Зеркало ландшафта - Карпачевский Лев Оскарович - Страница 17

Но существует и противоположный процесс. Гумус может казаться старше, чем на самом деле. Представьте такую картину: гумус разрушается после какого-то длительного этапа «хранения» в почве, в воздух выделяется углекислый газ, который по сравнению с атмосферным беднее радиоактивным изотопом углерода. Выделившийся углекислый газ сразу перехватывается и ассимилируется растениями, он не успевает обогатиться радиоактивным углеродом, не успевает равномерно перемешаться с атмосферным углекислым газом. Содержание изотопа в растениях будет меньше нормы. Тем более меньше нормы оно будет в новом гумусе, образовавшемся из этих растений. Получится (по определению на приборах), что гумус старше, чем в действительности. Так, например, на Камчатке в ряде мест растения усваивают углекислый газ, выделяющийся из земной коры. Поэтому возраст растительных остатков здесь получается завышенным. Аналогичная ошибка происходит и при определении возраста трав около шоссейных дорог. По радиоуглеродному методу возраст трав здесь иногда измеряется чуть ли не миллионами лет. Но это не возраст трав — фактически это возраст бензина, на котором работают моторы проезжающих но шоссе автомобилей. Выделяющийся при сгорании бензина углекислый газ поглощается придорожными растениями, а так как он беден изотопом углерода, то получается очень большой возраст.

Итак, радиоуглеродный метод позволяет нам с учетом всевозможных ошибок оценить возраст гумусовых горизонтов почвы. Но он мало говорит о возрасте самой почвы. В лучшем случае, даже если все исследования проведены точно, мы узнаем возраст лишь одного горизонта. А их по крайней мере три: гумусовый, переходный, материнская порода. Правда, в некоторых почвах имеются карбонатные образования: лёссовые куколки, журавчики, белоглазка, псевдомицелий и т. д. Эти образования тоже содержат углерод, и к ним иногда можно применить радиоуглеродный метод. Анализ таких карбонатных включений в Новой Зеландии, в так называемых серо-коричневых почвах, показал, что на глубине тридцати — сорока сантиметров карбонаты по С14 имеют возраст две с половиной тысячи лет, на глубине шестидесяти — семидесяти сантиметров — шесть — девять тысяч лет, а на глубине один метр — уже двадцать восемь тысяч лет.

Все приведенные данные и по гумусу, и по карбонатным включениям показывают, что почва — образование разновозрастное, что на разной глубине одинаковые элементы почвенного профиля имеют разный возраст. Не во всех почвах есть карбонаты, по которым можно было бы хотя бы ориентировочно назвать возраст почвенных горизонтов. На некарбонатных почвах возраст пытаются определить другими методами, например по оценке скорости выноса разных соединений из почвы, скорости разрушения минералов почвенных горизонтов. Этот метод пригоден и на карбонатных почвах, особенно если карбонаты диффузно распределены в нижних слоях почвы.

В почву и на поверхность почвы поступают растительные остатки. Сквозь растительный опад и почву просачиваются осадки, растворяющие некоторые почвенные соединения. По мере их движения в почве часть растворов поглощается и на определенной глубине промачивания почвы уже не наблюдается. Замедление движения раствора и повышение концентрации растворенных веществ приводят к выпадению их в осадок. Постепенно на границе среднемноголетнего промачивания почвы накапливаются принесенные из верхних горизонтов растворимые вещества. На этой глубине они выпадают в осадок. Если учесть, что разные вещества, растворенные в одном растворителе и находящиеся в одном растворе, движутся с разной скоростью, то можно ожидать на разных глубинах скопления разных веществ. Так, в почвах сухих степей можно на глубине сорока — пятидесяти сантиметров встретить карбонатный горизонт, на глубине ста — ста тридцати сантиметров — гипсовый, а на глубине ста пятидесяти — двухсот сантиметров — слой растворимых солей (поваренной соли, сернокислого натрия и др.).

Еще Докучаев связывал образование карбонатных скоплений в черноземах с выщелачиванием кальция из верхних горизонтов. И действительно, прослеживается связь между количеством выпадающих осадков и глубиной залегания растворимых соединений, в частности карбонатов: чем больше осадков, тем глубже залегают карбонаты. Но конечно, связь эта не такая простая. На нее влияет механический состав почвы, ее водопроницаемость и изменение водопроницаемости в процессе почвообразования. Влияет на указанную зависимость обработка почвы, ее использование в сельском хозяйстве. Поэтому всегда трудно выбрать точку нулевого отсчета для определения возраста почвы, «нуль-момент».

Не менее трудно найти в толще почвы слой ненарушенной материнской породы. Обычно почвообразовательные процессы захватывают толщу почвы до четырех метров. А на глубине один-два метра очень часто заметна смена почвообразующих пород. Эта смена может быть контрастной, резкой, а может быть и постепенной, малозаметной. Но в любом случае она затрудняет все наши расчеты по скорости выноса веществ из верхних горизонтов почв.

Однако найденная связь между осадками и выносом солей широко используется мелиораторами для прогноза рассоления почв. Его применяли голландцы для расчетов скорости формирования отмытой от солей почвы определенной мощности после осушения морского дна. Но это уже обратная задача: по скорости выщелачивания прогнозировать мощность отмытой за определенный срок почвы.

Есть еще два «агента», которые сильно влияют на целостность почв, а следовательно, затрудняют и оценку ее возраста. Это животные и растения. Черви, личинки жуков, мух и мушек, обитая в почве, перемешивают ее. За ними идут их враги: кроты, землеройки, усиливающие перемешивание почвы. Поэтому в перерытых почвах отсчет возраста уже иной, чем в ненарушенных. Взрослые деревья, достигая своего предельного возраста, если их не срубят, падают на землю. Очень часто при этом они выворачивают с корнем почву, перемешивая объемы до пяти кубических метров. Образуется вывал, который постепенно снова превращается в почву. Он зарастает мхами, травой, деревьями. В нем образуется сначала гумусовый, а затем и другие почвенные горизонты, хотя очень часто сохраняются следы перемешивания. Для формирования почв в этом случае иногда требуется двести — пятьсот лет. Но как считать возраст этих почв? Если в лесу отдельное дерево живет не более двухсот лет (а иногда до четырехсот — пятисот), то раз в двести лет в лесу происходит смена поколений деревьев с нарушением почвенного покрова. Верхние горизонты перемешиваются, а нижние сохраняются. Следовательно, и в этом случае почвенные горизонты разновозрастны (как горизонты они формируются в разное время). Если к тому же учесть, что в каждом лесу имеется набор профилей — профили, вполне сформировавшиеся, с ясно выраженными горизонтами, и «молодые», то следует предположить, что за какое-то время перемешанные почвы снова превращаются в обычные.

Существуют опыты по установлению скорости почвообразования, скопилось много наблюдений за восстановлением нарушенных почв. Но и здесь факты разноречивы. Особенности первичного формирования почв заставляют строго отнестись к разного рода наблюдениям о скорости почвообразования и возможном возрасте вновь образующихся почв.

В. В. Докучаев в 1870 году обследовал стены Староладожской крепости, сложенные из известняков в 1116 году. На этих стенах под дерном толщиной два с половиной сантиметра залегал буровато-серый слой почвы мощностью десять — пятнадцать сантиметров. Почва залегала на тонких известковых плитках, переходящих в более грубые плиты. Среди известковых плит встречались гранитные. Таким образом, можно было бы считать, что почва на плитах сформировалась несколько более чем за восемьсот лет. Однако уверенности в этом выводе нет. Во-первых, в образовании почвы могла участвовать пыль. Во-вторых, условия для поселения растений на этих стенах были неблагоприятными, поэтому образование дерна могло длиться очень долгое время. В-третьих, в первые сто — триста лет крепость поддерживалась в хорошем состоянии. Так что считать, что пятнадцатисантиметровый слой почвы сформировался за восемьсот лет, — не очень строгий вывод. Почвенный слой начал образовываться далеко не сразу после постройки стен, и, может быть, для включения механизма почвообразования потребовалось двести — триста лет, а для самого почвообразования тоже двести — триста лет.