МАСШТАБЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ СТЕПНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЮГА РУССКОЙ РАВНИНЫ В ПЕРИОДЫ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЭКСТРЕМУМОВ ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ ГОЛОЦЕНА
THE SCALES OF LANDSCAPE DYNAMICS IN THE SOUTHERN STEPPE ZONE OF THE RUSSIAN PLAIN FOR THE CLIMATE EXTREMES DURING THE SECOND HALF OF THE HOLOCENE
Л.С. Песочина
L.S. Pesochina
Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН
(Россия, 142290, Пущино, Московская область, ул. Институтская, 2)
The Institute of physico-chemical and biological Problems in Soil Science RAS
(2 Institutskay St., Pushchino, Moscow region, 142290, Russia)
e-mail: LSPesch@rambler.ru
Проведены исследования состояния почв в эпохи голоценовых палеоэкологических кризисов и оптимумов, вызванных глобальными изменениями климата. Эволюционные преобразования почв происходили на таксономическом уровне подтипа, что обуславливало неоднократную миграцию границ почвенно-географических подзон к югу, либо к северу. Наиболее существенные подвижки природных рубежей отмечены в конце III тыс. до н.э. и во второй половине II тыс. до н.э. Амплитуда изменчивости увлажненности климата варьировала в пределах 380-500 мм.
The state of soils for paleoecological crisis and optima caused by the global climate changes during the second half of the Holocene were studied. Evolutionary transformations of soils took place on the subtype taxonomic level with a shiftting landscape boundaries towards the south or to the north. The most significant movement natural subzones at the end of III millennium BC. and in the second half of the II millennium BC. were revealed. The amplitude of the atmospheric humidity ranged within 380-500 mm per year.
В жизни древнего населения природная среда всегда играла важную роль, определяя особенности хозяйственной деятельности и миграционные процессы. Важнейшими палеоэкологическими компонентами являлись почвы и климат. Динамика климата обуславливала преобразования почвенно-ландшафтной обстановки, степень изменения параметров которой определяла комфортность природных условий для проживания человека.
В связи со значимостью природной среды в жизни человека проблема истории ее развития и отдельных компонентов занимает одно из ведущих мест в естественно-научных дисциплинах. В ее решении используется широкий спектр методов и объектов.
Реконструкция по палеопочвенным материалам получила развитие относительно недавно. Однако почвы, погребенные под разновозрастными археологическими памятниками, проявили себя как уникальные объекты для восстановления истории развития ландшафтов и природной обстановки прошлого. В качестве индикаторных почвенных параметров используются такие, как засоленность, карбонатность, солонцеватость, состав гумуса, изотопный состав педогенных карбонатов и органического вещества, фитолиты, активность палеомикробоценозов, магнитная восприимчивость. Индикатором состояния палеоэкологических условий служит и почвенный профиль в целом, который интегрально отражает существующий на данный момент комплекс внешних факторов и историю их развития в виде актуальных и реликтовых признаков. В настоящее время палеопочвенные исследования становятся неотъемлемой частью комплексного изучения археологических памятников [6].
Особую важность приобретают данные о состоянии почвенного покрова в эпохи голоценовых палеоэкологических кризисов и оптимумов, вызванных глобальными изменениями климата, его резкими и продолжительными периодами аридизации или гумидизации. На юге Русской равнины во второй половине голоцена фиксируются три оптимума – гумиды (интервалы длительностью около 300-400 лет), а также пять аридных стадий, две из которых были более мягкими (ариды), три (в том числе настоящее время) характеризовались значительно большей аридизацией [5].
Район исследований расположен в пределах южной окраины Русской равнины. Археологические раскопки проводились в Неклиновском, Мясниковском, Багаевском, Аксайском районах Ростовской области на территориях Приазовской и Нижне-Донской равнин.
Объектами изучения послужили палеопочвы курганных могильников бронзового (XXV-XVII вв. до н.э.) и среднесарматского времени (I в.н.э.), скифского некрополя (IV в. до н.э.) и вала, сооруженного в XVII в. и перекрывшего почвы под культурными слоями VIII и XII вв. н.э. Исследованные почвы развивались в близких литолого-геоморфологических условиях, что позволило объединить их в единый педохроноряд, включивший следующие временные срезы: 4500-4000 (3700), 2400, 2000, 1900, 1200 лет назад и современность.
Проведен анализ морфолого-химических свойств погребенных и современных фоновых почв: содержания и состава гумуса, водорастворимых солей, обменных катионов, карбонатов, гипса, гранулометрического состава.
Полученные данные зафиксировали существенную динамику процессов почвообразования. Наиболее динамичными были процессы, формирующие гумусовый, солевой, гипсовый, карбонатный профили, а также процессы осолонцевания-рассолонцевания. Подробная характеристика палеопочв дана ранее [4, 7, 8]. Выявлено чередование двух основных трендов развития почв.
Один из них характеризовался засолением, степень которого была невысокой и благоприятной для внедрения натрия в ППК и ощелачивания почвенного профиля, иллювиированием гумусовых веществ, формированием призмовидно-столбчатой структуры, образованием преимущественно глазковых форм карбонатных новообразований. К концу хроноинтервала формировались более аридные варианты черноземов – южный чернозем. Такой тренд развития был характерен для хроноинтервалов: 4000-3700; 2300-2000; 1200-1000 лет назад.
Для другого тренда была характерна нисходящая миграция легкорастворимых солей и гипса, трансформация солонцовых признаков, активное накопление гумуса, преобразование карбонатного профиля с увеличением подвижности карбонатов, выносом их на большие глубины, с ярко выраженным псевдомицелием. В итоге происшедшие изменения приводили к формированию черноземов обыкновенных. Такой тренд развития доминировал в хроноинтервале 4600-4400; 2600-2400 лет назад.
На основе регрессионного анализа связи годового количества осадков с некоторыми почвенными показателями проведена оценка вероятных масштабов колебаний увлажненности климата в отдельные периоды голоцена. Амплитуда колебаний среднегодового количества атмосферных осадков в Низовьях Дона составляла 380-500 мм. Минимальное их количество (380-400 мм), соответствующее подзоне современных южных черноземов, приходилось на аридную фазу. В гумидные периоды количество осадков достигало 450-500 мм, что характерно для подзоны обыкновенных черноземов.
Изменение палеоэкологических условий в прошлые эпохи вызывало определенную перестройку почвенного профиля особенно значительную при резких сменах аридных и гумидных климатических эпох. Максимальными изменениями характеризовалась эпоха бронзы, охватившая период с III тыс. до н.э. до рубежа II-I тыс. до н.э. и включившая три последовательно сменявшиеся культурно-исторические общности (ямную, катакомбную и срубную). Наибольшая амплитуда изменчивости приходилась на III тыс. до н.э. Тренд увеличения увлажненности территории первой половины III тыс. до н.э. с формированием максимума в середине III тыс. до н.э. (климатический «оптимум») сменился иссушением во второй половине тысячелетия и резкой аридизацией на рубеже III-первые века II тыс. до н.э. («ксеротерм»). Среднегодовое количество осадков сократилось на 100-120 мм.
Аналогичные закономерности выявлены В.А. Демкиным в Волго-Донских степях [1]. Согласно его данным в конце III тыс. до н.э. произошла катастрофическая аридизация климата, имевшая глобальное распространение в степях и пустынях Евразии и обусловившая возникновение палеоэкологического кризиса. Увеличение засушливости вызвало интенсификацию процесса дефляции, обусловило значительное засоление, дегумификацию и окарбоначивание палеопочв. В Волго-Донских степях это привело к опустыниванию ландшафтов и формированию каштановидных полупустынных палеопочв.
Закономерности изменчивости ландшафтов, выявленные нами в степях Приазовья, хорошо согласуются с данными, полученными для Северного Причерноморья [2, 3].
На территории Донбасса [2] суббореальный период голоцена характеризовался наиболее контрастными изменениями природной среды, проявляющимися в чередовании стадий увлажнения и резкого иссушения климата. Начало суббореального периода было отрезком увлажнения и похолодания климата. Резкое ухудшение природных условий, прежде всего иссушение, континентальность установлены около 3,8-3,7 тыс. лет назад. Сократилась роль широколиственных пород, уменьшились массивы боровых лесов на террасах, возросла доля ксероморфных семейств. В Приазовье в это время существуют полынно-злаковые степи на каштановых почвах с трещинами усыхания, фиксирующие сдвиг ландшафтов на три подзоны в сторону аридизации в сравнении с предшествующей гумидной стадией. Резко изменилась среда в эпоху срубной культуры (3300-2900 лет назад). Наступивший период характеризовался увлажнением, смягчением континентальности. Наибольшее увлажнение выявляется 3,2-3,1 тыс. лет назад. Облик растительности приближался к лесостепному, но с преобладанием открытых степных ландшафтов. На рубеже 3,0-2,9 тыс. лет назад вновь произошло снижение увлажненности климата, нарастание континентальности, максимально проявившееся 2800-2700 лет назад. Начало субатлантического периода (2,6-2,5 – 2,2-2,1 тыс. лет назад) характеризовалось относительно влажным и прохладным климатом. На отрезке 2,2-2,0 тыс. лет назад на территории Донбасса произошла резкая перестройка зональных степных ценозов, возросла роль ксерофитных маревых группировок, фиксирующее потепление и иссушение климата. Конец среднесубатлантического времени (1,2-1,0 тыс. лет назад) характеризовался теплым и сухим климатом, сменившимся в последующем более прохладным и влажным.
Спорово-пыльцевые спектры органогенных отложений болот и стоянок древних поселений в Нижнедонских степях [3] выявили следующую изменчивость ландшафтов: период времени 5-4,5 тыс. лет назад характеризовался увлажненностью территории, происходило расширение площади сосновых лесов на террасах и широколиственных долинных лесов; 4,5-3,5 тыс. лет назад произошло снижение доли пыльцы деревьев, рост кривой пыльцы маревых и падение сложноцветных. При этом максимальное распространение маревых и минимальное содержание пыльцы древесных пород отмечается в слое катакомбной культуры (около 3,8-3,7 тыс. лет назад). В это время сократилась площадь пойменных лесов. Период характеризовался иссушением климата. 3,5-3,2 (2,8) тыс. лет назад в составе спектров травянистой растительности слоя срубной культуры сильно сокращается доля маревых и возрастает доля сложноцветных, повышается доля пыльцы древесных пород в общем составе спектра. Это свидетельствует о мезофитизации растительности и об улучшении условий увлажненности территории. В палиноспектрах скифо-сарматского (около 2,4-2,2 тыс. лет назад) и салтовского культурных слоев (около 1,1-1,0 тыс. лет назад) господствует пыльца маревых, что указывает на аридизацию климата в эти хроноинтервалы. При этом максимум маревых отмечается в конце скифо-сарматского периода и в начале салтовского. В субатлантическом периоде голоцена фаза увеличения площади широколиственных и березовых лесов приходится на интервал времени 2,0-1,5 тыс. лет назад и 900 и 600 лет назад.
Таким образом, изучение археологических памятников эпох бронзы, раннего железа и средневековья позволили реконструировать историю развития почв и природных условий на территории Нижнедонских степей во второй половине голоцена. Выделены ряд стадий развития степных ландшафтов: три оптимума – гумиды, а также пять аридных стадий, две из которых были более мягкими, три характеризовались значительно большей аридизацией. Середина третьего и первого тысячелетия до н.э., а также XIV–XV вв. н.э. характеризовались резонансным взаимовлиянием экстремумов увлажненности 2000 и 1000 цикличности. Относительно влажный и прохладный климат в эти хроноинтервалы способствовал интенсивному гумусообразованию, увеличению продуктивности растительных ценозов. Почвы этих хроносрезов характеризовались максимальным содержанием гумуса, высокой биогенностью, прекрасной агрегацией, отсутствием легкорастворимых солей и поглощенного натрия в почвенном поглощающем комплексе. Зональным типом растительности были злаково-разнотравные степи [3]. Скифский экстремум увлажненности сменился в III в. до н.э. – I в.н.э. резкой аридизацией, степень которой была сравнима с суббореальным ксеротермом, фиксируемым около 4000 лет назад. В эти хроносрезы общее количество гумуса сокращалось, формировались малогумусированные почвы с ореховато-призмовидной структурой, наличием легкорастворимых солей, гипса в профиле, развитием процессов осолонцевания. Преобладали ксерофитные злаковые степи [3]. Среднесарматское время явилось переходным от аридных условий к более гумидным, при этом значительные изменения природной обстановки зафиксированы уже в конце I в.н.э. Сухой климат раннего средневековья сменился экстремальной увлажненностью его финальной части (XIV – XV вв. н.э.). Амплитуда изменчивости увлажненности климата варьировала в пределах 380-500 мм
Эволюционные преобразования почв происходили на таксономическом уровне подтипа, что обуславливало неоднократную миграцию границ почвенно-географических подзон к югу либо к северу. Наиболее существенные подвижки природных рубежей отмечены в конце III тыс. до н.э. (к северу) и во второй половине II тыс. до н.э. (к югу).
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №14-04-00934).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: