КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 14-27-00133
НазваниеГеография почв экстремальных условий среды в прошлом и настоящем: теория, методология и эмпирическое обеспечение
РуководительГорячкин Сергей Викторович, Доктор географических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук, г Москва
Период выполнения при поддержке РНФ | 2017 г. - 2018 г. |
Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов
Ключевые словагеография почв, экстремальные условия среды, климатические лимиты почвообразования, пустыни, полярные области, высокогорья, ультраконтинентальные районы, токсические и бедные почвообразующие породы, древние палеопочвы, почвообразование ледниковых эпох, почвоподобные тела пещер, эндолитные почвы, внеземные почвоподобные тела, почвы экстремальных антропогенных условий, почвенные покровы районов естественных и антропогенных катастроф
Код ГРНТИ39.19.27
СтатусУспешно завершен
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Актуальность изучаемой в проекте 2014 проблемы - пространственно-временных закономерностей формирования, функционирования и эволюции (сохранения, исчезновения, развития) почв и почвоподобных тел экстремальных условий среды сохраняется. Познание таких почвенных образований экстремальных условий среды имеет большое фундаментальное значение, выходящее за рамки географии и почвоведения и имеющее значение для наук о Земле в целом. Дело в том, что на протяжении большей части геологической истории на Земле только и могли существовать почвы, которые мы сегодня относим к экстремальным. Только около 400 миллионов лет существует растительность с корневыми системами. Поэтому современные почвы высоких широт, высокогорий, некоторых пустынь с криптогамным растительным покровом, а также некоторые почвы городов, среди которых мы живём, и есть аналоги почв далекого прошлого. Познавая их, мы подходим к тайнам органо-минеральных взаимодействий древних эпох. Подобные тела в почвенном покрове Земли возникали и много позже во время плейстоценовых оледенений, возникают они и сейчас. Как показали наши исследования по проекту 2014 – развитие почв шло от экстремальных к сочетанию экстремальных и оптимальных почв, причем соотношение их в почвенном покрове менялось и продолжает меняться. Познание таких эволюционных траекторий – один из новых аспектов в географии почв экстремальных условий. Принципиально новой задачей проекта 2017 является изучение экстремальности почв в контексте поведения систем во времени и памяти почв. С этим связаны все аспекты изучения различных экстремальных почв в рамках проекта 2014 – естественных и антропогенных экстремальных почв, и, особенно, почв катастроф и палеопочв. Основной задачей проекта 2017 является рассмотрение проблемы экстремальности почв с учетом оси времени. Это придаст намечаемой теории экстремальности почв большую целостность и прогностическую функцию. Кроме того, приоритет будет дан информационному значению экстремальных почв и почвоподобных тел, в том числе многометровых культурных слоёв (урбоседиментов) и кор выветривания. Будут рассмотрены все аспекты записи ландшафтной информации в почвах и почвенном покрове экстремальных условий. Вместе с тем трехлетний опыт работ по проекту 2014 и разработанные элементы теории показали новые «белые пятна» мира экстремальных объектов географии почв, на которых также будут сосредоточены исследования проекта 2017. Это создаст преемственность проекта.
Социально-экономическое значение проекта очевидно – одной из ключевой проблемой является развитие Арктической зоны Российской Федерации, а изучение Мирового океана и Антарктиды также находится среди приоритетов нашей страны. Решение этих задач невозможно без почвенно-географического обеспечения; современное состояние знаний почв этих регионов требует существенного обновления.
Актуальность проекта имеет и некоторое научно-политическое значение. Пока российская география криогенных почв еще находится среди лидеров в мире (участие в международных монографиях, статьях, лидерство в рабочих группах международных научных союзов), чего уже нельзя сказать про почвоведов аридных территорий и тем более про специалистов, изучающих прото-почвы. Обозначение «экстремальной географии почв» как нового научного направления, которое уже звучало на Европейском конгрессе почвоведов EUROSOIL (Стамбул, 2016) в виде отдельного симпозиума и, вероятно, будет представлено специальным симпозиумом на 21м Мировом конгрессе, могло бы повысить научную значимость отечественной географии почв. Для этого требуется монографическое обобщение исследований по данной проблеме, что и планируется сделать после завершения проекта 2017. Кроме того, на основе подготовленного проспекта (2014-2016), в рамках проекта 2017 предусмотрено создание международного веб атласа «Экстремальные почвы в геологической истории Земли». Веб атлас будет реализовываться как открытый интернет-портал, разработанный на базе технологий корпоративного управления программного обеспечения для веб приложений Drupal. В перспективе Атлас будет представлен на русском и английском языках. Атлас предусматривает размещение текстовых, табличных и иллюстративных материалов, как из опубликованных источников, так и авторских. Основой для разработки проекта веб атласа послужили уже выполненные и ожидаемые результаты исследований палеопочв творческим коллективом в рамках данного проекта РНФ. Одна из основных целей создания Атласа - популяризация результатов проекта и внедрения их в учебные курсы по палеогеографии, генезису, географии и эволюции почв, палеопочвоведению, археологии, палеонтологии и других естественно-научных дисциплин.
Достижимость решения поставленных задач обеспечивается наличием опыта работы в коллективе с разнообразными почвами и почвоподобными телами, что доказано в ходе проекта 2014. Предполагается, что, помимо основных объектов изучения в широком географическом разнообразии – почв аридных пустынь, полярных областей, высокогорий, ультраконтинентальных районов, на токсических и бедных почвообразующих породах, древних палеопочв, палеопочв ледниковых эпох, почвоподобных тел пещер, эндолитных почв, почвы экстремальных антропогенных условий, почвы районов естественных и антропогенных катастроф, изучение которых будет продолжено, авторы будут познавать и новые объекты, как например, субаквальные почвы и коры выветривания. По последним объектам у коллектива имеется большой опыт, а при изучении субаквальных почв планируется привлекать в качестве консультантов соответствующих специалистов. Эволюционный аспект и информационная роль почв и почвенного покрова также хорошо знакомы участникам проекта, и совсем неслучайно базовый коллектив выполнения проекта 2017 носит название подразделения – «географии и эволюции почв». По проблемам эволюции и памяти почв в коллективе подготовлено несколько монографий и сотни статей. Кроме того, поддержка фонда в выполнении проекта 2014 дала возможность участникам проекта приобрести и ввести в эксплуатацию уникальную систему для графитизации углерода AGE 3 (производство компании Ionplus, Щвейцария) с элементным анализатором Vario Isotope (производство компании Elementar, Германия) для подготовки образцов к радиоуглеродному анализу с помощью ускорительной масс-спектрометрии (AMS) и определению в образцах углерода, азота, серы. Такая система для производства графита для 14С анализа запущена в России впервые (ее порядковый номер в мире 16). Использование данной системы позволит разработать и применить на практике подходы к выделению датирующих фракций и датированию почв и почвоподобных тел с содержанием органического углерода от десятых до сотых долей процента, что принципиально для работы с объектами экстремального почвообразования.
Успешное выполнение теоретической части проекта обеспечивается участием в проекте признанного теоретика в области почвоведения и географии В.О.Таргульяна, а также его учеников и последователей, доказавших свои способности в теоретических построениях.
Что касается уровня ожидаемых результатов, то они полностью соответствуют мировому уровню. Об этом говорит тот факт, что из 27 опубликованных участниками проекта и принятых к печати статей, регистрируемых в системах WoS или SCOPUS, 12 относятся к международным публикациям из первого квартиля (Q1) данных систем.
Ожидаемые результаты
Наибольшую научную значимость могут иметь теоретические аспекты работ по проекту. В целях создания общей теории генезиса и географии почв экстремальных условий предполагается осуществить синтез теории экстремального педогенеза и концепции памяти почв в виде определения соотношения общих и специфических характеристик записи информации об экстремальном и оптимальном почвообразовании в почвах, а также разработать концепцию поведения экстремальных почв и почвоподобных тел во времени. Это будет важным дополнением к теоретическим положениям, разработанным в 2014-2016 гг.
Как научную, так и высокую общественную значимость (для градостроителей и специалистов по природопользованию и чрезвычайным ситуациям) могут иметь исследования антропогенных экстремальных почв и почв катастроф. Для выявления траекторий развития постселитебных и постагрогенных почв предполагается исследовать обратимость явлений в почвах, связанную с экстремальными антропогенными условиями, на примерах археологических памятников лесной и лесостепной зон (пашни и сельские и городские селитьбы с разной мощностью отложений, возрастом от 5000 л.н. до современности) в условиях прекращения распашки и функционирования населенных пунктов и снижения антропогенного пресса. Будут определены диагностические критерии для почв, прошедших в своем развитии через катастрофическое событие, разработаны понятийный аппарат и критерии для возможной классификации подобных почв. Будут получены новые данные по темпам накопления и педогенной трансформации ультра-экстремальных органических и пара-экстремальных минеральных урбоседиментов древних городов Европейской России и Западной Сибири, 14С-возрасту и скорости обновления органического вещества для всей толщи урбоседиментов. Будут получены новые данные по морфологии и основным свойствам клима-экстремальных вариантов почв городов, формирующихся в условиях лимитирования влаги и света (под эстакадами и мостовыми сооружениями). Будет изучено разнообразие и строение почвоподобных тел с микропрофилями, формирующихся на разновозрастных каменных мостовых, фундаментах зданий, облицовках набережных в городских условиях (на примере г. Москвы): как собственно в поровом пространстве консолидированных субстратов, так и в межблочном пространстве отмосток, заполненном мелкоземом. Будет изучена экстремообразующая роль полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) - радиальная и латеральная дифференциация тяжелых металлов в лесостепных почвах, находящихся под воздействием гидрохимических потоков от полигонов ТБО, а также оценена экологическая опасность геохимических аномалий тяжёлых металлов в почвах. Полученные результаты будут иметь возможность практического использования в экономике и социальной сфере.
Важное научное, а также общественное (в плане учебного процесса и информирования общественности) значение будут иметь результаты исследования естественных экстремальных современных и древних почв. Будут обобщены результаты по подземным экосистемам и почвоподобных тел с учетом разнообразия условий, местообитаний организмов, возможностей почвообразования. Будут получены данные о строении и основных свойствах эпилитных (на поверхности твердых пород) почвоподобных тел в оазисах Восточной Антарктики, проведено сравнение с аналогичными объектами в восточном секторе Арктики. Будут систематизированы данные по субаквальным почвам в различных регионах мира. Будут представлены первые данные по изучению субаквальных почв в оазисах Восточной Антарктики на дне озер (подводные разности) и их периодически затопляемых берегах (амфибиальные разности). Будут систематизированы элементы микростроения полнопрофильных разрезов пустынных почв Китая (Синьзян) и проведено их сравнение с микропризнаками ранее изученных пустынных почв (Монголии и США), выявлены современные и реликтовые свойства и почвообразовательные процессы. Будет проведен сравнительный анализ генетически, экологически, классификационно близких типов почв ультраконтинентальных областей для более четкого разграничения их генетической сущности, экологических ниш, ареалов распространения, уточнения раздельной диагностики родственных типов. Будет подготовлена крупномасштабная почвенно-литологическая карта острова Матуа Большой Курильской гряды, учитывающая ранжирование по степени экстремальности почв активного вулканогенного ландшафта и предложен проект новой номенклатуры и систематики вулканических почв. Будет выполнена реконструкция почвообразовательных процессов для педолитокомплекса Грендален (Шпицберген), для последнего 1000-летия на основании детальных радиоуглеродных и изотопных данных по органическому веществу почв. На основании радиоуглеродных, археологических и палеопочвенных данных, будут исследованы темпы аллювиальных процессов и влияние экстремальной паводковой активности на развитие поймы и пойменных почв Москвы-реки, ее притоков Истры и Пахры, Средней Волги и ряда ее притоков, а также рек Западной Сибири, в низовьях Тобола и Тавды. Будет произведён анализ и сравнение степени экстремальности позднеплейстоценового и голоценового педолитогенеза на плакорных, ненарушенных участках внеледниковой области и плакорных участках краевой зоны московского оледенения Восточно-Европейской равнины.
Запланированные результаты могут быть получены на основе уже собранных, но не обработанных материалов, а также на основе сбора материала по новым объектам, необходимым для выявления полноты пространственно-временных закономерностей развития почв в экстремальных условиях.
Что касается уровня ожидаемых результатов, то они полностью соответствуют мировому уровню.
На основании исследований по древним почвам в рамках проекта предусмотрено создание международного веб атласа «Экстремальные почвы в геологической истории Земли». Веб атлас будет реализовываться как открытый интернет-портал, разработанный на базе технологий корпоративного управления программного обеспечения для веб приложений Drupal. В перспективе Атлас будет представлен на русском и английском языках. Одна из основных целей создания Атласа - популяризация результатов проекта и внедрения их в учебные курсы по палеогеографии, генезису, географии и эволюции почв, палеопочвоведению, археологии, палеонтологии и других естественно-научных дисциплин.
По завершению возможного проекта 2017 на основании всех имеющихся результатов будет подготовлена коллективная монографии «Почвообразование и география почв экстремальных условий». В ней будут систематизированы и опубликованы теоретические разработки и конкретные данные, полученные в ходе выполнения проекта за 2014-2018.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2017 году
Для всех типов почв экстремальных условий проведена оценка качественных и количественных параметров записи информации о почвенных, экзогенных, эндогенных и антропогенных процессах. Выявлено, что запись в экстремальных почвах отличается от записи почв, развивающихся в оптимальных условиях. Отличия связаны как с уменьшением, так и с увеличением объема записанной информации. В большинстве экстремальных почв хранится больше информации о непочвенных процессах – эндогенных (в случае вулканических почв), экзогенных (в случае аллювиальных слаборазвитых почв) или антропогенных (почвы на культурных слоях). Максимальный объем информации как о почвенных, так и об антропогенных процессах содержится в антропогенных экстремальных почвах, например в почвах древних поселений.
Как в Восточной Антарктиде, так и в Арктике под воздействием эпилитных (наскальных) лишайников трех разновидностей (накипной, листоватой и кустистой) развиваются процессы преобразования минералов породы (рассматривались гранитоиды и гнейсы). Выветривание первичных минералов, прежде всего полевых шпатов, обусловлено активностью микобионта (т.е. гриба – одной из составляющих лишайника), выделением им внеклеточных органических кислот. Это приводит к выраженному травлению поверхности первичных минералов (полевых шпатов), образованию слабоупорядоченных продуктов выветривания, формированию пленок из аморфного кремнезема, а также выпадению кристаллов оксалатов в зоне контакта лишайник-порода, и в поровом пространстве породы на глубине нескольких мм. Такие агенты, как, например, щавелевая кислота и другие слабые органические кислоты мобилизуют железо и алюминий. При увлажнении породы возможна миграция этих элементов на небольшие расстояния и выпадение их на окислительном геохимическом барьере на дневной поверхности плотной породы. Слабоокристаллизованные формы (гидр)оксидов железа были найдены в верхнем 1 мм от дневной поверхности породы, а также в окрестностях гифов ("микрокорней") микобионта, проникающих в слоистую структуру слюдистых минералов. В результате в ряде случаев закладываются почвоподобные микропрофили с образованием зон обедненных железом и обогащенных этим элементом. Такой процесс является близким аналогом почвенной дифференциации вымывания-вмывания, в особенности учитывая, что нами была зафиксирована и вовлеченность соединений алюминия. В случае истинной эпилитной формы лишайника фотобионт (зеленая составляющая лишайника: водоросли или цианобактерии), как правило, находится в теле лишайника и его взаимодействие с породой ограничено. В случае эпи-эндолитных (на скале и внутри скалы) форм, например, цианобактерии находятся в поровом пространстве породы и могут в полной мере реализовывать свой потенциал по выветриванию. Такой потенциал очень большой и связан с локальным сдвигом pH (показателя кислотно-щелочного состояния среды) в биопленке до 3-4 единиц (способствует выветриванию полевых шпатов) или, наоборот, до 9 единиц в момент фотосинтеза (способствует выветриванию кварца). По предварительной оценке встречаемость и выраженность эпи-эндолитных форм лишайников выше в Восточной Антарктиде, чем в Арктике (Земля Франца-Иосифа, Новая Земля).
Анализ данных по субаквальным (подводным) почвам в различных регионах мира позволил заключить, что наибольший интерес в рамках настоящего проекта представляет изучение вариантов, в которых экстремальность субаквального почвообразования сочетается с другими экстремальными воздействиями. Например, в приморских ландшафтах почвы эстуариев или маршевые разности подвергаются сильному засолению, в том числе сульфидному. Другой пример – субаквальное почвообразование в климатически экстремальных условиях Антарктиды на озерных мелководьях и так называемое амфибиальное или земноводное почвообразование на периодически затопляемых берегах озер, когда субаквальная стадия чередуется с субаэральной. Смягчение климатической экстремальности в периодически затопляемых амфибиальных почвах осуществляется не только за счет исчезновения основного лимитирующего фактора в оазисах – недостатка жидкой влаги, но и значительных запасов органического вещества преимущественно водорослево-бактериального происхождения. Были выявлены мощные органопрофили (до 1 м) в таких почвах. Содержание органического углерода в верхних 10 см достигает 13%, а запасы в метровом слое – 8,2 кг/м2, что в несколько раз превышает запасы в любых других типах почв оазисов. Органическое вещество амфибиальных почв представлено в основном разложенными остатками водорослево-бактериальных матов (похожих на ковры покровов), которые сформировались благодаря активному криогенному (связанному с замерзанием) измельчению погребенных органических остатков. Субмикроморфологическое исследование под электронным микроскопом показало также наличие тонкодисперсного органического вещества, тесно связанного с частицами глинистых минералов. В профилях амфибиальных почв оазиса Холмы Ларсеманн имеются мощные глеевые горизонты (до 30 см). В них четко выделяются зоны восстановления и окисления железа, определяются его двухвалентные формы, что говорит об актуальных процессах преобразования соединений железа, а не об их исключительной унаследованности от озерной стадии. Ни в каких других переувлажнённых почвах оазиса не фиксируются процессы оглеения. В амфибиальных почвах активные окислительно-восстановительные процессы связаны именно с достаточным количеством органического вещества.
В краевой зоне покровного ледника оазиса Ширмахера, Восточная Антарктида, формируются участки, в которых накапливается органическое вещество по свойствам сопоставимое с накапливаемым в некоторых почвах оазиса; значимым источником биогенных элементов (углерода, азота) для почв оазиса является мелкозем из криоконитовых «стаканов» (мелких углублений в леднике, где происходит накопление привнесенного ветрами мелкозема и органических остатков), вытаявших из покровного ледника. Материал, вытаявший из таких «стаканов» в леднике может являться источником древнего углерода для почв оазиса. Снежники, как многолетние, так и однолетние не являются значимыми резервуарами для накопления углерода в оазисе.
Систематизировано типологическое разнообразие подземных пещерных экосистем и формирующихся в них солоидов (микропочв, почвоподобных тел). Различные подходы к классификации подземных полостей и пространств могут включать такие формальные признаки как происхождение и геологическое развитие, особенности вмещающих горных пород, геохимические показатели среды, микроклиматические условия, характер взаимосвязи с дневной поверхностью и недрами. Важнейшим критерием является характер поступления и трансформации органического вещества, который определяет направление дальнейшего выветривания и почвообразования, а также развития биоты. Среди типов экосистем подземных пространств по характеру энергетики и особенностям цикла углерода следует выделять: а) аккумулирующие углекислоту из атмосферы (биологические процессы хемосинтеза или фотосинтеза при наличии источников освещения); б) трансформирующие органическое вещество горных пород; в) трансформирующие органическое вещество поверхностного источника (включая привнос твердых субстанций и растворимых компонентов водными, воздушными потоками, животными или человеком). Отдельное место в этой системе занимают фототрофные (т.е. содержащие организмы, способные к фотосинтезу) сообщества организмов подземных местообитаний, которые формируются в «привходовых» зонах подземных объектов под воздействием рассеянного света низкой интенсивности, а также под источниками постоянного искусственного света. Они участвуют в трансформации поверхностных слоев материнской породы и образуют фронтальные структуры, напоминающие микроскопические почвенные горизонты. Основными механизмами влияния фототрофов на поверхность горной породы пещеры являются: выделение слабых органических кислот, локально растворяющих карбонатные породы и мобилизующих ряд катионов (в первую очередь железо); поглощение из субстрата элементов необходимых для минерального питания; перехват и поглощение диоксида углерода и кислородных потоков в результате фотосинтеза и дыхания, соответственно; изменение рН среды; привнесение нового органического вещества.
В результате выполнения проекта показано, что после снятия антропогенной нагрузки, экспонированные постселитебные почвы (почвы на месте бывших деревень и городов) не возвращаются к исходному состоянию, формируя новый тип почв, для которых характерно повышенное содержание валового фосфора, органического вещества и т.д. Часто эти почвы обогащены карбонатами кальция, редко – сульфатами кальция. Во всех случаях постселитебные почвы содержат находки, свидетельствующие об их прошлом функционировании как культурного слоя. В почвах постагрогенного (заброшенные древние пашни) тренда развития могут спустя длительный срок восстановиться свойства почв зонального ряда, но в них сохраняется максимум фитолитов (кремнистых новообразований в растениях, наподобие «камней в почках») на уровне бывшей плужной подошвы с участием форм, характерных для культурных злаков.
В условиях снижения антропогенной нагрузки в сельских и городских селитьбах лесостепной и степной зон отмечаются признаки восстановления профиля естественных фоновых почв на культурных слоях. Это наиболее ярко проявляется на месте прекративших свое существование городов и сельских населенных пунктов. Для городов лесной зоны (Великий Новгород, Ростов Великий, Старая Ладога и др.) характерны органические слои, представляющие собой торфообразную массу с большим количеством щепы. В городах степной и лесостепной зон формируются малогумусные минеральные слои, обычно лёссообразные. В лесостепной и степной зонах отмечаются признаки восстановления профиля естественных фоновых почв на культурных слоях прекративших свое существование городов и сельских населенных пунктов. Однако высокий уровень загрязнения тяжелыми металлами в случае интенсивной антропогенной нагрузки остается часто слабо измененным даже в случае восстановления естественной растительности. Напротив, в лесной зоне, профиль органических культурных слоев может оставаться неизменным в режиме восстановления под естественной растительностью в течение долгого времени (до нескольких тысячелетий).
Для почв под навесами и "экранами" (перекрытия мостов, гроты и т. п.) в городах характерны угнетенное состояние биоты, монодоминантные фитоценозы, часто признаки ветровой эрозии, слабое развитие гумусового горизонта. Предположительно за 50 лет появляется уплотненный карбонатный горизонт. По сравнению с фоном значения pH в среднем более щелочные, понижено содержание гумуса, повышено содержание таких микроэлементов, как медь, цинк, свинец, мышьяк, сурьма.
На территории размещения отходов и в зонах их влияния (Курск, Льгов) формируются слаборазвитые, поверхностно- и химически-преобразованные почвы, техно-почвы и техногенные поверхностные образования. Техногенная трансформация почв определяется повышенным, в ряде случаев аномальным содержанием в них тяжелых металлов, изменением морфологических и физико-химических свойств, что привело к качественно новым, по сравнению с природными аналогами, особенностям внутрипрофильной дифференциации химических элементов.
Каменные тротуары в пешеходных зонах Москвы и других современных городов представляют собой систему из регулярно чередующихся плит (в основном гранитных и бетонных) и разделяющих их трещин, заполненных мелкоземом. В таких субстратах возможно формирование антропогенно- и литогенно-экстремальных почв и почвоподобных тел. Переход от асфальта к плиточному покрытию приводит к увеличению на 1-15% пространственной доли почвенных образований в межблочных позициях. В самих каменных плитах также поселяются организмы (например, цианобактерии и грибы), которые взаимодействуют с минеральными компонентами. В результате даже в каменном покрытии закладываются почвоподобные микропрофили. Выявлено, что различные комбинации мохово-лишайниковых и микробных фотоавтотрофов, обитающих в межблочном пространстве, вносят заметный вклад в увеличение запасов углерода и азота в каменных тротуарах пешеходных зон городов.
В 2017 году была продолжена работа над созданием WEB-атласа по древним палеопочвам и почвам экстремальных условий. В том числе в него были внесены уникальные объекты - мезозойские среднеюрские (сформировались ~ 170 миллионов лет назад) палеопочвы, впервые описанные в карьерах Московской области.
Для анализа экстремальных почв и почвоподобных тел не всегда применимы методы традиционного почвоведения. Благодаря высокотехнологичному аналитическому оборудованию, в том числе приобретенному за счет проекта РНФ, нам удалось разработать и применить свою стратегию исследования таких объектов современными инструментальными методами.
Публикации
1. Гольева А.А. Этапы становления Енисейска по данным почвенных исследований (первые результаты) Культура русских в археологических исследованиях. Сборник научных статей. — Издательский дом "Наука" Омск, 2017, С. 37–45 (год публикации - 2017)
2. Гольева А.А., Бондарева Ю.А. Почвы археологических памятников в лесной зоне как почвы катастроф Лесоведение, №3. С. 205-211 (год публикации - 2017)
3. Зазовская Э., Шишков В., Долгих А., Александровский А., Скрипкин В., Чичагова О. Organic matter of cultural layers as a material for radiocarbon dating Radiocarbon, p.1-14 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1017/RDC.2017.134
4. Замотаев И.В., Кайданова О.В., Кудерина Т.М., Суслова С.Б., Шилькрот Г.С. Геохимия ландшафтов в зонах воздействия промышленных ареалов Курской области Геохимия ландшафтов. К 100-летию со дня рождения Александра Ильича Перельмана / Под ред. Н.С. Касимова, А.Н. Геннадиева. – М. : АПР, 329-361 (год публикации - 2017)
5. Карпова Ю. О., Бронникова М.А., Лебедева М.П., Аржанцева И.А., Гольева А.А., Семиколенных А.А. Природные и антропогенные процессы формирования педолитоседиментов раннесредневекового городища Джанкент (Приаралье) Материалы Всероссийской междисциплинарной научной конференции с международным участием «ПАЛЕОПОЧВЫ, ПАЛЕОЭКОЛОГИЯ, ПАЛЕОЭКОНОМИКА» / Товарищество научных изданий КМК. – Пущино: 2017, 87–91 (год публикации - 2017)
6. Лебедева М., Голованов Д., Абросимов К., Шишков В. Micromorphological investigation of vesicular soil horizons and desert varnish in the mojave (Usa) and trans-altai Gobi (Mongolia) desert International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM, Vol. 17, Issue 32, P. 381-388 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.5593/sgem2017/32/S13.050
7. Макеев А., Куст П., Лебедева М., Русаков А., Терхорст Б. Якушева Т. Soils in the bipartite sediments within the Moscow glacial limits of the Russian Plain: Sedimentary environment, pedogenesis, paleolandscape implication Quaternary International, 1-27 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.09.017
8. Сычева С.А. Ритмы и тренды развития почв и ландшафтов в голоцене Материалы Всероссийской междисциплинарной научной конференции с международным участием «ПАЛЕОПОЧВЫ, ПАЛЕОЭКОЛОГИЯ, ПАЛЕОЭКОНОМИКА» / Товарищество научных изданий КМК. – Пущино: 2017., 133-188 (год публикации - 2017)
9. Сычева С.А., Григорьева Т.Г., Пушкина П.Р. Стратиграфия ранневалдайского интервала внеледниковой области Русской равнины (МИС 5d-4) Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. Москва: ГЕОС, 2017, № 75, с. 60-80 (год публикации - 2017)
10. Туюкина Т.Ю., Семиколенных А.А., Горячкин С.В. Геохимия северотаежных ландшафтов в литоэкстремальных условиях: открытый гипсовый карст европейского Севера Геохимия ландшафтов. К 100-летию со дня рождения Александра Ильича Перельмана / Под ред. Н.С. Касимова, А.Н. Геннадиева. – М. : АПР, 189-223 (год публикации - 2017)
11. Бронникова М., Конопляникова Ю, Лебедева М. Water-deficit ultracontinental pedogenesis in mountain of South Siberia Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p.21-22 (год публикации - 2017)
12. Горячкин С. Cold soils study in concept of extreme pedology Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p.59-61 (год публикации - 2017)
13. Долгих А., Мергелов Н., Шоркунов И., Лупачев А., Мямин В., Зазовская Э., Шишков В., Горячкин С. Soils of wind shelters in oases of East Antarctica Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p.37-38 (год публикации - 2017)
14. Зазовская Э., Мергелов Н., Шишков В., Долгих А., Горячкин С. Radiocarbon age of the soils in extremal conditions in Arctic and Antarctic Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, P. 149-150 (год публикации - 2017)
15. Зазовская Э.П., Гайдасов А., Долгих А.В., Мямин В., Шишков В.А., Александрин М., Мергелов Н.С., Веркулич С. Radiocarbon age of the Holocene deglaciation in the Thala Hills oasis (Enderby Land, East Antarctica) Debrecen, Hungary, 83–83 (год публикации - 2017)
16. Зазовская Э.П., Мергелов Н.С., Шишков В.А., Долгих А.В., Черкинский А., Горячкин С.В. The age of organic matter in soils developed on cryoconites within the retreat zone of the Aldegonda Glacier (Svalbard) Debrecen, Hungary, 37–38 (год публикации - 2017)
17. Ковда И. Cryogenic and vertic processes: common features at macro and micro scales Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p. 84-85 (год публикации - 2017)
18. Конопляникова Ю., Бронникова М., Шишков В. Calcite pendants in stony soils of cold ultracontinental steppes and possible contribution of cryogenesis in their formation: morphogenetic and experimental studies Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p.80-82 (год публикации - 2017)
19. Кудинова А., Лысак Л., Соина В., Мергелов Н., Долгих А. Prokaryotic communities in soils of East Antarctica ABSTRACTS of the International Conference Earth's Cryosphere: Past, Present and Future. — Pushchino, Russia, June 4-8, 2017, p.83-84 (год публикации - 2017)
20. Лебедева М., Макеев А., Русаков А., Бронникова М., Куст П., Романис Т. Microfeatures of cryogenesis in modern and late pleistocene soils Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, P. 89–90 (год публикации - 2017)
21. Макеев А. Paleocryogenic stages of extreme pedogenesis in the geological history of the earth ABSTRACTS of the International Conference Earth's Cryosphere: Past, Present and Future. — Pushchino, Russia, June 4-8, 2017, p.144-145 (год публикации - 2017)
22. Мергелов Н., Долгих А., Шоркунов И., Зазовская Э., Шишков В., Почикалов А. Hypolithic biocrust as a soil horizon and a hot spot for subsurface organic matter accumulation in the ice-free landscapes of the Larsemann Hills (East Antarctica). ABSTRACTS of the International Conference Earth's Cryosphere: Past, Present and Future. — Pushchino, Russia, June 4-8, 2017, p.145-146 (год публикации - 2017)
23. Мергелов Н.С., Долгих А.В., Шоркунов И.Г., Зазовская Э.П., Шишков В.А., Горячкин С.В. Hypolithic and endolithic systems in polar regions as contemporary models of Protosoils in the history of Earth Proceedings of the VII International Conference on Cryopedology Cryosols in Perspective: a view from the permafrost heartland. 21-28 August 2017. — Yakutsk, Sakha Republik, 2017, p.97-98 (год публикации - 2017)
24. Сычева С.А Основные принципы эволюционного анализа географических и почвенных систем Материалы III Всероссийской научной конференции с международным участием «Проблемы истории, методологии и социологии почвоведения» / Товарищество научных изданий КМК. – Пущино: 2017, - (год публикации - 2017)
25. Сычева С.А Эволюция трактовок возраста, продолжительности и истории развития почвы Микулинского межледниковья Материалы III Всероссийской научной конференции с международным участием «Проблемы истории, методологии и социологии почвоведения» / Товарищество научных изданий КМК. – Пущино: 2017, с.312-315 (год публикации - 2017)
26. Сычева С.А., Седов С.Н. Экстремальные и оптимальные этапы развития ландшафтов Центральной Мексики за последние 40000 лет Х Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода. «Фундаментальные проблемы Квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. М.: ГЕОС, с.413--416 (год публикации - 2017)
27. Шишков В., Зазовская Э., Мергелов Н., Долгих А. Soils forming on cryoconites material in the retreat zone of the glacier ABSTRACTS of the International Conference Earth's Cryosphere: Past, Present and Future. — Pushchino, Russia, June 4-8, 2017, P. 159–160 (год публикации - 2017)
28. В.И. Васенев, Й.Й. Стурговел, А.В. Долгих, Н.Д. Ананьева, К.В. Иващенко, Р. Валентини Changes in Soil Organic Carbon Stocks by Urbanization Urban Soils. Ed.Rattan Lal, B. A. Stewart. Book series Advances in soil science. Oxford, CRC Press, p.59-89 (год публикации - 2018)
Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В завершающем проект 2018 году стало понятно, что идея экстремального генетико-географического почвоведения (extreme pedology) положительно воспринимается мировым научным сообществом. На 21м Мировом конгрессе по почвоведению (2018, Рио-де-Жанейро) международный научный организационный комитет утвердил проведение соответствующего симпозиума - Soil pedogenesis and diversity in extreme environments. На него было подано 30 (из России 5) заявок на доклады из 10 стран, представляющих все континенты, кроме Австралии. На устной сессии аудитория состояла из более 100 слушателей. Участники сессии после ее завершения предложили организовать специальный номер научного журнала Geoderma Regional по почвам экстремальных условий. Эта идея была полностью поддержана главным редактором журнала, и работа над спецвыпуском уже началась. Интерес к теме подтверждает и тот факт, что статьи участников проекта активно принимаются в международные научные журналы, в том числе, состоящие в первом квартиле (Q1). За короткий срок проекта к 2018 году уже имеется 58 ссылок в системе Web of Science на статьи, изданные в рамках его выполнения.
В 2018 году были выполнены как обобщающие работы, так и получен новый фактический материал. Подготовлена монография «Теория педогенеза и эволюции почв», которая впервые охватывает не только традиционные «докучаевские» почвы, но также и почвы и солоиды (почвоподобные тела), характерные для экстремальных условий. В начале следующего года выходит статья «Extreme Pedology: Elements of Theory and Methodological Approaches». Подготовлен также проспект монографии, которая будет итоговым продуктом проекта, - «Почвообразование и география почв экстремальных условий» / «Extreme pedology». Она будет состоять из 42 глав, объединенных в 5 разделов: Теория и методология экстремального географо-генетического почвоведения, Особенности почвообразования в различных классах экстремальности, География экстремальных почв, Экстремальные почвы в истории Земли и их ближайшие современные аналоги, Поведение экстремальных почв во времени. Ее реализация предполагается в 2019-2020 гг. Создан интернет-портал «Экстремальные почвы в геологической истории Земли» (www.paleosoil.ru). Вся информация хранится непосредственно в базе данных ресурса. В базу данных ресурса вошли все материалы, полученные за 5 лет реализации проекта, а также значимые примеры экстремальных почв из литературных источников. Паспорта объектов (палеопочв) имеют четкую иерархию и соответствующие ей поля в базе данных. Ресурс обеспечивает публикацию связанных материалов: статей, баз знаний, картографических материалов, иллюстраций и др.
В 2017-2018 году на средства проекта был приобретен изотопный масс-спектрометр AMSprecisiON IRMS (Elementar, UK). Этот масс-спектрометр стал последним блоком в системе AGE3-CHNS анализатор-IRMS (первые два блока были приобретены и запущены в рамках выполнения проекта в 2014-2016 гг). Основным блоком этой системы является система графитизации AGE3- первая в мире полностью автоматическая установка для графитизации образцов для радиоуглеродного датирования с применением ускорительной масс-спектрометрии (AMS). Порядковый номер нашей системы 16, всего в мире их на настоящее время действует около 50. Эта система разработана в Цюрихском технологическом университете (ETH) и произведена фирмой Ionplus – первой в мире компанией, которая специализируется на разработке и выпуске оборудования для AMS датирования. CHNS анализатор и IRMS используются как при графитизации образцов (перевод образцов в газообразное состояние, определение содержания углерода и азота и их изотопного состава в графитизируемых образцах), так и могут быть использованы как отдельные приборы, для выполнения соответствующих определений. Таким образом за пять лет реализации проекта (3+2) нам удалось построить, запустить и провести все тестовые испытания, включая сверочное датирование полученных графитов для системы пробоподготовки образцов для AMS аналогов которой на настоящее время в России нет. В рамках выполнения проекта это позволило нам получить уникальные данные о возрасте почв и почвоподобных тел оазисов Восточной Антарктиды, палеопочв с низким содержанием углерода, о формировании и функционировании уникальных экосистем и солоидов пещер, и др. Были также получены большие массивы данных по определению углерода, азота и их изотопного состава для многих объектов исследования в рамках проекта.
Более конкретными результатами проекта в 2018 году стали следующие. На основе данных по земным почвам и солоидам (почвоподобным телам), а также информации о продуктах взаимодействия среды и породы в космическом пространстве, была составлена шкала глубин взаимодействия в системе «среда-субстрат» на земных и внеземных объектах и определено место почв на ней. Она показывает, что взаимодействия осуществляются в весьма широком диапазоне глубин от десятков нанометров (нано-кайма на космических телах) до первых десятков метров (коры выветривания). Почвы занимают довольно узкий диапазон глубин – от первых сантиметров до первых метров. В рамках работы по проекту была разработана систематика почв катастроф (почв пост-катастрофического функционирования). Эту большую группу почв по основному формирующему фактору можно разделить на две группы: природные и антропогенные. В горных районах можно отметить террасирование склонов, поселения; на равнинах это распашка земель и селитьба. Во всех случаях происходят резкие изменения геохимии и морфологии почв, нарушаются энергетические и биохимические взаимосвязи и балансы.
На примере модельных объектов – современных кор выветривания тропических островов Тихого океана – выявлена специфика образования макси-солоидов, то есть почвоподобных тел, формирующихся в условиях экстремального избытка ресурсов (высокая энергетика, осадки 1800-2500 мм/год, длительность выветривания n x 10^4-5). Установлены принципиальные различия процессов и продуктов выветривания пород, содержащих и не содержащих в породообразующих количествах слоистые алюмосиликатные минералы. Составлена обобщающая модель, учитывающая особенности формирования эндолитных, эпилитных и эпи-эндолитных дефицит-ресурсных почвоподобных тел (минисолоидов) в современных климатически- и литогенно- экстремальных условиях. Климатическая экстремальность затрудняет или полностью прекращает эпилитную колонизацию плотных пород и формирование эпилитных минисолоидов. В связи с этим встречаемость истинно эндолитных сообществ и минисолоидов в Антарктиде, высокой Арктике, экстааридных регионах и высокогорьях выше по сравнению с другими регионами. Литогенный фактор является главным регулятором эндолитной колонизации и глубины профилей эндолитных минисолоидов. Получены данные о профильном распределении стабильных изотопов углерода и азота в солоидах пещер, которые свидетельствуют о накоплении в них «тяжелых» изотопов углерода (13С) и азота (15N) в результате деструкции органического вещества. Проведена оценка запасов органического углерода в объектах нивально-гляциального комплекса в оазисе Ширмахера (Восточная Антарктида) и почвах под моховой растительностью, формирующихся на типовом ключевом участке. Были оценены пулы органического углерода в следующих объектах: в криоконитовом материале (мелкозем, который накапливался на поверхности, а потом вытаивал в краевой зоне покровного ледника), в однолетних и многолетних снежниках, а также в почвах. Суммарный пул органического углерода для этого участка составил 26 Мг. Пул углерода криоконитового материала составил 51,0% от общего пула, 47,5% пришлось на почвы, и около 1,5% - на мелкозем снежников. Таким образом, для экстремальных условий Восточной Антарктиды вклад криоконитового материала в общий пул углерода больше, чем собственно вклад почв. Выявлено, что основным механизмом образования пленок загара в пустыне Негев (Израиль) и на скалах в пустыне Сонора является аккреция, то есть накопление эоловых частиц на поверхности. Это дополняет понимание формирования пустынного загара в различных экстремальных условиях мира. Выявлено, что для наиболее засушливых, холодных и континентальных условий Южной Сибири наиболее характерным и доминантным компонентом являются криоаридные почвы. На основании материалов, полученных в рамках проекта, верифицирована и уточнена типовая диагностика криоаридных и палевых почв, верифицировано и дополнено их подтиповое деление.
Проанализировано разнообразие культурных слоев: включенных в профиль природных почв, культурных слоев; в значительной степени трансформирующих профиль почв; и мощных культурных слоев – урбоседиментов, полностью разрушающих или перекрывающих (погребающих) исходные природные почвы. Различия в траекториях развития органических (орто-экстремальных) и минеральных (пара-экстремальных) урбоседиментов определяются характером накопления антропогенного материала, но в еще большей степени, условиями и интенсивностью трансформации органической его составляющей на обоих этапах развития урбоседиментов – накопления и преобразования (постседиментационном). Исследованные культурные слои пустынных древнедельтовых ландшафтов Сырдарьи обнаруживают чёткие географические и геохимические закономерности в распространении педогенных признаков и формирующих их процессов. Набор и обилие антропогенных признаков в каждом культурном слое отражает, прежде всего, характер и интенсивность антропогенного использования территории в период функционирования поселения. В то же время встречаемость некоторых антропогенных признаков обусловлена также внутрипочвенными условиями в постантропогенный период. В современных городах эндолитные организмы колонизируют не поверхности каменных объектов, а их внутренний объем, точнее поровое пространство. Особенно подвержены эндолитной колонизации объекты, выполненные из гранита с повышенным содержанием пропускающих свет минералов, а именно кварца и полевых шпатов, а также объекты, выполненные из карбонатных пород. Колонизация, отмеченная уже на 4й год после укладывания свежих плиток, идет по двум направлениям – цианобактериями и актинобактериями (прокариотами) осваивается криптоэндолитная ниша (мелкие округлые поры, скрытые внутри плитки), а эукариотами (одноклеточными зелеными водорослями, мицелиальными грибами) покрыты стенки относительно крупных трещин (>20 микрон в поперечном сечении), раскрывающихся к дневной поверхности. В таких трещинах также накапливаются тонкие фракции мелкозема. Дана оценка состояния почв в районах размещения свалок и полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) на основе ландшафтно-геохимических методов. Техногенное воздействие на среду и почвы обусловлено: 1) изъятием земель для организации объектов, до нескольких десятков гектар, 2) образованием фильтрационных вод с токсичными компонентами при разложении ТБО, 3) образованием биогаза. Химическое загрязнение тяжелыми металлами поверхностных горизонтов почв и техногенных поверхностных образований характерно для территорий складирования ТБО и зон их влияния вне зависимости от климатических условий, способов обращения с отходами и этапов функционирования («жизненного цикла»). Содержания Cr, Ni, Cd, Ba, Pb, Cu, Zn и др. в поверхностных горизонтах превышают фоновые значения в 10-1000 раз. Степень их загрязнения оценивается как чрезвычайно опасная по принятым нормативам (Zc>128). Опасность для среды представляют также погребенные свалки, в которых при разложении органического вещества в анаэробных условиях происходит образование диоксида углерода и метана, и, как результат, их концентрация в почвенном и приземном воздухе. При возникновении периодического подтопления в них формируются «метаново-углекислотные аномалии», а запечатывание территории под асфальтобетонным покрытием способствует накоплению газов в газогенерирующем слое (до 2% CH4 и 12% CO2), так как не работает почвенно-бактериальный фильтр.
Выявлено, что развитие почв в пойме рек Волги, Оки, Москвы и их притоков в течение голоцена проходило под влиянием климата, эрозионно-седиментационных процессов, изменений гидрологического режима и биоты, а также антропогенных воздействий. Активизация флювиальных процессов, связанная как с природными, так и с антропогенными факторами, проявляется в увеличении скорости накопления аллювия и изменении его состава. Экстремальная интенсивность флювиальных процессов характерна для XVII-первой половины XX вв. Проведена межконтинентальная корреляция оптимальных и экстремальных фаз в развитии палеопочв в финальном плейстоцене (на примере Центрального Мексиканского плато и Среднерусской возвышенности). Обобщение записей показывает, что история развития ландшафтов Трансмексиканского вулканического пояса и Восточно-Европейской равнины была сложной и насыщенной разноранговыми событиями. Большое влияние на формирование этих ландшафтов оказывали местные локальные и региональные факторы: саморазвитие речных долин, периодичность и сила извержений вулканов и неотектонических подвижек и т.д. Однако, ведущая роль принадлежит климатическим изменениям – ритмам разной иерархии и общим трендам в плейстоцене. По результатам исследования серии плакорных разрезов в области плейстоценового оледенения Восточно-Европейской равнины и опорного плакорного разреза «Ямская степь» южного макросклона Среднерусской возвышенности выявлено принципиальное сходство климатической экстремальности позднеплейстоценового почвообразования для этих регионов. Впервые обоснован непрерывный характер плакорного педолитогенеза для ледниковых областей.
Публикации
1. Агатова А.Р., Хазина И.В., Бронникова М.А., Успенская О.Н., Непоп Р.К. Reconstruction of postglacial landscape evolution within the eastern periphery of Chuya depression on the basis of multidisciplinary analysis of peats in Boguty river basin, SE Altai, Russia IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 138(1): №012001 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1088/1755-1315/138/1/012001
2. Александровский А., Ершова Е., Пономаренко Е., Кренке Н., Скрипкин В. Floodplain paleosols of Moskva river basin: Chronology and paleoenvironment Radiocarbon, 60 (4), pp. 1169-1184 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1017/RDC.2018.73
3. Александровский А.Л., Ершова Е.Г., Пономаренко Е.В., Кренке Н.А., Скрипкин В.В. Natural and Anthropogenic Changes in the Soils and Environment of the Moskva River Floodplain in the Holocene: Pedogenic, Palynological, and Anthracological Evidences Eurasian Soil Science, 51(6): 613–627. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1064229318060029
4. Бронникова М.А.,Агатова А.Р., Лебедева М.П., Непоп Р.К., Конопляникова Ю.В., Турова И.В. Record of holocene changes in high-mountain landscapes of southeastern altai in the soil–sediment sequence of the boguty river valley Eurasian Soil Science, 51(12): 1381–1396 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1064229318120037
5. Горячкин С.В., Мергелов Н.С., Таргульян В.О. Extreme Pedology: Elements of Theory and Methodological Approaches Eurasian Soil Science, 52(1) (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1134/S1064229319010046
6. Замотаев И.В., Иванов И.В., Михеев П.В., Белобров В.П. Assessment of the State of Soils and Vegetation in Areas of Landfills and Municipal Solid Waste Sites (a Review) Eurasian Soil Science, 51(7): 827–842 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S1064229318070104
7. Лебедева М.П., Голованов Д.Л., Шишков В.А., Абросимов К.Н. Microscopic and Tomographic Studies for Interpreting the Genesis of Desert Varnish and the Vesicular Horizon of Desert Soils in Mongolia and the USA Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 71(1):21-42 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.18268/BSGM2019v71n1a2
8. Макеев А., Аcеева Е., Русаков А., Сорокина К., Пузанова Т., Хохлова О., Куст П., Курбанова Ф., Чернов Т., Кутовая О., Лебедева М., Михайлов Е. The environment of the Early Iron Age at the southern fringe of the forest zone of the Russian plain Quaternary International, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.04.002
9. Мергелов Н., Мюллер К.В., Пратер И., Шоркунов И., Долгих А., Зазовская Э., Шишков В., Крупская В., Абросимов К., Черкинский А., Горячкин С. Alteration of rocks by endolithic organisms is one of the pathways for the beginning of soils on Earth Scientific Reports, 8 (1), статья № 3367 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1038/s41598-018-21682-6
10. Русаков А., Макеев А., Хохлова О., Куст П., Лебедева М., Чернов Т., Гольева А., Попов А., Курбанова Ф., Пузанова Т. Paleoenvironmental reconstruction based on soils buried under Scythian fortification in the southern forest-steppe area of the East European Plain Quaternary International, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.05.016
11. Седов С., Зазовская Э., Федоров-Давыдов Д., Алексеева Т. Soils of East Antarctic Oasis: Interplay of Organisms and Mineral Components at Microscale Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana, 71(1):43-59 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.18268/BSGM2019v71n1a4
12. Таргульян В.О., Бронникова М.А. Память почв: теоретические основы концепции, современное состояние и перспективы развития Eurasian Soil Science, 52(3) (год публикации - 2019)
13. Хохлова О.С., Моргунова Н.Л., Хохлов А.А., Гольева А.А. Climate and Vegetation Changes over the Past 7000 Years in the Cis-Ural Steppe Eurasian Soil Science, 51(5): 506–517 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1134/S106422931805006X
14. Хрбачек Ф., ... Долгих А., Зазовская Э., Мергелов Н., Осокин Н., Мямин В. Active layer monitoring in Antarctica: an overview of results from 2006 to 2015 Polar Geography, - (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1080/1088937X.2017.1420105
15. Юртаев А., Александровский А., Скрипкин В., Зазовская Э., Долгих А. Development of Surficial Deposits on Belyi Island (Kara Sea) during the Last 40,000 Years Radiocarbon, 60 (5):1439-1455 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1017/RDC.2018.115
16. Таргульян В.О. Теория педогенеза и эволюции почв Издательство ГЕОС, г. Москва, 296 с. (25 п.л.) (год публикации - 2018)
17. - Жизнь внутри камня: как появились почвы на Земле? Пресс-служба ИГ РАН, DOI: 10.1038/s41598-018-21682-6 (год публикации - )
18. - Российские учёные предложили теорию появления почв Пресс-центр ФАНО, DOI: 10.1038/s41598-018-21682-6 (год публикации - )
19. - Жизнь внутри камня: как появились почвы на Земле? Сайт РНФ, DOI: 10.1038/s41598-018-21682-6 (год публикации - )
20. - ОБНОВЛЕННАЯ ЛАБОРАТОРИЯ РАДИОУГЛЕРОДНОГО ДАТИРОВАНИЯ ИНСТИТУТА ГЕОГРАФИИ РАН БЫЛА ПРЕДСТАВЛЕНА НА 23-Й МЕЖДУНАРОДНОЙ РАДИОУГЛЕРОДНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Пресс-служба ИГ РАН, - (год публикации - )
Возможность практического использования результатов
Как научную, так и высокую общественную значимость (для градостроителей и специалистов по природопользованию и
чрезвычайным ситуациям) могут иметь исследования антропогенных экстремальных почв и почв катастроф. В рамках работы по проекту была разработана систематика почв катастроф (почв пост-катастрофического функционирования). Эту большую группу почв по основному формирующему фактору можно разделить на две группы: природные и антропогенные. Природные формирующие (событийные) факторы локализованы в основном в горных районах, например, обвалы, оползни, сели. На равнинах их проявления также встречаются (оползни, обвалы), но в меньшей мере. Антропогенные формирующие (событийные) факторы повсеместны, они широко распространены как в горах, так и на равнинах. В горных районах можно отметить террасирование склонов, поселения; на равнинах это распашка земель и селитьба. Во всех случаях происходят резкие изменения геохимии и морфологии почв, нарушаются энергетические и биохимические взаимосвязи и балансы. Почвообразование происходит в новых, несбалансированных условиях. Итогом является образование почв с новыми свойствами, зачастую неизвестными ранее. Подобные изменения могут быть необратимыми или обратимыми, но в любом случае возвращение к исходному состоянию может занять длительное время, в среднем сотни, а зачастую тысячи лет.
В процессе работы над проектом обнаружено, что в современных городах эндолитные организмы активно колонизируют не поверхности каменных объектов, а их внутренний объем, точнее поровое пространство, поэтому потенциальное разрушение, например, тротуарной плитки длительное время незаметно. Особенно подвержены эндолитной колонизации объекты, выполненные из гранита с повышенным содержанием пропускающих свет минералов, а именно кварца и полевых шпатов, а также объекты, выполненные из карбонатных пород. Колонизация, отмеченная уже на 4й год после укладывания свежих плиток, идет по двум направлениям – цианобактериями и актинобактериями (прокариотами) осваивается криптоэндолитная ниша (мелкие округлые поры, скрытые внутри плитки), а эукариотами (одноклеточными зелеными водорослями, мицелиальными грибами) покрыты стенки относительно крупных трещин (>20 микрон в поперечном сечении), раскрывающихся к дневной поверхности. В таких трещинах также накапливаются тонкие фракции мелкозема.
Для почв под навесами и "экранами" (перекрытия мостов, виадуки и т. п.) характерны угнетенное состояние биоты, монодоминантные фитоценозы, часто признаки ветровой эрозии, слабое развитие гумусового горизонта. Появляется уплотненный карбонатный горизонт, время формирования которого предположительно составляет около 50 лет. По сравнению с фоном значения pH в среднем более щелочные, понижено содержание органического углерода, повышено содержание таких микроэлементов, как Cu, Zn, Pb, As, Sb.
Дана оценка состояния почв в районах размещения свалок и полигонов твердых бытовых отходов (ТБО) на основе ландшафтно-геохимических методов. Техногенное воздействие на среду и почвы обусловлено: 1) изъятием земель для организации объектов, до нескольких десятков гектар, 2) образованием фильтрационных вод с токсичными компонентами при разложении ТБО, 3) образованием биогаза. Химическое загрязнение тяжелыми металлами поверхностных горизонтов почв и техногенных поверхностных образований характерно для территорий складирования ТБО и зон их влияния вне зависимости от климатических условий, способов обращения с отходами и этапов функционирования («жизненного цикла»). Содержания Cr, Ni, Cd, Ba, Pb, Cu, Zn и др. в поверхностных горизонтах превышают фоновые значения в 10-1000 раз. Степень их загрязнения оценивается как чрезвычайно опасная по принятым нормативам (Zc>128). Опасность для среды представляют также погребенные свалки, в которых при разложении органического вещества в анаэробных условиях происходит образование диоксида углерода и метана, и, как результат, их концентрация в почвенном и приземном воздухе. При возникновении периодического подтопления в них формируются «метаново-углекислотные аномалии», а запечатывание территории под асфальтобетонным покрытием способствует накоплению газов в газогенерирующем слое (до 2% CH4 и 12% CO2), так как не работает почвенно-бактериальный фильтр.