CC BY
51
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2018, том 24, № 1 (74), с. 52-61
——— ОТРАСЛЕВЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОСВОЕНИЯ ЗАСУШЛИВЫХ ЗЕМЕЛЬ ———
УДК 631.46:631.48:930.26
ДИНАМИКА ХИМИЧЕСКИХ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВ ПУСТЫННО СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮГО-ВОСТОКА РУССКОЙ РАВНИНЫ ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ ГОЛОЦЕНА (IV ТЫС. ДО Н.Э. - XIII В. Н.Э.)1
© 2018 г. Н.Н. Каширская*, Т.Э. Хомутова*, Т.В. Кузнецова*, Н.И. Шишлина**, А.В. Борисов*
*Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 2. E-mail: nkashirskaya81@gmail.com **Государственный исторический музей Россия, 109012, г. Москва, Красная пл., д. 1.
Поступила 22.10.2016
Приводятся результаты исследований химических и микробиологических свойств палеопочв юго-востока Русской равнины, погребенных под курганами эпохи энеолита, бронзы и Средневековья. Показано, в эпоху энеолита (4200-4100 лет до н.э.) и в эпоху Средневековья (700 лет назад) климат региона был более влажным, чем в настоящее время. Третье тысячелетие до н.э. характеризовалось постепенным нарастанием аридности климата, пик которой пришелся на конец III тыс. до н.э. Численность и биомасса микробных клеток была максимальной в почвах, погребенных в периоды высокой атмосферной увлажненности (4200-4100 и 3000-2800 лет до н.э.), и резко снижалась в период аридизации во второй половине III тыс. до н.э. В целом, изменчивость показателей состояния микробоценозов разновозрастных пустынно-степных палеопочв курганного могильника соответствовала вековой динамике климата. Ключевые слова: палеопочвы, энеолит, Средневековье, климат, микробоценозы.
Изучение палеопочв, погребенных под разновозрастными грунтовыми археологическими и историческими памятниками, в настоящее время успешно используется для решения проблем эволюции степных ландшафтов и природной среды. Последние достижения в данном направлении позволили расширить и детализировать представления о скорости и направленности почвообразовательного процесса, о вековой динамике основных физико-химических почвенных показателей и о состоянии микробных сообществ на протяжении второй половины голоцена. Исследования погребенных палеопочв охватывают широкий хроноинтервал от энеолита (IV тыс. до н.э.) до средневековья (XIII в. н.э.), при этом их география к настоящему времени включает Центральное Черноземье (Ахтырцев и др., 1993; Чендев, 2001), Причерноморье (Лисецкий и др., 2013); Предкавказье (Александровский, 1997; Хохлова и др., 2006), Нижнее Поволжье (Демкин, 1997; Борисов и др., 2003, 2006; Якимов и др., 2007), Предуралье (Демкин и др., 1993; Иванов, Васильев, 1995; Рысков, Демкин, 1997; Хохлова, 2007), степное Зауралье (Плеханова и др., 2005; Плеханова, Демкин, 2008 а, б), Западную Сибирь (Дергачева, 1997; Валдайских, 2007). Установлено, что в палеопочвах под разновозрастными грунтовыми насыпями до настоящего времени сохраняются признаки и свойства, отражающие многообразие условий почвообразования и их вековую динамику (Демкин, 1997; Дергачева, 1997; Борисов и др., 2006). К числу важнейших показателей, позволяющих судить о смене гумидных и аридных эпох на протяжении длительных временных отрезков, относятся состояние солевого профиля и степень выраженности признаков солонцеватости в палеопочвах (Демкин, 1997; Демкин и др., 2007). Для уточнения и детализации палеоклиматических реконструкций также используется микробиологическая характеристика палеопочв, если их сохранность при достаточно надежной консервации дает возможность исследовать микробные сообщества в том состоянии, в котором они существовали во время создания археологических памятников (Демкина и др., 2000; Демкина и др., 2004). Сохранению
1 Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ №№ 15-06-01291, 14-04-00934, 14-06-00200 и Программы Президиума РАН № 18.
микроорганизмов прошлых эпох способствовали их адаптационные механизмы выживания в неблагоприятных экологических условиях, такие как анабиоз и переход бактерий в наноформы. С применением электронной микроскопии установлено, что в гор. А1 подкурганных каштановых палеопочв 80% клеток представляют собой наноформы, а в современной фоновой почве - 60% (Каширская и др., 2010). К комплексу индикаторных микробиологических показателей относятся биомасса микроорганизмов, дающих респираторный отклик на внесение глюкозы при использовании метода субстратиндуцированного дыхания (СИД) (Anderson, Domsch, 1978) и суммарная микробная биомасса (СМБ), включающая все клетки микробного сообщества, в том числе их покоящиеся формы (Каширская и др., 2009). Известно, что в покоящемся состоянии находится около 70% микробного сообщества почвы (Roszak, Colwell, 1987), что подтверждается данными о погребенных и современных почвах сухих степей (Каширская и др., 2010). Основным условием репрезентативности получаемых реконструкций при использовании комплекса физико-химических и микробиологических показателей является компактность расположения разновозрастных погребенных и современных фоновых почв, а также максимально близкие почвенно-литологические и ландшафтно-геоморфологические условия их развития. В этом отношении уникальным полигоном для изучения динамики почвенных свойств во второй половине голоцена является курганный могильник Песчаный V, расположенный в окрестностях с. Ремонтное Ростовской области. Изученные в пределах данного могильника объекты собраны компактной группой на ограниченном участке, характеризующемся практически однотипными почвенными условиями при отсутствии мезорельефа. Важным представляется и тот факт, что все исследованные курганы расположены на целине; это позволяет рассматривать данный ключевой участок в качестве эталонного для пустынно-степной зоны. Таким образом, целью работы явилось изучение изменчивости физико-химических и микробиологических свойств пустынно-степных палеопочв курганного могильника Песчаный V в связи с вековой динамикой увлажненности климата.
Объекты и методы исследований
Объектами исследования послужили палеопочвы, погребенные под разновозрастными археологическими памятниками (курганами) в пределах курганного могильника Песчаный-V. Время погребения палеопочв относится к эпохам энеолита, бронзы и средневековья. Ключевые участки расположены в 800 м восточнее села Ремонтное Ростовской области, в привершинной зоне склона южной экспозиции (уклон местности 2-3°), на восточном высоком правом берегу р. Джурак-Сал, протекающей по Сальско-Манычской гряде, в запдной части Ергенинской возвышенности.
Климат территории резко континентальный, суммарная температура воздуха выше 10°С составляет 3400-3600°С, годовое количество осадков составляет около 350 мм. Высота участка над уровнем моря составляет 150-180 м. Почвообразующие породы представлены лессовидными суглинками, перекрывающими песчаные отложения палеогенового времени. Исследованные курганы расположены на целинном участке, используемом под выпас скота. Современные фоновые почвы в пределах данного участка представлены солонцами, в то время как разновозрастные палеопочвы отражают развитие солонцового процесса, и наиболее древние из них не несут признаков солонцеватости на морфологическом уровне. Для анализа были использованы почвенные образцы, отобранные репрезентативно по генетическим горизонтам с соблюдением условий стерильности.
Методы исследования. Определение содержания органического углерода, карбонатов, значений рН, гранулометрического состава проведено по традиционным методикам (Аринушкина, 1970) в ЦКП ИФХиБПП РАН. Оценка численности проводилась методом люминесцентной микроскопии с помощью красителя DAPI, окрашивающего как живые, так и мертвые клетки. Оценка суммарной микробной биомассы (С-СМБ) проводилась методом определения органического углерода в экстрагированной микробной фракции (Хомутова и др., 2004; Каширская и др., 2009), оценка биомассы микроорганизмов, дающих респираторный отклик на внесение глюкозы (С-СИД), проводилась методом субстрат-индуцированного дыхания (Anderson, Domsch, 1978). Биомассу грибного мицелия определяли прямым подсчетом на мембранных фильтрах по методу Хансена в модификации Демкиной и Мирчинк (Звягинцев и др., 1980). Статистическую обработку данных проводили стандартными методами (Дмитриев, 1995).
Результаты и обсуждение
Наиболее древняя палеопочва хроноряда (разрез Б-329), относящаяся к эпохе энеолита, была погребена под курганом 15. Время погребения почвы по археологическим данным соответствует 4200-4100 лет до н.э. Почва идентифицирована как светло-каштановая несолонцеватая глубокозасоленная. Следующая по времени палеопочва (разрез Б-368), погребенная под курганом 16, по археологическим данным относится к раннему этапу эпохи бронзы (ямная культура, 3000-2800 лет до н.э.). Датировка по методу 14С для данной почвы не проводилась. Почва диагностирована как каштановая несолонцеватая солончаковатая. Следующая почва хроноряда (разрез Б-132), погребенная под курганом 3, светло-каштановая солонцеватая солончаковая почва по археологическим данным относится к катакомбному этапу эпохи бронзы (2600-2500 лет до н.э.). Завершает хроноряд почв эпохи бронзы палеопочва, погребенная под курганом 14 (разрез Б-331), идентифицирована как солонец мелкий каштановый глубокосолончаковатый, относится к финалу средней бронзы (лолинская культура, 2100-2000 лет до н.э.). Почва эпохи средневековья (разрез Б-328) солонец средний каштановый неполноразвитый, была погребена под курганом 10. Современная фоновая почва (разрез Б-327) представлена солонцом каштановым средним глубокозасоленным на лессовидных суглинках.
Химические свойства почв. Основные химические характеристики разновозрастных палеопочв и современной фоновой почвы представлены в таблице 1. Одним из определяющих показателей для микробиологической характеристики почв является содержание органического углерода. В профиле современного фонового солонца величины содержания Сорг. уменьшались вглубь профиля от 0.81 до 0.11%. В верхнем горизонте современного солонца, сформированного на курганной насыпи в течение последних 700 лет, содержание Сорг. было практически такое же, как в аналогичном горизонте современного фонового солонца. В палеопочвах величины содержания Сорг. варьировали в горизонте А1 от 55 до 30, а в горизонте В1 - от 63 до 45% от современного уровня. В горизонте В2 погребенных почв величины данного показателя были в 1.5-4 раза больше, чем в современной почве. Среди палеопочв эпохи бронзы максимальными величинами содержания Сорг в верхнем и нижнем горизонтах отличалась каштановая почва ямной культуры, а минимальное содержание Сорг. в аналогичных горизонтах было отмечено в солонце лолинской культуры, время погребения которого относится к наиболее засушливому периоду эпохи бронзы. Профиль солонца эпохи средневековья характеризовался в 1.3-2.3 раза большими величинами содержания Сорг. по сравнению с профилем солонца эпохи бронзы.
Основными индикаторами изменения климатических условий в пустынно-степной зоне являются такие показатели, как содержание и распределение солей в почвенном профиле, поэтому рассмотрим эти показатели подробно. Профиль светло-каштановой палеопочвы, погребенной в эпоху энеолита (4200-4100 лет до н.э.), засолен с поверхности. Но присутствие солей в верхних горизонтах (0.63% и 0.70% в горизонтах А1 и В1, соответственно) носит диагенетический характер и связано с поступлением водорастворимых соединений в верхние горизонты погребенной почвы из насыпи. Это явление наблюдается в первые годы существования кургана, когда насыпь еще рыхлая и не задернованная (Демкин, 1997). Наиболее близко к исходному уровню засоление горизонта ВС1 (0.32%) и нижележащих горизонтов. Заметная аккумуляция солей начинается лишь с глубины 160 см (0.99%). Это может свидетельствовать о том, что почва была сформирована при относительно влажных климатических условиях. Солонцовый процесс в этот период не был выражен на макроморфологическом уровне; характерно отсутствие основных морфологических проявлений солонцового процесса (Хитров, 2003) - нет призматической структуры и при визуальном наблдении нет натечных органо-глинистых кутан в горизонте В1. Имеет место незначиетльная дифференциация верхней части профиля по содержанию ила и физической глины (16% и 20% в горизонтах А1 и В1 соответственно). Но природа этот явления может быть не связана с солонцовым процессом. С другой стороны, и солонцовый процесс может идти без образования явных морфологически выраженных кутан (хотя кутаны в этом случае можно видеть при микроморфологическом исследовании; Хитров, 2003). Поэтому, мы не можем исключить наличие солонцового процесса на микроуровне.
В палеопочвах эпохи ранней и средней бронзы, датированных ~3000-2800 и 2600-2500 лет до н.э., отмечается постепенное подтягивание солей к поверхности почвы и увеличение их запасов в нижних горизонтах, что указывает на постепенное усиление засушливости климата. Так в почве
кургана 16 (3000-2800 лет до н.э.) горизонт залегания легкорастворимых солей отмечен на глубине 83 см при содержании солей на уровне 1.25%, а в почве кургана 3 (2600-2500 лет до н.э.) солевые аккумуляции залегают с глубины 27 см, где содержание солей возрастает до 1.54%. И в том и в другом случае отмечено проникновение солей в верхние горизонты палепочв из насыпи.
Характерно, что и в почве, погребенной 3000-2800 лет до н.э. солонцовый процесс макроморфологически не выражен: в горизонте В1 нет призматической структуры, визуально не заметны натечные органо-глинистые кутаны, а содержание илистой фракции в горизонтах А1 и В1 довольно близко (19% и 22% соответственно). Но уже 2600-2500 лет до н.э. в почвах солонцовый процесс более заметен - в почве выделяется осветленный горизонт А1 обедненный илом (12%), и коричнево бурый солонцовый горизонт с содержанием ила до 20%, призматической структурой с выраженным превышением вертикального размера призм над горизонтальным и обильными кутанами иллювиирования на гранях структурных отдельностей.
Развитие солонцового процесса продолжалось до конца III тыс. до н.э. В почве, погребенной 2100-2000 лет до н.э., отмечается наибольшая текстурная дифференциация профиля, наиболее выраженные признаки солонцового процесса в виде белесого горизонта А1 с палисадной нижней границей, наличием в горизонте В1 характерных вертикальных блоков-тумб с округлыми головками и повсеместным распространением натечных органо-глинистых кутан. Климатические условия этого времени были, по всей видимости, довольно засушливыми. Так содержание солей в верхнем метровом слое почвы достигало 0.8-0.9%. Природу засоленности верхних горизонтов этой почвы уже нельзя объяснить диагенетическими процессами, связанными с поступлением солей из насыпи, так как мощный солонцовый горизонт препятствует их проникновению. Диагенетическую природу, возможно, имеют соли лишь в горизонте А1 этой почвы. В более глубоких горизонтах аккумуляция солей связана с активизацией восходящей миграции водорастворимых соединений в условиях аридизации климата, с одной стороны, либо с эоловым поступлением солей, что также можно рассматривать как усиление засушливости (Демкин, 1997; Сеньков, 2004). При этом, возможно, на фоне аридного, в целом, климата имели место периоды, когда почва промачивалась на значительную глубину. Так, наличие в профиле этой почвы горизонта с содержанием солей на уровне 0.40-0.47% в средней части профиля на глубине 56-130 см может быть индикатором именно такого явления.
Почвы средневековья, так же, как и современные почвы в значительной мере рассолены, что указывает на высокие нормы осадков 700 лет назад и в наше время. Следует отметить лишь несколько большую промытость профиля современных почв (верхняя граница солевой аккумуляции на уровне 146 см в средневековой почве и 175 см - в современной). Степень засоленности средневековой и современной почвы очень близка.
Распределение содержания гипса (табл. 1) подтверждает вывод о постепенном увеличении засушливости климата на протяжении III тыс. до н.э. В профиле почв, погребенных в гумидные периоды (эпоха энеолита 4200-4100 лет до н.э., эпоха Средневековья и в настоящее время) гипсовые аккумуляции отсутствуют в верхней полутораметровой толще, при этом даже на глубине 160-200 см содержание гипса не превышет 1.5-2.6%.
Таблица 1. Химические свойства разновозрастных подкурганных палеопочв и современной фоновой почвы.
Горизонт, глубина, см Сорг., % рН водный СаСО з, % СаSO 4, % Плотный остаток, % Ил, % Глина, %
Разрез Б-329. Светло-каштановая сильнозасоленная палеопочва. Курган 15, эпоха энеолита (4200-4100 лет до н.э.)
А1 0-7 0.42 8.14 2.4 0.25 0.63 16 29
В1 7-22 0.48 8.00 3.2 0.23 0.70 20 35
ВС1 22-70 0.17 8.28 9.2 0.09 0.32 12 21
ВС2 70-120 0.15 8.01 12.2 0.21 0.42 17 37
С120-160 0.26 8.05 10.7 0.27 0.45 22 39
Сs,г 160-200 0.22 7.80 12.9 2.69 0.99 16 36
Продолжение таблицы 1.
Горизонт, глубина, см Сорг., % рН водный СаСО з, % СаSO 4, % Плотный остаток, % Ил, % Глина, %
Разрез Б-368. Каштановая среднезасоленная палеопочва. Курган 16, эпоха ранней бронзы, ямная культура (~3000-2800 лет до н.э.)
А1 0-4 0.41 9.70 6.0 0.13 0.55 19 31
В1 4-14 0.30 9.28 2.3 1.84 0.09 22 35
ВС1 14-35 0.31 8.48 7.9 1.38 0.12 19 31
ВС2 35-83 0.22 8.74 15.4 3.60 0.21 19 35
Сs,г 83-200 0.16 8.52 10.5 0.25 1.25 10 25
Разрез Б-Курган 3, 32. Светло-каштановая солонцеватая среднезасоленная палеопочва. эпоха средней бронзы, катакомбная культура (2600-2500 лет до н.э.)
А1 0-10 0.28 8.60 1.7 0.00 0.41 12 н. д.
В1 10-27 0.39 8.60 2.3 0.00 0.26 20 н. д.
В2са 27-45 0.35 8.40 8.0 0.00 1.54 21 н. д.
ВСса 45-90 0.28 8.00 11.6 0.59 1.28 15 н. д.
Сs 90-105 н. д. 8.00 4.4 11.10 1.44 15 н. д.
Сs,г 105-200 н. д. 8.10 3.9 11.53 1.36 15 н. д.
Разрез Б-331. Погребенный солонец мелкий каштановый сильнозасоленный Курган 14, эпоха бронзы, лолинская культура (2100-2000 лет до н.э.)
А1 0-5 0.25 8.30 1.9 0.82 0.84 6 22
В1 5-26 0.35 8.42 2.3 1.04 0.68 22 32
ВС1 26-56 0.19 8.86 16.5 0.45 0.90 23 37
ВС3 56-82 0.12 9.16 10.9 0.29 0.47 14 25
С 82-130 0.04 9.31 8.3 11.35 0.40 12 23
Сs,г 130-160 0.03 8.48 4.1 0.02 1.39 3 9
Разрез Б-328. Погребенный солонец каштановый мелкий незасоленный. Курган 10, средневековье (700 л.н.)
А кург. 0-12 0.78 7.85 2.1 0.05 0.08 20 31
А1 0-6 0.32 9.10 2.8 0.05 0.09 18 31
В1 6-28 0.49 9.32 2.1 0.09 0.11 23 34
ВС1 28-100 0.44 8.42 4.9 0.11 0.10 14 24
ВС2 100-146 0.16 8.40 13.7 0.13 0.42 17 37
Сs, г 146-200 0.07 5.29 8.4 1.43 0.73 16 26
Разрез Б-327. Современный солонец каштановый средний незасоленный
А1 0-11 0.81 7.93 1.7 0.00 0.10 17 31
В1 11-29 0.77 8.09 1.7 0.00 0.07 26 39
ВС1 29-65 0.11 8.94 10.7 0.00 0.03 13 24
ВС2 65-95 0.21 9.28 15.2 0.09 0.09 15 35
ВС3 95-130 0.13 9.92 10.7 0.07 0.15 15 24
С 130-175 0.08 9.62 8.4 0.13 0.19 15 22
Сs,г 175-200 н. д. 9.50 8.1 1.25 0.71 13 22
В то же время в почвах второй половины III тыс. до н.э. гипсовый горизонт подтянут к
поверхности почвы: в почвах, погребенных 2600-2500 лет до н.э. с глубины 90 см содержание гипса достигает 11%, а в почве, погребенной 2100-2000 лет до н.э., гипсовый горизонт поднялся еще выше, и уже на глубине 82 см содержание гипса достигает 11.3%. Эти показатели однозначно указывают на резкое усиление восходящей миграции водорастворимых соединений в условиях усиления засушливости климата.
Подобного рода динамика выявлена и для профильного распределения карбонатов. Нарастание аридизации климата и связанное с ним возникновение контрастных периодов сильного иссушения и увлажнения, обусловили формирование карбонатного пика в верхней части профиля. По мере усиления аридности, этот пик становился все более отчетливым, а линия вскипания подтягивалась к поверхности. Наиболее заметный карбонатный пик наблюдался в почве, погребенной в период аридизации климата 2100-2000 лет до н.э.
В целом, данные выводы хорошо коррелируют с имеющимися литературными данными (Александровский, 1997; Демкин, 1997; Борисов и др., 2006).
Микробиологические свойства почв. Динамика численности микробных клеток в разновозрастных подкурганных палеопочвах и современной фоновой почве представлена на рисунке 1. Максимальными величинами данного показателя характеризовался профиль светло-каштановой почвы эпохи энеолита (4200-4100 лет до н.э.), погребенной в период наибольшей атмосферной увлажненности климата, а минимальными - профиль светло-каштановой почвы ранней катакомбной культуры (2600-2500 лет до н.э.), погребенной в период нарастания аридизации климата. В солонце лолинской культуры эпохи бронзы (2100-2000 лет до н.э.), величины численности микроорганизмов были достаточно высокими, что может свидетельствовать о стабилизации условий существования микробоценозов. Можно предположить, что данный период характеризовался неравномерным сезонным распределением осадков (Хомутова и др., 2016). Сухие зимы чередовались с летними периодами, которые могли характеризоваться достаточно высоким уровнем осадков, чтобы создать более благоприятные условия для микробного сообщества по сравнению с предшествующей точкой хроноряда 2600-2500 лет до н.э.
4200-4100 3000-2800 2600-25002100-2000 700 л.н. еовр. насыпь,
лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э. 700 л.н.
■ А1 ■ В1 □ ВС/В2
Рис. 1. Численность микробных клеток в разновозрастных подкурганных палеопочвах и современной фоновой почве.
Динамика содержания углерода суммарной (С-СМБ) и активной (С-СИД) микробной биомассы в профиле разновозрастных подкурганных палеопочв и современной фоновой почвы представлена на рисунке 2. В светло-каштановой палеопочве эпохи энеолита (4200-4100 лет до н.э.) было зарегистрировано минимальное значение С-СИД при достаточно высоком содержании С-СМБ. На протяжении эпохи бронзы на отрезке хроноряда, включающем палеопочвы ямной, катакомбной и лолинской культур, содержание С-СИД в верхнем горизонте уменьшалось в 3.5 раза, тогда как содержание С-СМБ различалось менее чем в 1.5 раза и было наименьшим в палеопочве катакомбной культуры. Максимальными величинами как С-СМБ, так и С-СИД характеризовался верхний горизонт солонца, датированного эпохой Средневековья ~700 л.н.
800
Л к
г 600 с
| 400
И 2
и 200
I
и
о
А1
400
- 200 к
IIIlill I
800
4200-4100 3000-2800 2600-2500 2100-2000 700 л.н. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э.
В1
совр.
насыпь, 700 л.н.
2
| 600 " шш
400 - I щ Щ I
Ш1н
400
-й
300 Г с
200 а S
ч 100 и
I
и
о
совр.
800
600
и 400
И
и
I
и
200
4200-4100 3000-2800 2600-2500 2100-2000 700 л.н. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э.
В2
llllll
400
Л
а
300 г
200 к г
100
и
I
и
4200-4100 3000-2800 2600-2500 2100-2000 700 л.н. совр. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э. лет до н.э.
С С МБ С С ИД
Рис. 2. Содержание углерода суммарной микробной биомассы (С-СМБ) и углерода активной микробной биомассы (С-СИД) в разновозрастных подкурганных палеопочвах и современной фоновой почве.
Иллювиальный горизонт светло-каштановой палеопочвы энеолита характеризовался наибольшим содержанием С-СМБ и наименьшим - С-СИД. В палеопочвах эпохи бронзы динамика содержания С-СМБ в горизонте В1 была сходна с аналогичной динамикой в верхнем горизонте, тогда как изменения С-СИД были иными. Наименьшим содержанием С-СИД на данном отрезке хроноряда характеризовалась палеопочва катакомбной культуры. Несмотря на невысокое содержание С-СМБ в иллювиальном горизонте средневекового солонца, здесь был зарегистрирован максимум содержания С-СИД.
Горизонт ВС1 (В2 для светло-каштановой палеопочвы, датированной 2600-2500 лет до н.э.) на протяжении всего хроноряда характеризовался такими же изменениями С-СИД, как А1. При этом динамика С-СМБ здесь была выражена слабее, чем в верхних горизонтах.
Таким образом, в разновозрастных погребенных палеопочвах эпохи бронзы как в А1, так и в ВС1 было отмечено уменьшение содержания С-СИД, связанное с аридизацией климата на протяжении данной эпохи. Максимальными величинами С-СИД характеризовался профиль солонца эпохи Средневековья, погребенный в период увеличения атмосферной увлажненности климата (малый ледниковый период).
Рис. 3. Биомасса и структура грибного мицелия в разновозрастных подкурганных палеопочвах и современной фоновой почве.
В профилях разновозрастных подкурганных палеопочв и современной фоновой почвы были определены суммарная биомасса грибного мицелия и его структура, определяемая соотношением светлоокрашенных и темноокрашенных форм мицелия, более устойчивых к неблагоприятным условиям среды (рис. 3). В современном фоновом солонце величины биомассы грибного мицелия были меньше, чем в солонце, сформированном на курганной насыпи, и составляли 3,4-20,1 мкг/г почвы. Доля темноокрашенного мицелия в профиле современного солонца увеличивалась с глубиной от 5 до 37%. В профиле солонца эпохи средневековья суммарная биомасса грибного мицелия была сравнима с современным уровнем, но доля темноокрашенных гиф здесь была значительно выше и достигала 74% в горизонте В1. В энеолитической светло-каштановой палеопочве грибной мицелий не сохранился, в солонце лолинской культуры он сохранился только в верхнем горизонте, а в каштановой почве ямной культуры практически весь грибной мицелий был представлен темноокрашенными формами. В целом, в палеопочвах эпохи бронзы величины данного показателя были на порядок меньше, чем в палеопочве эпохи средневековья.
Заключение
Таким образом, на основании изучения химических и морфологических свойств почв была реконструирована динамика климата в регионе во второй половине голоцена. Установлено, что в эпоху энеолита (4200-4100 лет до н.э.) и в эпоху Средневековья (1300 лет до н.э.) климат региона был более влажным, чем в настоящее время. Третье тысячелетие до н.э. сопровождалась постепенным нарастанием аридности климата, пик которой пришелся на конец III тыс. до н.э. В этот период усилился эоловый перенос солей, что обусловило их накопление в верхней части профиля почвы. Исследование динамики численности и биомассы микробных клеток в разновозрастных палеопочвах показало, что максимальными величинами данных показателей характеризовались профили светло-каштановой палеопочвы эпохи энеолита (4200-4100 лет до н.э.) и каштановой палеопочвы ямной культуры эпохи бронзы (3000-2800 лет до н.э.), погребенных в периоды достаточно высокой атмосферной увлажненности климата, а минимальными величинами - профиль светло-каштановой палеопочвы ранней катакомбной культуры эпохи бронзы (2600-2500 лет до н.э.), погребенной в период нарастания аридизации климата. В солонце лолинской культуры, погребенном в период наименьшей атмосферной увлажненности климата, величины численности микроорганизмов были достаточно высокими, что может свидетельствовать о некотором увеличении влагообеспеченности летнего периода, что обусловило увеличение поступления в почву растительных остатков на фоне общих аридных условий. В целом, изменчивость показателей состояния микробоценозов разновозрастных пустынно-степных палеопочв курганного могильника Песчаный V соответствовала вековой динамике климата. В то же время, будучи наиболее сенсорным и индикаторным показателем, состояние микробоценозов позволяет реконструировать изменения годового хода осадков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Александровский А.Л. 1997. Степи Северного Кавказа в голоцене по данным палеопочвенных исследований //
Степь и Кавказ. Труды Государственного Исторического музея. Вып. 97. М. С. 22-29. Аринушкина Е.В. 1970. Руководство по химическому анализу почв. М.: Издательство МГУ. 488 с. АхтырцевБ.П., АхтырцевА.Б. 1993. Почвенный покров среднерусского Черноземья. Воронеж: Издательство
Воронежского государственного университета. 216 с. Борисов А.В., Демкин В.А., ЕльцовМ.В., Рысков Я.Г. 2003. Динамика карбонатов в почвах юго-востока Русской
равнины за историческое время // Аридные экосистемы. Т. 9. № 19-20. С. 54-64. Борисов А.В., Демкина Т.С., Демкин В.А. 2006. Палеопочвы и климат Ергеней в эпоху бронзы, IV-II тыс. до н.э. М.: Наука. 210 с.
Валдайских В.В. 2007. Экологические особенности формирования почв на местах древних антропогенных нарушений (на примере лесостепной зоны Западной Сибири). Автореферат дисс. ... канд. биол. наук. Екатеринбург. 24 с.
Демкин В.А. 1993. Почвы сухих и пустынных степей Восточной Европы в древности и Средневековье. Дисс. ... док. биол. наук. М. 48 с.
Демкин В.А. 1997. Палеопочвоведение и археология: интеграция в изучении истории природы и общества.
Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 213 с. Демкин В.А., Гугалинская Л.А., Алексеев А.О. 2007. Палеопочвы как индикаторы эволюции биосферы. М.: НИА Природа. 282 с.
Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. 2004. Микробиологические исследования подкурганных палеопочв пустынно-степной зоны Волго-Донского междуречья // Почвоведение. № 7. С. 853-859.
Демкина Т.С., Борисов А.В., Демкин В.А. 2000. Микробные сообщества палеопочв археологических памятников пустынно степной зоны // Почвоведение. № 9. С. 1117-1126.
Дергачева М.И. 1997. Археологическое почвоведение. Новосибирск: Научно-издательский центр ОИГГМ. 228 с.
Дмитриев Е.А. 1995. Математическая статистика в почвоведении. М.: Издательство МГУ. 320 с.
Иванов И.В., Васильев И.Б. 1995. Человек, природа и почвы в Рын-песках Волго-Уральского междуречья в голоцене. М.: Интеллект. 258 с.
Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Демкина Т.С., Демкин В.А. 2009. Микробная биомасса подкурганных и современных почв степной зоны Нижнего Поволжья // Почвоведение. № 5. С. 581-587.
Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Дмитриев В.В., Дуда В.И., Сузина Н.Е., Демкин В.А. 2010. Морфология клеток и биомасса микроорганизмов подкурганных и современных степных почв Нижнего Поволжья // Почвоведение. № 10. С. 1229-1238.
Лисецкий Ф.Н., Голеусов П.В., Чепелев О.А. 2013. Развитие черноземов Днестровско-Прутского междуречья в голоцене // Почвоведение. № 5. С. 540-555.
Плеханова Л.Н., Демкин В.А. 2008. Палеопочвы курганов раннего железного века степного Зауралья // Почвоведение. № 1. С. 5-16.
Плеханова Л.Н., Демкин В.А. 2008. Палеопочвы комплекса «Солончанка IX» и климат степного Зауралья в IV в. н.э. // Экология. № 5. С. 357-365.
Плеханова Л.Н., Демкин В.А., Манахов Д.В. 2005. Палеопочвенные исследования курганов эпох бронзы и раннего железа (II тыс. до н.э. - I тыс. н.э.) в степном Зауралье // Вестник Московского университета. Почвоведение. № 4. С. 3-10.
Рысков Я.Г. 1997. Развитие почв и природной среды степей Южного Урала в голоцене (опыт реконструкции с использованием методов геохимии стабильных изотопов). Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН. 166 с.
СеньковА.А. 2004. Галогенез степных почв (на примере Ишимской равнины). Новосибирск: Издательство СО РАН. 152 с.
Хитров Н.Б. 2003. Генезис, диагностика, свойства и функционирование глинистых набухающих почв Центрального Предкавказья. М.: Типография Росслельхозакадемии. 505 с.
Хомутова Т.Э, Демкина Т.С., Демкин В.А. 2004. Оценка суммарной и активной микробной биомассы разновозрастных подкурганных палеопочв // Микробиология. Т. 73. № 2. С. 241-247.
Хохлова О.С. 2007. Палеоклиматические реконструкции для III тыс. до н.э. по данным палеопочвенного изучения курганов ямной культуры в Оренбургском Предуралье // Вестник ОГУ. № 10. С. 110-117.
Хохлова О.С., Хохлов А.А., Олейник С.А. 2006. Особенности палеопочвенных исследований памятников ранних алан у с. Брут, республика Северная Осетия-Алания // Культурные слои археологических памятников. Теория, методы и практика. Материалы научной конференции. М.: ИГ РАН, ИА РАН, НИА-Природа. С. 254-263.
Чендев Ю.Г. 2001. Позднеголоценовая эволюция черноземов юга центральной лесостепи. // Почвоведение. № 3. С. 266-277.
Якимов А.С., Демкин В.А., Алексеев А.О. 2007. Природные условия степей Нижнего Поволжья в эпоху средневековья (VIII-XIV вв. н.э.). М.: НИА-Природа. 228 с.
Anderson J.P.E., Domsch K.H.A. 1978. Physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biology and Biochemistry. Vol. 10. № 3. Р. 215-221.
RoszakD.В., ColwellR.R. 1987. Survival strategies of bacteria in the natural environment // Microbiology Reviews. Vol. 51. P. 365-379.
