Зеркало ландшафта - Карпачевский Лев Оскарович - Страница 16

Наступившее тридцать семь тысяч лет назад Валдайское оледенение тоже пережило несколько стадий. Двадцать девять — двадцать пять тысяч лет назад ледник сначала отступил (это время называют Брянским интер-стадиалом — теплой фазой между двумя стадиями наступления ледника). Десять — одиннадцать тысяч лет назад ледник отступил в свои современные границы, и начался период голоцена. Двенадцать — десять тысяч лет назад начался предбореальный период. Через тысячу лет его сменил бореальный. Еще почти через тысячу лет наступил теплый атлантический период с господством широколиственных лесов на наших средних широтах, в теперешней южной тайге. Затем наступило похолодание, четыре с половиной — пять тысяч лет назад в наши леса проникла ель и стала основной лесообразующей породой. Наступил суббореальный период. Он две — две с половиной тысячи лет назад сменился субатлантическим, более теплым, чем предыдущий, периодом.

Такая сложная геологическая история средней полосы европейской части нашей страны способствовала неоднократному формированию почв, их погребению лёссами и другими отложениями, образовавшимися в ледниковый период и при таянии ледника.

Существует гипотеза, говорящая о том, что лёсс в ряде регионов мира образовался в межледниковый период в результате размыва и выравнивания поверхности. Вершины и верхние части склонов водоразделов, холмов размывались, а материал размыва отлагался в долинах и балках. Поэтому считают, что погребенные почвы сохранились именно по берегам рек. На водоразделе они размывались и смывались, а в нижних частях склонов погребались и консервировались. Многие факты подтверждают эту гипотезу.

Исследователи выделяют на Приобском плато погребенные почвы возрастом шесть, девять, четырнадцать и двадцать шесть тысяч лет. Особенно внимательно были изучены почвы Брянского интерстадиала и установлено, что почвы, развивавшиеся в то время, относятся к лесотундре и имеют возраст двадцать пять — двадцать девять тысяч лет.

Итак, за последние сто тысяч лет почвенный покров территории СССР, в особенности ее степной и лесной зон, нарушался неоднократно и погребался новыми отложениями. Поэтому сегодняшний почвенный покров явно намного моложе, чем последний ярус погребенных почв.

Если ледниковый период окончился десять — двенадцать тысяч лет назад и наступила эпоха голоцена, четвертичного периода, в которую мы сейчас живем, то, может быть, возраст наших почв одинаков с возрастом голоцена и достигает десяти тысяч лет. А. А. Роде, анализируя подзолообразовательный процесс на территории Ленинградской, Московской и Калининской областей, решил по различию в содержании железа в гумусовом и подзолистом горизонтах и в материнской породе рассчитать время перераспределения, выноса этого элемента из почвы. Получилось, что для такой дифференциации почвы по содержанию железа требуется десять тысяч лет. Казалось бы, все сходится. Но тогда на сцену выступают данные палеоботаники, которые свидетельствуют о смене растительности в течение голоцена. А если изменялся растительный покров, то должны были меняться и почвы. В. О. Таргульян считает, что наши подзолистые и дерново-подзолистые почвы сформировались в основном уже шесть тысяч лет назад. Уже тогда в них выделялись аккумулятивный, подзолистый, иллювиальный горизонты. С тех пор отмечалось лишь изменение ряда свойств этих горизонтов под влиянием смены растительности и климата. Вывод В. О. Таргульяна близок к идеям некоторых других ученых. Они считают, что подзолистые почвы нашей лесной зоны сформировались на так называемых двучленных наносах — отложениях моренного и покровного суглинков, перекрытых сверху более легкими породами. Обедненность гумусового и подзолистого горизонтов в этих почвах илом связывают не с современными почвенными процессами, а с исходной двучленностью отложений.

Наиболее четко эту гипотезу сформулировал И. А. Соколов. Он полагает, что при таянии ледника всегда образуются двучленные отложения, причем сверху — более легкие по механическому составу (более бедные глинистыми частицами), на которых развиваются современные почвы.

Все перечисленные варианты гипотез приводят к одному: современная дифференциация подзолистых почв на верхнюю облегченную и нижнюю утяжеленную толщи унаследована от прошлого. Последние три-четыре тысячи лет дифференциации почв такого размаха не наблюдалось. Если принять эту гипотезу, то сразу возникает вопрос: как считать возраст почв нашей зоны — от начала формирования двучленности или от начала суббореального периода? Ясно одно, что почвы и их горизонты разновозрастны по своему формированию. Разные свойства почв, включая и разные горизонты, могли образоваться в разные периоды голоцена. Иными словами, просто ответить, что возраст данной почвы соответствует возрасту голоцена, нельзя. С началом голоцена связано начало формирования современного почвенного покрова, но установление возраста каждой конкретной почвы — это особая задача.

Возраст погребенных почв устанавливается более или менее точно. По возрасту тех отложений, которые подстилают и перекрывают погребенную почву, можно рассчитать интервал в возрасте погребенной почвы.

Непосредственно возраст органического вещества почв, как погребенных (но не свыше шестидесяти тысяч лет), так и современных (не моложе семидесяти — ста лет), можно определить радиоуглеродным методом.

Известно, что в атмосфере содержится три сотых процента углекислого газа, который постоянно потребляется растениями. В верхних слоях атмосферы под влиянием космических лучей идут ядерные реакции, и из азота образуется изотоп углерода С14. Углерод окисляется до С14O2. Таким образом, атмосферный углекислый газ всегда содержит определенный процент изотопа углерода. Растение поглощает радиоактивный изотоп вместе с углекислым газом, строит из него свое тело, а отмирая, привносит его в почву, где С14 входит в состав гумуса, как и обычный С12. Но, как и любой радиоактивный элемент, изотоп углерода распадается и постепенно снова превращается в азот. Остается один С12. И вот по количеству радиоактивного изотопа углерода в органическом соединении можно установить его возраст — сколько времени прошло с тех пор, как углерод этого соединения покинул атмосферу. Метод этот кажется очень простым и многообещающим, особенно при установлении возраста почвенного гумуса. По этому пути пошли многие исследователи и получили интересные и неожиданные результаты.

Основное количество гумуса содержится в верхних слоях почвы. Гумус состоит из разных групп соединений: гуминовых кислот, фульвокислот, гумина. Оказалось, что разные группы этих веществ имеют разный возраст. Например, гуминовые кислоты черноземов (слой в десять сантиметров) образовались шестьсот шестьдесят — тысяча шестьсот восемьдесят лет, гумин — тысячу сто десять — две тысячи сто двадцать лет назад. Это для курских, воронежских, тамбовских черноземов. Возраст же гумуса австралийских тропических почв (красноземов) — сто один — шестьсот лет в поверхностном слое, пятьсот семьдесят — тысяча лет — на глубине тридцати — пятидесяти сантиметров и четыре тысячи — в более глубоких слоях почвы. Растет с глубиной возраст гумуса и у черноземов. В наших черноземах на глубине десяти — двадцати сантиметров возраст гумуса — тысяча двадцать лет, на глубине пятидесяти — шестидесяти сантиметров — две тысячи шестьсот восемьдесят лет, на глубине ста десяти — ста двадцати сантиметров — четыре тысячи семьсот двадцать лет, а на глубине двухсот сорока — двухсот пятидесяти сантиметров — даже двенадцать тысяч четыреста семьдесят лет.

Это различие можно объяснить тем, что верхний слой почвы постоянно сносится (эрозия) или что в него приносится пыль, и в этом случае гумусонакопление идет заново. Пыль веков, попадая в почву, омолаживает ее. Этим можно объяснить более юный возраст гумусового горизонта.

Есть еще одно обстоятельство, влияющее на изменение действительного возраста. Обнаружено, что новые порции органического вещества, поступая в почву, «обновляют» старый гумус. Они присоединяются к старым молекулам, замещают в них целые «блоки». И таким образом гумус по содержанию С14 как бы молодеет.