ИСТИНА

Основу почвенного покрова Российской Федерации составляют почвы тундровых и лесных ландшафтов. Известно, что почвы северных экосистем чрезвычайно неустойчивы к антропогенному воздействию. В тоже время, в условиях современных климатических изменений и смещения добывающей промышленности в Арктическую зону, в настоящее время почвы этих ландшафтов испытывают существенную антропогенную нагрузку. Следует отметить, что в различных северных регионах России типы воздействий на почвенный покров в целом близки. Они связаны с нарушением почв и почвенного покрова под влиянием лесозаготовок, разработки месторождений и добычи полезных ископаемых (уголь, нефть, газ, различные руды и пр.), переводом земель в категорию сельскохозяйственных угодий, развития инфраструктуры (прокладка дорог, газо- и нефтепроводов), урбоэкосистем. Значимую роль в процессах преобразования ландшафтов, в т.ч. почв, играют пожары, причинами которых могут быть как природные, так и антропогенные факторы. Отдельная задача современного экологического почвоведения на Севере – изучение почв залежных и действующих агроэкосистем в динамике в связи с глобальными изменениями климата и возможным использованием ресурсов «скрытой продовольственной корзины» Арктического пояса РФ. В настоящее время, как в отечественных, так и зарубежных исследованиях изучение почв антропогенно-изменённых ландшафтов приобретает особую актуальность. Однако эти исследования разрознены, преимущественно ограничены региональными рамками. В связи с этим, цель данной работы заключалась в оценке современных типов воздействий и их последствий на почвы северных регионов Российской Федерации и специфики преобразования почв на постантропогенных стадиях функционирования экосистем. Почвы бореальных лесных экосистем в наибольшей степени подвержены изменениям в результате рубок, пожаров и современного зарастания сельскохозяйственных земель. К настоящему времени показано, что в ходе послерубочных сукцессий на пасечных участках вырубок имеют место изменения морфологических и физико-химических свойств почв, характеристик почвенного органического вещества. Сукцессионные изменения почв обусловлены сменой гидрологических и микроклиматических условий, состава опада. На механически нарушенных участках выделены турбоземы, характеризуемые высокой долей участия крупных порубочных остатков в верхних горизонтах. Морфологические признаки нарушений в почвах вырубок сохраняются до полувека. Пожары, в зависимости от интенсивности, приводят к различной трансформации почв. В результате пожаров на поверхность почв поступают частичные продукты горения подстилочных горизонтов и древесины, которые в дальнейшем интегрируются в состав почвенного органического вещества. В большинстве случаев пожары способствуют перераспределению запасов органического вещества, сосредоточенного в почвах, между подстилками и верхними минеральными горизонтами. В почвах постпирогенных ландшафтов происходит 2-8-кратное возрастание содержания полициклических ароматических углеводородов. В составе легких фракций органического вещества увеличивается доля ароматических молекулярных фрагментов. В первые годы после пожаров содержание углерода водорастворимых органических соединений в пирогенных горизонтах уменьшается от 3 до 27 раз по сравнению с органогенными горизонтами почв условно-фоновых лесов. Характерно длительное сохранение углерода пирогенного происхождения в верхних минеральных горизонтах и нижних подгоризонтах подстилок. В почвах экосистем, пройденных пожарами 100-150 лет назад, их содержание снижается до условно-фоновых значений, но при этом морфологические пирогенные признаки сохраняются. Важную информационную роль в количественной оценке пирогенного углерода в составе почвенного органического вещества выполняют бензолполикарбоновые кислоты (BPCA), концентрация которых значительно увеличивается в постпирогенных горизонтах подзолов, подзолистых и торфяных почв Европейского Севера и Средней Сибири. В результате антропогенного влияния (пожары, рубки, распашка) на фоне современного потепления климата отмечено уменьшение и полное исчезновение защитного слоя многолетнемерзлых грунтов Центральной Якутии, что в свою очередь обусловило преобразование почвенного покрова на площадях в сотни тысяч гектаров. Образование криогенного полигонального микрорельефа при термокарстовой деградации привело к резкой дифференциации однородного почвенного покрова. В ближайшие десятилетия (века) может произойти полная деградация почвенного покрова этих территорий с потерей плодородия почв. В Якутии на территориях, где почвенный покров представлен песчаными почвами, увеличилась частота пожаров, которые полностью уничтожили растущие здесь сосновые леса. Негативным последствием таких пожаров является расширение площади развеваемых песков – тукуланов. Аналогичные явления известны для тундры и лесотундры Европейского Севера и в ЯНАО, но они связаны не только с пожарами, но и с перевыпасом домашних оленей и механическими нарушениями песчаных почв. Изучение влияния прокладки трубопроводов на почвенный покров, проведенное на территории тундровой зоны Западной Сибири, установило значительную трансформацию экосистем и почв не только за счет механического воздействия, но и за счет кумулятивного отепляющего эффекта от их функционирования. Глубина протаивания торфяников вблизи газопровода увеличилась в среднем в 2-3 раза и этот эффект прослеживается на значительно большее расстояние, чем полоса механического нарушения – до 30-50 м от трубы. По мере приближения к газопроводу увеличивается температура почв и это обусловливает увеличение количества и размера кустарников и кустарничков, доли лишайников и снижение доли мхов. Несмотря на более высокую температуру установлено незначительное увеличение эмиссии парниковых газов почвами нарушенных участков. В процессе функционирования и дальнейшего развития нарушенных почв, последние могут стать зонами стока углерода. Значительному опусканию кровли многолетнемерзлых пород (до 8 м) на бугристых болотах способствует строительство и эксплуатация насыпных дорог с твердым цементно-бетонным покрытием. Об этом свидетельствуют исследования, проведенные с использованием высокочастотного георадиолокационного зондирования на юге криолитозоны ЕТР. Результаты показали, что отепляющее влияние дороги проявляется в полосе шириной до 50 м, охватывая непосредственно дорожную насыпь, придорожные понижения и примыкающие к ним участки бугристых болот. Совместное действие факторов землепользования в южных и арктических тундрах (районы угледобычи в окрестностях Баренцбурга на Шпицбергене и г. Воркуты) чаще приводит к увеличению как средних уровней эмиссии СО2 из почвы, так и ее дисперсии пропорционально первоначальной (естественной) интенсивности почвенного дыхания. Наиболее распространенным сочетанным влиянием на почвы в Арктике является усиление механического воздействия на компоненты экосистем (растительный и почвенный покровы) и увеличение протаивания многолетней мерзлоты. Обычно это приводит к снижению эмиссии CO2 из почвы. При этом снижение выбросов углекислого газа из верхнего слоя почвы в результате уничтожения растительного покрова не компенсируется увеличением выбросов этого газа от таяния многолетней мерзлоты в более глубоких слоях почвы. Показана ведущая роль фактора влажности почвы для арктических экосистем, который в современных климатических условиях ограничивает продукцию СО2, в то время как связи с температурными характеристиками оказались незначимы. Влияние землепользования на нетто-поток метана опосредовано влиянием влажности почвы через дренаж при возведении построек и дорог, или, напротив, через подтопление, в результате возведения препятствий для стока воды. Антропогенные воздействия, в целом, снижают потоки метана. В отличие от метана, землепользование в основном стимулировало дополнительный выброс N2O из почвы в тундрах. В почвах антропогенно-нарушенных биотопов биомасса микроорганизмов минимальна. Детальные исследования почв агроландшафтов, представленных в тундровой зоне ЯНАО и Республики Коми, показали, что основу их почвенного покрова составляют преимущественно агроземы и агроглееземы. Мощность агрогенно-трансформированной толщи не превышает 40 см, ограничиваясь в среднем 0-20 см верхним слоем. В ЯНАО агроландшафты и соответствующие им агроземы приурочены исключительно к участкам распространения песчаных и супесчаных почвообразующих пород. В отличие от суглинистых почв – криоземов, песчаные почвы в ЯНАО активно включались в сельскохозяйственную практику. В Большеземельской тундре, в окрестностях Воркуты в агропроизводство в первую очередь вовлекались почвы на суглинистых отложениях. В настоящее время на данных ландшафтах наблюдается процесс самовосстановительной сукцессии естественной тундровой растительности сопровождающийся повышением высоты снежного покрова и температуры почв постагрогенных экосистем, опусканием кровли многолетнемерзлых пород, восстановлением физико-химических параметров почв, характерных для целинных тундровых почв, при сохранении высокой численности микроорганизмов прокариотного блока и их функциональной активности. Влияние урбанизации на почвенный покров Севера исследовано на примере ряда населенных пунктов Арктики и Субарктики: Салехард, Воркута, Лабытнанги, Новый Уренгой, Надым и Старый Надым, Пангоды, Черский, Якутск. При изучении морфологической организации почв селитебных территорий ЯНАО установлено, что для жилых зон характерны урбаноземы, развивающиеся в толще криоземов или подзолистых почв, глубина трансформации исходной почвы достигает 30 см. Почвы рекреационных зон имеют мощный (до 20 см) насыпной органогенный или органо-минеральный горизонт, наличие которого является критически важным для успешного озеленения и существования парковой растительности. В промышленных зонах переработка природного почвенного профиля проявляется наиболее интенсивно и выражена на глубину до 50-70 см. Почвенный покров населенных пунктов очень сильно трансформирован, что выражается как в его пространственной фрагментации, так и в морфологических изменениях профилей. Кроме того, происходит трансформация химического состава почв. Проведенные исследования свидетельствуют о накоплении тяжелых металлов в верхних и средних частях профилей почв. Превышение ПДК в большинстве случаев бывает 2-5 кратным, что свидетельствует о невысокой геохимической нагрузке на почвы. В 70 % профилей почв происходит криогенное перераспределение тяжелых металлов, что связано с криогенным массообменном. Формирование почв на территории города Воркута (Республика Коми) осуществляется преимущественно в результате образования поверхностных органогенных горизонтов на различных субстратах за счет трансформации органического вещества поступающего в результате рекультивации. На территории, свободной от асфальтобетонного покрытия, формируются урбаноземы, рекреаземы и реплантоземы. На химические свойства почв существенное влияние оказывает широкое применение в качестве грунтов углистоаргиллитовых материалов, шлаков, а также значительное аэротехногенное загрязнение угольной и цементной пылью, продуктами горения терриконов. Для городских почв и почвоподобных тел г. Воркута отмечено многократное увеличение концентраций тяжелых металлов, подщелачивание верхних горизонтов по сравнению с фоновыми почвами, повсеместное превышение ПДК по бенз{а}пирену. Основные особенности формирования почв в пределах г. Воркута заключаются в их относительной молодости и специфичности (в некоторых случаях токсичности по некоторым загрязняющим веществам) техногенных грунтов, на которых происходит современное почвообразование. Исследования последних лет, проведенные на островах архипелага Земля Франца Иосифа, показали, что мероприятия, направленные на ликвидацию антропогенного и техногенного загрязнения Арктических территорий РФ, обусловили сокращение площади антропогенно-нарушенных территорий. В частности, данные дистанционного зондирования свидетельствуют о сокращении на острове Хейса территорий, являющихся источником современного антропогенного воздействия, с более чем 630 га (2012 г.) до 35 га (2017 г.). Это является результатом работ по очистке островов Земли Франца Иосифа, проведенных в 2011-2017 гг. Площадь выявленных на многих островах этого архипелага зон остаточного загрязнения, по всей видимости, будет последовательно сокращаться, в том числе и за счет способности почв к самоочищению. Таким образом, в представленном докладе рассмотрены наиболее распространенные тенденции изменения почв в северных регионах России. Показано, что антропогенный фактор становится ведущим в современных условиях развития и функционирования почв Севера.