Пыль веков на поверхности почвы

А с неба сыпалась земля 
На ослепленные поля. 

Ю. Кузнецов

С неба сыпалась земля на ослепленные поля

В воздухе содержится много пыли — твердых частиц, обломков минералов, солей — размером в несколько сотых долей миллиметра. Подсчитано, что на один гектар поверхности поступает с осадками от двадцати до двухсот килограммов минеральных частиц, содержащих калий, кальций, магний и многие другие вещества. Около крупных городов, рудников, шахт, заводов, особенно цементных, пыли еще больше, иногда до нескольких тонн на гектар, оседающих в течение года. Пыль оседает на почве, листьях деревьев и других растений, что в конечном итоге все равно приводит к поступлению пыли в почву.

Двести, а тем более двадцать килограммов пыли, в течение года поступающих на поверхность одного гектара, совершенно незаметны. Толщина этого слоя составляет от двух до двадцати микрометров (микрометр — миллионная часть метра). Ясно, что при нормальных условиях потребуется миллион лет, чтобы мощность отложений пыли на поверхности почвы достигла от двух до двадцати метров. А за тысячу лет слой почвы нарастает сверху в результате выпадения пыли от двух до двадцати миллиметров. Но это в нормальных условиях, когда вблизи данного участка почва защищена от развевания растениями, когда перенос пыли ветрами не превышает указанных величин. Однако в истории человечества описаны случаи погребения целых городов под мощными отложениями пыли. Археологи сумели раскопать множество городов, некогда полных жизни, а затем в силу разного рода причин оставленных жителями и оказавшихся погребенными под слоями пыли.

Немецкий археолог Шлиман поверил в истинность описаний Гомера о существовании Трои и ее гибели после разгрома ахейцами. Он рассчитал то место, где она должна была находиться, исходя из указаний Гомера и других античных авторов. И в 1869 году он нашел и раскопал этот город. Холм на малоазиатском берегу Средиземного моря оказался погребенным под пылью веков городом.

Пыль веков на поверхности почвы

Знаменитые города Междуречья — Ниневия, Ур и другие — до раскопок археологов были холмами. Их тоже замела пыль веков. Города древнего Кушанского царства, древние оросительные системы Средней Азии и многие другие сооружения человеческих рук были погребены пылью в течение тысячелетий.

Масштабы переноса пыли, судя по наблюдениям, могут достигать значительных размеров. В 1959 году серия пыльных бурь прошла на юге СССР: в Ростовской области, на Кубани. И вот спустя десять лет, при обследовании почв в этом районе в двадцатилетних лесных полосах вместо южных черноземов, отмеченных на карте, обнаружили обыкновенные черноземы (так называется эта почва по принятой в нашей стране почвенной классификации). Мощность гумусового горизонта оказалась не сорок сантиметров, как у южного чернозема, а семьдесят. Однако после внимательного изучения профиля удалось по чуть заметной разнице в сложении почвы и следах погребенных листьев и трав на глубине тридцати сантиметров установить истину: лесополоса задержала пыль, увлекаемую ветром, и она отложилась сравнительно мощным слоем. Затем пыль уплотнилась и слилась с погребенной почвой. Вот так и получился из южного обыкновенный чернозем.

Весной 1969 года в тех же районах снова разыгралась пыльная буря. Пыль собиралась у лесополос, заносила скотные дворы. На Кубани около лесных полос и в них самих были наметены «сугробы» пыли — валы высотой до двух и шириной до десяти метров. И такой вал тянулся на всю длину лесополосы.

Высота тучи черной пыли иногда достигает нескольких километров. Пыль переносится на двести — четыреста километров. Знаменитый пыльный ураган 1934 года, пронесшийся над равнинами США, достигал в высоту трех километров. Несколько суток желтая пелена окутывала большую территорию.

Пыльные бури в какой-то мере связаны с деятельностью человека. Но есть много и естественных источников пыли.

Память человечества хранит даты нескольких катастрофических извержений вулканов, выбросивших в воздух огромное количество пепла. Пеплы состоят из частичек различных минералов: вулканического стекла, магнетита, оливина, полевых шпатов и т. д. Известно, что при извержении Везувия были засыпаны древние города Геркуланум и Помпеи. Трагическое извержение вулкана Кракатау в 1883 году засыпало селения на Яве и Суматре, где погибло сорок тысяч человек (после этого извержения целый год из-за пыли в атмосфере во всем мире отмечались удивительно красивые закаты). При взрыве вулкана Безымянного на Камчатке в 1956 году в атмосферу было выброшено два кубических километра пепла. Через несколько дней этот пепел уже отмечался над Англией.

Вся Камчатка и значительная часть побережья Охотского моря подвержены периодическим пеплопадам. Это легко прослеживается по пепловым слоям, из которых состоит большинство камчатских почв.

Было обнаружено, что в Магаданской области многие почвы имеют особый белесый горизонт. Раньше исследователи описывали его как подзолистый горизонт, то есть как горизонт, из которого в процессе почвообразования было вымыто железо и другие соединения. Но при детальном изучении физических свойств почв обнаружили, что эти горизонты обладают низкой плотностью и высокой порозностью, что характерно для пеплов Камчатки. И действительно, слои оказались пеплами, занесенными в Магаданскую область с Камчатки. Они состоят из пористого вулканического стекла и полевого шпата — андезита, чем и объясняется их высокая порозность (в два раза больше, чем у типичных подзолистых горизонтов).

В районах, непосредственно примыкающих к вулканам, под мощным слоем пепла погребены развитые здесь почвы.

В связи с периодическим выпадением пеплов интересна история пихтовой рощи, произрастающей на восточном побережье Камчатки, около реки Семячик. Эту рощу еще в XVIII веке описал первый исследователь Камчатки — С. П. Крашенинников. Он отметил, что пихта на полуострове растет лишь в одном месте, имеющем небольшую площадь, и местные жители ее не рубят. Пихтовая роща у них считается священной. По записанному Крашенинниковым преданию, роща выросла «на костях и телах» ительменов, погибших во время похода и похороненных в этом месте.

В начале нашего века растительность Камчатки изучал академик В. Л. Комаров. Он в пихтовой роще не был, но по гербарным сборам установил, что это особый вид пихты, которую он назвал «грациозной». Комаров выдвинул гипотезу, что роща — реликт третичного периода. Эта гипотеза, казалось, подтверждалась спорово-пыльцевым анализом торфяников, в которых была обнаружена пыльца пихты, свидетельствующая, что раньше на Камчатке была широко распространена пихта.

В наше время изучение почв в пихтовой роще и окружающих ее лесах из каменной березы показало, что во всех биогеоценозах наблюдается четкая слоистость профиля: пепловые отложения перемежаются в пределах первого метра очень часто. Следовательно, пихта и береза растут на молодых отложениях. Пыльцевой анализ погребенных пепловых слоев показал, что уже на десяти сантиметрах нет следов пыльцы пихты, там встречается только пыльца березы, как и под березняками. Очевидно, тысячу — две тысячи лет назад пихтовой рощи еще не было. Отсюда следует, что она не может быть реликтом третичного периода. Если связать воедино условия произрастания рощи и легенду о ее происхождении, то можно выдвинуть другую гипотезу: роща была посажена людьми и не представляет собой остатка бывших пихтовых лесов. Очевидно, ительмены в одном из морских набегов на южные острова (а может быть, и побережье Канады) привезли семена (шишки) пихты. В пользу этой гипотезы свидетельствует также отсутствие в языке ительменов названия пихты. Есть названия березы, ели, лиственницы, но пихты нет. Таким образом, расшифровка состава почвенных слоев и, в частности, обнаружение слоев пепла позволили по-новому поставить вопрос о происхождении пихтовой рощи.

Пески пустыни, морские и речные дюны, речные отложения — все это также является источником пыли в атмосфере и, следовательно, в почве. Лес, кустарники, даже отдельно стоящие деревья задерживают пыль, постепенно накапливая ее около себя. Пылесобирательная деятельность биогеоценозов даже без катастрофических пыльных бурь может достигать значительных размеров. Пыль задерживается на листьях, коре, ветвях, стеблях и с ними попадает в почву. Попадает она в почву и через животных.

Почвоведов интересуют процессы преобразования в почве минералов. На основании этих преобразований можно оценить, какие почвообразующие процессы и с какой скоростью идут в почве. Но если из воздуха все время поступают порции новых минералов, то, не учитывая их, можно прийти к ошибочным выводам. Например, многие почвоведы считают, что когда известняки выходят на поверхность, то под влиянием климата и растений они постепенно растворяются. И над известняками образуется слой минеральной почвы, часто содержащий мелкие зерна кварца, полевых шпатов и другие минералы. Считается, что они в виде примесей присутствуют в известняках. Но вполне вероятно, что эти минералы принесены ветром.

Чехословацкий ученый Р. Шали обнаружил в горных лесах Словакии некоторые почвенные участки, отличные по минералогическому составу от тех пород, на которых они залегают. Почвенный материал оказался явно принесенным откуда-то со стороны, причем не водными потоками, а ветром.

В Альпах почвоведы обнаружили на голой вершине сосну восьмидесятилетнего возраста, около которой образовалась почва мощностью несколько дециметров. Минералогический и химический анализ ее показали, что она тождественна рыхлым отложениям и почвам противоположного склона ущелья, а не подстилающим данную почву скалам. Водного переноса материала через ущелье не могло быть. Видимо, был только один переносчик — ветер.

С точки зрения эоловой (ветровой) гипотезы следует пересмотреть и данные по первичному почвообразованию на скалах под лишайниками. Многие исследователи считают, что лишайники постепенно разрушают камни, превращая их в мелкозем. При этом примечательно, что максимальное количество мелкозема накапливается в углублениях и трещинах. Но возможно, что далеко не всегда накопившийся под лишайниками мелкозем — следствие почвообразования. Лишайники могут поселиться и на уже запыленной поверхности камня. Они сами могут задерживать и накапливать пыль. Такое явление хорошо прослеживается на Камчатке. На скалах, образованных излившейся лавой одного из давно потухших вулканов, можно наблюдать пятна лишайников. Изучение мелкозема под ними показало, что его происхождение не связано с выветриванием скал — это вулканический пепел, отложенный на скалах в результате извержения других вулканов.

Часто можно видеть молодое деревце, растущее в расщелине между кирпичами, заполненной пылеватым материалом. Около стволика накапливается пыль и создается первичная почва. Конечно, этот мелкозем не является продуктом разрушения кирпичей.

Исследования показывают, что лес, например, задерживает пыль больше, чем луг. Особенно много пыли скапливается на лесной опушке.

Важно оценить, как быстро нарастает почва сверху в связи с поступлениями пыли из атмосферы и как препятствует этому процессу эрозия почв, снос поверхностных горизонтов водой и снова тем же ветром.

Возможно, что изучение скорости этих двух процессов поможет установить возраст наших почв и определить скорость почвообразования. Но во всех случаях уяснение роли «пыли веков» в жизни биогеоценоза представляет большой интерес для биогеоценологов — почвоведов, географов и многих специалистов смежных и даже далеких от них наук.