Введение 3
1. Почвообразование и процессы закустаривания тундр 5
1.1. Почвообразование в тундре 5
1.2. Мировые тенденции закустаривания тундры 9
1.3. Факторы, влияющие на закустаривание в тундре 12
1.4. Видовой состав растительных сообществ тундры 15
2. Район, материалы и методы исследований 19
3. Изменение морфологических свойств почв 22
4. Механизм закустаривания и влияние ольховников на факторы
почвообразования 27
4.1. Динамика площади ольховых кустов 27
4.2. Дендрохронология 28
4.3. Термокарст 29
4.4. Растительный покров 32
4.5. Распределение корней и надземная фитомасса 35
5. Элементный состав растений 44
Заключение 45
Список литературы 47
Тундровые почвы занимают самую северную оконечность России. Они простираются на тысячи километров от северо-восточной части Кольского полуострова по берегам Северного Ледовитого океана вплоть до Чукотки, у Берингова пролива и северной части Камчатки. Эти же почвы занимают большую часть поверхности островов в Северном Ледовитом океане: Колгуева, Врангеля, Вайгач, Новой и Северной Земли, Ляховских, Новосибирских и др.
Впервые тундровые (полярные) почвы как самостоятельный тип выделил Василий Васильевич Докучаев, в 1889 году. Позже эти почвы и природные условия их образования изучали Д. А. Драницин, А. А. Григорьев, Б. Н. Городков, М. И. Сумгин, Е. Н. Иванова, Ю. А. Ливеровский и др.
В последние годы все регионы мира сталкиваются с проявлениями повышения климата. «Закустаривание» - индикатор потепления. В условиях «позеленения» тундры происходит повышение первичной продуктивности в условиях увеличения продолжительности вегетационного периода, изменения теплового режима почв и многолетнемерзлых грунтов и большей доступности для растений питательных веществ. «Позеленение» зачастую связано с увеличением доли кустарников в растительном покрове. Заселение кустарников происходит в месте вспучивания грунта, возникающем при замерзании почвы. Происходит выдавливание на поверхность суглинка. На подобных участках семена ольхи хорошо приживаются. Особенно активно ольха распространяется в местах с антропогенным механическим нарушением почв.
Вследствие потепления климата во второй половине 20 и начале 21 веков происходит экспансия кустарников на север, причины и тенденции которой мало изучены в России. Изучение изменений в процессах тундрового почвообразования является актуальной задачей, так как закустаривание тундры влияет на региональный климат, почвенно-атмосферный обмен водой, углеродом и питательными веществами, а также на экологические взаимодействия между видами.
Целью данной работы является анализ особенностей развития процесса тундрового почвообразования под ольховниками в Западной Сибири.
Для реализации поставленной цели нужно решить следующие задачи:
1. Собрать и обработать литературные источники и электронные ресурсы;
2. Изучить условия формирования, генезис и свойства тундровых почв и почв под кустарниками Западной Сибири;
3. Рассмотреть морфологические свойства почвенных профилей на исследуемой территории;
4. Изучить процесс закустаривания в тундре, термокарст, растительный покров, корни;
5. Рассмотреть элементный состав растений на точках.
Наблюдающееся во второй половине 20 и начале 21 веков потепление климата, рост количества осадков начал отчетливо проявляться в Субарктике. Одним из наиболее ярких индикаторов этого процесса является увеличение площади кустарниковых экосистем на тундровых плакорах. Процесс этот повсеместный и универсальный для всей территории Субарктики и Арктики Евразии и Северной Америки. Проявляется он в нескольких направлениях, а именно увеличении запасов фитомассы уже произрастающих кустарников, замене кустарничков на кустарники, появлении новых ареалов высокорослых кустарников, связанных с поселением ивы и ольхи. Также отмечается и продвижение северной границы леса.
Проведенные нами исследования в одной из регионов Субарктики России, а именно в Тазовской тундре северной части Пур-Тазовского междуречья позволили выявить как механизмы заселения ольховых кустов, так и на описать трансформацию процессов почвообразования, а также параметров факторов, влияющих на них.
Литературный обзор проводился не только среди российских источников, но и среди зарубежной литературы. В ходе анализа иностранной литературы был отмечен большой интерес и беспокойство к данной теме зарубежными коллегами. Многие из них настоятельно рекомендуют проведение большего количества научных работ в тундровой зоне России.
Основные важные факторы климата, влияющие на почвообразование тундровых почв:
1. Суровые климатические условия (чрезвычайно холодные зимы и низкие среднегодовые температуры);
2. Наличие мерзлотного водоупора и слабое испарение;
3. Сравнительно теплое для таких высоких широт лето (высокие летние температуры приземного слоя воздуха и верхних горизонтов почвы);
4. Мезо-, микро- и наноклиматические различия, связанные с перераспределением солнечной энергии, изменениями скорости ветра, с накоплением и продолжительностью существования снежного покрова и т.д.
Одним из важнейших факторов, обуславливающих направленность процессов почвообразования является наличие многолетнемерзлотных грунтов. В формировании профиля тундровых почв (тундровых глееземов) участвуют 3 группы почвообразовательных процессов:
органоаккумулятивный, продуцирующий торфяный, сухоторфяный или грубогумусовый горизонт, оглеение и криогенез.
При сравнении массы живых и мертвых корней отмечено, что наибольшее количество корней в одном горизонте - Tz21-12, наименьшее - Tz-21-33. Наибольшее количество корней во всем горизонте - Tz21-4, наименьшее - Tz-21-33. Живая масса корней преобладает над мертвой. Наиболее выраженное преобладания живой массы над мертвой наблюдается в Tz21-32. Преобладание мертвой массы над живой отмечается в Tz21-18.
При рассмотрении морфологического строения профиля были отмечены признаки оглеения, наличие охристых пятен - Fe2O3, в одном из разрезов наличие погребенного гумусового горизонта [A], а также отмечены явления тиксотропии и криотурбации. Все эти особенности являются характерными для тундрового почвообразования.
Анализ элементного состава растений выявил следующие закономерности:
1. Наибольшее количество суммы элементов в составе растений, отобранных с т. Tz21-6 (40450 мкг/г);
2. Наименьшее количество суммы элементов в составе растений, отобранных с т. Tz21-12 (24511 мкг/г);
3. Наиболее концентрированный элемент в сумме со всех участков - калий (179274 мкг/г);
4. Наименее концентрированный элемент в сумме со всех участков - железо (809,4 мкг/г).
