Горные почвы Евразии как палеоклиматический архив позднеледниковья и голоцена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.27, доктор биологических наук Ковалева, Наталия Олеговна

• Ковалева, Наталия Олеговна
• доктор биологических наук
• 2009

Оглавление диссертации доктор биологических наук Ковалева, Наталия Олеговна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Современные представления о возможности использования горных почв в палеоклиматических исследованиях

1.1. Особенности формирования почвенного покрова гор как архива палеоклиматической информации.

1.1.1 .Биоклиматические пояса и зоны. Структура вертикальной поясности.

1.1.2.Морфоструктурный подход к изучению горных почв.

1.1.3. Геосистемный подход к изучению почвенного покрова гор.

1.1.4. Полихронность почвенного покрова гор.

1.2. Эволюция ландшафтов Тянь-Шаня и Памиро-Алая в позднеледниковье и голоцене. Факты и гипотезы.

1.3. Состояние изученности палеопочв Кавказа.

1. 4. Палеогеография и палеопочвоведение Хибин в голоцене.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследований

2.1. Характеристика объектов исследования.

2.1.1. Почвы Тянь-Шаня и Памиро-Алая.

2.1.1.1. Характеристика почвенного покрова и описание ключевых участков исследования в горах Средней Азии. 71

2.1.1.2. Характеристика условий почвообразования в Высокой Азии.

2.1.2. Почвы Кавказа.

2.1.2.1. Характеристика почвенного покрова и описание ключевых участков.

2.1.2.2. Характеристика условий почвообразования на Кавказе.

2.1.3. Почвы Хибинского горного массива.

2.1.3.1. Характеристика почвенного покрова и района исследований.

2.1.3.2. Условия почвообразования в Хибинском горном массиве.

2.2. Методы и подходы.

ГЛАВА 3. Теоретические основы и методология использования свойств горных почв в диагностике палеоклимата.

3.1. Концепция педоклиматостратиграфии.

3.2. Хроногеохимические закономерности гумусообразования.

3.3. Система климатоиндикаторов.

ГЛАВА 4. Запись природной среды в почвах горных ландшафтов

4.1. Педоклиматостратиграфия Тянь-Шаня и Памиро-Алая.

4.1.1. Особенности структур почвенного покрова.

4.1.2. Хроноряды почв ледниковых долин.

4.1.3. Морфология почв.

4.1.3.1. Формы эволюции почв в филогенезе.

4.1.3.2. Морфология лессово-почвенных серий.

4.1.3.3. Микроморфологическая диагностика древнего педогенеза.

4.1.4. Физические свойства почв.

4.1.4.1. Особенности гидрологического режима горных почв.

4.1.4.2. Гранулометрический состав почв.

4.1.5. Минералогия почв троговых долин.

4.1.6. Химические свойства почв Высокой Азии.

4.1.6.1. Характеристика элементного состава почв.

4.1.6.2. Характеристика группового состава железа.

4.1.7. Характеристика органического вещества.

4.1.7.1. Гумусное состояние почв - продукт биологического круговорота.

4.1.7.2. Групповой и фракционный состав гумуса.

4.1.7.3. Роль полисахаридов в диагностике древнего педогенеза.

4.1.7.4. Система индикаторных признаков органического вещества.

4.1.7.5. Строение молекул разновозрастных гуминовых кислот по данным 13С-ЯМР-спекгроскопии.

4.1.7.6. Роль лигнина в диагностике палеорастительности и палеоклимата.

4.1.7.7. Роль органических соединений фосфора почв в палеоклиматической диагностике, по данным 31Р-ЯМР-спектроскопии

4.1.8. Соотношение природной и антропогенной составляющей в формировании почв как архива информации.

Роль биологического круговорота элементов в эволюции ландшафтов.

4.1.9. Палеоклиматическая реконструкция событий позднеледниковья и голоцена в горных системах Средней Азии.

4.2. Дневные и погребенные почвы троговых долин Кавказа.

4.2.1. Структура почвенного покрова гор (на примере территории Карачаево-Черкесии).

4.2.2. Хронология моренных стадий и возраст почв Кавказа.

4.2.3. Морфология горных почв Кавказа.

4.2.4. Спектральная отражательная способность почв.

4.2.5. Характеристика химических свойств почв Кавказа.

4.2.6. Характеристика органического вещества почв Кавказа.

4.2.7. Спектры ядерного магнитного резонанса гуминовых кислот.

4.2.8. Инфракрасные спектры гуминовых кислот.

4.2.9. Индикаторные признаки элементного состава почв.

4.2.10. Физические свойства горных почв Кавказа.

4.2.11. Педоклиматостратиграфия Северного Кавказа.

4.3. Педоклиматостратиграфия Хибин.

4.3.1. Морфологические свойства почв.

4.3.2. Химические свойства почв.

4.3.3. Магнитная восприимчивость.

4.3.4. Гранулометрический состав почв.

4.3.5. Минералогический состав почв.

4.3.6. Валовой состав почв. 437 4.3.7 Органическое вещество почв.

4.3.7.1. Групповой и фракционный состав гумуса.

4.3.7.2. Оптические свойства гуминовых кислот.

4.3.7.3. Элементный состав гуминовых кислот.

4.3.7.4. Инфракрасные спектры гуминовых кислот.

4.3.7.5. Система индикаторных признаков органического вещества.

4.3.8. Возраст почв.

4.3.9. Реконструкция палеоклимата Хибин в голоцене.

ГЛАВА 5. Корреляция палеоклиматических событий позднеледниковья и голоцена в различных регионах Евразии 490 ВЫВОДЫ 495 Список литературы 497 ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Горные почвы Евразии как палеоклиматический архив позднеледниковья и голоцена»

Глобальное потепление климата, таяние высокогорных ледников и сокращение ресурсов пресной воды, непрекращающийся подъем уровня мирового океана и неравномерное распределение последствий климатических изменений привлекают все возрастающий интерес к фундаментальной проблеме выявления климатических трендов прошлых эпох и к поиску методов их исследования. Понимание закономерностей атмосферных флуктуаций, от которых напрямую зависит жизнеспособность человечества, осложняется тем, что климатические процессы инерционны, а потому трудно предсказуемы на основе прямых измерений, масштабы проблемы глобальны и требуют общерегиональных и общепланетарных подходов к исследованию.

Однако любой климатический сценарий, даже кратковременный, проявляется и регистрируется, прежде всего, в наивысших частях биосферы - в горных ландшафтах, которые до сегодняшнего дня являются центрами современных оледенений. Настоящим архивом палеоклиматической информации в горах являются почвы. Однако сводных сравнительно-аналитических работ о палеопочвах горных экосистем не существует, как не существует и методологии их использования для целей палеоклиматических реконструкций или прогнозного моделирования.

Цель исследования — разработка теоретических основ и методологии распознавания и считывания палеоклиматической информации из разновозрастных почвенных объектов (педоклиматостратиграфии) на примере создания обобщенной палеоклиматической реконструкции для горной Евразии в позднеледниковье и голоцене.

Задачи исследования: • изучить закономерности распространения и хронологии горных палеопочв;

• разработать систему почвенных индикаторных признаков (климатических индикаторов) для целей ее использования в педоклиматостратиграфии;

• выполнить палеоклиматические реконструкции для горных регионов Евразии с различными типами вертикальной зональности;

• составить обобщенную картину изменения климата, некоторых горных систем Евразии в позднеледниковье и голоцене;

• сопоставить полученные результаты с глобальной климатической шкалой.

Защищаемые положения

1. Установлена полихронность и полигенетичность почв в горах. Облик почвенного покрова во многом определяется динамикой оледенения.

2. Существующие современные структуры вертикальной зональности почв, а также типы гумуса и типы почвообразования разновозрастны. Свойства гумуса почв определяются биохимическим* составом растительности.

3. Граница позднеледниковья и голоцена — хронологический рубеж эволюции педосферы.

4. Система почвенных климатоиндикаторов может, успешно применяться для палеоклиматических реконструкций. Обосновано направление педоклиматостратиграфии в системе климатической стратиграфии.

5. Выявленные длиннопериодные климатические тренды^ носят глобальный характер, короткопериодные - не были синхронны в разных регионах Евразии.