Эволюция типов почвообразования, эволюция (или метаморфизм) почв

И. П. Герасимов (1960) ввел понятие о геологической эволюции типов почвообразования. Основу эволюции составляет историческое развитие генетических взаимоотношений в системе растительность — горная порода, происходившее в течение многих геологических периодов в разнообразных условиях климата и рельефа.

Изменения во времени конкретных почв (почвенных тел), свя­занные с изменением климата, развитием рельефа, И. П. Герасимов рассматривает не как эволюцию почв, а как почвенный мета­морфизм.

В то же время И. П. Герасимов подчеркивает, что явления поч­венного метаморфизма имеют большое значение в эволюции типов почвообразования. Путем многообразных превращений почв накап­ливаются изменения, направленные в одну сторону; изменения в характере почв воздействуют на живую природу, стимулируют по­степенное возникновение новых жизненных форм, отвечающих но­вым условиям внешней среды. Путем массового почвенного мета­морфизма в сложном вековом процессе взаимосвязанного эволю­ционного развития всей среды жизни и самой жизни возникают в почвенном покрове Земли новые генетические типы и виды почв. Формирование таких новых (т. е. ранее не существовавших) типов, связанных с новыми формами жизни или их новыми сочетаниями, протекает медленно и имеет поступательный прогрессивный харак­тер от более простого к более сложному — типы почвообразования эволюционируют.

Многие почвоведы термин «эволюция» употребляют для обоз­начения развития или эволюции конкретных почвенных тел и раз­вивают идею о нескольких одновременно протекающих поступа­тельных циклах изменения почв во времени, как бы «вложенных» один в другой и вызывающих сложный суммарный эффект. Впервые эта идея-была выдвинута А. Н. Розановым в отношении почв се­роземной зоны (1951). Позднее схема возможных рядов развития почв в различных циклах по отношению ко всей совокупности почв была рассмотрена Н. Н. Розовым (1956) в связи с вопросами клас­сификации почв. Выделяются следующие циклы:

1. цикл собственно биологический — это цикл «саморазвития почвы в системе почва—растение»;

2. цикл биогеоморфологический — это цикл развития почвы и системы почва—растение вместе с развитием рельефа;

3. цикл биоклиматический — это цикл развития почвы и систе­мы почва—растение вместе с изменением климата.

Возможно выделение и четвертого биоантропогенного цикла, протекающего под воздействием хозяйственной деятельности че­ловека.

Цикл «саморазвития почвы в системе почва—растение» весьма существен. Именно он определяет известного рода самостоятель­ность почвы как естественноисторического тела. В этом цикле Н. Н. Розов различает две фазы: 1 — фазу образования почвы из горной породы, 2 — фазу зрелой почвы.

В первую фазу вследствие «неуравновешенности» свойств гор­ной породы с другими факторами почвообразования, прежде всего с гидротермическими и биохимическими условиями, а также вслед­ствие смен (по мере заселения горной породы) биоценозов почво­образование идет быстро.

Процессы превращения массивных горных пород в почвы (т. е. первая стадия развития почв в биологическом цикле) были деталь­но изучены Б. Б. Полыновым и его учениками. Эти работы пока­зали, что уже на самых ранних стадиях первичного почвообразова­ния под литофильными биоценозами идут глубокое биохимическое выветривание, избирательная биогенная аккумуляция элементов и формируются органоминеральные и органические компоненты, свойственные развитым почвам. С момента поселения высшей рас­тительности начинается дифференциация генетического профиля почв.

По мере того как слагается устойчивый по отношению к данным гидротермическим условиям и условиям субстрата биоценоз — «климакс—ассоциация» — почва достигает зрелости; дальнейший процесс изменения биоценоза и почв идет значительно медленнее, хотя и не прекращается (как это предполагают некоторые ученые, защитники теории климакса). Наряду с суточными и годичными биоценотическими ритмами, определяющими в значительной мере цикличные почвенные процессы, в почвенной толще идут необрати­мые превращения минеральных и органических соединений, в ре­зультате которых часто существенно изменяются условия местооби­тания живых организмов, что в свою очередь вызывает изменения в биоценозах.

Таким образом, на стадии «зрелой» почвы ее дальнейшее раз­витие в условиях относительного постоянства климата и устойчи­вого рельефа обусловлено все большим проявлением обратной свя­зи почв с биологическими факторами почвообразования, т. е. взаи­модействия почв и организмов.

Развитие почв в биогеоморфологическом цикле свя­зано с проявлением тектонических движений и рассматривалось в работах многих почвоведов (Сибирцев, Неуструев, Полынов, Ива­нова, Герасимов, Ковда и др.).

В небольшой, но имеющей принципиальное значение статье «Почвы и циклы эрозии» (1930) С. С. Неуструев показал на осно­вании анализа почвенного покрова террас степных рек выраженный в пространстве возрастной эволюционный ряд почв, от солончако­вых и солончаковатых луговых почв поймы до луговых солонцов и остепняющихся солонцов высоких террас.

Именно этот эволюционный ряд почв, связанный с развитием рельефа и понижением уровня грунтовых вод, занимает централь­ное место в классификации почв, разработанной В. А. Ковдой в связи с составлением мировой почвенной карты ФАО ЮНЕСКО (1966).

Эта схема построена по историко-эволюционному принципу, ко­торый позволяет, как полагает автор, наиболее правильно сгруппи­ровать почвы, отразить их пространственное положение на земной поверхности и глубже вскрыть взаимосвязи между различными почвами и их свойствами.

В своих построениях В. А. Ковда исходит из принципа разно­возрастное™ почв мира, которая обусловлена положением почв на разновозрастных элементах рельефа и различными гидротерми­ческими условиями, определяющими различную скорость почвооб­разовательных процессов и их направление. Наиболее общим яв­лением, развивающимся при почвообразовании и характеризующим все почвы без исключения, служит баланс органических и мине­ральных веществ, определяемый соотношением биологического и геохимического (геологического) круговорота веществ. Биологиче­ский и геологический круговороты веществ совпадают в своем на­правлении в почвах, развивающихся в депрессиях рельефа при уча­стии грунтовых вод, приносящих в почвы те или иные минераль­ные вещества. Эту стадию развития баланса веществ (а соответст­венно и почв) В. А. Ковда называет гидроморфной (гидробиоак- кумулятивной). Направления геологического и биологического кру­гооборотов веществ здесь совпадают. При поднятии суши или опус­кании базиса эрозии происходит понижение уровня грунтовых вод, тип баланса сменяется автоморфным (биоаккумулятивным). На­правленность биологического и геологического кругооборотов ве­ществ здесь противоположны.

Между гидроморфным и автоморфным типами баланса может быть выделен ряд промежуточных форм.

От гидробиоаккумулятивной стадии к стадии биоаккумулятив­ной и осуществляется, согласно теории В. А. Ковды, развитие почв равнинных территорий. Исключение представляют почвы горных областей, не претерпевших предшествующей гидроморфной стадии. В соответствии с этой гипотезой выделяются возможные стадии эволюции почв:

1. Гидроаккумулятивная, с подводным почвообразовательным процессом, характеризующаяся накоплением кластического и хи­мического минерального и органогенного материала. Воды нахо­дятся в пределах почвенного профиля;

2. Гидроморфная (гидробиоаккумулятивная), с надводным почвообразованием, где почвы развиваются в аккумулятивном или транзитно-аккумулятивном ландшафте. Баланс веществ в почвенных горизонтах складывается в целом в сторону их акку­муляции;

3. Мезогидроморфная (мезогидробиоаккумулятивная полугид- роморфная) стадия. Почвы развиваются в условиях аккумулятив­ного или трансаккумулятивного ландшафта. Воды находятся близко к поверхности и оказывают влияние на нижнюю часть почвенного профиля либо поднимаются периодически. Соответ­ственно и гидрогенная аккумуляция веществ охватывает нижнюю часть почвы, в верхних горизонтах—биогенная аккумуляция — главный фактор почвообразования;

4. Палеогидроморфная (палеогидробиоаккумулятивная) ста­дия. Палеогидроморфные почвы на неоэлювии развиваются в ус­ловиях элювиального ландшафта. Грунтовые воды не оказывают влияния на почвообразование, но о воздействии их в предшест­вующие стадии развития свидетельствуют некоторые реликтовые признаки остаточного гидроморфизма (специфические новообра­зования, конкреции, остатки гидрофильной флоры и т. д.);

5. Протерогидроморфная (протеробиогидроаккумулятивная) стадия. Почвы развиваются .на неоэлювии, в элювиальных ланд­шафтах, при глубоком залегании грунтовых вод. Реликтовые признаки гидроморфного процесса выражены значительно слабее. Почвообразование идет в элювиальных условиях и геохимиче­ский баланс веществ имеет отрицательный характер;

6. Автоморфная (биоаккумулятивная) стадия характеризуется типичными автоморфными, генетически самостоятельными почва­ми. Они образуются на древних денудационных равнинах, на вы­ходах массивных известняковых пород, на вулканических иеплах. Преобладающему геохимическому выносу веществ из почв проти­востоит биологическая аккумуляция;

7. Горная автоморфная (биоаккумулятивная) стадия с боко­вым перераспределением веществ.

Развитие названных выше стадий осуществляется с различной скоростью и имеет качественные отличия при различных энерге­тических уровнях почвообразования.

В принципиальной схеме классификации почв В. А. Ковды отражены стадии развития почв лишь в геоморфологическом цикле. В ней не показаны стадии развития автоморфных почв (порода—почва), все они включены в одну стадию, не включены эволюционные ряды почв, обусловленные изменениями биоклима­тических факторов. В этом отношении приведенная схема эволю­ционных циклов развития почв Н. Н. Розова представляется бо­лее всеохватывающей.

Рис. 16. Колебания уровня озер Западной Сибири за исто­рический период (по А. В. Шяитиикову, l957)

Биоклиматический цикл развития почв связан с изме­нениями климатических условий и сдвигом границ растительных и почвенных зон. В условиях стабильного рельефа в профиле почв имеются признаки, которые нельзя объяснить влиянием лишь современных климатических условий, они рассматриваются как реликты иного биоклиматического режима. К числу таких признаков относят определенного рода новообразования или от­дельные генетические горизонты, а иногда и весь профиль.

Широкое распространение почв с реликтами иного биоклима­тического режима отмечено многими отечественными почвоведа­ми и географами (Карпинский, Прасолов, Захаров, Неуструев, Ливеровский и др.) и почвоведами зарубежными (Прескотт, Стиффенс, Эвальд, Кубиена, Обер и др.).

Исследования показали, что лишь в особо благоприятных условиях рельефа, исключающих смыв и намыв почв, и преимущественно близ границ почвенных зон и областей (лесостепь, лесотундра, облесенные саванны и т. д.) сохраняются в почвен­ном профиле биоклиматические реликты (кротовины, остаточные гумусовые горизонты, элювиальные и иллювиальные горизонты и т. д.).

Универсальное значение направленному биоклиматическому циклу развития придавал В. Р. Вильяме. Им была выдвинута теория «единого почвообразовательного процесса», согласно ко­торой все почвы равнин прошли в своем развитии ряд стадий, обусловленных изменениями положения полюсов и соответствен­но термических зон. Эволюция почв шла, по В. Р. Вильямсу, в следующем направлении: от наиболее молодых — тундровых, че­рез подзолистые, болотные ко все более древним черноземным, далее к сухостепным, солонцовым и солончаковым. Предполага­лось, что одна и та же почва (как физическое тело) проходит через все названные стадии. При создании этой гипотезы В. Р. Вильяме не учел все фазы послеледниковой истории рав­нин, не принял во внимание неотектоники, существенную пере­стройку рельефа и полное уничтожение на значительных про­странствах древних почв, образовавшихся в ином биоклиматиче­ском режиме. Эта гипотеза слишком абстрактна, так как

Рис. 17. Схема типов почвенио-генетических регионов. Регионы с преобладани­ем относительно молодых почв, отвечающих современным условиям: 1 горы с преобладанием почво-элювиев; 2 — горы с сочетанием почво-элювиев и раз­витых почв на коре выветривания; 3 — молодые ледниковые равнины с сочетанием почво-элювиев и молодых почв. Регионы с преобладанием относительно молодых почз в сочетании с палеоклиматогенньгми и палеогидрогенными; 4 — древ неледниковые .рав­нины с участием почв с реликтами перигляциального и супераквального режимов; 5 — аккумулятивные лёссовые и другие равнины с участием палеоклиматогенных почв и палео- гидрогенных почв; б — аккумулятивные суглинистые равнины с участием палеоклимато­генных и палеогидрогенных почв; 7 — песчаные аккумулятивные равнины с участием палеоклиматогенных и палеогидрогенных почв. Регионы с преобладанием палеоклиматоген­ных почв: 8 — денудационные равнины с древними корами выветривания; 9 — денудацион­ные. пластовые и аккумулятивные равнины с древними солевыми аккумуляциями. Регионы с молодыми палеогидрогенными почвами; 10 — аллювиальные и молодые приморские равнины

биологи­ческий, биогеоморфологический и биоклиматический циклы разви­тия почв (как уже сказано) протекают совместно, в сложном со­пряжении друг с другом.

Наглядным примером совместного протекания биоклиматиче­ского и биогеоморфологического циклов могут служить эволюционно-пространственные ряды почв лесостепной зоны на слабо - дренированных равнинах Западной Сибири, изобилующих много­численными озерами в различных стадиях усыхания,

заболачива­ния, зарастания лесом, с налагающимися процессами содового засоления, осолонцевания и осолодения.

На рис. 16 приведена кривая изменения уровня озер Западной Сибири за исторический период, составленная по совокупности различных данных П. С. Шнитниковым (1957). Она показывает, что в сухие периоды уровень озер опускался на 2,5—3,5 м. Мно­гие из них совсем пересыхали, а через несколько десятилетий вновь наполнялись водой.

В связи с изменением уровня озер изменяется и уровень грун­товых вод. Почвы озерных террас находятся то в гидроморфном, то в субаэральном режиме и образуют пространственно-генетические ряды, обычные для геоморфологического цикла развития аллювиальных равнин. Но здесь изменение геоморфологического положения почв в системе озерных террас обусловлено измене­ниями климата.