Отдел географии и эволюции почв

История лаборатории

«История становления и развития Лаборатории географии и эволюции почв в

Лаборатория географии и эволюции почв ИГРАН является сравнительно молодой ячейкой научного почвенного сообщества России. Формально, ей нет еще и 60 лет, когда И.П.Герасимов создал в ИГАН’е в 1956г. «Биогеохимическую группу»  под руководством О.А.Чичаговой. Группа, состоявшая в 1956г. из 3-х человек (О.А.Чичагова, Д.Г.Левитан, Ю.М.Соловкова), пополнилась в 1957 г. новыми сотрудниками из МГУ (Л.К.Целищева, Л.П.Ильина и Г.С.Погодина). В 1958 г. в аспирантуру к И.П.Герасимову была принята Т.Д.Морозова.

Следует напомнить, что организация новой почвенной ячейки в Институте географии происходила в период  послевоенного подъема хозяйства и науки в нашей стране. В процессе создания  уже были крупнейшие почвенно-картографические произведения  - ФГАМ и Государственная почвенная карта СССР М 1:1млн., главным редактором которых был И.П. Герасимов. Многочисленные материалы, собранные им за рубежом (Европа, Исландия, Китай, Бразилия, Индия, Западная Африка и др.), особенно в субтропических и тропических областях, требовали обработки и осмысления с позиций докучаевского почвоведения  и явились очень важной частью легенд почвенных карт ФГАМ’а. Такие же цели, как при исследовании почв зарубежных стран, преследовались И.П.Герасимовым и его сотрудниками и при изучении отдаленных, малоизученных в географо-генетическом отношении территорий Сибири, Севера, Дальнего Востока. Эти данные  «работали» на составление листов Государственной почвенной карты. Таким образом, новые почвенные материалы по зарубежным странам и СССР, их химико-аналитическая обработка и осмысление были одной из функциональных задач Биогеохимической группы в первые годы ее существования.

Однако круг научных интересов самого И.П.Герасимова был слишком широк и поэтому даже уже в рамках малочисленной Биогеохимической группы разрабатывался целый ряд проблем, которые и сейчас продолжают развиваться в нашей Лаборатории, конечно, уже в других ракурсах и на другой фактологической и инструментальной основе.  Это – «вечные» проблемы нашей науки, которые по существу «не имеют конца». Среди них – эволюция почв и природной среды, палеопочвы; возраст почв и проблема трансформации гумусовых веществ; субтропическое и тропическое почвообразование; изменение природы и почв под влиянием хозяйственной деятельности человека и, как самая общая «фоновая» тема – географо-генетические исследования малоизученных и отдаленных областей нашей страны и зарубежных территорий.

На первом этапе разрабатывались следующие направления исследований.

 

Основные направления исследований Биогеохимической группы на первом этапе (1956-1960 гг).

1. Аналитическое обеспечение внутрисоюзных и зарубежных материалов академика И.П.Герасимова.

2. Лессообразование и почвообразование, в том числе элементы эволюции почв, гумусообразования и трансформации гумуса; изучение лессов и палеопочв Русской равнины (с привлечением геоморфологов института А.А.Асеева, А.А.Величко и др.), исследование генезиса, географии, микроморфологии и минералогии палеопочв (Т.Д.Морозова, Н.Д.Покровская, М.А.Фаустова, Т.А.Халчева); исследование проблемы «старения» гумуса, разработка новых и модификация существующих методик изучения состава и свойств органического вещества (ОВ) ископаемых почв (О.А.Чичагова, Д.Г.Левитан), в том числе для радиоуглеродного  датирования..

3. Генезис и география почв зарубежных стран и СССР.

Исследование проблем псевдооглеения, буроземообразования, тропического почво- и корообразования (И.П.Герасимов); формирования пепловых вулканических почв Камчатки и самобытных почв Сибири (И.П.Герасимов,  Л.П.Ильина,  Г.С.Погодина); лабораторное изучение процесса лессиважа (Л.К.Целищева).

4. Участие в комплексных исследованиях ИГАН природы и ее изменений под влиянием хозяйственной деятельности человека в составе Курской экспедиции с соcтавлением крупномасштабных карт почвенного покрова Центрального черноземного заповедника (Л.К.Целищева, Е.К.Дайнеко) и в экспедиции в районе Волховского водохранилища (Л.П.Ильина).

Среди методов исследования – микроморфология, минералогия и химия почвенной массы, модификация методов изучения состава и свойств органического вещества почв.

 

В 60-е годы в новую группу почвоведов удалось привлечь целый ряд ученых, создавших необходимую  «критическую массу» научного коллектива. Среди них были В.М.Фридланд, С.В.Зонн, А.И.Ромашкевич, В.О.Таргульян, Н.А.Караваева, В.П.Костюченко, позже – Ф.И.Козловский, а затем – А.Г.Черняховский и другие; пополнился состав высококвалифицированных химиков-аналитиков (Т.В.Варенова, Н.Д.Дунаева, Н.Я.Рубилина, Л. Возна, позже - Т.А.Востокова, Е.Н.Субботина, А.М.Чугунова, Е.И. Агафонова и другие).

Период длительностью в 40-50 лет вполне достаточен для  суждения о научной «весомости» коллектива, его роли в отечественном почвоведении, ценности разработанных в нем идей и поставленных проблем. Сейчас можно с большой долей уверенности считать, что Лаборатория географии и эволюции почв в Институте географии РАН «состоялась» не только по ценности научных разработок, но и как специфическая почвенно-географическая «школа» для молодых кадров нашей науки.

В период становления Лаборатории  начинались многолетние работы с участием почвоведов в Западной Сибири, Казахстане и Средней Азии  в связи с переброской части стока сибирских рек в южные регионы, воздействие Каракумского канала на почвенный покров, а также углубленное биогеоценотическое изучение биосферного Курского заповедника.

Ведущие сотрудники Лаборатории (Герасимов, Зонн, Фридланд) обсуждали на международном уровне актуальные нерешенные вопросы мировой почвенной науки, что способствовало научному росту молодежи Лаборатории. Это были, например, проблемы псевдооподзоливания, буроземообразования, псевдооглеения (по-видимому, возникшие в связи с разным пониманием процессов в Европе и на территории Русской равнины). Результатом явились разработка диагностики и разделения этих процессов и почв, в которых они выражены, на том или ином таксономическом уровне. Общим итогом работ этого периода была оценка, разделение и диагностика процессов буроземообразования, псевдооподзоливания, оподзоливания, подбурообразования, ферралитизации и таких более частных или элементарных процессов, как лессиваж и др. По-существу, этими работами закладывался фундамент теории ЭПП  И.П.Герасимова.

Постановка и решение еще одной  проблемы, кардинальной для понимания тропического и субтропического почвообразования,  было выявление почв и кор выветривания в тропиках-субтропиках; разделение в едином профиле собственно почвенных и коровых признаков; определение процессов, образовавших коры и сформировавших в них профили почв; эволюция почв и кор в результате естественных и антропогенных процессов. Материалы по этой проблеме первоначально были собраны за рубежом. Но они дали импульс к постановке углубленного изучения субтропического почвообразования на территории СССР. Это были длительные работы под руководством И.П.Герасимова и А.И.Ромашкевич с участием аспирантов из Грузии.

Новым  серьезным направлением исследований Лаборатории явилось изучение структуры почвенного покрова, осуществляемое В.М.Фридландом и его молодыми помощниками и аспирантами – В.П.Белобровым, Л.П.Ильиной и Е.К.Дайнеко. Впоследствии, в Почвенном институте эти исследования завершились двумя монографиями, а на начальном этапе работы, в рамках Лаборатории это были статьи в тематических сборниках и защищенная  В.П.Белобровым  кандидатская диссертация.

Среди географо-генетических исследований малоизученных территорий особое внимание было уделено почвам и почвенному покрову Севера СССР: особенности почвообразования и почвенного покрова, генетическое разделение почв (с выделением новых типов), роль мерзлотных процессов в почвообразовании, сравнительный анализ почв Севера Евразии и Северной Америки (Н.А.Караваева,  В.О.Таргульян). Географо-генетические задачи ставились и при изучении почв на Дальнем Востоке, в Белоруссии и Прибалтике (С.В.Зонн, Л.К.Целищева).

Выполненные в этот период исследования почв Японии, Индии, Чили, Шри Ланки, Уругвая (И.П.Герасимов), Алжира, Колумбии, Кубы (С.В.Зонн), Франции (Фридланд) позволили познакомить широкий круг советских почвоведов с типами почв зарубежных регионов и сопоставить системы диагностических признаков и номенклатур почв зарубежных национальных школ с советской. Это направление работ сопровождалось выпуском серии сборников «Генезис и география почв зарубежных стран».

Выше отмечалось, что при исследовании почв в Лаборатории широко применялся микроморфологический метод. Разрабатывалась его понятийно-терминологическая база, регулярно проходили общесоюзные заседания и Международные рабочие группы (Ромашкевич, Таргульян, Целищева, Морозова). Это работа завершилась опубликованием ряда Методических руководств по применению микроморфологических методов в почвоведении (совместно с сотрудниками МГУ и Почвенного института им. В.В.Докучаева).

Начало 70-х годов было переломным для Лаборатории как в организационно-кадровом плане, так и в научной тематике и методологии. В связи с реорганизацией ИГ и по ряду других причин Лаборатория лишилась значительной части сотрудников. Часть из них ушла во вновь организованный в ИГ Отдел палеогеографии (Морозова, Фаустова, Халчева) и другие отделы (Зонн), часть – в Почвенный институт им.Докучаева (Фридланд и его сотрудники). Заведующим Отдела географии почв был назначен В.О.Таргульян, а оставшиеся сотрудники образовали  кадровый  «костяк» Отдела, почти постоянный до настоящего времени. В отдел начался приток новых сотрудников, что сопровождалось расширением как инструментально-технической базы, так и тематическим преобразованием выполняемых работ.

В 1972г. была организована Радиоуглеродная лаборатория, в составе которой были физики (Ф.С.Завельский, В.Дорошенко, позже и до настоящего времени – В.М.Алифанов), химик-органик (А.Е.Черкинский), химики Е.Хлебникова, Л.Г.Барковская, позже – К.В.Пустовойтов и др.. Руководителями ее были поочередно О.А.Чичагова, Ф.С.Завельский и А.Е.Черкинский, в настоящее время – О.А.Чичагова. Благодаря работам лаборатории впервые был определен радиоуглеродный возраст (РВ) Курского чернозема, других почв. В Отделе зародилась и быстро развивалась «возрастная», то есть эволюционная тематика на базе точных геохронологических данных. Получаемые данные РВ позволили И.П.Герасимову выдвинуть понятия об абсолютном и относительном возрасте почв. Стали переоцениваться понятия среднего времени пребывания углерода в почве по 14С (MRT),  предпринята попытка создания модели, позволяющей максимально приблизить  радиоуглеродную дату к календарному возрасту (Ф.С.Завельский).

В этот же период создается рентген-дифрактометрическая лаборатория Отдела (Бирина, Куликов), позволившая проводить серийные глинисто-минералогические исследования почв.

В 1974 году в Москве проходил Х Международный Почвенный Конгресс. Отдел географии почв активно участвовал в его проведении, организовав и обеспечив путеводителем одну из его главных экскурсий.

Разрабатываемая в этот период И.П.Герасимовым теория элементарных почвенных процессов (ЭПП), явилась основой для дальнейших географо-генетических разработок. И.П.Герасимовым были даны основные понятия ЭПП, классификация ЭПП, сделан анализ основных типов почв с точки зрения ЭПП. Сотрудниками отдела продолжены эти разработки: подготовлена диагностика 40 главных ЭПП, определена их экология, география, скорости, эволюция. Развита и монографически описана концепция ЭПП как основных механизмов  педогенеза и выветривания на поверхности суши, как основа исследования и познания почв и почвенного покрова Земли, управляющих разнообразием педосферы. Выделены генетико-классификационные категории ЭПП: главные (диагностические), сопутствующие, необязательные, «запрещенные». (Караваева Н.А., Таргульян В.О., Козловский Ф.И., Черняховский А.Г., Грачева Р.Г., Горячкин С.В., Замотаев И.В., Александровский А.Л. и др.)

Большим вкладом в работу отдела на этом этапе явились эволюционные исследования. Если на предыдущих этапах было начато изучение доголоценовой эволюции почв по анализу погребенных горизонтов и профилей, то с 70-х годов эволюционные исследования были перенесены на голоценовые почвы. Выполнялись и получили свое завершение в виде статей и монографий фундаментальные исследования голоценовой эволюции почв Русской равнины и Западной Сибири. Разработана методика изучения эволюции и возраста голоценовых почв (А.А.Александровский, Н.А.Караваева, Н.Я.Марголина и др.). Выявлены региональные типы эволюции почв Восточно-Европейской равнины, предложены схемы климатической эволюции почв Великих равнин Евразии в голоцене.

В.О.Таргульяном была развернута большая работа по «Общей теории естественного и антропо-техногенного педогенеза», в которой обобщается материал о месте и роли почвообразования в биосфере и среди планетарных экзогенных процессов, формулируются основные положения почвообразования на основе концепций ЭПП, возраста и эволюции почв. Даны основные модели педогенеза (Таргульян, Горячкин).

В связи с общей разработкой проблемы эволюции почв и почвенного покрова разных регионов СССР большое теоретическое и практическое значение получили  исследования радиоуглеродной лаборатории по датированию возраста органического вещества (ОВ) почв (О.А.Чичагова, А.Е.Черкинский), использованию 14С-данных в различных географо-генетических и эволюционных построениях. Это способствовало решению вопросов эволюции и генезиса дерново-подзолистых почв, заболоченных и оглеенных почв, черноземов, горных почв и др. Радиоуглеродное датирование почв сопровождалось так же разработкой математической модели углеродного обмена в почве, применением радиоуглеродного метода в теории гумификации (А.Е.Черкинский).

 

Особый цикл исследований представляют картографические работы отдела, связанные с составлением мелкомасштабных почвенных карт СССР, Арктики, РСФСР, Мира и континентов; средне- и крупномасштабных почвенных карт на территории ряда заповедников, ключей и эталонных участков Нечерноземья, юга ЭТС, Кавказа; средне- и крупномасштабные карты эродированности почв, засоленности почвогрунтов; прогнозные карты: заболачивания и на орошаемые территории юга ЕТС. Почвенные картографические работы имели выход в общие географические исследования отдела и в общеинститутские комплексные разработки ИГ АН, такие как «Процессы опустынивания Приаралья», «Конструктивная география Кавказа», «Прогноз последствий изменения природной среды» и многие другие.

 

С 1993 года Лабораторией географии и эволюции почв руководит С.В.Горячкин. Лаборатория состоит из следующих групп: научной, радиоуглеродной, химической и микроморфологической.

В этот период были разработаны и картографически воплощены оригинальные концепции глобальной и макрорегиональной  географии почв и кор выветривания:

1). Создана электронная почвенная карта Мира м.ба 1:25 млн.в ArcAtlasOur Earth” (для Европы – 1:10 млн.), почвенные карты наиболее крупных Атласов СССР и России. (Караваева, Черняховский, Грачева, Замотаев и др.)

2). Создан блок оригинальных тематических карт для Атласа «Природа и ресурсы Земли» и Экологического атласа России: а).почвы Мира б).факторы дифференциации и структура почвенного покрова Земли; в). органопрофили, запасы и динамика углерода в почвах Мира; г). Современные коры выветривания Земли, петрографо-минералогические типы экосистем суши; д). возраст почв Мира; е). заболачивание и типы оглеения в почвах России; ж).деградация почв.(Караваева, Таргульян, Козловский, Горячкин, Александровский, Грачева, Черняховский, Черкинский, Чичагова и др.)

Разработаны концепции зональности почв Арктики и географический аналоговый подход, применяемый при оценке климатически обусловленных изменений почвенного покрова. На основе этого подхода дан прогноз изменений почв и почвенного покрова бореально-арктического пояса. (Горячкин, Таргульян).

Не менее важной явилась все более возрастающая в почвенных исследованиях, ведущихся отделом, оценка роли  антропогенных воздействий в преобразовании почвенного покрова, изменении свойств почв, приобретении ими, чаще всего, неблагоприятных признаков как результата выпаханности, эродированности, засоления, переосушения и т.д. (Н.А.Караваева, Ф.И.Козловский, С.В.Жариков).

В последнее десятилетие были разработаны основы комплексного анализа биогенных новообразований и включений в почвах и педоседиментах как составной части почвенных генетико-географических исследований (биоморфный анализ почв) и определены потенциальные возможности его при реконструкции биоклиматических и литолого-геоморфологических условий почвообразования, траекторий природной и антропогенной эволюции почв и педоседиментов. (А.А.Гольева).

В рамках исследования регуляторной роли почв и почвенного покрова в процессах функционирования и динамики геосистем изучается микростроение, РВ и состав стабильных изотопов в вертисольных микрокомплексах Северного Кавказа и других регионов Мира. Определено, что возникающий в результате развития процессов набухания и усадки в степных слитых почвах микрорельеф гильгаи приводит к существенному изменению функционирования всей экосистемы. (И.В.Ковда).

Предложены динамические модели потоков углерода в системе почва-атмосфера и дана прогнозная оценка изменения скоростей их обновления в связи с изменением климата (Горячкин, Чичагова, Александровский).

Разрабатываются модели устойчивого развития горных территорий Северной Евразии (Россия и страны СНГ). (Ю.П.Баденков, Р.Г.Грачева), изучается развитие горно-лесного периферийного региона на основе сохранения этнокультурного и природного разнообразия (Грачева), исследуются механизмы пространственной изменчивости биоразнообразия и почв Центральной России в послеледниковое время (Грачева).

В связи с проведением Лабораторией почвенно-археологических работ исследуются региональная и локальная палеоэкология древних поселенческих ландшафтов (от палеолита до средневековья) (А.Л.Александровский, С.А.Сычева, А.А.Гольева, М.А.Бронникова, Э.П.Зазовская, А.В.Долгих и др.).