ПОЧВОВЕДЕНИЕ, 2014, № 9, с. 1027-1045
ГЕНЕЗИС ^^^^^^^^^^^^^^
И ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ
УДК 631.48
ПОЧВЫ ВЛАЖНЫХ ДОЛИН В ОАЗИСАХ ЛАРСЕМАНН И ВЕСТФОЛЛЬ (ЗЕМЛЯ ПРИНЦЕССЫ ЕЛИЗАВЕТЫ, ВОСТОЧНАЯ АНТАРКТИДА)*
© 2014 г. Н. С. Мергелов
Институт географии РАН, 119017, Москва, Старомонетный пер., 29 e-mail: mergelov@igras.ru Поступила в редакцию 30.12.2013 г.
Обсуждаются свойства и пространственное распределение почв и почвоподобных тел в долинах береговых оазисов Ларсеманн и Вестфолль — слабоизученных в почвенном отношении территорий Восточной Антарктики. В отличие от Сухих Долин, крупных континентальных участков Западной Антарктики, в исследованных оазисах широко представлены переувлажненные разности без признаков оглеения. Основным лимитирующим фактором для развития организмов и почвообразования на рыхлых субстратах является недостаточность увлажнения, а не низкая температура. Градиенты влажности поверхностных горизонтов объясняют наблюдаемое пространственное распределение почв и биотических комплексов. Несмотря на постоянное переувлажнение надмерзлотных частей большинства почв, признаки оглеения в них не выявлены. Все почвы и грунты во влажных долинах оазиса Ларсеманн не содержат карбонатов. Почвы имеют слабокислую и нейтральную реакцию среды. Содержание углерода и азота в значительной степени определяется количеством живой и мертвой биомассы, а не гумусом. Большая часть биомассы организмов сосредоточена не на поверхности, а внутри минерального каркаса. Стресс иссушением, сильный ветер и ультрафиолетовое излучение препятствуют развитию организмов на поверхности и заставляют их искать убежище в мелкоземе (эндоэдафическая ниша) или под каменной мостовой (гиполитная ниша). В отсутствии высших растений, гумифицированных продуктов их разложения, жидких осадков, промывающих профиль, при низком содержании пылевато-илистых частиц, а также отсутствии "классических" почвенных горизонтов, самым отчетливым, а иногда единственным продуктом почвообразования являются органо-минеральные пленки на поверхности минеральных частиц.
Ключевые слова: органо-минеральные взаимодействия, экстремальные условия, биопленки, эндо-литы.
Б01: 10.7868/80032180X14090093
ВВЕДЕНИЕ
Земля Принцессы Елизаветы расположена в Восточной Антарктиде и простирается между 72°35' и 87°43' в. д. Она включает в себя оазисы Вестфолль и Ларсеманн, которые входят в первую двадцатку крупнейших свободных ото льда территорий Восточной Антарктиды и занимают 420 и 50 км2, соответственно [9]. В регионе на постоянной основе функционируют 4 научно-исследовательских станции: Прогресс II (Россия), Дэвис (Австралия), Чжуншань (Китай) и Бхарати (Индия), а также сезонная австралийско-румынская база Лоу-Раковица.
Оазис Ларсеманн был открыт в 1935 г., но научные исследования, прежде всего геологические и
* Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-0401815. Полевые работы проводились при поддержке Российской антарктической экспедиции. Исследование было бы невозможно без творческой, моральной и организационной поддержки Д.А. Гиличинского.
геофизические, начались только в 1980-х [22, 53]. Значительный прогресс был достигнут в понимании возраста и истории оледенения оазиса [20, 35—37, 40, 52, 54], а также геохимии озер и определении возраста озерных отложений [24, 28, 30]. Были получены исчерпывающие данные о растительном покрове [51]. Детально изучено геологическое строение оазиса, построены литологиче-ские карты [29]. Почвенный покров свободных ото льда территорий Земли Принцессы Елизаветы, включая оазис Ларсеманн, никогда не изучался на регулярной основе. Характеристика некоторых химических и биологических свойств отдельных почв оазиса как самостоятельных объектов была представлена румынскими исследователями [45]. Генезис и география почв практически не обсуждались. Сообщалось, что в оазисе под подушками мха и прерывистым лишайниковым покровом формируются преимущественно Лепто-соли (по WRB) или Энтисоли (по Soil Taxonomy)
мощностью менее 10 см; рыхлые продукты выветривания гнейсов в основном песчаные с низким содержанием пыли и ила; поверхность минеральных частиц часто отполирована и/или покрыта корочками выветривания [23]. Мощность деятельного слоя, который лишь частично затронут почвенными процессами, составляет 20—90 см в зависимости от экспозиции и времени года. Несмотря на недостаток влаги на поверхности почв и пород над кровлей многолетнемерзлых пород скапливается влага, происходит латеральная миграция надмерзлотных вод [38]. Среди химических элементов в почвах наиболее активно мигрируют в порядке убывания Са, а затем М§, 8г, Zn, К и №. Среднее соотношение 8Ю2/А1203 составляет 5.8, что указывает на слабую интенсивность химического выветривания. По сравнению с рыхлой породой, почвы обеднены 8Ю2 и А1203. Признаки химического выветривания становятся более отчетливыми при продвижении с юга на север оазиса, то есть от ледника к океану [55]. В районе антарктических станций отмечается загрязнение почв и озер топливом, его побочными продуктами и другими отходами [27, 38].
С 2008 г. отрядом мерзлотоведов под руководством Д.А. Гиличинского (в составе Российской антарктической экспедиции) в оазисе Ларсеманн стали проводиться регулярные работы по изучению температурных и гидрологических режимов почв и пород, исследования структуры почвенного покрова, а также органо-минеральных взаимодействий в таких специфических объектах как эн-долитные педогенные образования [7]. Результаты этих работ легли в основу большей части материала, представленного в настоящей статье.
Наземные экосистемы в оазисе Вестфолль (также открыт в 1935 г.) изучались в основном австралийскими исследователями. Особое внимание уделялось геологии и геохимии [12], палеогеографии [10, 11, 34, 58], а также наземной биологии и гидробиологии оазиса [16, 48, 50]. Почвы изучались лишь в качестве среды обитания для растений и микроорганизмов [42, 50] или объекта биоремедиации [39]. География и генезис почв отдельно не рассматривались.
Исследования российского сегмента Антарктики [2] показали, что представление о холодных пустынях как господствующей обстановке в континентальной Антарктике не применимо к климатическим условиям оазисов Восточной Антарктиды. По особенностям почвенного покрова эти участки корректнее относить к переходной семигумидной зоне между холодными пустынями и антарктическими пустошами. В течение летнего сезона многие долины оазисов Ларсеманн и Вестфолль переувлажнены за счет таяния снежников и высокольдистых грунтов. В этих условиях гидрологические и мерзлотные факторы могут
оказывать ведущее воздействие на почвообразование. Однако их роль в пространственном распределении почв оазисов изучена недостаточно.
Цель настоящей работы — изучить разнообразие, пространственное распределение, условия формирования и генезис основных типов почв и почвоподобных тел во влажных долинах оазисов Ларсеманн и Вестфолль. В основу работы легли собственные материалы авторов по оазису Ларсе-манн. В оазисе Вестфолль производились лишь короткие почвенно-географические наблюдения, большая часть фактического материала почерпнута из литературы; предпринята попытка дать ему почвенно-генетическую интерпретацию, которая ранее не производилась.
ОБЪЕКТЫ
Оазис Ларсеманн (69°30' ю.ш., 76°20' в.д.) — это свободный от ледникового покрова мелкосопочник. Он состоит из двух крупных полуостровов (Брокнес и Сторнс) и около 130 прибрежных островов, которые до сих пор остаются неисследованными в почвенном отношении. Протерозойские породы представлены слоистым комплексом из кордиерита и гнейса, богатых Fe и Ti, а также лейкогнейса и доминирующего неоднородного парагнейса [18, 22, 53]. Среди рыхлых отложений ледникового и элюво-делювиального генезиса преобладают щебнистые пески с очень низким содержанием ила и пыли.
Наиболее высокие участки оазиса прилегают к леднику и достигают абсолютной высоты 140 м. Отдельные сопки не были покрыты ледником во время последнего ледникового максимума [17]. Согласно данным по радиоуглеродному датированию озерных осадков и сохранности нижележащих отложений межледниковых периодов, около 44000 лет назад (л. н.) оазис был свободен ото льда, а температурные параметры климата были на несколько градусов выше, чем сейчас [20, 35— 37, 52]. Тем не менее, последние данные [40], основанные на датировании по космогенному 10Ве, радиоуглеродном датировании, геохимии осадков и солей, а также оценке скоростей выветривания горных пород, свидетельствуют, что часть оазиса Ларсеманн пребывала в субаэральных условиях на протяжении значительного отрезка ледникового цикла, а последнее оледенение имело место более 100 тыс. л. н. В то же время Захаров с соавт. [5] на основе лихенометрии Umbilicaria decussate и Buellia frigida заключил, что отдельные вершины, вероятно, освободились ото льда (последний раз) не ранее, чем 2000 л. н. В связи с колебаниями ледников некоторые скальные поверхности могут быть экспонированы гораздо позже предлагаемых оценок, основанных на да-
тировании озерных отложений по 14С или поверхности твердых пород по космогенным элементам.
Два полуострова оазиса глубоко расчленены короткими (до 1 км) долинами, которые сформировались вдоль линеаментов в результате ледниковой эрозии [40]. Межсопочные долины являются важнейшим структурным элементом оазиса, занимающим не менее четверти его площади. Это области максимальной концентрации живых организмов и максимального биоразнообразия.
Климат на побережье Земли Принцессы Елизаветы более мягкий и более благоприятный для протекания почвообразующих процессов, чем в хорошо изученных в почвенном отношении Сухих Долинах Земли Виктории в Западной Антарктике. Оазис Ларсеманн является одним из самых теплых безледных пространств на побережье Восточной Антарктиды. Среднегодовая температура воздуха составляет —9.8°С. Средняя температура самого теплого месяца (января) в оазисе Ларсе-манн —1-0.6°С и может подниматься до +10°С в дневное время; средняя температура самого холодного месяца (август)--15.9°C и редко опускается ниже —20°C. В отдельные годы средняя температура летом достиг
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.