми наносами (Предуралье). Исследованные курганные погребальные компасы относятся к различным культурно-историческим общностям эпох юнзы, раннего железа и средневековья. В геоморфологическом отношении :и приурочены к возвышенности Общий Сырт, Подуральскму плато, а ели-

тые почвы микрорельефа гильгай - к югу Ставропольской возвышенности. Ключевые участки расположены в пределах современных суглинистых ареалов черноземов обыкновенных и темно-каштаноых почв, а также террасовых песчаных массивов.

Научная новизна. Полученные новые данные касаются теоретических у методических аспеков изучения истории развития почв и природной средь в голоцене. Их можно обобщить в качестве следующих защищаемых положена

1. Почвообразовательный процесс в степном Предуралье на протяжении голоцена характеризовался цикличностью. В течение этого времена происходили обратимые эволюционные преобразования черноземов южных i обыкновенные, каштановых почв в темно-каштановые.

2. Палеопочвенные данные свидетельствуют о значительной изменчивости степени континентальности и увлажненности климата за последние 10 тысяч лет, в результате которой происходила периодическая миграция границ почвенно-географических зон (подзон) к северу либо к югу.

3. Изотопный состав углерода гумуса, углерода и кислорода педо-генных карбонатов в достаточно полной мере отражают природные условия формирования и развития почв.

Апробация. Теоретические аспекты результатов исследований используются в учебных курсах Путинского Государственного университета, доложены на кафедре общего почвоведения МГУ, XV конгрессе международное общества почвоведов (Мексика,1994), II съезде общества почвоведов при РАН (Петербург, 1996), Всероссийском совещании по изучению четвертичного периода (Москва, 1994) международных конференциях: "Применение методов естественных наук в археологии" (Петербург, 1994), "Россия и Восток: проблемы взаимодействия." (Челябинск, 1995), XIV симпозиуме пс геохимии изотопов (Москва, 1995), "Global Analysis,Interpretation and Modelling" (Германия, 1995), "Biosphere and atmosphere changes." (Бразилия, 1995), XIV Int. Congress of Int. Union for Quaternary research (Германия, 1995), "Quaternary Deserts and Climatic Change." (OAE, 1995), 3rd Int. Symposium on Environment Geochemistry, (Польша, 1994), "Asian ecosystems and their protection" (Монголия, 1995), 30th International Geological Congress (Китай, 1996) и др.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 40 работ, е том числе 17 за рубежом.

Объем работы Диссертационная работа изложена на 145 страницах, включает 18 таблиц, 9 рисунков. Состоит из введения, шести глав, выво-

1В. Список литературы включает 355 источников, из них 39 на иностран-[х языках.

Работа выполнялась в институте почвоведения и фотосинтеза РАН на отяжении 1991-1996 гг. Полевые исследования проводились совместно с :спедициями Ин-та археологии РАН (руководитель д.и.н. Л.Т.Яблонский) Оренбургского педагогического института (руководитель к.и.н. Н.Л. ргунова). Автор глубоко признателен н.с. С.А.Олейнику за помощь в оведении изотопных исследований, а также сотрудникам лаборатории ге-имии и минералогии почв ИПФС РАН за постоянную поддержку и внимание, нсультации и помощь.

Автор приносит свою искреннюю благодарность научным руководителям боты - к.С.н. Е.Г.Моргуну и д.б.н. В.А.Демкину.

Личный вклад автора в решении поставленных задач заключался в зработке программы и методики исследований, проведении экспедицион-х работ и сборе полевого фактического материала, морфогенетическом ализе объектов, обработке и интерпретации аналитических данных, тео-тическом обобщении оригинальной и литературной информации, реатаза-и научной концепции и формулировке выводов.

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Литературный обзор посвящен критическому анализу существующих едставлений о голоценовой эволюции почв евразийских степей и совре-ннсму состоянию методической и методологической баз этих исследова-й. Проблема генезиса и эволюции степных и сухостепнпх почв различных гионов отражена в большом количестве публикаций (Герасимов, 1933; 50; Прасолов, 1939; Усов,1940; Афанасьева, 1946; Земляницкий,1949; вда, 1950; Першина, 1957; Ерсхина, 1959; Ковда, Самойлова, 1966; Ма-нов и др.,1967; Крупеников, 1967;1992 Золотун, 1974, Таргульян, гксандровский,« 1976; Киселева, 1976; Рубилин, Козырева, 1980; Алек-адровский, 1983, 1995, Демкин, Иванов, 1985; Б.Ахтырцев, А.Ахтырцев, 36, 1993, Марголина и др., 1988, Иванов,1992; Лебедева, 1992; Дем-я.1993; Демкин, Рысков, Русанов, 1995; Иванов, Демкин, 1996; и др.). зтличие от степного Предуралья, современные представления об эволю-л почв степной и сухостепной зон Восточной Европы и Западной Сибири <азахстана носят довольно полный характер благодаря комплексным поч-зно-археологическим исследованиям. Возможность прямого сравнительно-анализа разновозрастных палеопочв, погребенных под курганными насы-

пями, существенно повышает достоверность и обоснованность палеопедоло-гических реконструкций (Крупеников,1960; Маданов и др., 1967, Виноградов, Мамедов, Степанов, 1969, Савостьянова, Нащокин, 1974; Золо-тун,1974; Иванов, Александровский, 1974, Александровский.1983; Ахтыр-цев,1986; Воробьева,1988;Иванов,1988; Песочина,1988; Геннадиев,1990; Губин,1990; Иванов,1992; Демкин, 1993, Иванов,Васильев,1995; Дем-кин,Рысков, Русанов, 1995; и др.).

Резервы дальнейшего развития этого направления исследований могут быть реализованы в комплексном изучении объектов максимально всем! возможными методами. Одними из таковых могут быть изотопные подходы. Известно, что процессы и условия формирования карбонатов степньс почв приводят к различному их изотопному составу. Вариации отношен^ стабильных изотопов 13с/12с и 180/160 в педогенных карбонатах отражаю! различные механизмы й условия их формирования, и также широко используются для реконструкции последних (Рысков и др.,1995).

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В главе дается подробная характеристика районов исследования, i том числе особенности климата, геологического строения, рельефа, палеогеографии, почвенно-растительного покрова.

Исследованные памятники охватывают почти весь спектр археологических культур второй половины голоцена. Наиболее ранние из них датируются второй половиной III тыс. до н.э. а также рубежом III-II тыс. до н.э. (ямное и ямно-полтавкинское время). Средняя бронза (XIX-XYI1 вв. до н.э.) представлена на исследованной территории полтавкинсков культурой. К финальному этапу эпохи бронзы относятся курганы срубногс времени (XVI-XIII вв. до н.э.). Памятники раннежелезного времени датируются VI-V вв. до н.э. (савроматское время), IV-I3 вв. до н.э. (ран-несарматское) и II-IV вв н.э. (позднесарматское ). Эпоха средневековья представлена золотоордынским периодом (XIV-XV вв. н.э).*

В главе характеризуются общие и частные методы, применявшиеся нами при изучении палеопочв. Приведено описание и теоретическое обоснование почвенно-археологического метода.

Общее число разрезов современных и погребенных почв, непосредственно изученных автором, составляет около 45. Массовые химические анализы проведены более чем в 200 образцах. Кроме того, определялось соотношение стабильных изотопов 13С/12С и 180/160 в карбонатных ново-

образованиях черноземных и темно-каштановых почв. Для характеристики литогенных карбонатов анализировались зерна обломков известняков, выделенные под микроскопом из крупной фракции почв. В верхних горизонтах определялось соотношение стабильных изотопов 1ЭС/12С гумуса.

Использование методов изотопной геохимии в изучении динамики природной среды, почвенных свойств и процессов. Вариации отношений ста-5ильных изотопов 13С/12С и 180/160 в педогенных карбонатах отражают различные механизмы и природные условия их формирования и широко используются для реконструкции последних. (Amundson,Lund,1987; Gerling, 1984; Dever et al.,1987; /agaritz et al., 1981; Marion et al., 1991 и др.) Исследования :роводились в южной части Ставро-юльской возвышенности. Среднего-девая норма осадков 525 мм. Поч-зообразующие породы - Pg-N глины,' )богащенные разбухающими минерами. Хорошо развит микрорельеф 'ипа гильгай. В соответствие с [ифференцированным режимом влаж-гости в микропонижении и на скло-:е сформировался слитой чернозем, микропонижении - лугово-болот-ая почва. Определялся изотопный остав углерода гумуса, а также зотопный состав углерода и кис-орода различных форм карбонатов, соответствие с морфологическими ризнаками и изотопным составом ыло выделено несколько генераций арбонатов(рис.1): А - белоглазка I), белоглазка (II), рассеянные арбонаты, также твердый карбо-атный желвак с глубины 60 см; в твердые желваки, обломки из-эстняков; С - карбонатный налет мышиной норке. Изотопный состав

Рис.1. Распределение теоретических и экспериментальных величин и (Г1О0 для карбонатов. Обозначения: а - теоретические величины сГ 0 для разных температур; б; в; г - теоретические величины ¿¡I С для разных температур: б -чернозем обыкновенный слитои (микроповышение); в - слитозем (микросклон); г - лугово-болотная почва (микропонижение). Экспериментальные величины £1с>С и (Р°0 карбонатов для почв: д - чернозем обыкновенный слитой (микроповышение); е - слитозем (микросклон); без контура - лу-гово-болотная (микропонижение); ж -почва без новообразований. Формы карбонатных новообразований: 1 -журавчики; 2 - белоглазка I; 3 -белоглазка II; '4 - обломки известняка; 5 - налет карбонатов в норе.

педогенных карбонатов значительно "легче" литогенных морских известняков (-1 - +2о/оо) и соответствует таковому для местной растительности, что подтверждает их педогенное происхождение. Желваки по изотопному составу сходны с белоглазкой, сформировавшейся на той же глубине. Это наводит на мысль, что желваки, перемещенные в результате педотурбаций, были частично перекристаллизованы в приповерхностных условиях. С целью реконструкции условий и механизмов формирования СаС03 сравним экспериментальные и теоретически рассчитанные данные. Были ра-ассчитаны факторы фракционирования изотопов 0 для осаждения карбонатов при промораживании, испарении и транспирации для наиболее вероятных температур (0°, 7°, 15°, 25°). Сравнение рассчитанных и измеренных значений изотопного состава для С и 0 изотопов показало, что формирование почвенных карбонатов происходило в результате эвапотранспирации при изотопном равновесии с почвенной С02 и влагой. Карбонатный налет в мышиной норе осаждался при более интенсивном испарении .почвенного раствора. Генерация карбонатов А соответствует современной стадии аккумуляции, в то время как В-генерация представляет собой реликт, сформировавшийся при более теплых и влажных условиях.

Таким образом, различаются три генерации карбонатов по изотопному составу. Большая часть запасов карбонатов имеет педогенное происхождение. Все генерации карбонатов сформировались во время эвапотранспирации. Наблюдалось как минимум два этапа карбонатного накопления -современный и в более теплую и влажную эпоху.

Для оценки истории развития этих почв мы проанализировали изотопный состав гумуса (табл.1). В микроповышении он по профилю практически идентичен, т.к. почвенный материал на бугорке наиболее перемешан в ходе педотурбаций. На склоне же и в микропонижении он имеет другой изотопный состав в одном из ниж-

них горизонтов, равный -23,0 --23,3 о/оо, который характерен для почв более аридных областей, в частности, для каштановых почв (Рысков и др. 1996). Таким образом, мы имеем в профиле слитых почв, развивающихся сейчас в чернозем-но-степных условиях, реликт гумуса прошлых, более аридных эпох. Таким образом, изотопный подход оказался

Таблица 1

Изотопный состав гумуса почв гидъгайного комплекса (Ставропольская возвышенность)

Глубина, си ¿"-С. о/о0 Элемент релъеСа

0-20 -85.8 Микроповышеиие

20-60 -25,5

50-100 -25,3

0-15 -25,4 Микросклон

15-30 -24,8

30-70 -26.1

70-105 -23,3

105-127 -25,1

128-145 -24,8

0-10 -24,5 Микрозападина

20-65 -25,г - "-

65-109 -25,4

103-125 -24,9 - "-

130-150 -23,0

сьма информативным для реконструкции условий почвообразования.

Глава 3. Эволюция черноземов возвышенности Общий Сырт.

Исследуемый регион приурочен к юго-восточной части возвышенности щий Сырт. Абсолютные высоты территории около 200 м. Среднегодовая рма атмосферных осадков 400 мм. Ключевой объект расположен в 60 км к веру от г.Оренбурга. Он занимает нижнюю часть водораздела мелких рек ссейна р.Урал. Проведено изучение палеопочв трех археологических латников, а также современных фоновых почв. Время сооружения курганов носится к ХУ-Х1У вв да н.э.

Проведенное сравнительное изучение погребенных и современных почв идетельствует о том, что в пределах исследованного региона в течение следних 3 500 лет существенные изменения затронули такие свойства и изнаки, как мощность гумусового горизонта, карбонатность, засолен-зть, солонцеватость и ряд других. (Табл.2) Одни из наиболее заметных эобразований претерпел гумусовый профиль. С середины II тыс. до н.э.

Таблицз 2

(орфологкческие и химические свойства погребенных и современных почв сухостепной зоны

Показатели (Эпоха бронзы. I Эпоха раннего железа 1

1середина П тыс. 1............... шыувв.н.э. 1 Современность

1до н.э. !¥1-Увв.до н.э.1 11У-11вв.до н.э. 1

:чество изученных курганов 9 7 19 1 -

ость гумусового горизонта

¡, см/выборка 22/24 26/49 27/25 29/14 33/55

ржание гумуса в гор.А1, 1 2-3 3-4 3-4 - 2,5-3

енъ языковатости гумусового

зонта сильная средняя средняя средняя слабая

енъ эадернованности гор.А1 слабая средняя средняя средняя средняя

улометрический состав легкосуглинистый легкосуглинис- легко-.средне- . легкосугли- среднесугли-

тый суглинистый нистый нистын

шеяне содержания глины в

В к гор.А1 1,3 1,2 1.2 - 1,3

енъ выраженности признаков слабая или отсут- остаточная или отсутствует отсутствует ш

нцеватости ствует остаточная

ина вскипания, сы 14 27 27 29 33

няя граница аккумуляции

онатов, см 15 30 30 29 34

невзвешенное содержание

3 в слое 0-2 м, I 9,3 10,6 9,7 - 9,7

няя граница аккумуляции

ораствородк солеи, сы 79 154 133 160 более 200

невзвешенное содержание

□растворимых солеи в

0-2 м, г 0,29 0,12 0,24 - 0,07

няя граница аккумуляции

а, см 85 170 152 160 более 200

невзвешенное содержание

а в слое 0-2 м, 2 0,54 0,04 0,19 - 0,07

химизма почвенного профиля С1-Б04-Са SOij-Cl-Na S04-Cl-Na - нсоз-са

непрофильная величина рН 8,0 7,8 7,9 - 7,7

чина магнитной восприимчи-

и в гор.А1, п*10 5 ед.СИ 60 100 85 110 110

ип почв каштановая темно-каштановые

настоящего времени мощность гумусового горизонта А1+АВ увеличилась

на 8 см. При этом содержание органического вещества в гор.Ai возросл< примерно на 2%. Скорость роста мощности гор. Ai+AB равнялась 0,< см/100 лет.■ Запасы гумуса в полуметровом слое увеличились примерно н; 70 т/га или на 35%. Заметно уменьшилась степень.языксватости гумусового профиля почв.

В течение последних 3 500 лет в почвах региона наблюдалась хорош< выраженная нисходящая миграция карбонатов. Их потери из слоя 0-50 с» составили 570 т/га или 70%. Запасы же карбонатов в двухметровой толщ« снизились незначительно, не более чем на 10%. Следовательно, перемещение углекислых солей кальция происходило главным образом из верхнее части почвенного профиля с аккумуляцией во втором метре. Скорость выноса СаСОз из полуметрового слоя была 16,3 г/и2 в год, а из двухметрового - 11,4 г/м2 в год. С середины II тыс. до н.э. линия вскипанш опустилась с поверхности до 35 см, т.е. скорость ее снижения была равна 1,0 см/100 лет. Скорость перемещения верхней границы морфологических выделений карбонатов составляла 0,6 см/100лет. В зоне 30-50 см и> прожилочные выделения трансформировались в дисперсные.

В течение 35 веков запасы легкорастворимых солей в слое 0-200 га снизились на 60%. Скорость выноса солей была небольшой - 0,7г/м2 i год. Верхняя граница солевого горизонта опускалась со скоростьк 4,Зсм/100 лет. Произошла трансформация сульфатно-хлоридно-натриевогс типа засоления на гидрокарбонатно-кальциевый, несколько снизилась щелочность .

Среди других почвенных признаков следует отметить наличие слабо!! солонцеватости в погребенных почвах. Кроме того, для палеопочв былг характерна небольшая текстурная дифференциация верхней части профиля природного происхождения. В современных почвах она несколько усилилась вследствие антропогенного воздействия. Палеочерноземы отличались более высокими значениями магнитной восприимчивости, особенно в гор.Ai (табл.2).

Величина сГ13С гумуса изменилась от -22,6 - -23,9 о/оо в погребенном черноземе южном до -24,4 - -24,2 о/оо в современном черноземе обыкновенном (Табл.5). . Более тяжелый изотопный состав свидетельствует о большей доле С4 растений в растительном покрове региона в позд-небронзовом веке, а, следовательно, о большей аридности климата в этс время.

Таким образом, направленность и масштабы изменчивости свойств почв черноземного степного Предуралья за последние 3 500 лет позволяют

считать, что в течение позднего голоцена на данной территории произошла смена почвенно-географических подзон. Скорее всего этот процесс протекал в I тыс.до н.э. Облик палеочерноземов, развитых в пределах исследованного региона во II тыс. до н.э., свидетельствуют о том, что в эту эпоху климатические условия были более аридными по сравнению с современными. Среднегодовая норма атмосферных осадков скорее всего соответствовала подзоне современных южных черноземов Предуралья и составляла 320-350 мм. Наличие хорошо выраженной языковатости гумусового профиля дает основания говорить о большей степени континентальное™ климата.

Глава 4. Эволюция каштановых почв Подуральского плато.

Исследованные курганы (око¿о 40) расположены на первой и второй надпойменных террасах рек Илек и Хобда с абсолютными высотами 100-150 м. Район входит в зону сухих степей с континентальным климатом. Среднегодовая норма осадков около 300 мм. В растительном покрове преобладает полынково-типчаково-ковыльная ассоциация. Доминирующим подтипом являются темно-каштановые почвы.

Полученные данные позволяют судить о состоянии почв и ландшафтов эегиона в эпохи бронзы (II тыс. до н.э.) и раннего железа (VI в. до 1.э. - IV в. н.э.), направленности и скорости их изменения (Табл.3). 1ля сравнения скоростей изменчивости почв во времени мы предлагаем использовать крэффициент интенсивности временной изменчивости (КИ-?И) почвенных параметров, который определяется по формуле:

100 (Пт2 - ПТ1)

КИВИ ----------------* 100Х , где

Пц (Т1 - Т2)

Т1 и Т2 - начало и конец хроноинтервала (лет назад), а Т2 является началом следующего хроноинтервала; Пц - величина почвенного пара-[етра (в мм, м, т/га, % или других единицах) в момент времени Т1, Лтг то же в момент времени Т2. Определяемая интенсивность почвенных из-енений приводится к 100 годам. Величина КИВИ выражается в +_ X / 100 ет. Изученные археологические памятники дали возможность выделить че-ыре расчетных хроноинтервала: 3500-2500, 2500-2200, 2200-1700 и 700-0 лет назад. Для каждого из них была определена величина КИВИ по 4 почвенным параметрам (табл.4). На основании полученных величин редлагается шкала степени интенсивности временной изменчивости поч-

венных параметров (в +_ % / 100 лет): 0 - изменений нет, 1-5 - слабая, 5-10 - средняя, более 10 - высокая. Согласно этой шкале при переходе от эпохи бронзы к раннему железу, когда каштановые почвы эволюционировали в темно-каштановые, все 14 изученных почвенных параметров испытывали слабую либо среднюю степень изменений. Для раннеже-лезного века была характерна наиболее высокая динамика состояния почвенных свойств, включающая все четыре градации КИВИ. В течение последних 1700 лет степень интенсивности изменения параметров относилась к слабой или вовсе отсутствовала, т.е. этот период времени можно считать самым стабильным этапом педогенеза на протяжении исследованного временного интервала (35 веков).

С середины II тыс. направленности,

Таблица 3. Среднепрсфильные показатели свойств погребенных и современных черноземов возвышенности Общий Сырт

Эпоха бронзы.

Показатели XV-X1V вв.до н.э. Современность

Количество изученных курганов Мощность гумусового горизонта А1+АВ, см

Содержание гумуса в гор.AI, 2 ( реконструкция) Степень яэыковатости гумусового горизонта Гранулометрический состав почв

Отношение содержания глины в гор.В к гор.А1/АВ Степень выраженности признаков солонцеватости Глубина вскипания, см Верхняя граница аккумуляции карбонатов, см Средневзвешенное содержание СаСОэ в слое 0-2 м, Z Верхняя граница аккумуляции легкоррстворимых солеи, см Средневзвешенное содержание легкорастворимых солей в слое 0-2 м, X

Верхняя граница аккумуляции гипса, см

Средневзвешенное содержание гипса в слое 0-2 м, X Тил химизма почвенного профиля

Среднепрофильная величина рн Величина магнитной восприимчивости в гор.AI, п*10-5ед.СИ Подтип почв

3 27 4-5"

сильная

35 5-5 слабая

среднесуглинистый среднесуглинистый

1,1

слабая с поверхности

30

16.8

' 50

0,13 нет 0,03

S0.»-cl-Na

8,3 125

чернозем южный

1.3

нет 35

50

15,5

>200

0,05

нет

0,00

нс0з-са 8,0

110 чернозем обыкновенный

Таблица 4

Величины относительного коэффициента интенсивности временной изменчивости (КИВИ) почвенных параметров для различных хроноинтервалов (в + 1/100 лет)

Почвенные параметры Хроноинтервады, лет назад

3500-2500 2500-2200 2200-17001 1700-0

Мощность гумусового горизонта

А1+В +2 +1 + 1 +1

Содержание гумуса в гор.А1 +4 0 0 0

Величина магнитной восприимчи-

вости в гор.А1 <7 -5 +6 0

Глубина вскипания +9 0 +1 +1

Глубина залегания горизонта +1

аккумуляции карбонатов ♦ 10 0 -1

Средневзвешенное содержание 0 0

карбонатов в слое 0-2 м +1 -3

Содержание карбонатов в акку- + 15

мулятивном горизонте Количество белоглазки в 1 дм +1 -3 0

-2 +11 -3 0

Преобладавший размер белог- 0

лазки +4 +11 +1

Годность карбонатного гори-

зонта ВС1са+ВС2са -2 -4 +11 -1

Глубина залегания солевого

горизонта +9 -5 +4 +3

Средневзвешенное содержание легкорастворимых солей в слое 0-2 м

-6 +33 -8 -3

Глубина залегания горизонта

аккумуляции гипса + 10 -4 +1 +3

Средневзвешенное содержание +125

гипса в сдое 0-2 м -а -7 -2

до н.э. по настоящее время в зависимости от интенсивности и масштабов качественных и количествен-

Таблица 5. Изотопный состав углерода гуиуса современн] погребенных почв степного Предурадья («С °/оо)

Время

Горизонт

Гранулометрический состав

суглинистый песчаный

ных преобразований выделяется четыре этапа в формировании современного облика су-хостепных почв надпойменных террас Илека и Хобды. I э т а п, 3500-2500 лет назад. Главной отличительной особенностью являлось изменение всех исследованных почвенных параметров примерно с одной степенью интенсивности (преобладающая величина КИВИ равна + 4-10% / 100 лет), причем для многих из них она была наивысшей за последние 35 веков. В итоге весь комплекс изменений привел к смене подтиповой принадлежности почв, которые эволюционировали к середине I тыс. до н.э. из каштановых в темно-каштано-Еые. II этап, 2500-2200 лет зазад. Объяснение эволюционных преобразований почв на этом этапе находит в признании наличия кратковременного ранне-

сарматского аридного эпизода. Прежде всего он отразился на поведении водорастворимых компонентов. Так, произошло перемещение значительных масс легкорастворимых солей и гипса из третьего метра во вто-гай. Существенно сократилась мощность карбонатного горизонта за счет юдъема его нижней границы. Резко возросло содержание СаСОз в зоне ак-гумуляции и численности белоглазки при прежнем ее размере. Вместе с ■ем, другие почвенные параметры претерпели менее значительные измене-!ия либо сохранялись в стабильном состоянии. Поэтому данный трехсот-[етний период отличался максимальными различиями в интенсивности вре-[енной изменчивости между отдельными показателями, для которых величи-:а КИВИ варьировала на один-два порядка. Специфика и кратковременность уществования причин динамики почвенных свойств и процессов 2500-2200 ет назад обусловили лишь смену почв на родовом уровне. Ш э т а п.

Современность Чернозеи обыкновенный

Ч ■24,3 -

AB ■24,2 -

В ■24,4 -

ВСса ■24,4 -

Темно-кашшновая почва

А ■24,3 -

В ■24,0

Черноэемовидная почва

А -24,7

В - -22,В

XIV-XV ЕВ. Н.Э. Чернозеиовидная почва

А -23,1

В - -23,7

1I1-1V вв. н.э. Геыно-кашгановая почва

А •24,6 -

В 23.5

IV-II ВВ. ДО Н.3. Теино-каштанов&в псква

А 23,4 -

В 23,5 -

V1-V вв. до н.э. Темно-кзштновая печва

А ■23.В -

В 22,8 -

XIV Е. ДО Н.Э. Каштанов ая почва

А ■25,0 -

В 23,2 -

XV-XIV вв ДО н.э. Чернозем южный

М 23,9

AB 23,2

В 23,6

веса 22,6

XVI В. ДО н.э. Каштановая почва

А 22,4 -

Б 23.5 -

Конец III тыс. Каштановая почва

ДО н.э. А 23,9 -

В 23,4 -

Кашвновидная почва

А - -23,1

В - -23,2

VII ТЫС. ДО н.э. Черноэемовидная лочва

В - -22,9

ВС - -23,6

Рубеж IX-VIII Лугово-сп*епная карбонвяная криоаридная почва

ТЫС. до н.э. ВСс» - -гг.?

X ТЫС. до н.э. Лугово-каштновая саголцёвалзя почва

Вса - -21,6

2200-1700 лет назад. В .течение данного временного интервала изменения карбонатного, солевого и гипсового профилей вновь приобрели направленность, характерную для первого этапа педогенеза. За прошедшие пятьсот лет снизилась степень засоленности почвенно-грунто-вой толщи, мощность карбонатного горизонта и содержание в нем СаСОз достигли прежних значений, изменились количество и размер белоглазки. Заметно возросла величина магнитной восприимчивости в горизонте А1. В целом же интенсивность временной изменчивости почвенных параметров, за исключением двух-трех, стала весьма близкой, преимущественно КИВИ = +_ 1-7% ./ 100 лет. Доминирующие в начале этапа темно-каштановые глубоко-солончаковатые почвы эволюционировали в глубокозасоленные.

IV э т а п, 1700-0 лет назад. Последние 17 веков в развитии почв региона наблюдались минимальные результирующие изменения.- Их интенсивность по отдельным параметрам не превышала +_3% / 100 лет. Следует отметить продолжавшийся процесс рассоления двухметровой толщи. Мощность гумусового горизонта превысила 30 см. Несколько увеличился размер белоглазки. Все эти преобразования носили постепенный характер, однако в результате темно-каштановые маломощные глубокозасоленные почвы сменились среднемощными незаселенными, несолонцеватыми или остаточно-солонцеватыми.

Таким образом, почвообразовательный процесс в сухих степях Южного Урала во второй половине суббореального - первой половине субатлантического периодов голоцена характеризовался высокой динамичностью. Так, еще во II тыс. до н.э. на территории левобережного Илека господствовали каштановые почвы, но уже к середине I тыс. до н.э. они эволюционировали в темно-каштановые, северным рубежом которых в настоящее время зачастую является долина Илека. Следовательно, в течение рассматриваемого хроноинтервала (примерно 3500-2500 лет назад) произошел сдвиг почвенно-географических подзон к югу. Наряду с подтиповыми признаками непрерывно происходила направленная или циклическая смена родовых таксонов почв.

Сравнительный анализ свойств палеопочв бронзового и раннежелезно-го веков позволяет высказать ряд соображений об изменении климатических условий в сухих степях Предуралья на протяжении П-1 тысячелетий до н.э. Хараг „р преобразования гумусового профиля в течение этого времени (увеличение его мощности, уменьшение степени языковатости) да. ет основание предположить наличие тенденции смягчения континентальнос-ти климата. Признаки аридизации климата отчетливо заметны по "утяжеле-

нию" изотопного состава углерода гумуса в эпоху поздней бронзы (XVI-XIII вв до н.э.) и гораздо в меньшей степени в раннесарматское время (IV-II вв до н.э.). Более мягкие условия, сходные с современными, наблюдались в савроматское время (У1-У вв до н.э.), о чем свидетельствует более "легкий" изотопный состав гумуса (табл.5).

Полученные палеопочвенные данные позволяют предложить следующую хронологию климатических событий в сухих степях Предуралья с эпохи ранней бронзы до настоящего времени: - конец III тыс. до н.э. - первая половина II тыс. до н.э.: усиление степени континентальное™ и ариди-зация; - вторая половина II тыс. до н.э. - первая половина I тыс. до н.э.: ослабление степени континентальности с некоторым увеличением увлажненности; - вторая половина I тыс. до н.э.: аридизация; - конец I тыс. до н.э. - первая половина I тыс. н.э.: смягчение климата с повышением увлажненности; - вторая половина I тыс. н.э. - II тыс. н.э.: относительно стабильное состояние.

Учитывая масштабы миграции почвенно-географических подзон в течение исследованного хроноинтервала (вторая половина голоцена), можно полагать, что колебания количества атмосферных осадков находились в пределах 230-300 мм/год. Напомним, что в настоящее время оно равно 280 мм/год.

Глава 5. ЭВОЛЮЦИЯ ПОЧВ ТЕРРАСОВЫХ ПЕСКОВ ДОЛИНЫ ИЛЕКА

Проведено изучение палеопочв, погребенных под курганами эпохи бронзы (конец III тыс. до н.э.) и средневековым мавзолеем (Х1У-ХУ в н.э.). В разрезе подкурганной почвенно-грунтовой толщи до глубины около 3 м обнаружена серия погребенных естественным путем древних почв различной степени дефлированности и разделенных эоловыми наносами (рис.2). Таким образом, мы имеем вертикальный педохроноряд, позволяющий получить представление об особенностях процессов почвообразования и осадконакопления в пределах террасовых песчаных массивов Илека на протяжении голоцена.В решении проблемы датировки почв, погребенных естественным путем мы опираемся на литературные данные: с одной стороны - палеоклиматические (Хотинский, 1991; Климанов, 1996), с другой - па-леопочвенно-ландшафтные (Иванов,Васильев, 1995). Последние касаются песчаных территорий, приуроченных к другим регионам евразийских степей, главным образом к Волго-Уральскому междуречью. Реконструкция развития почв и ландшафтов во II тыс. до н.э. - I тыс. н.э. основывается

на данных, полученных нами при изучении курганных

групп на суглинистых террасах левобережного Илека.

■^ллг

*

I

ВС в

* ау . го

Е

1

к

г>пп>

с

& Ил га* СШ. ЕЗт ЕЗ. ЕЬЕЕЗ-Ес&т«

ШБаЕЗнЕЗв^«

(О

с и

в

А1

•

( ПЕГ

к/сю

с

1

Рне.2. Морфолого-страпгрв+ячеоше а кмаякви свойства ^памюрктшх погребенных ■ современных мча террасовых таю Илмс*.

I - курган жмно-полттвкивсхого ареиенм (конец 1П тыс. до н.э.); II - маазояей эолотоордынехого времени (конш XIV - начало XV вв. н.э.); III- современны фоновая почва. А • стратиграфия н морфояопи почвенно-груктовой толщи; В - гранулометрвчеоснй состав ; С • содержанке гумуса я карбонатов; О - величин« магнитной восприимчивости, о х 10~6 единиц СИ. 1 - современная почва, 2 - погребенные почвы, 3 - »оловые песчаные наносы, 4 - поверхность погребенных пона, 5- аиння вскипание, 6 - карбонатная пропитка, 7 - прожилки карбонатов, 8 - ппна карбонатов, 9 - крупные карбонатные жилки, 10 - гумусовые мташ, 11 - гумусовые языки, 12 - морозобейные окарбоиачеяные юшнья, 13 - средний суглинок, 14 - супеа», 13 - песок, • сырцовый кирпич -тсдотоордынасого мавзолея.

(Глава 4). Эпоха мезолита (Х-УП тс. до

н.э.). В исследованном разрезе к эпохе мезолита, на наш взгляд, относятся три разновозрастных палеопочвы, а именно: ПП4, ГШЗ и ПП2 (рис.2). В аллереде (АЬ) на первой надпойменной террасе доминировали лугово-каштановые суглинистые почвы (ПП4). Они развивались в условиях теплого (засушливого) климата при высоком уровне грунтовых вод и поэтому характеризовались повышенной гумусированностью, засоленностью, солонцеватостью. Аридная растительность обусловила сравнительно высокую величину<^13С (табл.5- ). Около 11 тыс. лет назад теплые климатические условия сменились позднедриасовыми криоаридными. Это вызвало интенсификацию дефляционных процессов в речных долинах. В частности, террасовые лугово-каштановые почвы Илека оказались вначале эродированными по крайней мере до гор.В, а затем погребенными под наносом песка мощностью не менее 1 м. Непродолжительный хроноинтервал формирования ППЗ относится к рубежу позднего дриаса - пребореала да-З - РВ), когда произошло некоторое улучшение гидротермических условий [Хотинский, 1991]. Палеопочвы этого времени можно отнести к криоаридным луго-во-степным карбонатным. Изотопный состав углерода гумуса сохранившегося гор.ВСса свидетельствует о некоторой аридизации климата (табл.5).

Очередная пребореальная криоариди-зация вызвала весьма интенсивную дефляцию ШЗ со сносом всего гумусового слоя А1+В.

Бореальное (ВО) потепление и увлажнение климата обусловило следующий этап педогенеза, приходившийся на вторую половину VIII - VII тыс. до н.э. (рис.3). В это время впервые в голоцене сложились чернозем-но-степные условия почвообразования, результатом чего явилось формирование дерново-степных черноземовидных песчаных почв с довольно мощным профилем, сравнительно высоко гумусированных, бескарбонатных. По сравнению с предшествующим периодом произошло некоторое "облегчение" ИСУ гумуса, свидетельствующее об увеличении количества атмосферных осадков (табл.5). Зафиксированная нами языковатость в нижней части сохранившегося гумусового профиля ПП2 (гор.В) появилась, очевидно, в конце ВО вследствие очередного похолодания климата [Спиридонова, 1991; Хотинс-кий, 1991; Климанов,1996;].

Эпохи неолита и энеолита (VI-IY пак. до н.э.) В начале неолитической эпохи имело место похолодание на фоне уменьшения количества атмосферных осадков, что привело к интенсификации процесса дефляции песчаных почв. На суглинистых равнинах эти события скорее всего не имели заметного влияния. В целом же интервал времени 8-5 тыс.лет назад (атлантический период, AT) характеризовался оптимальным сочетанием тепла и влаги, причем атмосферная увлажненность была самой высокой за весь голоцен. По сравнению с современностью границы почвенных подзон проходили на одну градацию южнее, т.е., например, на месте темно-каштановых почв были черноземы южные.

Рассмотренные литературные папеоклиматические данные дают основания считать, что дефляция ПП2 произошла в начале AT. В результате ее горизонты Al и AB оказались перевеянными. Как уже отмечалось ранее, в исследованном нами разрезе ПП2 не сохранилась в исходном виде вследствие постатлантических процессов лито- и педогенеза. Тем не менее, учитывая палеогеографическую ситуацию с большой долей вероятности можно предполагать, что в AT на террасовых песках Илека господствовали дерново-степные черноземовидные песчаные почвы.

Эпоха бронзы (III-II truc, до н.э.) Начало этой эпохи ознаменовалось усилением аридизации климата, которое достигло максимума примерно на рубеже III-II тыс. до н.э. (суббореал, SB). Произошел сдвиг природных границ к северу не менее, чем на ранг почвенной подзоны. Усилилась степень континентальное™ климата, о чем свидетельствует наличие хоро-

шо выраженных и мощных гумусовых языков в суглинистых палеопочвах этого времени. Финальная часть бронзового века характеризовалась смягчением и некоторым увлажнением климата, что в итоге привело в первой половине I тыс. до н.э. к очередной миграции природных рубежей к югу. С учетом изложенных литературных данных дефляция атлантической чер-ноземовидной почвы на террасовых песчаных отложениях Илека произошла в начале суббореала в условиях нарастания засушливости климата и очередного похолодания. Процессу дефлирования подвергся гумусовый профиль, включающий горизонты AI и АБ. Во второй половине III тыс. до н.э. заметное потепление климата интенсифицировало почвообразование, которое протекало по каштаново-степному типу на фоне сравнительно низкой атмосферной увлажненности. В результате рассмотренных причин эродированный профиль черноземовидной палеопочвы AT трансформировался к концу III тыс. до н.э. в полноразвитую дерново-степную каштановидную песчаную почву, которая и обнаружена нами непосредственно под курганной насыпью ямно-полтавкинского времени (ЛП1). Ее развитие протекало вплоть до середины II тыс. до н.э. в довольно аридных условиях. Последнее подтверждается направленностью изменения ИСУ гумуса в сторону

увеличения величины /13С (табл.5). Кроме того, на суглинистых террасах левобережного Илека в это же время на месте современных темно-каштановых были развиты более южные каштановые почвы. Увлажнение климата, начавшееся на финальном этапе бронзового века, обусловило в исследуемом регионе эволюцию суглинистых почв из одного подтипа (типа) в другой и привело в первой половине I-тыс. до н.э. к сдвигу природных зон и подзон к югу . Несомненно, выявленные палеоэкологические изменения отразились и на песчаных ландшафтах, особенно чувствительных к подобного рода природным флуктуациям. Поэтому можно полагать, что в конце II - начале I тыс. до н.э. место каштановидных почв заняли черноземо-

ГНС «г IASU ПИСАН гиод- НА APUD-»01-COOli жим ИЗМЕ<МИ£ TtWKMT*« iccKMtf (&МЗИИ [torwcu^tsi СЕЫМ1Й ГГУКАСЛИМ (*>**, моих«, ms) шанаи »NJ

fKMfuHO" lAWliJ«®1"« >СД»И1 щ (KWifMMO-liU'b'JWTvtif ttibirfU Т{ЙЧ(Ж»1 «СЯ» » MEM ММННИЕ уамнгнчети

t -< • 1- и I шм* i с < < ь ПОЛНЯ. T»*Mt с Мм ««мм, лгмелмсм* ( ( <: с ) )

SuMIWMU -S3

МЗ№>лусг«т|И и "jssu'ms"""

за At 1 ■шдаг- 0 кг-мых. m <*«■••«*»» mnutwil mif

tVUtrtlMWI e "Ш Г»»»»*

i!

WM «их и Г»1

МИ •«0 CTCDwM С «MtMMDMMMi»

noiynyCTMMlt и [лихма с w— Of»

» е- ас » и. I •мит Спаснпм»! с new»* ИИ <ю

najivnycTkiKHM г в

Ш'ММ -эо >выми| j*п*й»1а*Ч£мв

Рае.Х Ишнш tiwi щ jn ид i — тот ипш if мкцщифгм амгя-урвманкстотаввгелоции

видные (рис.3). На данный хроноинтервал приходится и заметное уменьшение величинысГ13с (табл.5).

Эпоха раннего железа (VI в. до н.э. - IV в. н.э.). К началу сав-роматского времени почвенно-географическая зональность в регионе приобрела современный облик (субатлантический период, SA). В профиле па-леопочв заметно стерлись реликтовые признаки предыдущего более аридного этапа их развития. В дальнейшем раннежелезный век вплоть до начала раннего средневековья отличался чередованием коротковременных сравнительно аридных или влажных периодов. Так, например, раннесарматскоё время было более засушливым по сравнению с позднесарматским.

Однако в почвах суглинистых равнин упомянутых■территорий изменения атмосферной увлажненности отразились лишь-на родовых признаках (засоленность, солонцеватость »др.), что говорит об их небольшой амплитуде. Иная картина могла иметь место в почвах песчаных ландшафтов в силу более значительной сенсорности последних. В частности, черноземо-видные ■ песчаные почвы правобережного Илека, развитые в конце SB, в связи с усилением засушливости климата в начале SA эволюционировали в каштановидные. Этот процесс, вероятно, сопровождался дефляцией, главным образом гумусового горизонта. На правобережье Илека позднесарматс-кое кратковременное атмосферное увлажнение способствовало смене типа почвообразования вновь на черноземно-степной (рис.3), который остается господствующим вплоть до настоящего времени.

Эпоха средневековья (V-XY вв. н.э.) Данная археологическая эпоха в климатическом отношении подразделяется на два крупных периода. Раннее средневековье скорее всего было довольно аридным, а развитое-влаж-. ным. Именно к последнему приурочен так называемый "средневековый климатический оптимум" (Климанов, 1996). Более того, на территории Ерге-нинской возвышенности (Демкин и др., 1996) установлен факт двойного смещения почвенно-ландшафтных границ, когда в XI-XIV веках н.э. произошла экспансия сухих степей в пределы пустынных, а затем, в XV-XV1 вв н.э. - обратно.

В течение рассматриваемого хроноинтервала на песчаных отложениях террас Илека были развиты черноземовидные почвы (рис.3), периодически испытывавшие процесс дефляции верхнего горизонта. Например, он имел место в конце XIV - начале XV вв., что подтверждается маломощностью rop.Al палеопочвы золотоордынского мавзолея. ИСУ гумуса этой палеопоч-вы показывает более засушливые климатические условия по сравнению с современными (табл.5), то есть в конце средневековья проявилась тен-

денция изменения гидротермических условий в сторону аридизации и, возт можно, похолодания, что отвечает литературным данным СГаель , Гумилев, 1966, Хотинский, 1991; Климанов, 1996].

Последние же 100-200 лет, на наш взгляд, следует считать относительно гумидными, о чем свидетельствуют достаточно мощный гумусовый профиль современных черноземовидных песчаных почв и величинасГ13с.

Глава 6. ДИНАМИКА ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ЮЮОУРАЛЬСКИХ СТЕПЕЙ В ГОЛОЦЕНЕ И ЕЕ РОЛЬ В ЖИЗНИ ДРЕВНЕГО НАСЕЛЕНИЯ.

Полученные палеопочвенные данные свидетельствуют о существенной динамике климатических условий в степях Южного Урала на протяжении голоцена. Согласно им, выделяется три наиболее значимых засушливых периода, приходившихся на ОИ-З - РВ, БВ и начало БА (Рис.3). Максимальное повышение атмосферной увлажненности отмечалось в АТ, также оно имело место в ВО и в конце БВ. Следует отметить, что пики реконструированной нами кривой изменения увлажнения практически синхронны таковым для температурной кривой, предложенной Н.А.Хотинским (Хотинский, 1991) для территории Северной Евразии.

В течение последних 8 тыс. лет в южноуральских степях наблюдалась заметная динамика границ почвенно-географических зон (подзон), причем как в северном, так и в южном направлениях. Данные, полученные в рамках настоящего исследования, свидетельствуют об эволюционных преобразованиях черноземов обыкновенных в южные, темно-каштановых почв в каштановые и обратно. Кроме того, в пределах песчаных массивов черноземо-видные почвы неоднократно сменялись каштановидными. Характер гумусового профиля разновозрастных суглинистых и песчаных почв Предуралья дает основания говорить о существенном усилении степени континентальности в регионе в позднедриасовом-пребореальном и первой половине суббореалъ-ного периода голоцена.

Исследуемый регион занимает пограничное положение между восточноевропейской и центральноазиатской почвенно-климатическими фациями. Закономерности динамики природных условий, в частности, за последние 5000 лет, в целом здесь оказались однотипными как с Западной Сибирью и Северным Казахстаном (Иванов, 1992), так и с Нижним Поволжьем (Демкин, 1993). Вместе с тем степень эволюционных преобразований почв и ландшафтов суглинистых равнин Предуралья была более значительной по сравнению с восточноевропейскими степями и менее масштабной по сранению с

западноазиатскими. Смена же почвенно-ландшафтных событий в приуральских и нижневолжских песках происходила практически синхронно и одно-направленно (Иванов,Васильев, 1995).

В палеоэкологическом аспекте наиболее благоприятное сочетание температурного режима и атмосферного увлажнения для жизни древнего населения степного Предуралья наблюдалость в эпохи позднего мезолита, большей части неолита и энеолита, финальной бронзы, развитого средневековья. Однако высокая концентрация населения в долине Илека имела место в ямно-полтавкинское (конец III тыс. до н.э.) (Моргунова, Кравцов, 1994) и раннесарматское (IV-II вв до н.э.) время (Веддер и др., 1993; Яблонский, Трунаева, Веддер, 1994), на которые приходилась существенная аридизация климата. По этой причине можно полагать, что в рассматриваемые эпохи увеличение численности древнего населения происходило вследствие его миграций из других регионов, где складывалась более критическая палеоэкологическая ситуация. В пределах же Шного Урала динамика природной обстановки не выходила за рамки степных-су-хостепных условий и в экологическом аспекте оставалась более благоприятной для жизнедеятельности древнего человека.

ВЫВОДЫ

1) Проведенные палеопочвенные исследования разновозрастных археологических памятников эпох бронзы (III-II тыс. до н.э.), раннего железа (VI в до н.э.- IV в н.э.) и средневековья (XIV-XV вв н.э.) позволили Епервые реконструировать голоценовую историю развития почв и природной среды степного Предуралья.

2) Почвообразовательный процесс в регионе в течение исследованного хроноинтервала харатеризовался цикличностью. На протяжении голоцена наблюдалась заметная динамика границ почвенно-географических зон (подзон), причем как в северном, так и в южном направлениях. Свойства погребенных разновозрастных палеопочв свидетельствуют об эволюционных преобразованиях черноземов южных в черноземы обыкновенные, темно-каштановых поче в каштановые и обратно. Кроме того, в пределах песчаных массивов черноземовидные почвы неоднократно сменялись каштановидными.

3) Закономерности динамики природных условий за последние 5000 лет в целом оказались однотипными как с Западной Сибирью и Северным Казахстаном, так и с Нижним Поволжьем. Вместе с тем, степень эволюционных преобразований почв и ландшафтов суглинистых равнин Предуралья

была более значительной по сравнению с восточноевропейскими степями и менее масштабной по сравнению с западноазиатскими. Смена же почвен-но-ландшафтных событий в приуральских и нижневолжских песках происходила практически синхронно и однонаправленно.

4) Впервые в России при изучении палеопочв археологических памятников использованы методы изотопного анализа гумуса и карбонатов. Показано, что изотопный состав углерода гумуса является весьма информативным параметром для реконструкции условий почвообразования. Карбонатный профиль изученных темно-каштановых почв сформировался под воздействием как литогенных,так и педогенных факторов. В ходе почвообразования их литогенные формы выщелачиваются из гумусовых горизонтов, постепенно замещаясь педогенными. Аккумуляция педогенного кальцита происходит по всему профилю, от 0,3 - 0,5% в горизонтах А1 и В, достигая максимума в карбонатном горизонте (1,4 -3,6%). Источником углерода является углерод соответствующей растительности, существенного вклада атмосферного углерода не отмечается. По изотопному составу углерода и кислорода выделено три генерации педогенных карбонатов. Все они сформировались при концентрировании почвенных растворов в ходе испарения и транспирации в летнее время.

5). В изученных слитых почвах гильгайного комплекса выделяются как минимум два этапа аккумуляции карбонатов. Генерации А и С представляют собой результат современной аккумуляции. Генерация В образовалась в более влажную и теплую эпоху. Вероятно, это реликт, сформировавшийся до образования микрорельефа и частично подвергающийся перекристаллизации в современных условиях.

6) Полученные палеопочвенные данные свидетельствуют о существенных изменениях климатических условий в степях Южного Урала на протяжении голоцена. Согласно им, выделяется три наиболее значимых засушливых периода, приходившихся на БЯ -3 - РВ, БВ и начало БА. Максимальное повышение атмосферной увлажненности отмечалось в АТ, также оно имело место в ВО и в конце ЗВ. Фазы интенсивной дефляции песчаных почв в первой половине голоцена приходились на время сочетания в достаточно узком хроноинтервале резкого похолодания и аридизации климата. Характер гумусового профиля разновозрастных суглинистых и песчаных почв Предуралья дает основания говорить о существенном усилении степени континентальное™ климата в регионе в позднедриасовом-пребореальном и первой половине суббореального периодов голоцена.

7) Предложен новый относительный коэффициент интенсивности вре-

менной изменчивости (КИВИ) почвенных параметров. Он позволил провести сравнительный анализ динамики свойств и процессов не только для отдельных хроноинтервалов, но и между собой. Показано, что за последние 40 веков наибольшей интенсивностью почвообразовательный процесс характеризовался в интервале времени 3500-2500 лет назад. Затем он постепенно замедлялся и последние 1700 лет находится в квазиравновесном состоянии с факторами внешней среды.

8) В палеоэкологическом аспекте наиболее благоприятное сочетание температурного режима и атмосферного увлажнения для жизни древнего населения степного Предуралья наблюдались в эпохи позднего мезолита, большей части неолита и энеолита, финальной бронзы, развитого средневековья. Однако особенно высокая концентрация населения, в частности, в долине Илека, имела место в ямно-полтавкинское (конец III тыс. до н.э.) и раннесарматское (IV-II вв до н.э.) время. Вместе с тем, именно на эти хроноинтервалы приходилась существенная аридизация климата. По этой причине можно полагать, что в рассматриваемые эпохи увеличение численности древнего населения происходило вследствие его миграций из других регионов, где складывалась более критическая палеоэкологическая ситуация.

Основные работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Демкин В.А., Рысков Я.Г. и др. Палеопедологическое изучение археологических памятников степной зоны./Изв.АН СССР, сер.геог-раф.1989, N6, с.40-51.

2.Рысков Я.Г. и др. Эмиссия и сток С02 в почвах, содержащих карбонаты/ /Почвенное дыхание. Пущино, 1993, с.107-123.

3. Ковалевская И.С., Моргун Е.Г., Рысков Я.Г., Самойлова Е.М. Геохимические закономерности формирования минералов крупной фракции почв сопряженных ландшафтов Центрального Предкавказья. Литология и полезные ископаемые, 1993, N 6, с.25-35

4.Рысков Я.Г. и др. Геохимические обстановки в почвах сопряженных ландшафтов Центрального Предкавказья. Литология и полезные ископаемые. 1993. N 2. с.55-65.

5.Ryskov et al. Geochemical soll condition of assotiated landscapes, central Precaucasus. - Lithology and Mineral resources. Vol.28,1993, N 3, p.213-223

6.Kovalevskaya I.S., Morgun Ye.G. Ryskov Ya.G. Samoylova E.M.

Geochemical patterns of formation of minerals of the coarse

fraction of soils of assotiated landscapes of Central Ciscaucasia. -Lithology and Mineral resources. Vol.28, 1993, N 6, p.482-490.

7.Демкин В.А., Рысков Я.Г. О палеопочвенном обследовании курганных групп "Покровка-2" и "Покровка-8" в 1992 году//Курганы левобережного Илека. М. 1993. Вып.1. С.55-68

8.Демкин В.А., Рысков Я.Г. Состояние и тенденции развития почв и ландшафтов долины р.Илек в эпохи бронзы и раннего железа//Курганы левобережного Илека. М. 1994. Вып.2. С.57-76

9.Демкин В.А. Рысков Я.Г. Почвы и ландшафты сухих степей Приу-ралья во II-I тысячелетиях до нашей эры. - Россия и Восток: проблемы взаимодействия. Челябинск, 1995, с.135-138

10.Рысков Я.Г., Мергель C.B., Ковда И.В..Моргун Е.Г. Стабильные изотопы углерода и кислорода как индикатор условий формирования карбонатов почв. /Почвоведение, 4, 1995, с.405-414

11. Демкин B.A.j Рысков Я.Г., Русанов A.M. Изменение почв и природной среды степного Предуралья во второй половине голоцена.//Почвоведение, N12, 1995, С.1445-1452.

12.Рысков Я.Г., Демкин В.А. Результаты естественнонаучного изуче-

ния курганов левобережного Илека: палеоэкологические, педологические и археологические аспекты. В кн. Курганы левобережного Илека, вып.- 3, М.1995.

13.Демкин В.А., Рысков Я.Г. Почвы и природная среда сухих степей южного Урала в эпохи бронзы и раннего железа. (II тыс. до н.э. - 1тыс. н.э.) Препринт, Пущино,1996, 37 с.

14. Демкин В.А., Рысков Я.Г. Палеоэкологические условия сухостеп-ного Предуралья во II тыс. до н.э. - I тыс. н.э. и их роль в жизни населения бронзового и раннежелезного веков./ В кн. Курганы левобережного Илека, вып.- 4,М. 1996, с.49-54.

15.Рысков Я.Г.- Демкин В.А.- Мергель C.B.- Олейник С.А. Формирование карбонатного профиля темно-каштановой почвы по данным изотопного состава углерода и кислорода./ Почвоведение, 1996, N9, с.1065-1072.

16.Рысков Я.Г. и др. Динамика запасов карбонатов в почвах России за историческое время и их роль в качестве буферного резервуара атмосферной углекислоты./Почвоведение, 1997, в печати.

17.Рысков Я.Г. и др. Голоценовая динамика климата и состава растительности южноуральских степей по данным изотопного состава углерода гумуса.- Изв.РАН. сер.географ. 1997, в печати.

18.В.А.Демкин, Я.Г.Рысков, Т.С.Демкина. Погребенные почвы в песках степного Приуралья как индикаторы динамики палеоэкологических условий в голоцене./Почвоведение, 1997, в печати.

19. В.А.Демкин, М.И.ДергачеЕа, А.В.Борисов, Я.Г.Рысков, С.А.Олейник Палеоэкологические условия в пустынных степях русской равнины в эпохи раннего железа и средневековья./Почвоведение, 1997, в печати.

20.Ya.Ryskov, S.Mergel, I.Kovda, E.Morgun, 1996. Stable Isotopes of carbon and oxygen as an Indicator of the formation conditions of soi] carbonates. Eurasian Soll Sei, 28(6): p. 1-14.