Д.г.н. Чендев Ю.Г.¹, д.г.н. Александровский А.Л.², д.б.н. Хохлова О.С.³,

к.б.н. Русаков А.В.⁴, к.б.н. Шаповалов А.С.⁵, , к.б.н. Пономаренко Е.В.⁶,

Мельников Е.Н.⁷

1 – Белгородский государственный национальный исследовательский университет, Россия; 2 – Институт географии РАН, Москва, Россия; 3 - Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Россия; 4 – Санкт-Петербургский государственный университет, Россия; 5 – ФГБУ «Государственный заповедник «Белогорье», Россия; 6 - Канадский музей цивилизации, Оттава, Канада; 7 – Липецкий государственный педагогический университет, Россия.

Палеопочвенные реконструкции голоценовой эволюции природной среды в Ямской Степи

заповедника «Белогорье»[1]

Интерес к исследованию естественной эволюции природной среды на территории Восточно-Европейской равнины существует давно (Докучаев, 1883; Берг, 1947; Александровский, 1983 и др.). В настоящее время он продиктован, в первую очередь, необходимостью практического использования накапливаемых сведений в географическом мониторинге и прогнозах будущего состояния геосистем. Понимание высокой значимости палеогеографических и палеоэкологических реконструкций в современном исследовании окружающей среды отразилось на внедрении в учебный процесс дисциплин по данной проблематике во многих высших учебных заведениях России. Например, в национальном исследовательском Белгородском государственном университете (НИУ «БелГУ») читается курс лекций «Эволюция и динамика геосистем», в Санкт-Петербургском госуниверситете (СПбГУ) – курсы «Эволюция почв» и «Современные проблемы палеопочвоведения», в Институте физико-химических и биологических проблем почвоведения (ИФХиБПП) РАН (г. Пущино) – курс «Экология и почвы».

Положительным результатом освоения указанных дисциплин в учебном процессе является привлечение студентов к полевым исследованиям на учебных практиках и в научных экспедициях. Одним из примеров удачного совмещения обучающего и исследовательского элементов в образовательном процессе явилась комплексная почвенно-археологическая экспедиция, организованная в 2012 году на территории заповедника «Белогорье» в Белгородской области, при участии сотрудников НИУ «БелГУ», СПбГУ, ИФХиБПП РАН, Липецкого государственного педагогического университета, Института географии РАН и студентов НИУ «БелГУ и СПбГУ (рис.1). Целью экспедиции были палеоэкологические реконструкции природной среды на территории лугово-степных ландшафтов Центральной лесостепи на основе изучения и сравнительного анализа современных и древних (погребенных) почв.

Исследования проводились на территории заповедного участка «Ямская степь», представленного эталонными вариантами лугово-степных биогеоценозов.

Одним из объектов исследования был курган бронзового века, приуроченный к ровному водоразделу, и сопряженные с курганом фоновые и погребенные почвы.

Исследования проводились с помощью почвенно-археологического метода. Данный метод широко известен в практике комплексного изучения памятников истории при участии археологов, почвоведов-географов и палеопочвоведов. Он заключается в сравнительном исследовании палеопочв земляных археологических памятников (курганы, валы, культурные слои древних поселений) и современных почв природного окружения рядом с памятниками. Почва в определенных литолого-геоморфологических условиях формируется под влиянием климата и растительности, записывая информацию о биоклиматической обстановке, в которой происходит ее развитие.

Рис. 1. На раскопках кургана участниками комплексной почвенно-археологической экспедиции в Ямской Степи.

При перекрытии искусственным наносом почва «выключается» из сферы активного почвообразования и долгое время (тысячелетия) сохраняет в своих свойствах информацию о той комбинации факторов среды, которая существовала до момента ее погребения. Поэтому сравнение ее свойств со свойствами современной (фоновой) почвы, которая продолжала развиваться и изменяться до настоящего времени, дает возможность выявить направленность и скорость эволюционного развития почвы, а также производить реконструкцию природной среды, в которой проживало население той или иной исторической эпохи.

Фоновыми почвами на окружающей курган территории являются черноземы типичные среднемощные среднесуглинистые, которые формируются под разнотравно-злаковой растительностью. По данных наших исследований (Русаков, 2012), черноземы типичные (миграционно-мицелярные) резко доминируют (более 70%) в компонентном составе Ямской степи. Интересной особенностью данных и погребенных под курганом почв является небольшая мощность почвообразующих лессовидных суглинков, которые на глубине 1,0-1,2 метра сменяются песками и супесями древнеаллювиального (дочетвертичного времени) генезиса. В нижней части почвенных профилей нами был встречен ряд почвенных индикаторов экологических обстановок прошлых стадий развития природной среды. В первую очередь, это касается наличия субгоризонтальных бурых оглиненных прослоек (псевдофибров или ламелл) (рис. 2), которые трактуются с позиций лесного почвообразования на песчаных почвообразующих породах (Смеян и др., 2000; Чендев, 2004; Nierop, Buurman, 1999 и др.).

Рис. 2. Псевдофибры в нижней опесчаненной части профилей современного (А) и подкурганного (Б) черноземов в Ямской Степи. В рамке на фото А и стрелкой на фото Б показаны древние слепышины, на которые наложены позднее образованные псевдофибры. На фото Б видна вертикальная трещина усыхания, заполненная мучнистыми карбонатами, которая пересекается более молодой темно-серой слепышиной.

Наряду с псевдофибрами, в изученных нами почвах были обнаружены, по крайней мере, две разновозрастные формации слепышин. Первые представлены очень древними слепышинами, часто с диффузными, нечеткими внешними контурами, на которые наложены псевдофибры. Вторая формация слепышин – более молодые слепышины с четкими краями, некоторые из которых (в нижней опесчаненной части почвенных профилей) «врезаны» в толщу, пересеченную псевдофибрами, т.е. они были образованы позднее псевдофибров. Также обращает на себя внимание наличие трещин усыхания в профилях подкурганной (рис. 2 Б) и фоновой почв, которые заполнены мучнистыми педогенными карбонатами. Эти трещины во всех выявленных случаях пересекают почвенную массу с псевдофибрами, т.е. они были образованы позднее формирования псевдофибров.

Возраст изученного нами кургана был определен археологическим методом – по артефактам основного захоронения (датировку сделал участник экспедиции, археолог Липецкого государственного педагогического университета Евгений Мельников). Курган был создан населением среднедонской катакомбной археологической культуры в интервале времени 4200-4100 л. н. Учитывая наличие в профиле подкурганного чернозема рассматриваемых выше почвенных признаков, можно утверждать, что образование древних слепышин, на которые были наложены псевдофибры, формирование самих псевдофибров, а также образование, по крайней мере, некоторых трещин усыхания, фиксируемых в профилях современных черноземов, происходило ранее 4200 л. н.

Несмотря на плохую сохранность погребенной почвы из-за сильной перерытости землероями, авторам удалось идентифицировать ее классификационный статус, а также выявить основные морфогенетические свойства (мощность гумусовых горизонтов и гумусовых профилей, глубину залегания карбонатов), которыми характеризовалась данная почва до момента погребения. Погребенная почва является черноземом типичным маломощным среднесуглинистым. Морфометрические свойства фоновой и погребенной почв на основе замеров, произведенных вдоль стенок почвенных разрезов и траншей, представлены в табл. 1.

Таблица 1

Статистические показатели морфометрических признаков изученных почв Ямской Степи

Показатель (мощность, глубина, см)	n	min-max	X ± SX	S	V, %
Фоновый чернозем
А1	15	20-26	23,2±0,4	1,67	7,2
А1В+ВА1	15	36-50	42,1±0,9	3,34	7,9
Гумусовый профиль	15	60-70	65,3±0,7	2,70	4,1
Верхний уровень карбонатов	15	61-70	65,5±0,7	2,85	4,4
Погребенный чернозем
А1	11	17-24	19,9±0,6	2,07	10,4
А1В	11	20-41	29,2±2,4	7,88	27,0
Гумусовый профиль	11	39-59	49,1±2,1	6,98	14,2
Верхний уровень карбонатов	11	39-59	49,1±2,1	6,98	14,2

На основании проведенных расчетов (табл. 1) можно сделать заключение о том, что по всем изучаемым показателям между фоновым и погребенным черноземом существуют статистически значимые различия. Погребенный чернозем характеризуется меньшей мощностью гумусовых горизонтов и гумусового профиля в целом, а также меньшей глубиной залегания карбонатов по сравнению с фоновым черноземом. Следовательно, можно предполагать, что во время формирования подкурганной палеопочвы (4200-4100 л. н. по отношению к современным аналогам) на исследуемой территории климат был более засушливым и произрастала более ксерофитная степная растительность.

С учетом полученных результатов, а также накопленных ранее сведений об изменении во времени мощности гумусовых профилей черноземов типичных среднесуглинистых на близлежащей к участку исследований территории (Чендев, 2008), нами был выявлен устойчивый тренд изменения данного признака за последние 4000-4200 лет (рис. 3).

Рис. 3. Участки почвенно-археологических исследований с указанием датировок погребенных черноземов (А) и кривая изменения мощности гумусового профиля автоморфных черноземов типичных среднесуглинистых (в % от современной мощности) за последние 4000 лет (данные из работы (Чендев, 2008) и авторов статьи)

Согласно полученным данным (рис. 3), мощность гумусовых профилей черноземов направленно возрастала, начиная с 4000 лет назад, причем наиболее интенсивно – в период с 3500 до 2800 лет назад, что было связано с увеличением увлажненности во второй половине суббореального и в начале субатлантического периодов голоцена. Логично предположить, что в это время также происходила перестройка биоценозов, в составе которых возрастала роль мезофитного разнотравья. На одном из исследованных ранее объектов скифского времени, а также под валом Белгородской черты (время погребения – 370 лет назад) было выявлено превышение мощности гумусовых профилей погребенных черноземов по сравнению с современными аналогами (рис. 3). Следует отметить, что данные объекты приурочены к абсолютно ровным водоразделам. По-видимому, рассматриваемое несоответствие обусловлено интенсивной хозяйственной деятельностью (включая распашку территории) на протяжении последних столетий, что могло привести к усилению ветроэрозионной деятельности и дефляции части почвенного мелкозема с поверхности водораздельных почв в современный период.

Подведем итог результатам проведенного исследования. В современном и погребенном в бронзовом веке черноземах были выявлены разновозрастные признаки, самыми древними из которых являются палеослепышины с плотным почвенным заполнением и с очень размытыми внешними краями. Так как слепыши обитают исключительно в степной местности, следует сделать вывод о степных условиях почвообразования, существовавших в период образования наиболее древних слепышин. В более позднее время в нижней части почвенных профилей, сложенных супесями и песками, были образованы псевдофибры (ламеллы), отразившие достаточно длительную (по крайней мере, несколько столетий) стадию облесения водораздельных участков Ямской Степи. Еще позднее на изучаемой территории вновь стали господствовать степные ландшафты и в почвах стали образовываться трещины усыхания, в которых происходила аккумуляция почвенных карбонатов. Черноземы, формировавшиеся под степной растительностью, наращивали мощность гумусовых профилей, и к периоду 4200-4100 л. н. она достигла 50 см. После 4000 л. н., в обстановке нарастания влажности климата продолжался отчетливый тренд дальнейшего увеличения мощности гумусоаккумулятивной части почвенных профилей. Около 2000 л. н. (рис. 3) мощность гумусового профиля приблизилась к современному уровню (70 см) и в дальнейшем изменялась незначительно. К этому времени по мощности гумусовых горизонтов и профилей черноземы достигли квазиравновесного состояния со сложившейся в позднем голоцене комбинацией факторов среды.

В какое же время могла иметь место лесная стадия почвообразования, которая реконструируется нами по наличию древних псевдофибр? По мнению Е.А. Спиридоновой (1991), опирающейся на результаты спорово-пыльцевого анализа пойменных и болотных отложений, на большей части Среднерусской возвышенности в интервале времени 9000-8300 л. н. господствовала лесостепь, причем во многих местах в это время могли формироваться леса водораздельного типа. До и после этого времени климат характеризовался большей засушливостью и господством степной растительности (Спиридонова, 1992). Приняв в качестве рабочей гипотезы данное предположение, схему развития природной среды и почв на территории водоразделов Ямской Степи можно представить в следующем виде (рис. 4).

Предположительно, в период существования раннеголоценовой лесостепи в профиле почв имелись признаки гор-тов E и Bt. В отличие от псевдофибр они не сохранились, за исключением слабой ореховатой структуры в гор. B.

Более детальная информация об эволюции природной среды, почв и почвенного покрова в пределах современных лугово-степных участков лесостепи Среднерусской возвышенности может быть получена на основании использования широкого комплекса методов исследования, включающих, наряду с полевой диагностикой почвенных профилей и выявлением разновозрастных морфогенетических почвенных свойств, также различные виды лабораторных анализов: спорово-пыльцевой, фитолитный, радиоуглеродный и др.

Рис. 4. Гипотетическая схема формирования растительности и почв на изучаемой территории в голоцене. Условные обозначения: 1- псевдофибры (ламеллы); 2 – признаки текстурной дифференциации профиля в лесную стадию почвообразования, а – скелетаны, б – ореховатость с пленками иллювиирования в гор. В (Bt); 3 – трещины усыхания; 4 – слепышины разных возрастных генераций; 5 – гумусированная прокраска профиля разной интенсивности.

Литература

1. Александровский АЛ. Эволюция почв Восточно-Европейской равнины в голоцене. - М.: Наука, 1983. - 150 с.

2. Берг Л.С. Климат и жизнь. - М.: Огиз-Географгиз, 1947. - 356 с/

3. Докучаев В.В. Русский чернозем. - СПб., 1883. - 376 с.

4. Русаков А.В. Почвы и почвенный покров Ямской степи. - СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 2012. – 216 с.

5. Смеян Н.И., Лисица В.Д., Сергеенко В.Т. О формировании почв на зебровидных песчаных и лессовидных отложениях Белоруссии // Почвоведение. - 2000. - № 7. - С. 800-807.

6. Спиридонова Е.А. Эволюция растительного покрова бассейна Дона в верхнем плейстоцене – голоцене. - М.: Наука, 1991. - 221 с.

7. Чендев Ю.Г. Естественная эволюция почв Центральной лесостепи в голоцене. – Белгород: Изд-во БелГУ, 2004. – 199 с.

8. Чендев Ю.Г. Эволюция лесостепных почв Среднерусской возвышенности в голоцене. – М.: ГЕОС, 2008. – 212 с.

9. Nierop K.G.J., Buurman P. Water-soluble organic matter in incipient podzols: accumulation in B horizons or in fibres? // Eur. J. Soil Sci. - 1999. – 50. - № 4. - Pp. 701-711.

---

[1] Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-04-01511-а.