920

УДК 631.417.2: 631.414.3

А.И. Попов ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский ГУ, Санкт-Петербург, Россия

e-mail: paihumic@gmail.com

СПОСОБНОСТЬ КОЛЛОИДНЫХ МИЦЕЛЛ ГУМИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ СОЛЮБИЛИЗИРОВАТЬ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПИГМЕНТЫ

Аннотация. В работе продемонстрировано, что хлорофиллы а и b и каротиноиды способны солюбилизироваться в структурированных коллоидных мицеллах гуминовых веществ. По всей видимости, данный механизм способствует длительному сохранению фотосинтетических пигментов в почвах.

Ключевые слова: гуминовые вещества, фотосинтетические пигменты, солюбилизация.

Введение. Одной из важных проблем диагностики почв является поиск таких соединений-индикаторов, которые наглядно отражали бы направленность протекания элементарных почвенных процессов. Такими веществами являются фотосинтетические пигменты (ФСП) и другие родственные им пигменты порфириновой природы. Анализ содержания ФСП используется в палеопочвоведении для оценки сохранности органического вещества и биологической активности [4], а также в современных почвах, как индикатор переувлажнения [7, 8]. Эти вещества легко определяются в почвах спектрофотометрически при незначительном их содержании. Кроме того, одним из рекомендованных показателей гумусового состояния является присутствие или отсутствие хлорофилла в спиртобензольной вытяжке [3, 12]. Известно, что ФСП в погреб нных почвах способны сохраняться до нескольких тысяч лет [1, 22]. В то же время рядом авторов было установлено, что хлорофилл, искусственно внес нный в почву, при нормальных условиях разлагается в течение 30–50 дней [16, 20]. Таким образом, механизм сохранения ФСП в почвах является дискуссионным. Возможно, сохранение ФСП в составе почвенного органического вещества определяется солюбилизирующими свойствами гуминовых веществ (ГВ). Солюбилизация — самопроизвольный и обратимый процесс внедрения лиофобных соединений в мицеллы поверхностно–активных веществ (ПАВ). Гуминовые вещества дифильны [9, 11, 21], что и обуславливает их поверхностно–актив- ные свойства [9, 13, 14; 17]. Как и все поверхностно–активные вещества, молекулы ГВ способны образовывать ассоциаты — структурированные коллоидные мицеллы

[14. 15].

Цель публикации — выявить возможность солюбилизации ФСП в коллоидных мицеллах гуминовых веществ (ГВ).

Объекты и методы исследования.

Объектами исследования были выбраны ГВ, выделенные из вермикомпоста нейтральным (pH ~7) фосфатным буферным раствором. Гуминовые вещества не разделялись на гуминовые кислоты и фульвокислоты. Из них были получены структурированные коллоидные мицеллы, которые представляли собой суспензию в водной среде. Для образования коллоидных мицелл использовались ионы трехвалентного железа.

В опытах использовался раствор ФСП в 90% растворе ацетона, содержащий хлорофилла a – 9,28 мкг/л, хлорофилла b – 3,7 и каротиноидов – 3,39 мкг/л. Экспериментально было установлено, что под действием ультрафиолетового излучения

100

за 1 час происходило полное фотохимическое разрушение ФСП, добавленных в дистиллированную воду.

Оценка солюбилизации ФСП коллоидными мицеллами ГВ проводилась по следующей схеме:

1.В чашке Петри смешивали 10 мл суспензии мицелл ГВ заданной концентрации (200 мг сухого вещества) с 1 мл раствора ФСП (контроль);

2.Такая же смесь суспензии ГВ и ФСП подвергалась воздействию ультрафиолетового излучения в течение 60 минут;

3.Смесь суспензии ГВ и ФСП высушивали при температуре 105 С в течение 60 минут, а потом добавляли 10 мл дистиллированной воды и подвергали воздействию ультрафиолетового излучения в течение 60 минут;

4.Суспензия мицелл ГВ (200 мг) предварительно высушивалась при температуре 105 С, затем к ней последовательно добавлялись 10 мл дистиллированной воды и 1 мл раствора ФСП, после чего полученная смесь подвергалась воздействию ультрафиолетового излучения в течение 60 минут.

После окончания эксперимента, к смесям всех вариантов добавлялось 90 г ацетона (в итоге создавался 90% раствор) и содержимое интенсивно перемешивалось в течение 15 минут. Затем полученную суспензию центрифугировали при 3000 об./мин. в течение 20 минут, отделяли надосадочную жидкость и в ней фотометрически определяли оптические плотности при 470 нм, 662, 645 и 750 нм, в соответствии с ГОСТ 17.1.4.02–90 [2]. После чего рассчитывали содержание хлорофиллов a и b, а также каротиноидов.

Полученные результаты исследований подвергались математической обработке методами вариационной статистики [5, 6]. Повторность трехкратная.

Результаты и обсуждение

Влажные структурированные коллоидные мицеллы ГВ вмещали в себя 65% хлорофилла а, 58% хлорофилла b и 50% каротиноидов (табл.) Ультрафиолетовое облучение смеси мицелл ГВ и ФСП приводило к достоверному уменьшению содержания только хлорофилла a (примерно на 40%). Высушивание смеси влажных мицелл ГВ и ФСП и последующее ультрафиолетовое облучение достоверно снижало количество хлорофилла а примерно на 80%, хлорофилла b и каротиноидов примерно на 70%. Высушенные мицеллы ГВ обладали наименьшим защитным эффектом к ультрафиолетовому облучению по отношению ФСП. В этом варианте хлорофилла а сохранилось 4%, хлорофилла b – около 40 и каротиноидов – около 30%.

Как было установлено П.Б. Хойтом [16], наименее устойчивым к деградационным процессам, происходящих в почве, является хлорофилл a, поэтому его убыль в наших экспериментах под действием ультрафиолетового облучения и высушивания была наибольшей.

С позиции супрамолекулярной химии, ГВ – стохастический ансамбль, со-

стоящий из относительно небольших молекул и характеризуются коллоидными свойствами [13, 18. 21]. Кинетически устойчивыми единицами коллоидных дисперсных систем ГВ являются рыхлые физически и неоднородные химически ассоциаты – мицеллы [10, 15]. В поровом пространстве внутри мицелл ГВ может происходить солюбилизация как неорганических, так и гидрофобных органических соединений [19].

Влажные мицеллы ГВ удерживали большее количество ФСП, по сравнению с высушенными. Это объясняется тем, что поровое пространство мицелл ГВ с высушиванием уменьшается. Тот факт, что ФСП охранялись в присутствии мицелл

101

ГВ даже после ультрафиолетового облучения и высушивания, свидетельствовал о солюбилизации хлорофиллов и каротиноидов.

Таблица

Содержание фотосинтетических пигментов в структурированных коллоидных мицеллах гуминовых веществ

Примечания: УФ — ультрафиолетовое облучение, Ca — содержание хлорофилла a, Cb — содержание хлорофилла b (Cb) и Ckar — содержание каротиноидов; Fфакт, — критерий Фишера фактический, F05 — критерий Фишера теоретический при Р = 95%, НСР05 — наименьшая существенная разности при Р = 95%,

Таким образом, на основании провед нных исследований было выявлено, что структурированные коллоидные мицеллы ГВ способны солюбилизировать в своем поровом пространстве ФСП. Возможно, данный механизм способствует длительному сохранению ФСП в почвах. Эксперимент также объясняет, почему в почвах, испытывающих длительное обводнение, содержание ФСП больше, чем в почвах с длительным иссушением – во влажных условиях формируются более пространственно развитые ассоциаты ГВ.

Выводы.

1.Фотосинтетические пигменты способны солюбилизироваться в структурированных коллоидных мицеллах гуминовых веществ.

2.Ультрафиолетовое облучение мицелл ГВ, содержащих ФСП, достоверно снижало содержание только хлорофилла а.

3.Высушивание мицелл ГВ значительно уменьшало содержание ФСП.

4, Высушенные мицеллы ГВ характеризовались очень низкой солюбилизацией.

Благодарности. Автор благодарит Е.П. Храпову за помощь в получении аналитических

данных.

Литература

1. Бирюкова О.Н., Орлов Д.С. О содержании хлорофилла в современных и погребенных почвах и ископаемых осадках // Биологические науки. 1978. № 6. С. 119–122.

2.ГОСТ 17.1.4.02–90. Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла М.: ФГУП «Стандартинформ», 2010. 15 с.

3.Гришина Л.А., Орлов Д.С. Система показателей гумусного состояния почв // Проблемы почвоведения /

Советские почвоведы к 6-му Междунар. конгрессу почвоведов в Канаде. 1978 г. М.: Наука. 1978. С. 42 47.

4.Дергачева М.И., Зыкина В.С. Органическое вещество ископаемых почв. Новосибирск: Наука. 1988.

129с.

5.Дмитриев Е.А. Математическая статистика в почвоведении: Учебник / Науч. ред. Ю.Н. Благовещенский / Изд. 3-е, испр. и доп. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 328 с.

6.Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований): Учебник для студентов / Изд-е 5-е. перераб. и доп. М.: Агропромиздат. 1985. 351 с.

7.Зайдельман Ф.Р., Данилова Г.А. Влияние глееобразования на содержание липидов. хлорофилла. зел - ного пигмента и углеводов в дерново-подзолистых почвах / Биологические науки. 1989. № 3. С. 101–106.

8.Козырев Ф.Н. Почвенный хлорофилл как индикатор переувлажнения почвы // Доклады ВАСХНИЛ. 1991. № 5. С. 30–33.

9.Лактионов Н.И. Гумус как природное коллоидное поверхностно-активное вещество. Харьков. 1978. 25 с.

102

10.Лиштван И.И. Коллоидная химия и физико-химическая механика торфа: история развития и современные направления исследований // Природопользование. 2012. Вып. 22. С. 47–56.

11.Милановский Е.Ю. Гумусовые вещества почв как природные гидрофобно-гидрофильные соединения.

М.: ГЕОС. 2009. 186 с.

12.Орлов Д.С.. Бирюкова О.Н. Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их горизонтов // Почвоведение. 2004. №°8. С. 918–926.

13.Попов А.И. Гуминовые вещества: свойства. строение. образование/ Под ред. Е.И. Ермакова. СПб.: Издво С. Петерб. ун-та, 2004. 248 с.

14.Engebretson R.R.. Von Wandruszka R. The effect of molecular size on humic acid associations // Org. Geochem. 1997. V. 26. Is. 11–12. P. 759–767.

15.Guetzloff T.F., Rice J.A. Does humic acid form a micelle? // Sci. Total Env. 1994. V. 152. P. 31–35.

16.Hoyt P.B. Chlorophyll-type compounds in soil. II. Their decomposition // Plant and Soil. 1966. V. 25. Is. 3. P. 313–328.

17.Kawahigashi M., Fujitake N., Tsurudome T. et al Change in Configurations and Surface Active Properties of Humic Acid with Increasing Concentration of NaCl // The Role of Humic Substances in the Ecosystems and in Environmental Protection: Proc. 8th Meeting IHSS / Eds J. Drozd. S.S. Gonet. N. Senesi. J. Weber. Wroclaw. Poland: PTSH Polish Society of HS. Polish Chapter of the IHSS, 1997. P. 127–132.

18.Piccolo A. The supramolecular structure of humic substances // Soil Sci. 2001. V. 166. P. 810–832.

19.Schnitzer M. Humus Substances: Chemistry and Reactions // Soil Organic Matter / Eds M. Schnitzer. S.U. Khan / Development of Soil Science. No 8. 1978. P. 1–64.

20.Simonart P., Mayaudon J., Batistic L. Étude de la décomposition de la matière organique dans le sol au moyen de carbone radioactif. IV. Décomposition des pigments foliaires // Plant and Soil. 1959. V. 11. Is. 2. P. 176–180.

21.Tombácz E., Rice J.A. Changes of Colloidal State in Aqueous Systems of Humic Acids // Understanding Humic

Substances. Advanced Methods. Properties and Applications / Eds E.A. Ghabbour G. Davies. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1999. P. 69–78.

22.Vallentyne J.R. Sedimentary chlorophyll determination as a paleobotanical method // Can J Bot. 1955. No 33. P. 304–313.

A.I. Popov

St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia e-mail: paihumic@gmail.com

ABILITY OF COLLOIDAL MICELLES OF HUMIC SUBSTANCES TO SOLUBILIZE PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS

Abstract. The article demonstrates that chlorophylls а and b, and carotenoids are capable of solubilizing in structured colloidal micelles of humic substances. Apparently, this mechanism causes a long-term preservation of photosynthetic pigments in soil.

Keywords: humic substances, photosynthetic pigments, solubilization. References

1.Biryukova O.N., Orlov D.S. On the content of chlorophyll in modern and buried soils, and fossil sediments // Biological Sciences. 1978. No. 6. P. 119–122. (In Russian).

2.GOST 17.1.4.02–90. Water. Method of spectrophotometric determination of chlorophyll M .: Federal State Unitary Enterprise “Standardinform”, 2010. 15 p. (In Russian).

3.Grishina L.A., Orlov D.S. System of indicators for humus state of soils // Problems of soil science / Soviet soil scientists to the 6th Intern. Congress of Soil Scientists in Canada. 1978, Moscow: Science.

1978. P. 42 47. (In Russian).

4.Dergacheva M.I., Zykina V.S. Organic matter of fossil soils. Novosibirsk: Science. 1988. 129 p. (In Russian).

5.Dmitriev E.А. Mathematical statistics in soil science: Textbook / Scientific. ed. Yu. N. Blagoveshchensky / Ed. 3rd, amended and supplemented. – Moscow: Book house "LIBROCOM", 2009. 328 p. (In Russian).

6.Dospekhov B.A. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results): A textbook for students / 5th ed., supplemented and revised. – Moscow: Agropromizdat, 1985. 351 p. (In Russian).

103

7.Zaydelman F.R., Danilova G.A. The effect of gley formation on content of lipid, chlorophyll, green pigment and carbohydrates in sod-podzolic soils / Biological Sciences. 1989. No. 3. P. 101 –106. (In Russian).

8.Kozyrev F.N. Soil chlorophyll as an indicator of soil overmoistening // Reports of VASKHNIL (Lenin All-Union Academy of Agricultural Sciences). 1991. No. 5. P. 30–33. (In Russian).

9.Laktionov N.I. Humus as a natural colloidal surfactant. Kharkiv. 1978. 25 p. (In Russian).

10.Lishtvan I.I. Colloid chemistry and physico-chemical mechanics of peat: history of development and modern research directions // Nature Management. 2012. Iss. 22. P. 47–56. (In Russian).

11.Milanovsky E.Yu. Humic substances of soils as natural hydrophobic -hydrophilic compounds. Moskow: GEOS, 2009. 186 p. (In Russian).

12.Orlov D.S., Biryukova O.N., Rozanova M.S. Additional parameters of humus sta tus of soils and their genetic horizons // Eurasian Soil Science. 2004. V. 37. Iss. 8: P. 798–805.

13.Popov A.I. Humic substances: properties, structure, formation / Ed. E.I. Ermakov. St. Petersburg: Publishing House St. Petersburg University, 2004. 248 p . (In Russian).

14.Engebretson R.R.. Von Wandruszka R. The effect of molecular size on humic acid associations // Org. Geochem. 1997. V. 26. Is. 11–12. P. 759–767.

15.Guetzloff T.F., Rice J.A. Does humic acid form a micelle? // Sci. Total Env. 1994. V. 152. P. 31–

16.Hoyt P.B. Chlorophyll-type compounds in soil. II. Their decomposition // Plant and Soil. 1966. V. 25. Is. 3. P. 313–328.

17.Kawahigashi M., Fujitake N., Tsurudome T. et al Change in Configurations and Surface Active Properties of Humic Acid with Increasing Concentration of NaCl // The Role of Humic Substances in the Ecosystems and in Environmental Protection: Proc. 8th Meeting IHSS / Eds J. Drozd. S.S. Gonet. N. Senesi. J. Weber. Wroclaw. Poland: PTSH Polish Society of HS. Polish Chapter of the IHSS, 1997. P. 127–132.

18.Piccolo A. The supramolecular structure of humic substances // Soil Sci. 2001. V. 166. P. 810–

19.Schnitzer M. Humus Substances: Chemistry and Reactions // Soil Organic Matter / Eds M. Schnitzer. S.U. Khan / Development of Soil Science. No 8. 1978. P. 1–64.

20.Simonart P., Mayaudon J., Batistic L. Étude de la décomposition de la matière organique dans le sol au moyen de carbone radioactif. IV. Décomposition des pigments foliaires // Plant and Soil. 1959. V. 11. Is. 2. P. 176–180.

21.Tombácz E., Rice J.A. Changes of Colloidal State in Aqueous Systems of Humic Acids // Understanding Humic Substances. Advanced Methods. Properties and Applications / Eds E.A. Ghabbour G. Davies. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 1999. P. 69–78.

22.Vallentyne J.R. Sedimentary chlorophyll determination as a paleobotanical method // Can J Bot. 1955. No 33. P. 304–313.

УДК 631.4

В.Е. Приходько Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино, Россия,

e-mail: valprikhodko@rambler.ru

РЕКОНСТРУКЦИЯ КЛИМАТА И ПОЧВ ЛЕСОСТЕПИ В ГОЛОЦЕНЕ В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ И ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Аннотация. В голоцене в лесостепи Центрального Черноземья, судя по составу палиноспектров, росли леса разного состава и структуры в зависимости от этапов колебания климата длительностью от 100-300 до 700 лет. Леса имели несомкнутый характер, с уменьшением увлажненности приобретали структуру, близкую лесостепной. Степи

104

развивались в начале и середине суббореала и начальные этапы окончания субатлантики. Изменения климата разных регионов были метахронны.

Ключевые слова: палеопочвы, палинолология, геоархивы, ландшафты

Целью работы было обобщение данных по эволюции почв и ландшафтов лесостепной зоны в соответствии с динамикой климата в голоцене.

Вначале охарактеризуем изменение климата голоцена Центрального Черноземья на основании палинологических данных. Схема его изменения составлена

[7–9].

Впредбореальный период (10.2–9.5 т.л.н.) исследуемая территория была в основном покрыта разнотравно-луговыми и злаковыми степями, локально встречались березово-сосновые леса с включением вяза, осины, ольхи. В начале бореального периода (9.5–8. т.л.н.) они доминировали, во 2й его половине выявлены дуб и орешник, в заключительную фазу – ясень и клен. В поздние этапы бореала появились маревые из рода солянковых (Salsola soda L.), указывающие на аридизацию климата [8]. На климатической кривой этот этап проявляется 8.3–8 т.л.н. [9].

Втечение атлантического периода (8–4.5 т.л.н.) дальнейшее повышение температуры и влажности способствовало доминированию широколиственных лесов, постепенно их площадь расширялась, структура усложнялась, они превращались в многоярусные дубравы с липой, ясенем и кленом. Поздний атлантик характеризовался развитием дубовых рощ с буком и грабом. Переходный этап от атлантика к субореалу отмечен как сухая и прохладная стадия с резким сокращением широколиственных видов и появлением галофита (Salsola soda L.).

Всубореальном периоде площадь лесов сократилась, а сообщество трав расширилось. На рубеже между субореальным и субатлантическим периодами из-за понижения температуры отмечалось появление вяза и липы на водоразделах и сосны и березы – в депрессиях. Повышение температуры и влажности в среднем субатлантике способствовало развитию одноярусных дубовых лесов с липой и вязом, миграции ели на юг с внедрением в сосновые леса. В поздней субатлантике климат и антропогенная деятельность привели к сокращению дубовых лесов и расширению степной растительности.

Изменения климата лесостепи Западной Сибири в голоцене Схема изменения климата и ландшафтов региона в голоцене составлена [5]. С тех пор появились новые работы, ее дополняющие [12–16]. Одно из наиболее детальных исследований проведено в Тоболо-Ишимье. По палинологическим данным из проб 4 озер и болот и 22 почвенных разрезов и культурных слоев многих древних поселений, включая 150 радиоуглеродных дат, составлена схема климатических условий голоцена [15]. Кратко эти результаты приведены ниже.

Вбореальный период 9–7.7 т.л.н. влаго- и теплообеспеченность была больше, чем сейчас. Росли мелколиственные леса: березовые с примесью осины и ольхи, в северном Притоболье – с вязом и сосной, границы лесов расширялись на север и юг. Соотношение лес и лугов было 1:1, сопоставимо с северной лесостепью.

Ватлантический период 7.7–6.3 т.л.н. происходило дальнейшее потепление, степень увлажнения снижалась. Территории, занятые березовыми лесами, сокращались, в них уменьшалось количество ольхи и сосны, луговые степи расширялись. Уровень воды в Тоболе и озерах Ишимской равнины снижался. Граница лесостепи сдвинулась немного севернее современных рубежей. 6.3–6.1 т.л.н. в середине атлантического периода было умеренно тепло, отмечался рост увлажнения и подтопления пойм,

вкоторых сохранялись березовые леса, боры встречались в ряде районов Притоболья.

105

На террасах и гривах распространились луговые ассоциации с доминированием злакового разнотравья, сухо- и солевыносливые растения были редки. 6.1–5.3 т.л.н. отмечено потепление и постепенное уменьшение увлажненности, но она оставалась больше современной. На юге северной лесостепи постепенно исчезали березовые леса, луговые комплексы обогащались степными и ксерофитными представителями. Финал атлантического периода 5.3–5 т.л.н. характеризуется умеренно теплыми условиями, но начинает проявляться засушливость. Уровень водоемов снижался, берега стариц и озер зарастали ивой. В поймах и низких террасах сохранялись березовых леса и луга. Ксерофитизация проявляется в расширении участков лугово-степных и остепненных злаково-полынных сообществ на высоких террасах и водоразделах. В березовых лесах исчезает ольха, сосны почти нет.

Вфазу 5.1–5 т.л.н. продолжалось остепнение ландшафтов под влиянием умеренно засушливого и теплого климата. В долинах леса были представлены крупными массивами, на равнинах - колочными локусами. В их составе превалировала береза с примесью ольхи, ивы и калины. Уровень воды в озерах и реках понижался. Травостой

впоймах представлен разнотравно-злаковыми лугами, на повышенных территориях

— злаково-полынными ассоциациями. Следовательно, растительность, характерная для типичной или южной лесостепи расширяется на север, а подзона северной лесостепи сужается.

Вначале суббореального периода (5–4.5 т.л.н.) в Тоболо-Ишимье отмечалось умеренное похолодание, с влагообеспеченностью близкой современной. Это привело к восстановлению в долинах березовых лесов, часто с ольхой. В травостое господствовало злаковое разнотравье, ксерофиты сокращались. Снижение теплообеспеченности возможно, обусловлено тем, что атлантический циклон сметился к Притоболью. В середине суббореального периода 4.5–3.2 т.л. н. в Тоболо-Ишимье фиксируется теплый и максимально аридный климат, что проявилось раньше в Приишимье, чем При-

тоболье. Дефицит влажности стал повсеместным с 4.1 т.л.н., и максимальным - в интервале 3.4–3.2 т.л.н. Климатическая обстановка не была однородной, выделялись фазы небольшой степени гумидизации (4.3–4.1 т.л. н.; 3.7–3.45 т.л.н.) и периоды теп-

лого и сухого климата (4.5–4.3 т.л.н.; 4.1–3.9 т.л. н.; 3.9–3.7 л. н.; 3.45–3.2 т.л. н.). Ари-

дизация была интенсивней, чем гумидизация, и оказала большее влияние на биомы. На это указывает также обмеление водоемов, исчезновение лесов, продвижение границы их распространения на север. Финал суббореального периода (3.2–2.5 т.л.н.) характеризуется прохладными и недостаточно влажными условиями. Похолодание приходилось на периоды 3.1–2.8 и 2.7–2.5 т.л.н., разделенные фазой потепления 2.8–2.7 т.л.н. с гумидизацией ниже современной.

Начало субатлантического периода 2.5–1.9 т.л.н. характеризовалось умерено прохладным переменно влажным климатом. Отмечался тренд сдвига границ природных зон к югу. Установлена засушливость климата 1.4–1.1 т.л.н. и последовавшее за ним потепление 1.1–1 т.л.н. Выявлено сокращение доли остепненных лугов, с 1.7–1.4 л.н. – увеличение доли березовых и хвойных лесов. Более прохладно было 0.7–0.5 т.л.н.

Развитие почв лесостепей в голоцене В позднеледниковье распространялись перигляциальные ландшафты, и разви-

валось криогенное почвообразование с маломощными почвами. Обычно выявляются гумусовые горизонты или клиновидные гумусовые структуры в трещинах, переотложенные солифлюкционными процессами. Они формировались в периоды потеплений. Мерзлота залегала неглубоко и препятствовала вымыванию карбонатов и тонких частиц. Почвы были гумусированы, оглеены, окарбоначены, оглинены [1, 6]. Также в

106

профиле лесных почв встречаются реликтовые вторые гумусовые горизонты, имеющие ранне–среднеголоценовый возраст [1]. В раннем голоцене с потеплением климата

ипоявлением лесостепных ландшафтов формируются маломощные черноземы, выявленные севернее, чем сейчас [1]. В этот период на низменных равнинах формировался гидроморфный почвенный покров из лесолуговых глеевых, луговых и болотных почв [2, 11]. Возможность быстрого образования гумусового горизонта мощностью до 20 см показана на отвалах, т.к. скорость начальной стадии педогенеза на два порядка выше по сравнению с последующими этапами [3].

Ватлантике почвообразование направлено в сторону образования черноземов

ичерноземно-луговых почв. В лесостепи периоды выщелачивания сменялись ритмами гумидизации, что вело к засолению и окарбоначиванию почв. На низменных равнинах доминировали почвы лугового ряда с признаками засоления, осолонцевания, окарбоначивания [2]. В третьем ритме атлантика часто генезис почв состоит из двух фаз: вначале луговый, затем лесной [7].

Во второй части суббореала в лесостепи образуются почвы, близкие к серым лесным. При изучении аккумулятивных ландшафтов (80 объектов, 180 14С дат) Центрального Черноземья выявлено семь стадий формирования почв 0.15-0.45, 1.5-2.3, 2.8-4.2, 4.7-6.2, 6.6-7.7, 8.3-9.5 и 10.2-10.4 т.л.н., когда климат благо-приятствовал почвообразованию, они разделены ритмами интенсивной эрозии и аккумуляции отложений, которые препятствовали педогенезу [14].

Всуббореальный период выявлено много археологических памятников. Исследование почв под курганами и валами разного возраста (от 1 до 4 т.л.н.) свидетельствует о том, что в эпоху бронзы компонентами палеопочвенного покрова были: на дренированных водоразделах Среднерусской и Калачской возвышенностей - палеочерноземы разной степени окарбоначенности и засоления под лугово-степной растительностью; на недренированных низменных равнинах и слабодренированных водоразделах - серые лесные палеопочвы в дубравах, черноземно-луговые и луговочерноземные карбонатные солонцевато-засоленные палеопочвы и палеосолонцы [2,

4, 11].

Анализ большого количества палеопочв, погребенных под курганами за последние 5000 лет показал разнонаправленные тренды их развития в регионах безлесной части Восточно-Европейской равнины. Выявлен ритм ухудшения почвенных свойств: сокращение мощности гумусового профиля и увеличение карбонатного слоя в период с 4.5–5 до 4–3.7 т.л.н., линейный ареал запаздывавшего (ранее 3.6–3.2 т.л.н.), а затем ускоренного формирования гумусового профиля черноземов в зоне контакта между циклоническим и антициклоническим режимами погоды вдоль оси Воейкова (Монголия – Кызыл – Уральск – Саратов – Харьков – Кишинев) [10].

Впозднем субатлантике климат и хозяйственная деятельность людей привели к сокращению долинных лесов и локальных дубрав на плакорах и расширению степной растительности.

Работа выполнена по теме Государственного задания № 0191-2019-0046 и проекта РФФИ 17-05- 01151.

Литература

1.Александровский А.Л., Александровская Е.И. Эволюция почв и географическая среда. М.: Наука, 2005.

223с.

2.Ахтырцев А.Б., Ахтырцев Б.П., Яблонских Л.Я. История формирования и эволюция почв лесостепи в голоцене // Вестник ВГУ, Серия: География. Геоэкол. 2003 № 1. С. 30-41.

3.Голеусов П.В., Лисецкий Ф.Н. Воспроизводство почв в антропогенно нарушенных ландшафтах лесостепи М.: ГЕОС, 2009. 210 с.

4.Иванов И.В., Табанакова Е.Д. Изменения мощности гумусового горизонта и эволюция черноземов Восточной Европы в голоцене (механизмы, причины, закономерности) // Почвоведение. 2003. № 9. С. 1029–

1042.

107

5.Левина Т.П., Орлова Л.А. Климатические ритмы голоцена юга Западной Сибири // Геология и геофизика, 1993, т. 34 (3), с. 38-55.

6.Никонов А.А., Русаков А.В. Уникальная находка раннеголоценовой погребенной почвы на южном побережье Финского залива: условия нахождения, залегание, возраст // Почвоведение. 2010. № 1. С. 18-29.

7.Спиридонова Е.С. Эволюция растительного покрова бассейна Дона в верхнем плейстоцене-голоцене (верхний палеолит-бронза). М.: Наука, 1991. 221 с.

8.Трегуб Т.Ф. Этапы развития растительности в голоцене на территории Воронежской области // Вестник ВГУ, серия: геология. 2008. № 1. С. 29-33.

9.Хотинский Н.А. Дискуссионные проблемы реконструкции и корреляции палеоклиматов голоцена // Палеоклиматы позднеледниковья и голоцена. М.: Наука, 1989. С. 12–16.

10.Чендев Ю.Г., Лупо Е.Р., Лебедева М.Г., Борсукова Д.А. Региональные особенности климатической эволюции почв южной части Восточной Европы во второй половине голоцена // Почвоведение. 2015. № 12. С. 1211–1223.

11.Шевырев Л.Т., Горлов М.Д., Спиридонова Е.А. и др. Погребенные почвы Калачской возвышенности // Почвоведение. 1988. № 4. С. 45-57.

12.Blyakharchuk T.A. Western Siberia, a review of Holocene climatic changes // J. of Siberian Federal University. Biology. 2009. No 2. 4-12 p.

13.Panova N.K., Antipina T.G. Late Glacial and Holocene environmental history on the eastern slope of the Middle Ural mountains, Russia // Quat. Int. 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.035.

14.Sycheva S.A. Long-term pedolithogenic rhythms in the Holocene // Quat. Int. 2006.26. 152. P. 181-191. DOI 10.1016/j.quaint.25.12.9.

15.Zakh, V.A., Ryabogina, N.E., Chlachula, J. Climate and environmental dynamics of the midto late Holocene settlement in the Tobol–Ishim forest-steppe region, West Siberia // Quat. Int. 2010. 220 (1–2), 95–101.

16.Zhilich S., Rudaya N., Krivonogov S., Nazarova L., Pozdnyakov D. Environmental dynamics of the Baraba forest-steppe (Siberia) over the last 8000 years and their impact on the types of economic life of the population // Quat. Sci. Rev. 2017. 163. Р. 152-161.

V.E. Prikhodko

Institute of Physico-Chemical and Biological Problems in Soil Science, Russian Academy of Sciences, Pushchino, Russia

e-mail: valprikhodko@rambler.ru

RECONSTRUCTION OF CLIMATE AND FOREST-STEPPE SOILS IN HOLOCENE OF THE CENTRAL CHERNOZEMIC AREA AND THE

WESTERN SIBERIA

Abstract. In the Holocene in forest-steppe of the Central Chernozemic Area, forests of different composition and structure grew depending on the stages of climate fluctuation with the range from 100-300 to 700 yrs. according to palyno-spectra data. The forests had unclosed nature, their structure became close to forest-steppe with a decrease in climate humidity. The steppes developed at the beginning and middle period of the Subboreal, and initial stages of the Subatlantic. Climate changes in different regions were metachronous.

Кeywords: fossil soils, palynology, geoarchives, landscapes.

References

1.Aleksandrovsky A.L., Aleksandrovskaya E.I. Soil evolution and geographic environment. M .: Nauka, 2005. 223 p.

2.Akhtyrtsev AB, Akhtyrtsev B.P., Yablonskikh L.Ya. History of soil formation and evolution in foreststeppe in the Holocene // Vestnik VSU. Series: Geography. Geoecol. 2003 No 1. Pp. 30-41.

3.Goleusov P.V., Lisetskii F.N. Reproduction of soils in the anthropogenically disturbed landscapes of forest-steppe. M .: GEOS, 2009. 210 p.

4.Ivanov I.V., Tabanakova E.D. Changes in thickness of humus horizon and evolution of chernozems of the Eastern Europe in the Holocene (mechanisms, causes, patterns) // Euras. Soil Sci. 2003. No 9. P. 10291042.

5.Levina T.P., Orlova L.A. Climatic rhythms of the Holocene of south of the Western Siberia // Geology and Geophysics. 1993. V. 34 (3). P. 38-55.

108

6.Nikonov A. A., Rusakov A. V. The unique finding of early Holocene fossil soil on the southern coast of the Gulf of Finland: conditions of occurrence, bedding, age // Euras. Soil Sci. 2010. No. 1. P. 18-29.

7.Spiridonova E.S. Evolution of vegetation cover of the Don basin in the Upper Pleistocene-Holocene (Upper Paleolithic-Bronze). M.: Nauka, 1991. 221 р.

8.Tregub T. F. Stages of vegetation development in the Holocene on the territory of the Voronezh Oblast // Vestnik VSU. Series: geology. 2008. No 1. P. 29-33.

9.Khotynskiy N.A. Debatable problems of reconstruction and correlation of the Holocene paleoclimates // Paleoclimates of the Late Glacial and Holocene. M.: Nauka, 1989. P. 12–16.

10.Shevyrev L.T., Gorlov M.D, Spiridonova E.A. et al., Fossil soils of the Kalach Upland // Euras. Soil Sci. 1988. No. 4. Р. 45-57.

11.Chendev Yu.G., Lupo E.R., Lebedeva M.G., Borsukova D.A. Regional features of the climate evolution of soils of southern part of the Eastern Europe in the second half of the Holocene // Euras. Soil Sci. 2015. No. 12. P. 1211–1223.

12.Blyakharchuk T.A. Western Siberia, a review of the Holocene climatic changes // J. of Siberian Federal University. Biology. 2009. No 2. 4-12 p.

13.Panova N.K., Antipina T.G. Late Glacial and Holocene environmental history on the eastern slope of the Middle Ural mountains, Russia // Quat. Int. 2015.

14.Sycheva S.A. Long-term pedolithogenic rhythms in the Holocene // Quat. Int. 2006. V. 152. P. 181-

191.DOI 10.1016 / j.quaint.25.12.9.

15.Zakh, V.A., Ryabogina, N.E., Chlachula, J.Champing and forestry, West Siberia // Quat. Int. 2010. 220 (1–2). P. 95–101.

16.Zhilich, S., Rudaya, N., Krivonogov, S., Nazarova, L., Pozdnyakov, D., Forestry steppe (Siberia) over the past 8000 years. / Quat. Sci. Reviews. 2017. 163. Р. 152-161.

УДК 556 +631.4+613

В. Прохоренко1, И. Хаджамбердиев2

1Научно-производственное объединение Илим ilimcjmpany@mail.ru, 2Азиатский институт им С.Тентишева igorho@mail.ru

ВОДНО-ПОЧВЕННЫЙ КРИЗИС В ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ

Аннотация. Описаны растущие проблемы агро сектора Центральной Азии вызванные истощением водных ресурсов и загрязнением вод и почв. Регистрировали загрязнители – пестициды, уран, тяжелые металлы преимущественно в бассейне Сыр-Дарьи. Оценка затрагивает территории Кыргызстана, Казахстана, Таджикистана, Афганистана. Заключение - ожидаются негативные последствия для экономики и миграции.

Ключевые слова: нехватка воды, неурожай, водно-почвенное загрязнение

Почвенные изменения в в Центральной Азии (ЦА) вызваны и многолетней нерациональной агро монокультурой политикой, и потеплением. Так, площади деградированных земель в Кыргызстане (1985 по 2015 г) увеличились по типу засоления в 2,2 раза, по типу водной эрозии – 8 раз. Имеются многочисленные данные о снижении преципитации и сокращении ледников Памиро-ТяньШаня. По прогнозам 30% ледников частично или полностью растают к 2050 году. Резко сократится объем воды, которую можно использовать для ирригации.

Водно-почвенно-продовольственный кризис последнего года.

Водоснабжение полей риса и овощей – основного источника питания жителей ЦА на протяжении 15 лет неуклонно ухудшается. В 2017 году к Глобальному потеплению добавилось рекордно малое количества выпавшего снега в горах Памира, Гиндукуша, Тянь-Шаня. Это вызвало серьезные проблемы для населения Афганистана, Таджикистана, Узбекистана. Так, даже Президент Таджикистана Эмомали Рахмон заявил, что

109