Проект 14-27-00133

Название География почв экстремальных условий среды в прошлом и настоящем: теория, методология и эмпирическое обеспечение

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук, г Москва

Года выполнения 2014 - 2016

Конкурс Конкурс 2014 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований коллективами существующих научных лабораторий (кафедр)»

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-705 - География почв, геохимия ландшафтов

Ключевые слова география почв, экстремальные условия среды, климатические лимиты почвообразования, пустыни, полярные области, высокогорья, ультраконтинентальные районы, токсические и бедные почвообразующие породы, древние палеопочвы, почвообразование ледниковых эпох, почвоподобные тела пещер, эндолитные почвы, внеземные почвоподобные тела, почвы экстремальных антропогенных условий, почвенные покровы районов естественных и антропогенных катастроф

Код ГРНТИ 39.19.27

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
География почв, формирующихся в экстремальных (т.е. в крайних, неблагополучных для почвообразования) условиях, в настоящее время совершенно не интегрирована в единое научное направление. Почвы полярных областей, экстрааридных пустынь, ультраконтинентальных условий изучаются разными коллективами и классифицируются наряду с обычными почвами, причем, как правило, как слаборазвитые. Такие биокосные образования как «пустынные загары», «почвопленки», несмотря на фундаментальные труды Б.Б.Полынова и М.А.Глазовской, вообще теперь изучаются не почвоведами, а биогеохимиками. Совершенно в стороне от «мэйнстрима» географии почв оказались и почвы, формирующиеся в экстремальных условиях, созданных человеком – в условиях катастрофической эрозии, в селитьбах, а также при интенсивных техногенных воздействиях. Между тем познание таких почвенных образований имеет большое фундаментальное значение, выходящее за рамки географии и почвоведения и имеющее значение для наук о Земле в целом. Дело в том, что на протяжении большей части геологической истории на Земле только и могли существовать почвы, которые мы сегодня относим к экстремальным. Только около 400 миллионов лет существует растительность с корневыми системами. Поэтому современные почвы Антарктиды, высокогорий, некоторых пустынь с криптогамным растительным покровом и есть аналоги почв далекого прошлого. Познавая их, мы подходим к тайнам органо-минеральных взаимодействий древних эпох. Подобные тела в почвенном покрове Земли возникали и много позже во время плейстоценовых оледенений. Изучение географии экстремальных почв позволяет также перекинуть мост к внеземным почвоподобным телам, формирующимся на Марсе, другим планетам и их спутникам. Помимо фундаментально-научного значения, исследование экстремальных почв и их географического разнообразия имеет и большое социально-экономическре значение. В отдаленной перспективе, как прогнозировали такие выдающиеся умы, как К.Э.Циолковский, С.Хокинг, К.Саган и другие, человечество вынуждено будет покинуть Землю. Ученые должны будут обеспечивать землян нужной информацией об окружающей среде колонизируемых планет, в том числе и о почвах и почвоподобных телах. Для решения тех отдаленных задач фундамент нужно начинать готовить сегодня. Однако и в ближайшей перспективе социально-экономическое значение очевидно – согласно Прогнозу научно-технологического развития Российской Федерации до 2030 года (Минобрнауки, 2013) одной из ключевой проблемой является развитие Арктического региона, а изучение Мирового океана и Антарктиды также находится среди приоритетов нашей страны. Решение этих задач невозможно без почвенно-географического обеспечения; современное состояние знаний почв этих регионов требует существенного обновления. В документе по «Прогнозу» также много говорится о необходимости улучшения условий жизни населения РФ, в том числе и с экологических позиций, поэтому информация о почвах экстремальных условий антропогенной среды также весьма важна. Актуальность проекта имеет и некоторое научно-политическое значение. Пока российская география криогенных почв еще находится среди лидеров в мире (участие в международных монографиях, статьях, лидерство в рабочих группах международных научных союзов), чего уже нельзя сказать про почвоведов аридных территорий и тем более про специалистов, изучающих прото-почвы. Обозначение «экстремальной географии почв» как нового научного направления могло бы повысить научную значимость отечественных специалистов. Предлагается проект, который сможет мобилизовать усилия отечественных географов-почвоведов в изучении фундаментальных и прикладных аспектов географии почв экстремальных условий на базе коллектива специалистов из Института географии РАН с привлечением коллег из других организаций. Решение задач проекта позволит создать основу для оформления нового научного направления в географии и в науке о почвах –«экстремальной географии почв» (extreme soil geography), что сохранит значимую роль российских специалистов в этом разделе науки. Целью проекта является создание теоретических основ единого научного направления – географии почв экстремальных условий среды, разработка методологических основ исследования специфических объектов, и концентрирование всей имеющейся информации о распространении почв экстремальных условий на Земле в прошлом и настоящем в виде базы данных. Это позволит найти пространственно-временные закономерности формирования, функционирования и эволюции (сохранения, исчезновения, развития) почв и почвоподобных тел экстремальных условий среды. Новизна постановки конкретной задачи проекта заключается в ее холистическом (целостном, всеобъемлющем) характере. Предлагаемый проект на основании глубокого изучения вещества разновременных экстремальных почв свяжет исторический этап с современным, а также охватит максимальное географическое разнообразие. Достижимость решения поставленной задачи обеспечивается наличием опыта работы в коллективе с разнообразными почвами и почвоподобными телами. Предполагается, что основными объектами изучения в широком географическом разнообразии будут следующие – почвы аридных пустынь, полярных областей, высокогорий, ультраконтинентальных районов, на токсических и бедных почвообразующих породах, древние палеопочвы, палеопочвы ледниковых эпох, почвоподобные тела пещер, эндолитные почвы, внеземные почвоподобные тела, почвы экстремальных антропогенных условий, почвы районов естественных и антропогенных катастроф. Исследование этих объектов будет осуществлено на основании анализа их географического распространения и глубокого изучения вещества. Оно будет произведено на основе разработанного в коллективе иерархического морфо-генетического исследования, принцип которого заключается в последовательном изучении явлений и признаков на каждом уровне структурной организации объекта: макро- (n*102-n*10-1 м), мезо- (n*100-n*10-4 м), микро- (n*10-2-n*10-5 м) и субмикроморфологическом (n*10-3-n*10-8 м). При этом на каждом уровне обязательным этапом является морфологическое и аналитическое исследование, дополняемое результатами сопутствующих наборов методов изучения объекта – специфических для каждого уровня. Высокая технологичность и современный мировой уровень исследований будет обеспечен также «точечным» определением химического состава каждого микроучастка профиля и его возраста на основе полевого рентген-флуоресцентного анализатора и радиоуглеродных датирований на ускорителе (AMS) и определения стабильных изотопов. Запланированные результаты могут быть получены на основе уже собранных, но не обработанных материалов, а также на основе сбора материала по новым объектам, необходимым для выявления полноты пространственно-временных закономерностей почв экстремальных условий среды. Новые объекты частично намечены, а частично будут подобраны в процессе выполнения проекта. Успешное выполнение теоретической части проекта обеспечивается участием в проекте признанного теоретика в области почвоведения и географии В.О.Таргульяна, а также его учеников и последователей, доказавших свои способности в теоретических построениях.

Ожидаемые результаты
1. Теория географии почв экстремальных условий среды, которая по-новому учитывает факторы почвообразования (например, количество осадков, выпадающих в твердом виде, не является базовой характеристикой холодных областей в связи с их латеральным распределением, а температура должна учитываться непосредственно в почве, а не опосредованно через температуру воздуха, которая может быть отрицательна), направления и скорости почвообразовательных процессов и другие характеристики, которые будут определены в ходе выполнения проекта. Это должно внести изменения в существующие стандарты по экологии почв для экстремальных условий с целью адекватных оценок при проектах ОВОС. 2. Методологические подходы к изучению почв экстремальных условий, заключающиеся в применении точечных измерений основных почвенных характеристик, так как обычные "навески" при изучении зачастую микропрофильных почв экстремальных условий будут давать усредненную и огрубленную картину возможности протекания почвенных процессов. Это также должно внести изменения в существующие стандарты по экологии почв для экстремальных условий с целью адекватных оценок при проектах ОВОС. 3. Веб-атлас почв экстремальных условий планеты Земля в прошлом и настоящем (может быть выполнение за пределами 2014-2016 гг.). Это может дать результат в научно-популярной и образовательной составляющей развития общества. 4. Основы теории географии внеземных почвоподобных тел и методологии подходов к их дистанционному изучению. Это будет результировано в качестве рекомендаций Роскосмосу по наиболее экономному изучению поверхностных образований планет. 5. Решение ряда конкретных проблем географии почв экстремальных условий, имеющих как фундаментально-научное, так и прикладное значение. Например, в России на сегодняшний день сложилась уникальная ситуация, когда за счет снижения поголовья скота, произошло естественное восстановление сухостепных ландшафтов на деградированных землях. Современный подъем экономики может, к сожалению, спровоцировать развитие нового витка опустынивания при неграмотном ведении хозяйства. То есть мы можем наглядно определить какие именно виды воздействия на ландшафты способствуют развитию кризисных процессов, т.е. являются экстремальными для аридных регионов. Нигде в современном мире подобных предпосылок нет. По всем перечисленным научным результатам проекта планируется издание монографий (не менее 2-х, в том числе книга «The Soils of Russia», издаваемая в издательстве Springer), научных статей в высокорейтинговых научных журналах (Geoderma, Catena, Journal of Plant Nutrition and Soil Science) системы Web of Science, в отечественных известных журналах «Почвоведение» и «Известия РАН. Серия географическая», доклады на различных международных и национальных конгрессах и конференциях, а также популяризация результатов проектов для информирования общественности.

Полная информация о проекте