Материал: Makeev-monograph-2012

Страница244

мобилизации осадка, способах и дальности транспорта, условиях отложения) и инситный, сохраняющий информацию о предшествующем седиментации этапе почвообразовании. Иными словами, значительную долю в породной памяти составляет память почвенная. Картина будет раскрыта во всей присущей ей полноте, если мы добавим к этому, что осадочные породы в основном являются продуктами неоднократных циклов осадконакопления, сочетающегося с почвообразованием и эрозией. Таким образом, почвообразование вносит значительный вклад в формирование климасенсорности осадочных пород. Иллюстрацией к сказанному служат рассмотренные ранее материалы по верхнепермским красноцветным алевролитам Московской синеклизы, которые сохранили инситную запись о предшествующем переотложению цикле почвообразования/выветривания.

К сожалению, палеопочвы до сих пор недостаточно используются для палеогеографических реконструкций, основу которых составляет палеонтологическая запись. Однако почвы и биота неотделимы друг от друга в эволюции географической оболочки. Палеопочвы представляют собой законсервированную среду обитания для большинства наземных ископаемых организмов. В палеопочве представлена ископаемая экосистема в целом, с самым разнообразным набором сохранившихся параметров включая разнообразные функциональные связи, причем на качественном и количественном уровне.

Почвы и биота обладают различной способностью записывать информацию о прошлых природных обстановках. Если почвенная память отличается низким временным и высоким пространственным разрешением, то для палеобиоты характерно высокое временное и низкое пространственное разрешение. При сопоставлении палеопочвенной и палеонтологической записи мы должны осознавать, что и той и другой присуща принципиальная неполнота. Специфика сохранности палеопочв определяет их приуроченность к седиментационным бассейнам. Следует заметить, что и палеонтологические остатки также сохраняются преимущественно в областях седиментации. Скажем, карбон считался временем влажного климата на основе присутствия залежей углей, в то время как растительность и почвы за пределами седиментационных бассейнов были уничтожены. Помимо этого, сохранность палеонтологических остатков имеет и дополнительные ограничения. В геологической летописи не сохраняются мягкотелые организмы. В большинстве случаев в окаменелости попадают высокоминерализованные части тела, имеющие высокую долю кремния, карбоната кальция, или фосфата кальция. Массовые остатки биоты встречаются, начиная с кембрия. Не случайно ранние этапы эволюции Земли называют криптозоем. Эволюция докембрийской биосферы основывается, по сути, на изучении палеопедолитосферы (профилей древнейших палеопочв и

Страница245

продуктов их переотложения и вовлечения в геологический круговорот) с помощью методов бактериальной палеонтологии.

Итак, изучение палеобиоты невозможно без изучения палеопочв. Дело еще и в том, что почвы формируются продолжительное время (103 – 107 лет) и представляют главные эпизоды стабилизации земной поверхности – перерывы в осадконакоплении и денудации. В геологических толщах палеопочвы и палеонтологические объекты чаще всего пространственно совпадают, за исключением тех случаев, когда растительные или животные остатки залегают не in situ. С точки зрения учения об экологических функциях почв (Добровольский, Никитин, 2006; Добровольский, 2006), среди многочисленных физических, химических и биологических функций, осуществляемых почвой, для палеонтологии особенный интерес представляет функция сохранения памяти о палеоландшафтных условиях, реализуемая в палеопочвенных архивах.

Современные подходы к палеогеографическим реконструкциям по палеопочвенным записям включают в себя разносторонний комплекс палеонтологических, палеопочвенных и геологических параметров. Палеонтологические показатели включают в себя состав пыльцевых спектров, фитолитов, альканы и липиды и их изотопные составы, растительные и животные остатки (включая насекомых, диатомовых водорослей, цианобактерий, и т.п), угли, раковины моллюсков и т.д. Геологический анализ включает геоморфологические и стратиграфические параметры, анализ эволюции седиментационного бассейна, изучение архитектуры речных долин, динамики береговых линий и пр. Палеопочвенные показатели включают морфологическое строение (включая микростроение и данные электронной микроскопии); следы и глубину проникновения корней и землероев; химические свойства почвенных горизонтов и состав органического вещества; изотопные соотношения углерода и азота; состав первичных и вторичных минералов; магнитные характеристики и изотопный состав почвенных карбонатов; содержание изотопа 10Be (для регистрации эрозионных циклов), соотношение изотопов свинца и стронция (для оценки степени выветривания) и т.п.

Каждый из перечисленных показателей не дает возможности точно определить палеоклиматические характеристики и может дать лишь представление о диапазоне палеоландшафтных параметров, часто достаточно широком. Так, характер и степень развития почвенного профиля позволяет судить о характере водного и температурного режимов, длительности почвообразования и других ландшафтных параметрах. Признаки литологического перерыва позволяют оценить степень геоморфологической стабильности, наличие водной, ветровой эрозии, склоновых процессов, солифлюкции и т.д. Спектры пыльцы, спор, углей, фитолитов, наземных моллюсков, жуков и т.п. отражают

Страница246

палеоландшафтные условия. Использование возможно более полного комплекса палеонтологических и палеопочвенных показателей позволяет сузить диапазон реконструируемых палеоландшафтных параметров.

Как видим, палеопочвенные и палеонтологические архивы существенно дополняют друг друга. Однако информация, получаемая от палеопочв, может быть независима от палеонтологической записи и часто встречается там, где палеонтологическая запись отсутствует. Часто палеопочвы являются единственным источником палеоландшафтной информации. Так, представление о наземных биосферах докембрия можно получить только на основании палеопочвенных архивов. Именно в педолитосфере содержатся наиболее определенные свидетельства кислородного взрыва в палеопротерозое, ясно выявляется динамика содержания CO2 в атмосфере. Без анализа палеопочв невозможно оценивать причины биосферных кризисов и пр.

Мы рассмотрели ряд примеров, показывающих, что изучение палеопочв является источником информации о биоте в условиях, когда палеонтологические остатки не сохранились. Так, наиболее раннее свидетельство тропических дождевых лесов в карбоне получено по палеопочвам. Исследования верхнепермских палеопочв Московской синеклизы прекрасно дополняют описанные в литературе возможности использования палеопочв для реконструкции растительности даже при отсутствии остатков биоты (Иноземцев, Таргульян, 2010). Тем не менее, на основе почвенных свойств удается получить достаточно полную характеристику биоценоза. В силу того, что в большей части профилей гумусовые горизонты отсутствуют, а органическое вещество подверглось диагенетической минерализации, определить биологическую активность по этим наиболее прямым признакам оказывается сложно. Однако интенсивное участие биоты диагностируется по целой совокупности признаков. Это следы корневых систем, гумусовые горизонты, железистые новообразования бактериального происхождения, углистые остатки, замещения растительных тканей, фитолиты и пр. Наличие железистых новообразований и марганцевых микростяжений микробной природы позволяет выявить высокий уровень микробной активности. Плотность растительного покрова и освоение поверхности растениями с развитой корневой системой определяется по наличию и частоте встречаемости глеевых прикорневых трубок - наиболее яркому морфологическому признаку изученных почв. Эти трубки сформировались вокруг корневых систем растений и повторяют их строение. Трубки позволили определить глубину проникновения развитой корневой системы на 50-100 см. Они также являются показателем внутригоризонтного оглеения, в них особенно ярко проявляется стадийность новообразований.

Особо следует провести сопоставление различных палеогеографических архивов в четвертичных отложениях. Наличие

Страница248

палеогеографической информации древних эпох. Циклы повышения аридности приводят к формированию в составе циклотем разнообразных палеопочв. Археологические объекты содержат палеопочвы и педоседименты, представляющие большую ценность для характеристики ландшафтных изменений в короткие периоды.

Как видим, каждый из перечисленных архивов обладает своими особенностями и степенью пространственно-временного разрешения. Наземные архивы уступают водным по непрерывности записи и по ее временному разрешению. Однако последние предоставляют гораздо более полный набор параметров для реконструкции былых природных обстановок. Основу записей в наземных архивах составляют прежде всего палеопочвы. При работе с разнообразными наземными четвертичными архивами мы часто имеем возможность повышать временное разрешение. Например, дополнять лѐссово-палеопочвенные серии аллювиальными. Наиболее полные лѐссовые разрезы часто также связаны с отложениями погребенных балок, термокарстовых понижений и пр. (Сычева, 2004;

Antoine, 2009).

Итак, палеопочвы представляют собой важнейший палеогеографический архив с присущими ему пространственными и временными разрешениями.

Эволюция педосферы в контексте экосистемной теории эволюции.

Во все периоды геологической истории почвы являлись не только средой обитания и жизнедеятельности подавляющего большинства наземных организмов, но и полифункциональной природной системой, обеспечивающей совместно с процессом фотосинтеза циклический характер воспроизводства жизни на Земле. Экологическая роль почв была очевидна с самого начала становления почвоведения как науки. В последнее время представление об экологических функциях почв получило дальнейшее развитие (Добровольский, Никитин, 2006). Мы постарались рассмотреть проявление экологических функций палеопочв на фоне биологической эволюции. В свете современных научных представлений развиваемых отечественными учеными с XIX века биологическая эволюция происходит путем изменения и развития не отдельных видов, а их сообществ и более того в виде эволюции экосистем (коэволюции). Экосистема определяет граничные рамки эволюции отдельных компонентов биоценоза (когерентная эволюция, или эволюция биоценозов, Жерихин, 1986). Именно эволюцию экосистем Заварзин (1995) назвал новой парадигмой современного естествознания. Экология палеопочв также раскрывается с позиций экосистемной теории эволюции (Ковалевский, 1956; Красилов, 1980; Разумовский, 1981), поскольку почвы играют ключевую роль в биогеоценозе. На протяжении геологической