Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
биологических наук: 03.00.27 – Почвоведение. — Институт
физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН. —
Москва, 2010. — 48 с.
Цель настоящей работы — Установление
направленности процесса оксидогенеза обусловленной действием
природных и антропогенных факторов в почвах степной зоны
юго-востока Европейской части Росси на основе комплекса параметров
отражающих состояние соединений железа в почвах.
Научная новизна работы и оригинальность исследований заключается в установлении специфических диагностических признаков и закономерностей распределения магнитных соединений железа в почвенном профиле почв степной зоны.
На основании проведенных минералогических и микробиологических исследований представлен цикл формирования и преобразования оксидов железа в почвах степной зоны при изменяющихся климатических условиях. Обнаружено формирование высокодисперсного почвенного магнетита и рассмотрены пути его формирования, продемонстрирована определяющая роль биогенного фактора в его образовании.
Обнаружены прямые корреляции величин магнитных характеристик почв со среднегодовыми атмосферными осадками для современных степных почв европейской части России. Содержание почвенного (биогенного) магнетита может рассматриваться как «магнитная запись» в почве о предшествующих условиях окружающей среды степей. Полученный инструмент позволяет получить количественные характеристики климатических условий для почв степей юго-востока Русской равнины в плейстоцене и голоцене.
На основе исследования минералогических и магнитных параметров большого набора почв погребенных под разновозрастными насыпями археологических памятников степей юго-востока Русской равнины получены количественные характеристики климатических условий в голоцене. Расчеты показали, что в конце IV – первой четверти III тыс. до н.э. климатические условия были засушливей современных. На рубеж III-II тыс. до н.э. приходилась наименьшая среднегодовая норма атмосферных осадков. На I век н.э. приходился микроплювиал, который во II-III вв. н.э. сменился очередным засушливым периодом. В эпоху развитого средневековья (XII-XIV вв. н.э.) имел место климатический оптимум с максимумом увлажненности за последние 5000 лет.
Сопоставление полученных результатов для палеопочв степей европейской части России с климатическими записями для регионов Ближнего Востока, зафиксированных в колебаниях уровня Мертвого моря, свидетельствует о синхронизации глобальных планетарных климатических колебаний связанных со значимыми изменениями в организации атмосферной циркуляции над Северной Атлантикой (Северо- Атлантические колебания- NAO).
На основании полученной совокупности магнитных и минералогических параметров для почвенно-лессовых комплексов территории Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности количественно реконструирована динамика климатических условий в плейстоцене за последние 700 тыс. лет. и получено подтверждение о постепенном похолодании и аридизации климата в течение плейстоцена.
Практическое значение работы заключается в разработке конкретных методик комплексных инструментальных исследований для качественных и количественных оценок состояния соединений железа в почвах. Предложена схема диагностики, которая показывает возможности экспериментальных исследований и теоретического анализа состояния железа в почвах. Важным результатом работы являются данные о формировании биогенных магнетитов в почвах с преобладающим размером <10 nm, своеобразные почвенные «нанотехнологии» объединяющие биотические и абиотические процессы.
Разработанные положения оксидогенеза железа в почвах раскрывают и обосновывают практическое использование магнитных методов измерений в палеоэкологических целях и исследованиях связанных с вопросами эволюции биосферы.
Научная новизна работы и оригинальность исследований заключается в установлении специфических диагностических признаков и закономерностей распределения магнитных соединений железа в почвенном профиле почв степной зоны.
На основании проведенных минералогических и микробиологических исследований представлен цикл формирования и преобразования оксидов железа в почвах степной зоны при изменяющихся климатических условиях. Обнаружено формирование высокодисперсного почвенного магнетита и рассмотрены пути его формирования, продемонстрирована определяющая роль биогенного фактора в его образовании.
Обнаружены прямые корреляции величин магнитных характеристик почв со среднегодовыми атмосферными осадками для современных степных почв европейской части России. Содержание почвенного (биогенного) магнетита может рассматриваться как «магнитная запись» в почве о предшествующих условиях окружающей среды степей. Полученный инструмент позволяет получить количественные характеристики климатических условий для почв степей юго-востока Русской равнины в плейстоцене и голоцене.
На основе исследования минералогических и магнитных параметров большого набора почв погребенных под разновозрастными насыпями археологических памятников степей юго-востока Русской равнины получены количественные характеристики климатических условий в голоцене. Расчеты показали, что в конце IV – первой четверти III тыс. до н.э. климатические условия были засушливей современных. На рубеж III-II тыс. до н.э. приходилась наименьшая среднегодовая норма атмосферных осадков. На I век н.э. приходился микроплювиал, который во II-III вв. н.э. сменился очередным засушливым периодом. В эпоху развитого средневековья (XII-XIV вв. н.э.) имел место климатический оптимум с максимумом увлажненности за последние 5000 лет.
Сопоставление полученных результатов для палеопочв степей европейской части России с климатическими записями для регионов Ближнего Востока, зафиксированных в колебаниях уровня Мертвого моря, свидетельствует о синхронизации глобальных планетарных климатических колебаний связанных со значимыми изменениями в организации атмосферной циркуляции над Северной Атлантикой (Северо- Атлантические колебания- NAO).
На основании полученной совокупности магнитных и минералогических параметров для почвенно-лессовых комплексов территории Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности количественно реконструирована динамика климатических условий в плейстоцене за последние 700 тыс. лет. и получено подтверждение о постепенном похолодании и аридизации климата в течение плейстоцена.
Практическое значение работы заключается в разработке конкретных методик комплексных инструментальных исследований для качественных и количественных оценок состояния соединений железа в почвах. Предложена схема диагностики, которая показывает возможности экспериментальных исследований и теоретического анализа состояния железа в почвах. Важным результатом работы являются данные о формировании биогенных магнетитов в почвах с преобладающим размером <10 nm, своеобразные почвенные «нанотехнологии» объединяющие биотические и абиотические процессы.
Разработанные положения оксидогенеза железа в почвах раскрывают и обосновывают практическое использование магнитных методов измерений в палеоэкологических целях и исследованиях связанных с вопросами эволюции биосферы.