CC BY
82
ПОЧВОВЕДЕНИЕ
УДК 631.48
Е. В. Абакумов, В. Н. Помелов, В. А. Крыленков, Д. Ю. Власов
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПОЧВ ЗАПАДНОЙ АНТАРКТИКИ
Введение. Природа Антарктики привлекает особое внимание естествоиспытателей, поскольку этот регион является наименее нарушенным, характеризуется экстремальностью существования почв и биоты, отличается очень низкой изученностью основных экоси-стемных, биогенно-аккумулятивных и геохимических процессов. Почвы некоторых частей Антарктического континента изучены при помощи различных подходов, необходимо также отметить целые разделы мерзлотоведения в работах [16, 18], особое внимание уделено температурному режиму почв [5, 20], единичные работы посвящены выветриванию пород [4] и минералогии почв [21], биогенной аккумуляции веществ [1, 11, 12, 17] и орнитогенным почвам [10]. Сделана попытка классификации Антарктических почв [3]. Имеются данные о почвах о-ва Кинг-Джордж [22], почвах и вечной мерзлоте сухих долин Мак-Мердо [13], процессах выветривания в оазисе Бангера [6, 7], почвах холодных пустынь Земли Уилкса [2], почвообразовании в условиях трансантарктических гор [15], гор Сьерре-Роннане [19]. Почвы и вечная мерзлота различных регионов Антарктики исследованы в разной степени, что связано с труднодоступностью большинства объектов исследования. Чаще всего почвенные исследования были связаны с логистическими и сезонными операциями на национальных полярных станциях. Среди систематических многолетних исследований можно отметить работы в районе залива Мак-Мердо [13, 14], где расположена полярная станция США с наиболее современной инфраструктурой и транспортными возможностями и район Антарктического полуострова (острова Кинг-Джордж, Ливингстон и Десепшен), где особенно активно проводились исследования мерзлотоведов и геоморфологов, а, начиная в 1970-х годов, этот район считается одним из самых легкодоступных и благоприятных для полевых работ.
Во время Международного семинара по Антарктической вечной мерзлоте и почвам, проходившего в 2004 г., в Университете Висконсина, было принято решение о создании почвенной карты Антарктиды, для этого были определены районы и ответственные составители. Однако западный сектор Антарктиды почти полностью выпал из программы исследований, поскольку он труднодоступен и не исследован. Исключение составляют, опять же, долины залива Мак-Мердо. В западной Антарктике расположены две Российские Антарктические станции: Ленинградская и Русская. Это одни из самых труднодоступных станций, расположенные в прибрежной части. 53-я Российская Антарктическая Экспедиция (РАЭ) впервые, начиная с 1990 г., посетила эти станции в рамках сезонных работ и проведения логистических операций в январе-феврале 2008 г. В связи с этим было проведено
© Е. В. Абакумов, В. Н. Помелов, В. А. Крыленков, Д. Ю. Власов, 2008
почвенное обследование нунатаков, на ко -торых расположены станции, отобраны образцы почв и проведен их подробный морфологический анализ. Кроме того, в ходе экспедиции посещались места предполагаемого строительства Корейской полярной станции на о-ве Линдси и в горах Хадсон. 53-я РАЭ дала уникальную возможность исследования почв Западной Антарктики, которая отсутствовала в прошлом, и, скорее всего, будет отсутствовать в будущем. Схема расположения точек исследования в Западной Антарктике приведена на рис. 1. Ниже, после физикогеографической характеристики объектов исследования, предлагается оригинальный материал о почвах Западной Антарктики, полученный впервые.
Физико-географические условия. Общие положения. К Антарктическому региону традиционно относятся акватория и суша, находящиеся южнее 60° южной широты. Антарктический континент занимает площадь 14 млн км2, его средняя высота — около 3 000 м — максимальная среди всех континентов. Только 55 000 км2 Антарктической суши свободно ото льда, что составляет менее 1 %. Количество льда в Антарктиде составляет около 90 % от мировых запасов. Этот регион очень неоднороден в физико-географическом, геоморфологическом, почвенном и биологическом отношении. К Антарктическому региону относится ряд островов Южного океана, Антарктический полуостров и континентальная Антарктика. Острова Антарктического региона и большая часть Антарктического полуострова находятся севернее изотермы среднегодовой температуры воздуха -1 ° С. Побережье и континентальная Антарктика находятся южнее среднегодовой изотермы -8 ° С [14]. Таким образом, Антарктический регион четко разделяется на две части — с океаническим и континентальным климатом. Существует также понятие об субантарктике, т. е. островах и части Антарктического полуострова, находящихся между 60° и 66° ю. ш. Мерзлотоведы предложили при изучении почв и различных видов вечной мерзлоты выделять три экоклиматических региона Антарктики [14]: Антарктический полуостров и острова (61-72° ю. ш.), береговая часть Антарктики (66-72° ю. ш.), континентальная Антарктида (72-87° ю. ш.), наиболее характерно представленная Трансантарктическими горами, а также многочисленными нунатаками и вулканическими возвышенностями.
В настоящей статье рассматриваются почвы нунатаков в районе ст. Ленинградская (69, 30, 03° ю.ш., 159, 23, 30° в.д.), ст. Русская (74, 45, 57° ю. ш., 136, 48, 50° з. д.), гор Хадсон (74, 33, 04° ю. ш., 99, 09, 50° з. д.) и о-ва Линдси (73, 36, 79° ю. ш., 103, 02, 00° в. д.). Таким образом, природные условия ст. Ленинградская относятся к экоклиматическому району прибрежной Антарктики, к этому же району можно условно отнести о. Линдси, который ввиду более мягкого климата коренным образом отличается по биоразнообразию и почвенно-экологическим условиям от гор Хадсон, расположенных рядом, на материке. Нунатак ст. Русская и горы Хадсон являются типичными представителями континентального почвообразования и криоаридного выветривания и могут быть сопоставлены по многим параметрам с сухими долинами Мак-Мердо. Таким образом, в данной работе рассматриваются почвы двух экоклиматических регионов Антарктиды.
ст. Ленинградская
Рис. 1. Объекты 53-й РАЭ в Западной Антарктике
Станция Ленинградская расположена в восточной части Берега Отса (северное побережье Земли Виктории). Для создания станции был выбран нунатак Ленинградский, расположенный восточнее ледника Томилина в 2 км от берега. Берег Отса представляет собой окраинную часть Восточной Антарктиды, омываемую с севера водами моря Сомова (западная часть тихоокеанского сектора Южного океана). Берег Отса покрыт материковым ледниковым покровом, прерываемым местами невысокими горными массивами, вершины которых достигают 1500 м над уровнем океана. Склоны горных массивов, как правило, покрыты ледниками и снежниками. Коренные породы представлены магматизированными амфиболовыми и двуслюдяными гнейсами и кристаллическими сланцами. Нунатак входит в группу Халладей, простирается с востока на запад на расстояние около 1 км и имеет ширину от 100-150 м, его абсолютная высота составляет 330,5 м, относительная высота над окружающим ледниковым покровом — 100-230 м. Нунатак представляет из себя скальное образование — гребень, сложенный перемежающимися лейкократовыми гранитами и серыми биотитовыми гнейсами. Станция Ленинградская расположена в зоне морского антарктического климата с чрезвычайно быстрой и резкой сменой погодных условий. Продолжительность солнечного сияния в отдельные годы составляет 1643 ч, средняя скорость ветра составляет 8,4 м/с, максимальная—37 м/с, температура воздуха весь год остается отрицательной, только в редкие безветренные летние дни она поднимается выше 0, зимой морозы достигают —30...-35 °С, среднегодовая температура воздуха составляет -14,2 °С, средняя годовая сумма осадков 59,6 мм в виде снега.
Станция Русская расположена в Западной Антарктиде на побережье Земли Мэри Бэрд (Берег Хобса). Высота станции над уровнем моря — 124 м. Район, в котором расположена станция, является одним из наименее изученных в географическом и биологическом отношениях. Обширный участок антарктического побережья от моря Росса до западных берегов Антарктического полуострова протяженностью около 3 000 км долго оставался «белым пятном» для исследователей. Собственно станция расположена в пределах Мыса Беркс, который представляет собой скалистый мелкосопочник, полого поднимающийся от берега моря до высот 140—150 м. Вершины гор в районе станции почти полностью обнажены от снега. Между горами к морю спускаются небольшие ледники, покрытые трещинами, и ледопады. Западные склоны гор покрыты ледниками, восточные чисты от снега. Коренные породы сложены биотит-рогообманковыми гнейсами. Нунатак с естественными понижениями в виде оврагов простирается с ССВ на ЮЮЗ около 4 км при ширине 1 км. Мерзлый грунт начинается на глубине около 20 см. Станция характеризуется чрезвычайно суровыми условиями погоды, а основным фактором, определяющим суровость климата, являются сильные ветры. Они же способствуют формированию отчетливо выраженного криоаридного климата и благоприятствуют интенсивному физическому выветриванию коренных пород. Средние многолетние величины климатических характеристик района ст. Русская следующие: годовая температура воздуха—12,4 °С; абсолютный максимум температуры + 7,4 °С; абсолютный минимум температуры —46,4 °С; скорость ветра 12,9 м/с; максимальная скорость ветра 61 м/с; продолжительность солнечного сияния 1191,3 ч.
Горы Хадсон. Сведения о природе в районе гор Хадсон скудны, поскольку систематических наблюдений здесь не проводилось. Серия возвышенностей вулканического происхождения изучена в северной части берега Уолглина, в северо-восточной части моря Амудсена. К востоку от гор находится ледник Пайн-Айленд, с юга горный массив переходит в п-ов Канистино, на западе находится шельфовый ледник Масероба, в северном направлении простираются обширные ледниковые пространства с абсолютными высотами 700—800 м. В бухте Фарреро между полуостровами Кинг и Канистино находится
о. Линдси, почвы которого описаны отдельно. Гора Мозес и нунатак Мэиш характеризуются
наибольшей свободной площадью дневной поверхности без снега в серии нунатаков Вейли, Мантии, Иман, Вебер, Шепрферд. Высота массива около 750 м. Координаты горы Мозес: 74, 33, 04° ю. ш., 99, 09, 50° з. д., нунататка Мэиш — 74, 35, 22° ю. ш., 99,27,27° з. д. По данным американских исследователей, проводивших свои работы в 1970-х годах на о-ве Линдси, в это время происходили извержения вулканов. В связи с этим можно предположить, что вулканические шлаки, обнаруженные на дневной поверхности в районах исследования являются свежими. Вулканические шлаки, служащие субстратом для роста редких куртинок лишайников, представляют собой округло-кубовидные конгломераты пирокластического строения. Эти обломки породы являются хрупкими, рассыпаются при небольшом усилии. Почвы обеих возвышенностей по морфологии сходны между собой. Исходная масса почвообразующих пород состоит из черного пирокластического материала.
Остров Линдси находится в бухте Фарреро между полуостровами Кинг и Кани-стино в северо-восточной части моря Амудсена в районе берега Уолглина. Координаты острова — 73, 36, 79° ю. ш. и 103, 02, 00° з. д. Остров представляет возвышенный участок суши, сложенный базальтами и андезито-базальтами, местами на поверхность выходят метаморфизированные вулканические сланцы черного цвета. Абсолютные высоты ландшафтов острова составляют 20-30 м. Около трети площади острова занято снежниками, приуроченными к межгрядовым понижениям, в южной части острова на 15 м возвышается большой снежник, спускающийся в залив, заполненный айсбергами и паковыми льдами. Остров отделяется от материковой части полыньей, длиной около 400 м. Остров Линдси населен огромным количеством пингвинов Адели (Pygoscelis айеНае). Около 80 % бесснежной территории острова покрыто свежим или слежавшимся гуано пингвинов.
Морфологический анализ почв. Почвы нунатака Ленинградский, ст. Ленинградская. Большая часть изученного пространства, занимающего площадь 1 га представлена каменистым скальным массивно-кристаллическим грунтом. На поверхности камней встречается железистый загар, считающийся характерным признаком криоарид-ного антарктического гипергенеза [6]. В процессе выветривания каменистого грунта формируются понижения рельефа глубиной до 50 см, в которых накапливается дресвяной элювий, снег и талые воды. Последний факт имеет исключительно важное значение для роста лишайников и почвообразования. Накипные лишайники формируют популяции площадью до 5 м2 именно в понижениях с дополнительным увлажнением. Эпилитные лишайники растут на слабовыветрелых поверхностях глыб и практически не связаны в своем существовании с формированием почв. При описании профиля почвы следует отметить, что почвы Антарктики часто имеют профили, не очень подходящие под традиционные определения этого понятия. Изученная почва, это, скорее, не столько почва «в глубину», сколько почва «в пространстве», что связано с накоплением каменистого элювия, скелета и мелкозема почв на неровной поверхности, в связи с чем периодически обнажается исходный субстрат, перемежающийся с почвой. Поэтому наиболее эффективным способом морфологического анализа почвы является послойное препарирование почвы и ее описание, фотографирование (рис. 2, А—Г). Ниже приводится описание почвы, формирующейся на слое элювия, расположенного в наскальном углублении.
Описание почвенного разреза:
ОА 0-0,5 слой черных накипных лишайников, живых с поверхности, отмерших и сла-боразложившихся в нижней части; органический материал очень плотно прикреплен к обломкам элювия коренных пород, а также к песчаным зернам, поэтому отделить субстрат от органического вещества практически невозможно. Такой тип органо-минеральных взаимодействий приводит к соединению органо-аккумулятивного и гумусовоаккумулятивного
Рис. 2. Макромофология горизонтов литозема (А-Г). Мезоморфология литозема на ст. Ленинградская (Д-Е)
А — поверхность почвы, размер 20x20 см; Б — горизонт 0-0,5 см (ОА); В — горизонт 0,5-5 (АС);
Г — горизонт 5-20 (Б); Д — горизонт АС (30х); Е — горизонт С (20х)
горизонтов. Размер обломков элювия соответствует мелкоскелетным фракциям с эффективным диаметром не более 1,5 см.
АС 0,5-5 слабогумусированный горизонт, который все же может считаться гумусовоаккумулятивным; очень характерно, что под ОА горизонтом во влажных условиях наблюдается слой сине-зеленых водорослей. Окраска горизонта желтая с серым оттенком; рассыпчатый; рыхлый; средний диаметр обломков 0,3—0,5 см.
С 5-15 желтый влажный песок диаметром около 0,5-0,7 см, по сравнению с исходными породами наблюдается явное пожелтение мелкоземистого вещества, что, видимо, связано с некоторым ожелезнением субстрата. т угловатые и окатанные обломки элювия.
Почву следует в данном случае назвать литоземом серогумусовым, между тем ареал этой почвы окружен петроземами гумусовыми, состоящими из тех же горизонтов, при общей мощности профиля около 5-8 см.
Исследованные почвы занимают около 10 % площади нунатака, приурочены исключительно к наскальным углублениям и в основном к склону северной экпозиции, где происходит наиболее интенсивное таяние снега, что приводит к дополнительной аккумуляции влаги в углублениях рельефа. В криоаридных условиях при ничтожном количестве осадков, выпадающих в виде снега, почвообразование и развитие лишайникового покрова происходят только при наличии талых вод, задерживающихся в аккумулятивных позициях рельефа.
Мезоморфологическое исследование почвы, выполненное при небольших (20-30х) увеличениях (см. рис. 2, Д—Е) свидетельствует о том, что изученный литозем представляет вовсе не механическую смесь органического и минерального материала. Напротив, органический материал здесь прочно ассоциирован с минеральными зернами в основном песчаной фракции. Лишайник своим талломом захватывает минеральные зерна, отмирающее органическое вещество остается при этом прилипшим к минеральным обломкам, создается даже подобие однопорядковой регулярной среднепрочной комковатой структуры. Органическое вещество также находится и в связи с минеральной частью срединных горизонтов, где обрывки тканей лишайника, проникающие вниз по трещинам, являются хорошо ассоциированными с минеральной частью.
Описанная почва нунатака Ленинградский является одной из наиболее развитых и «полнопрофильных» из всех исследованных нами автоморфных почв, формирующихся под органогенным горизонтом растительного происхождения.
Почвы района ст. Русская. Ландшафт нунатака в р-не ст. Русской представлен обширным скалисто-овражным комплексом. Главное отличие этого ландшафта от нунатака, описанного на ст. Ленинградская заключается в значительной площади и гораздо более выраженном разнообразии форм мезорельефа. Кроме выраженных днищ оврагов-долин и скалистых обнажений, здесь распространены пологие склоны, покрытые крупнощебнистым элювием, террасы склонов с буграми пучения и замкнутые межгребневые понижения, заполненные в настоящее время мелководными озерами. Бугры пучения, которые можно описать как своеобразные курумы, занимают небольшую площадь на пологих склонах (рис. 3). Здесь в центре округло-овальных медальонов происходит накопление наиболее мелких по размеру фракций элювия биотит-роговообманковых гнейсов. Размер обломков при этом равен 0,5-1 см. Нередко среди обломков с указанным эффективным диаметром встречаются окатанные формы, хотя нередки и угловатые. Окатанность, по всей вероятности, связана с многолетней криогенной трансформацией обломков в пределах описанного ландшафта, а не с дерупционно-коллювиальными процессами, с которыми это морфологическое явление обычно связано в горных ландшафтах. Кроме этих курумов, на изученной территории распространены участки со среднещебнистым элювием биотитр-гообманковых гнейсов. Этот элювий является субстратной основой для очень слабовыраженного почвообразования и роста лишайников. Размер обломков коренных горных пород в составе этого элювия обычно не превышает в максимальном сечении 5-7 см. Видимо элювий и сопутствующие ему лишайники распространены на наиболее прогреваемых позициях, в то время как курумы характерны для затененных склонов, где криогенные явления более выражены в силу местных ландшафтно-климатических условий.
Исследованный петрозем можно назвать почвой в известной степени условно, по крайней мере, в контексте традиционного понимания. Поверхность этой почвы представлена на рис. 3 (А—Г). Лишайники покрывают в среднем около 25-40 % поверхности среднещебнистого элювия. Между тем макроморфология почв менее информативна, чем результаты мезоморфологических наблюдений. По данным мезоморфологического строения можно заключить, что почвообразование в исследованных ландшафтах происходит, но оно выражено только в самых поверхностных слоях грунта. Так под лишайником происходит накопление мелкоземистой части элювия. Это очень важно, поскольку мелкозем в исследованных грунтах макроморфологически почти не обнаружен. При мезоморфологических исследованиях, в частности при увеличениях 30-50 х, мелкозем обнаруживается (см. рис. 3, Д, Е). Из криоаридных морфологических особенностей грунтов ст. Русская можно отметить обширные выцветы солей и железистый загар (см. рис. 3, Ж, З).
Рис. 3. Макроморфология петроземов (А-Д). Мезоморфология петроземов ст. Русская (Е-З)
А — поверхность щебнистого петрозема; Б — эпилитный лишайник; В — элювий курума; Г — мелкощебнистая поверхность ландшафта курумов; Д — поверхность каменистой почвы (40х); Е — накопление мелкозема на поверхности камня (30х); Ж — солевая корка на поверхности камня (20х); З — железистый загар на поверхности почвы.
Почвообразование на элювии нунатака развито слабо, выражено в верхнем слое 0,5 см в виде накопления элювия непосредственно под лишайником, что выявляется только при мезоморфологических исследованиях, криоаридность ландшафта выражается в формировании железистого загара на обломках слоистого элювия и четко выраженных выцветов солей на поверхности камней. В качестве общего заключения следует отметить, что очень высокая сухость воздуха, усугубляемая сильными ветрами, способствует развитию криоаридного выветривания субстратной основы ландшафтов в р-не ст. Русская, что выражается в формировании грубодисперсного элювия, железистого загара и солевых корок, проявляющихся в качестве главных ландшафтных особенностей антарктического почвообразования. На обрывах скал в пределах изученного ландшафта можно наблюдать классическое физическое выветривание, выраженное в слоистости образующих обломков, связанное с петрографическими особенностями пород, а именно в спайности выветриваемых обломков.
Почвы гор Хадсон. Исследованы литоземы горы Мозес и нунатака Мэиш. Эти почвы формируются на пирокластических отложениях черного цвета. В процессе выветривания конгломераты с пористой структурой дают мелкозем, который составляет около 10-15 % от общей массы почвы, это существенные величины для почв Антарктиды. Почва на горе Мозес менее гумусирована по сравнению с почвой нунатака Мэиш. В последнем случае поверхность почвы покрыта пятнами лишайника ^пеа аигап^асо-а^а, под которыми аккумулируется мелкозем.
Строение профилей почв:
W 0-5 черный; сложен округло-кубовидными обломками исходных пирокластических пород; между обломками накапливается мелкозем; в мелкоземистой части видны обрывки тканей лишайников, не утратившие анатомического строения. Там, где в участках между обломками накапливается мелкозем и он покрыт лишайниками, талломы лишайников плотно сплетают почву, формируя непрочномелконокомковатые агрегаты, что свидетельствует о биогенном оструктуривании мелкозема.
С 5| исходный элювий пирокластических пород черного цвета; в массе обломков встречается мелкозем.
Макроморфологический и мезоморфологический анализ петроземов (рис. 4), формирующихся на вулканических отложениях позволяет диагностировать физическое выветривание — измельчение обломков исходных черных пирокластических пород и, кроме того, образование существенных количеств мелкозема. Под куртинками лишайников происходит аккумуляция мелкозема и его оструктуривание, что выражается в формировании микроагрегатов. Гумусирование мелкозема выражается в накоплении тонкодисперсного и среднедисперсного детритного органического вещества. О наличии коллоидного гумуса по данным макро-мезоморфологии судить невозможно, поскольку вмещающая масса почвы характеризуется черной окраской. Почвы гор Хадсон отличаются от других почв четко выраженным процессом мелкоземообразования за счет выветривания исходных пород, и это связано с их литологическими особенностями, а именно хрупкостью и низкой плотностью. Никаких других причин (биохимическое выветривание и т. п.) для формирования существенных количеств мелкозема в изученных почвах нет.
Почвы острова Линдси. Обильные россыпи крупно- и мелкообломочного элювия коренных пород свободны от снега на грядах с относительным превышением около 5-10 м. Именно здесь, где меньше всего снега, особенно на мелкообломочном элювии, любят собираться колонии пингвинов. Элювий под колониями пингвинов обильно перемешан с их гуано. Гуано представлено веществом светлокоричневого цвета, его мощность в среднем 5-7 см для свежего слоя. Влага из гуано быстро выдувается, поэтому оно
Рис. 4. Морфология литоземов (А-Б). Мезоморфология литоземов гор Хадсон (В-Г)
А — поверхность литозема горы Мозес; Б — поверхность литозема нунатака Мэиш; В — Нунатак Мэиш, лишайник и зерна мелкозема (30х); Г — вулканическая порода, (15х).
представляет своеобразный чехол коричневого цвета, лежащий на поверхности гряды. В составе массы гуано видны перья пингвинов, а также их скелеты. Как правило, скелеты полностью свободны от мягких тканей, так как они оклеваны поморниками. Таким образом, копрогенные почвы представляют смесь из гуано (70-80 %) и элювия коренных пород (20-30 %). С глубиной профиля плотность почвы резко увеличивается, возрастает также и количество угловатых обломков элювия. Мерзлота обнаруживается на уровне 30 см и более. Описание почвы под действующей лежкой пингвинов (см. рис. 5, А, Б):
Осорг 0-5 светлокоричневый гуано пингвинов; много перьев; кости; гуано накапливается в пространстве между обломками элювия, прилипает к ним, а также склеивает между собой обломки различного размера.
Ссорг 5-15 серо-коричневый материал слежавшегося гуано; перемешанный с обломками элювия андезито-базальтов; плотный; четко видны корочки гуано на обломках различного размера; гуано как бы цементирует элювий и он становится очень плотным.
D 15[ серый крупнообломочный элювий андезито-базальтов; редко встречаются кусочки гуано, провалившиеся в трещины. С глубины 25 см начинается вечная мерзлота.
Почву можно диагностировать как литозем орнитокопрогенный на элювии андезито-базальтов.
На гряде элювия с превышением, над местностью около 5 м, был заложен разрез другой почвы, как предполагалось сначала, почвы, формирующейся на чистом элювии (см. рис. 5, В, Г).
C 0—5 представляет из себя чистый элювий с очень редкими лишайниками из рода Usnea на поверхности
Ccopr 5—15 светлокоричневое слежавшееся гуано, перемешанное с элювием. Этот слой находится в мерзлом состоянии. Это бывшая копрогенная почва, в которой после ухода пингвинов с холма произошло вымораживание обломков элювия на поверхность.
Почва диагностируется как петрзем остаточно-копрогенный.
Между гряд в пределах острова находятся понижения рельефа, перепады высот при этом достигают 15 м между самыми высокими и самыми низкими участками ландшафта. В этих мезопонижениях, как правило, скапливается влага, стекающая при таянии снега и льда с гребней. Понижения отличаются более холодными условиями для пингвинов, здесь редко бывает солнце, поэтому основные колонии пингвинов расположены на гребнях каменистых гряд, сложенных элювием. Поскольку в мезопонижениях накапливаются талые воды, это приводит к аккумуляции азотсодержащих органических соединений, содержащихся в гуано пингвинов. Это приводит к развитию плотных парцелл водоросли Praciola crispa и лишайника Lecania brialmonti. Оба вида являются нитрофилами. В большей степени на острове распространены почвы под водорослями, они характерны не только для аккумулятивных позиций мезопонижений, но и для трансэлювиальных участков склонов холмов, ведущих к берегу океана. Морфология литоземов под водорослями представлена на рис. 5, Д, Е. Каменистость этой почвы примерно такая же, как и в двух предыдущих случаях, наличие гуано не выражено морфологически ни в верхнем, ни в нижнем горизонтах. В слое 5-10 см наблюдается большое количество мелкозема, а обломки скелетного элювия характеризуются меньшим размером, чем в слое 0-5 см. На глубине 10 см почва является промерзшей. Описание профиля этой почвы приведено ниже:
О 0—2 органический материал водорослей и мхов, зеленый сверху и бурый снизу, рыхлый.
W 2-5 смесь элювия андезито-базальтов со свежими зелеными и буро-коричневыми обрывками водорослей; некоторые обрывки водорослей темнеют, приобретая бурую окраску, что свидетельствует об их постмортальной трансформации; горизонт рыхлый; морфологически гуано не выражено, при мезоморфологических исследованиях видны тонкие пленочки гуано, покрывающие обломки элювия (см. рис 5, Ж); на них поселяются колонии водорослей (см. рис. 5, З).
С 5-10 серый элювий андезито-базальтов с очень редкими обрывками водорослей.
DI промерзшая масса угловатых обломков элювия.
Почву можно диагностировать как петрозем гумусовый.
Еще одной морфологической характеристикой гипергенной трансформации коренных пород на о-ве Линдси является четко выраженный железистый загар, приуроченный к крупным обломкам пород на склонах северной экспозиции.
Таким образом, можно сделать выводы, что, почвенный покров о-ва Линдси весьма разнообразен и коренным образом отличается от почвенного покрова континентальных и прибрежных нунатаков Западной Антарктиды. Разнообразие почв на острове связано с наличием
Рис. 5. Макроморфология почв (А-Е). Мезоморфология почв о-ва Линдси (Ж-З)
А — поверхность литозема орнитокопрогенного; Б — элювий, смешанный с гуано на глубине 10 см, почва та же; В — поверхность петрозема, остаточно-копрогенного; Г — элювий, смешанный с гуано, на глубине 10 см; Д — поверхность петрозема гумусового под нитрофильными водорослями; Е — гумусовый слаборазвитый горизонт той же почвы; Ж — пленки гуано на поверхности обломков элювия, литозем орнитокопрогенный, (40х); З — пленка гуано, покрытая нитрофильными водорослями на обломке элювия (40 х).
больших колоний пингвинов, под экскрементами которых формируются выраженные копро-генные почвы, а также сопряженные с ними петроземы под сообществами нитрофильных водорослей и лишайников. Копрогенные почвы представлены оринитогенной разновидностью, в которой можно выделить два варианта: современные почвы и почвы заброшенных мест поселения пингвинов. Первые состоят из горизонта свежего гуано, под которым залегает слой перепревшего гуано, покрывающий пленками и корочками элювий коренных пород. Вторые состоят из горизонта обломочного элювия, вымороженного на поверхность, подстилаемого хорошо перепревшим гуано, перемешанного с обломками элювия коренных пород. С копроген-ными почвами парагенетически связаны петроземы под колониями нитрофильных водорослей, состоящие из горизонта О со свежими растительными остатками, а также слабогумусирован-ного горизонта ^ где формируется мелкозем, образующий микроагрегаты. Глубина мерзлого слоя в копрогенных почвах—около 30 см, а литоземов — 10-15 см, что связано с различными рельефными позициями этих почв. Копрогенные почвы заселяются водорослями постепенно, после освобождения их пингвинами, это следует из мезоморфологических данных по заброшенной орнитогенной почве, где заметно поселение водорослей в верхнем слое.
Обобщение обсуждаемого в статье материала о процессах почвообразования и причинах их инициирующих приведено в таблице. Из этих данных следует, что есть процессы, выраженные во всех почвах, а есть процессы специфичные для отдельных экоклиматиче-ских районов и конкретных типов почвообразования.
Для всех изученных почв характерно физическое выветривание исходных пород, их дробление и образование мелкозема. Образование мелкозема хорошо выражено на нуна-таке Ленинградский, где оно связано с увлажнением наскальных ванн, в почвах гор Хадсон, где этому способствуют литологические особенности. Биогенно-аккумулятивные процессы выражены во всех почвах, формирующихся под растительным покровом, и представлены характерными формами: накоплением детритного гумуса, органо-аккумулятивным процессом, гумификацией и биогенным оструктуриванием мелкозема. В почвах под гуано эти процессы вытесняются копрогенно-обусловленными процессами — трансформации гуано, обогащением почвы азотом, оструктуриванием минеральной части органическим веществом гуано. Однако по мере деградации копрогенно-аккумулятивного процесса органо-аккумулятивные процессы, связанные с деятельностью мхов и водорослей, становятся лидирующими в почвах участков, покинутых пингвинами. Морфологические признаки криоаридной трансформации химического состава пород наблюдаются на всех объектах, кроме гор Хадсон, где они и не могут быть видны из-за черной окраски пород. На обломках пород на о-ве Линдси и нунатаке Ленинградский обнаружен железистый загар, а в районе ст. Русская к этому морфологическому явлению прибавляются еще и выцветы солей, что свидетельствует о более суровом и сухом климате в случае последнего объекта. То же касается формирования криогенной полигональной структуры ландшафта, которая также выражена только на ст. Русская.
Заключение. Своеобразие почв Западной Антарктики заключается в очень невысокой мощности профиля, ведь все они представлены петроземами, в лучшем случае — слаборазвитыми литоземами. Почвообразование лимитируется исключительно климатическим фактором и строго локализовано на наиболее прогреваемых элементах рельефа. Прибрежный экоклиматический район характеризуется наличием литоземов в комплексе с петроземами. Это либо «традиционные» литоземы, формирующиеся под лишайниками, либо орнитокопогенные почвы в комплексах с посткопрогенными почвами. В почвах прибрежного экоклиматического района имеется четкая горизонтная организация, а для ландшафтов характерно наличие обширных (десятки квадратных метров) элементарных почвенных ареалов. Почвы континентального района характеризуются доминированием физических криоаридных процессов над
Процессы почвообразования Береговой экоклиматический район Континентальный экоклиматический район
Нунатак Ленинград- ский О-в Линдси Нунатак в районе ст. Русская Горы Хадсон
Органо-аккумулятивный (аналог подстилкообразования) + -/+ + -
Накопление детритного гумуса между обломками породы + -/+ + +
Гумификация растительных остатков + -/+ + +
Оструктуривание почвы, связанное с накоплением растительных остатков и присутствием талломов низших растений + -/+ + +
Физическое криоаридное выветривание + + + +
Формирование железистого загара + + + -
Формирование выцветов солей - - + +
Криотурбрации, выраженные в полигональной структуре ландшафта - - + -
Накопление гуано - + - -
Трансформация гуано - + - -
Аккумуляция азотсодержащих органических компонентов - + - -
Механическая ассоциация гуано и минеральных частиц, копрогенное оструктуривание - + - -
Примечание. «+» — наличие процесса, «-» — отсутствие процесса, «+/-» — факультативное проявление процесса
биогенно-аккумулятивными, очень невысокой мощностью профиля, представлены петро-земами и не образуют сплошных почвенных ареалов, зачастую представляют собой почву «экосистемы одного растения», поселившегося в наиболее благоприятном участке микрорельефа. Проведенный морфологический анализ, диагностика и определение номенклатурного положения почв впервые для Западной Антарктики существенно дополнили арсеналы Антарктического почвоведения и свидетельствуют о необходимости продолжения исследований этого региона.
Summary
Abakumov E. V., Pomelov V N., Krylenkov V A., Vlasov D. Yu. Morphological organization of soils in Western Antarctica.
The description of Western Antarctica soil morphological features are presented for the first time in soil science. Soils of two eco-climatic regions - seashore and continental Antarctica are described. Soils of these two regions differ in general morphological features and complexes of elementary soil-forming processes.
Comparative analyses of lithosols, petrozems and bird-coprogenic soils are conducted. Morphological features of extremely cryo-arid pedogenesis, i.e. iron films and salt spots on the debris stones are described. Comparative characteristics of lithosol formation in the seashore zone and petrozemic-cryo-arid zone are discussed.
Литература
1. Абакумов Е. В., Власов Д. Ю., Крыленков В. А. О влиянии растений-гумусообразователей на состав органического вещества литоземов острова Кинг-Джордж, Западная Антарктика // Тез. докл. V Всеросс. конф. «Гуминовые вещества в биосфере», М., 2007. С. 7-8.
2. Бейер Л., Пингпенк К., Болтер М., Шнайдер Д., Блюме Г.-П. Вариабельность запасов углерода и азота в почвах Антарктического побережья (Земля Уилкса) // Почвоведение. 1998, № 5. С. 610-613.
3. Блюме Г.-П., Бейер Л., Шнайдер Д. Почвы южного циркумполярного региона и их классификация // Почвоведение. 1998. № 5. С. 531-539.
4. Глазовская М. А. Выветривание и первичное почвообразование в Антарктиде // Науч. докл. Высшей Школы // Геолого-географические науки. 1958. № 1. С. 63-76.
5. Кэмпбелл Я. Б, Кладридж Г. Г. Температура и влажность криосолей холодных пустынь Антарктиды // Почвоведение. 1998. № 5. С. 605-609.
6. Марков К. К. Некоторые данные о перигляционных явлениях в Антарктиде (предварительное сообщение) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. География. № 1. 1956. С. 139-148.
7. Марков К. К. Современная Антарктида — древнеледниковая область Южного Полушария // Науч. доклады Высшей школы. Геолого-географические науки. 1958. № 1. С. 53-62.
8. Саватюгин Л. М., Преображенская М. А., Помелов В. Н. Научно-техническое описание природных условий и материально-технических структур станций Российской Антарктической экспедиции с оценкой воздействия на окружающую среду. Т. 6. Станция Ленинградская. СПб., 1995.
9. Саватюгин Л. М., Преображенская М. А., Помелов В. Н. Научно-техническое описание природных условий и материально-технических структур станций Российской Антарктической экспедиции с оценкой воздействия на окружающую среду. Т. 7. Станция Русская. СПб., 1995.
10. Сыроечковский Е. Е. Роль животных в образовании первичных почв в условиях приполярной области Земного Шара (на примере Антарктики) // Зоол. журн. 1999. Вып. 12. С. 1770-1775.
11. Abakumov E. V., Vlasov D. Yu. Content and Stocks of organic matter in lithosols of King-George Isaland, Western Antarctica // Abstracts of III International Conference «Scientific Investigations in Antarctica» Ukraine, 29 May - 2 June. Юе^ 2006. Р. 116.
12. Barrett J., Virginia R., Wall D. Spatial variability in soil biogeochemistry and biodiversity in perigla-cial landscapes of the McMurdo Dry Valleys, Antarctica // International Workshop on Antarctic Permafrost and Soils, November 14-18, 2004, University of Wisconsin. Madison, 2004. P 50.
13. Bockheim J. G., Campbell I. B., McLeodM. Permafrost and active layer depth in the McMudro Dry Valleys, Antarctica // Permafrost and periglacial processes, 2008 in press.
14. Bockheim J. G., HallK. Permafrost, active-layer dynamics and periglacial environments of continental Antarctica // South-African J. Sci. 2002. Vol. 98. P. 82-90.
15. Campbell I. B., Claridge G. G. C. Permafrost properties, patterns and processes in Transantarctic mountains region // Permafrost and periglacial process. 2006. Vol. 17. P. 215-232.
16. Campbell I. B., Claridge G. G. C. Antarctica: Soils, Weathering Processes and Environment. Elsvier; Amsterdam, 1987.
17. Ilieva R., Vergilov Z., Groseve M. Micromorpology of organic mаtter in the Antarctic soils // Bulgarian J. Ecol. Sci. Sofia. 2003. Vol. 2, № 304. P. 52-54.
18. Hall K. Review of present and quaternary periglacial processes and landforms of maritime and sub-Antarctica region // South-African J. Sci. 2002. Vol. 98. P. 71-81
19. Matsuoka N., Thomachot C., Oguchi C., Hatta T., Abe M., Matsuzaki H. Interactions between permafrost, weathering, and soil formation in the S0r Rondane Mountains, East Antarctica // International Workshop on Antarctic Permafrost and Soils. November 14-18, 2004, University of Wisconsin. Madison, 2004. P. 67.
20. PaetzoldF., BalksM., Aislabie J., Sletten R. Soil climate in the Ross sea Region, Antarctica // Ibid.
P. 72.
21. Simas F. N. B., Schaefer C. E. G. R., Albuquerque Filho M. R., Pereira V. V., Guerra V. V., Gomes M. R. M. and Miranda V. J. M. Soil of the Admiralty Bay, King George Island: chemical, physical and mineralogical properties // Ilbid. P. 77.
22. Vlasov D. Yu., Abakumov E. V., Krylenkov V A., Lukin V V, Nadpozhskaya M. A., Kovsh N. V Humus Formation, Biological Peculiarities and Physico-chemical Properties of Lithozem on King George Island, Western Antarctica // Eurasian Soil Science. N 7. 2005. P. 773-781.
