Выветривание и почвообразование в полярных пустынях

Исследования, проведенные за последние десятилетия в высо­коширотных областях (в Арктике и Антарктиде), показали, что на­ряду с интенсивным физическим выветриванием здесь наблюдают­ся химическое разрушение пород с участием живых организмов и формирование первичных примитивных почв. Установлено суще­ственное сходство продуктов выветривания и почвообразования хо­лодных перигляциальных полярных пустынь и жарких пустынь мира. Оно проявляется в широком распространении на поверхности мас­сивных пород железистых и железисто-марганцовых корочек пус­тынного загара, формировании солевых корочек и скоплений солей (карбонатов кальция, гипса, хлоридов и сульфатов натрия и др.) как на скальных поверхностях, так и (особенно) в рыхлых наносах. На­копление солей в почвах полярных пустынь связано с сухостью кли­мата, отсутствием жидких осадков и привносом солей с океанов.

В Антарктиде полярные пустынные почвы распространены фраг­ментарно — в свободных от льда оазисах в береговой части конти­нента. Оазисы занимают лишь около 0,06 % площади Антарктиды. Наиболее крупные из них — оазисы Бангера, Вестфолль, Эймери, Абляционный, Тейлор-Росса и Райта. Они получают мало осадков: оазис Бангера 62 мм в год, оазис Райта на Земле Виктории в при­брежной части 300 мм, а во внутренних, более сухих частях 80 мм. Осадки, выпадающие даже летом в виде снега, в значительной час­ти испаряются. Растительность оазисов очень скудная: на скалах местами поселяются различные виды накипных и листоватых ли­шайников и литофильных мхов. На мелкоземистом субстрате — моренах, флювиогляциальных и озерных отложениях — мхи посе­ляются чаще. В трещинах скал, на нижних поверхностях десквамационных корочек (как и на мелкоземистом субстрате) обильна фло­ра зеленых и синезеленых водорослей.

Почвы полярных пустынь Антарктиды за лето оттаивают на 30— 40 см. Для них характерны красновато-коричневая или оранжевая окраска, связанная с наличием гидроксидов железа, и вскипание при действии соляной кислоты с самой поверхности (свидетельство присутствия карбонатов кальция). По берегам солоноватых озерков поверхность почв покрыта белой коркой солей.

В Северном полушарии южная граница арктических пустынь проходит по 73—76° с. ш. Пустыни занимают северное побережье Гренландии, северные острова Североамериканского архипелага, о-ва Шпицберген, о-ва Земля Франца-Иосифа, о. Северная Земля и о. Северный Новой Земли. Это суровые аридные области север­ной Арктики, где большая часть суши покрыта ледниками, а про­цессы выветривания и почвообразования локализуются в узких при- ледниковых зонах между краем ледников и береговой линией. Од­нако площади, свободные ото льда, более значительны, чем в Антарктиде. Некоторые острова Канадского Арктического архипе­лага (Принс-Патрик, Мелвилл, Маккензи-Кинг, Батерст и др.) не имеют ледниковых покровов. Возраст ландшафтов и продолжитель­ность почвообразования на таких островах больше, чем непосред­ственно у края ледников, где их неоднократные подвижки и отло­жения нового материала периодически обновляют поверхность.

Менее суровый климат арктических полярных пустынь (по сравне­нию с антарктическими) и несколько большая продолжительность деятельного периода в почвах обусловливают большее участие в почвообразовании растительности. В полярных пустынях Антарк­тиды нет ни одного цветкового растения, в арктических пустынях цветковые растения (камнеломки, дриады, полярный мятлики и др.) образуют местами в понижениях рельефа и на участках, защищен­ных от ветра, сомкнутый покров. На большей части повышенных элементов рельефа поверхность почвы покрыта панцирем из щеб­ня; между щебенкой встречаются отдельные низкорослые растения, главным образом лишайники. Щебень, часто образующий сплош­ную «мостовую» на нижней, обращенной к почве стороне, покрыт толстыми корочками и бородками извести. Местами на поверхнос­ти почвы наблюдаются выцветы солей.

Профиль арктических пустынных почв представлен горизонтами А1_са—В_са—С. А1 _а — гумусовый карбонатный горизонт мощностью 12—15 см, серовато-коричневого цвета, легкого гранулометричес­кого состава, без выраженной структуры. На нижней поверхности щебня, встречающегося в этом горизонте, имеются карбонатные ко­рочки. В_са — иллювиальный карбонатный горизонт ярко-коричне­вого цвета, гравелистый или щебнистый, с песчаным или супесча­ным заполнителем, обилием карбонатных корочек на щебне и гра­вии и рыхлыми новообразованиями карбонатов в мелкоземе. На глубине 35—40 см от поверхности коричневый цвет ослабевает и горизонт В_са сменяется почвообразующей породой С — обычно гру­бым гравелисто-песчаным наносом серовато-бурого цвета, с мень­шим содержанием карбонатов. На этой же глубине в почве сохраня­ются отрицательные температуры в течение лета, хотя горизонт льди­стой мерзлоты отсутствует.

Содержание илистой фракции в арктических пустынных почвах не превышает 6 %, а фракции пыли — 10 %. Основную массу об­разует песчаная фракция и каменистая часть. Реакция почв щелоч­ная, емкость поглощения невысокая. Почвы насыщены основания­ми. Содержание гумуса на участках с разреженным растительным покровом в верхнем горизонте составляет 0,5—1,2 %, под более гус­тым растительным покровом — 3 %. В последнем случае почвы мо­гут быть отнесены к дерновым арктическим.

Среди легкорастворимых солей преобладают сульфаты и хлори­ды натрия. Местами содержание солей в почвах достигает 1 %. Это позволяет отнести такие почвы к арктическим солончакам.

Почвы тундр и субполярных лугов

Асимметрия географической оболочки Земли в Северном и Южном полушариях особенно ярко проявляется в субполярных и умеренных поясах. В Северном полушарии субарктический тундро­вый пояс охватывает обширные пространства суши Северной Аме­рики и Евразии, где в условиях континентального климата с про­должительной холодной зимой и прохладным летом при наличии постоянной или длительно сезонной мерзлоты распространены ландшафты и почвы арктической и типичной тундр и лесотундры. Лишь в приокеанских секторах на южной Аляске, в Гренландии и Ислан­дии тундры замещаются субарктическими вечнозелеными лугами.

В Южном полушарии тундры отсутствуют. В субантарктическом и примыкающей к нему части умеренного пояса суша представлена небольшими группами островов с наиболее океаническим на Земле типом климата, с одинаково дождливыми, пасмурными и прохлад­ными зимой и летом. Как летние, так и зимние температуры ко­леблются от —5 до +5°С. Вместо тундр здесь распространены луга, верещатники и травяно-моховые болота, почвы промерзают пе­риодически, на короткое время или круглый год находятся в талом состоянии.

В Северном полушарии основным фактором, определяющим северные и южные границы тундр, являются термические условия летнего периода. Северная граница тундр проходит по изотермам самого теплого месяца —2—4°С. При более низких температурах сом­кнутый растительный покров исчезает и тундры сменяются описан­ными выше арктическими пустынями. Южная граница тундр со­впадает с изотермой самого теплого месяца +10°С. При более высо­ких температурах безлесные тундры сменяются редколесьями и северной тайгой. Южная граница тундр отклоняется от строго ши­ротного направления в связи с изменениями степени континенталь­ное™ климата и влиянием на прилегающую сушу холодных или теплых океанических течений. В условиях континентального кли­мата с более теплым летом эта граница проходит по 72—75° с. ш., у восточных побережий Евразии и Северной Америки она смещается до 52° с. ш.

На большей части территории тундр положительные среднеме­сячные температуры наблюдаются в течение не более четырех меся­це в году. Температуры июля и августа 5—6 °С, а июня и сентября 1—3 °С. Во все месяцы теплого периода температуры могут падать ниже О "С. Зимы в тундрах холодные, малоснежные, общее количе­ство осадков невелико: в южных тундрах 200—250, в арктических — 50—100 мм в год. Сильные ветры, особенно частые зимой, сдувают снег с повышенных элементов рельефа в депрессии. Уменьшение мощности снегового покрова или его полное сдувание приводит к вымерзанию и деструкции растительного покрова, глубокому про­мерзанию и выхолаживанию почв, а также образованию морозобойных трещин.

В понижениях рельефа, где мощность снегового покрова боль­ше, растительность сохраняется, но почвы оттаивают медленнее, чем на повышенных участках.

Почти повсеместно распространены горизонт вечной мерзлоты и криогенные формы микрорельефа: морозобойные трещины, об­разующие полигональную сеть, каменные многоугольники, пятна- медальоны, появляющиеся при излиянии на поверхность таликов, и бугры пучения.

По характеру растительности и почвенного покрова в тундрах Евразии и Северной Америки выделяются подзоны арктической, типичной и южной тундр. В арктических тундрах растительный по­кров не сомкнут, растительность приурочена к морозобойным тре­щинам. На хорошо дренированных поверхностях развиты кассиопеево-дриадовые сообщества, в понижениях рельефа появляются злаково-осоковые тундры и гипново-травяные болота. В подзоне типичных тундр на хорошо дренированных почвах легкого грануло­метрического состава преобладают мохово-лишайниковые и лишай­никовые тундры, часто пятнистые, а на влажных местообитаниях — осоково-гипновые болота. В подзоне южной тундры распространены кустарниковые тундры с ерником (карликовой березкой) и карлико­вой ивой, с напочвенным покровом из кустарничков (брусники, ве­роники, голубики), мхов и лишайников, чередующиеся с моховыми дикраново-сфагновыми и сфагновыми, часто крупнобугристыми, болотами.

В приокеанических секторах подзоны южной тундры кустарничковые тундры сменяются субарктическими пустошами — злако­выми сообществами с арктоальпийским разнотравьем. Кустарничковые тундры переходят к югу в лесотундры, где распространены криволесья и редколесья с древесным ярусом из березы и ели, а в азиатской части России — из лиственницы. На менее дренирован­ных участках распространены заболоченные моховые редколесья и олиготрофные моховые болота, занимающие как в лесотундре, так и в северной тайге большие площади.

Почвенный покров тундры и лесотундры, а также примыкаю­щей с юга северной тайги представлен почвами, принадлежащими к семействам дерновых, алъфегумусовых, глееземов и болотных почв.

Семейство дерновых почв представлено двумя типами: дерновы­ми арктотундровыми насыщенными и дерновыми субарктическими не­насыщенными. Семейство альфегумусовых почв также представлено двумя типами — подбурами и альфегумусовыми подзолами. Чрезвы­чайно широко распространенное в тундре и лесотундре семейство глееземов представлено типом тундрово-глеевых почв (или тундро­вых глееземов), а в лесотундре и северной тайге — типом таежных глееземов, часто с дифференцированным на элювиальный и иллю­виальный горизонты профилем (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Распределение типов почв в зонах тундры и лесотундры

Распространение дерновых арктотундровых почв ограничено под­зоной арктической тундры. Дерновые субарктические почвы встре­чаются под луговинами в мохово-лишайниковой и кустарничковой тундрах и лесотундре и господствуют под субарктическими пустот­ными лугами в приокеанических областях. Распространение подбуров ограничено кустарничковой тундрой, лесотундрой и северной тай­гой. Подзолы распространены локально в кустарничковой тундре. Площади этих почв увеличиваются в лесотундре и особенно в север­ной тайге. Тундровые глееземы имеются во всех подзонах тундры, но наименьшие пространства они занимают в арктической тундре. Пло­щади болотных почв нарастают от мохово-лишайниковых к кустарничковым тундрам, максимально они распространены в лесотундре и северной тайге.