Когда снег начинает таять на склоне, наблюдается скатывание «волны» грязи вниз под действием силы тяжести. Применение данной терминологии более актуально в тундровых регионах, где особенности природы и климата способствуют образованию оползней, особенно в периоды весеннего потепления.
Вечная мерзлота
Первые письменные указания на существование уникального состояния почвы с названием «вечная мерзлота» относятся к XVII веку. Эти данные поступили от русских исследователей, которые покоряли бескрайние просторы Сибири. Одним из первооткрывателей этого феномена можно считать казака Ю. Святогорова, а следом стоит отметить экспедиции И. Реброва и С. Дежнева, которые изучали особенности вечной мерзлоты. Дежнев продолжил проводить более детальные исследования по этой теме. В своих отчетах, адресованных царскому двору, исследователи детально описывали особенности зон тайги, где даже летом земля оставалась мерзлой. В 1640 году воеводы М. Глебов и П. Головин отправили письмо русскому царю, в котором передали свои удивления:
Царь, земля не тает даже летом.
Финальное подтверждение существования «районов вечной мерзлоты» произошло только в начале промышленного освоения северных территорий. В 1828 году экскаватор Ф. Шергина произвел первое срезание мерзлого грунта в Якутске на глубину одного метра. Всего через девять лет его работы достигли отметки чуть ниже 116,5 метра, не встретив никаких водных горизонтов. А. Миддендорф, который измерял температуру в руднике Шергина, зафиксировал выводы о стабильной и низкой температуре в этой зоне. Таким образом, ранее считавшееся невероятным стало очевидным фактом в области географии и геологии.
Термин «вечная мерзлота» впервые вошел в научное сообщество только в 1927 году. Автором этого термина был советский ученый М.И. Сумгин, который стал одним из основателей отечественной науки по исследованию данного явления.
Научное определение
В науковедении под понятием вечная мерзлота обычно подразумевается криолитозона с температурой, равной 0°C и ниже, что указывает на наличие подземного льда. М.И. Сумгин определяет ее как грунтовую мерзлоту с возрастом два года и более, причем максимальные значения этого накопления могут достигать тысячелетий. Долгое время в научной терминологии наблюдалась путаница. Значение термина «вечная мерзлота» не было четко обозначено, что привело к разнообразным толкованиям и определению этого феномена. Ситуация была подвергнута критике, и предложены альтернативные наименования. В течение некоторого времени существовали попытки использовать такие термины, как «вечная мерзлота», «многолетнемерзлые породы» и «многолетняя криолитозона» в целом. Однако в конечном итоге наиболее авторитетным термином стал термин, предложенный Сумгиным.
Сумгин разбивает промежуток времени, в течение которого образуются мерзлые породы, на три группы:
- Кратковременно-мёрзлые породы (замерзающие за часы и сутки),
- Сезонно-мёрзлые породы (с замораживанием на месяцы),
- Многолетние мёрзлые породы (обладающие замерзанием на годы).
Существуют промежуточные или временные формы ледниковых пород, находящиеся в отдельной категории и именуемые переходными формами. Примером этого может быть ситуация, когда мерзлая порода, замерзшая в течение одного сезона, не оттаивает в летний период и сохраняется в течение нескольких лет.
Наибольшее количество современной вечной мерзлоты образовано в результате последствий последнего ледникового периода. Объем льда, содержащегося в мерзлой земле, может достигать 90 процентов. В настоящее время в этих зонах происходит медленный процесс таяния.
Особенности мерзлых почв
Низкие температуры, как сезонные, так и постоянные, в условиях вечной мерзлоты сильно влияют на состояние местных почв. В этих условиях происходят специфические химические и биологические процессы, которые можно наблюдать на примере текущих экосистем, таких как показано на фотографии слева.
Над замерзшим водоносным горизонтом происходит накопление гумуса, поскольку органические вещества уплотняются и коагулируют. Регенерация гумуса над мерзлотой, известная как перемерзание, не зависит от колебаний погоды и достаточно незначительного количества ежегодных осадков, чтобы произвести этот процесс. Слои льда, формирующиеся на почве, прерывают водоносные капилляры, что ограничивает доступ влаги из верхних горизонтов в корнеобитаемую среду. Все явления почвообразования в условиях вечной мерзлоты являются характерными лишь для тундровых зон. Механические изменения, происходящие в почве под воздействием вечной мерзлоты, привели к особому облику тундры. Криогенные деформации, например криотурбация, которая представляет собой перемешивание почвенной массы в результате температурных колебаний и стереосекции, которые характеризуют сползание водонасыщенной почвенной массы со склонов по мерзлому слою, придают рельефу тундры волнистую форму, где вспученные холмы чередуются с термокарстовыми понижениями, создавая необычные ландшафты.
Низкие температуры оказывают влияние на структуру почвы, что приводит к ее криогенной природе. Эти условия заставляют продукты почвообразования конденсироваться и замедляют их подвижность. Процесс коллоидного замерзания может привести к дополнительному промерзанию почвы. Некоторые исследователи считают, что криогенные процессы обогащают среднюю часть профиля подстилающей почвы кремнеземом. В этом контексте беловатый налет, обнаруживаемый на поверхности, считается результатом дифференциации почвенной плазмы из вечной мерзлоты.
Характеристика
Минералогическая структура почв в оледенелой тайге до сих пор является предметом активных исследований, так как она изучена недостаточно. В условиях мерзлого климата и постоянного выветривания здесь сохраняется пониженная концентрация минералов, распределенных очень неоднородно. Их состав во многом зависит от пород, слагающих почву. Тайговые почвы, находящиеся в оледенелых зонах, имеют кислую реакцию, причем уровень кислотности уменьшается с увеличением глубины. Химическая сегрегация массы почти не наблюдается, однако накопление подвижных оксидов железа фиксируется по всему почвенному профилю, особенно в верхних горизонтах. Концентрация железа в этих грунтах составляет от 20 до 25%. Накопление железа обусловлено непрерывной эрозией почвы. В осенне-зимний период свободное железо поднимается с восходящими потоками воды и стабилизируется в верхних горизонтах под действием заморозков.
Наиболее низкие температуры в верхних слоях почвы наблюдаются из-за интенсивного континентального климата, отличающегося тонким снежным покровом и крайне низкими температурами воздуха. Летний поток влаги с течением времени направляется вниз. Органические вещества, растворенные в воде, также перемещаются вниз вместе с ней; часть питательных веществ может подниматься обратно осенью. Когда эти восходящие и нисходящие потоки находятся в равновесии, формируются тайговые мерзлотные почвы с высоким содержанием феррита. При преобладании нисходящих токов активизируется процесс выноса железа и щелочей, что приводит к снижению плодородия почвенных горизонтов. Гидрофизические свойства почвы ухудшаются под воздействием чрезмерного выпаса скота. Тайговые мерзлотные почвы в основном формируются под лиственными лесами и характерны растительными сообществами, в состав которых входят вереск, мангольд и различные кустарники.
В растительности этих зон преобладают низкорослые виды березы, карликовой ивы, а также ольха и ползучая сосна, которые адаптированы к условиям вечной мерзлоты.
На каких материках расположены?
Зоны вечной мерзлоты тайги распространены на северной части Забайкальского края. Они также встречаются в Колымском районе, Республике Якутия, Чукотской автономной области и южной части Аляски. Типичные участки замерзшей тайги обнаруживаются в области Канадского щита, который простирается от Большого Медвежьего до Невольничьего озёр и включает реку Гудзон, а также территории полуострова Лабрадор.
В самом Азии нижняя граница вечной мерзлоты находится примерно на уровне 50-го градуса северной широты. В Северной Америке, в том числе на Аляске, эта граница располагается на 60-м градусе, а на полуострове Лабрадор — на 54-м. На Евразийском континенте площади мерзлой тайги занимают около 4% от всей территории, что соответствует примерно 2230 тысячам квадратных километров. В Северной Америке этот показатель составляет всего 2,4% от всей площади, то есть 590 тысяч квадратных километров.
На территории России мерзлотная тайга раскинулась более чем на 200 миллионов гектаров — этот размер превышает площади пустынь Арктики и тундры, что указывает на значимость вечной мерзлоты для экосистемы. На континенте Евразии данный тип ареала встречается как в зонах сплошной мерзлоты, так и в прерывистой, а в Североамериканском континенте — в районах с островной мерзлотой.
Условия формирования
В условиях вечной мерзлоты происходят процессы формирования почв. Эти почвы характеризуются низкими температурами и имеют температуру ниже нуля в течение 7-8 месяцев в году. Летом верхний слой почвы может оттаивать, а зимой снова замерзает. Строгий температурный режим значительно влияет на формирование мерзлотных таежных почв. Отрицательные температуры на протяжении всего вегетационного периода препятствуют усвоению питательных веществ растениями, замедляют их рост и развитие и замедляют разложение растительных остатков. Все это создает препятствия для полноценного биологического круговорота веществ и приводит к образованию лесной подстилки.
Сохранение вечной мерзлоты на протяжении десятков и сотен лет влияет на тепловой и водный баланс, а также на происходящие физико-химические процессы в почвах и формирование их микроповерхностей. В тех районах, где вечная мерзлота представлена в виде плотной ледяной корки, почвенные горизонты становятся чрезмерно водонасыщенными и слизистыми. В результате в горизонтах вечной мерзлоты происходит накопление гуминовых веществ. Одной из особенностей этих регионов является то, что температура почвы постоянно остается ниже температуры воздуха даже в августе. Это также относится к общей среднесуточной температуре, что схоже с условиями замерзших районов полярного круга. Количество осадков в этих зонах варьируется от 250 до 550-600 миллиметров в год.
Замерзшие участки тайги занимают значительные природные пространства, которые часто оказываются труднодоступными. В пределах этих территорий наблюдаются серьезные изменения влажности и характеристик почвообразования.
Тайговые мерзлотные почвы представляют собой обширную группу почв, систематизация которой на подвиды затруднена из-за недостатка проведенных исследований.
Почему таяние мерзлоты опасно
Существует риск выделения огромного количества парниковых газов в атмосферу, что может вызвать дальнейшее потепление Земли.
Вечная мерзлота является значительным резервуаром органических веществ. Когда мерзлота начинает таять, активизируются микробы, перерабатывающие нерастворимые органические соединения в углекислый газ и метан. Запасы углерода в этих зонах столь велики, что в будущем объем выбросов парниковых газов может значительно превысить антропогенные выбросы, которые в настоящее время поступают в атмосферу.
Согласно научным исследованиям, температура на планете продолжит расти на протяжении сотен лет, даже если антропогенные выбросы парниковых газов снизятся до нуля. Процесс разогрева является автогенным, что также является результатом человеческой деятельности. Чем больше парниковых газов выбрасывается в атмосферу, тем быстрее планета нагревается, следовательно, увеличивается скорость таяния вечной мерзлоты, что приводит к большему количеству выделения парниковых газов. Кроме того, важно учитывать, что при разложении органических материалов выделяется достаточное количество энергии, чтобы оттаять нижние слои вечной мерзлоты.
Это может привести к повреждению инфраструктуры в районах с вечной мерзлотой.
Когда мерзлота начинает оттаивать, почва размягчается, что может привести к проседанию поверхности. Это воздействие нарушает экосистемы, формируя ущелья и каньоны из-за эрозии, а также появляется множество неглубоких озер. Земля начинает буквально деформироваться, становясь менее устойчивой, и дома, дороги и другие сооружения, возведенные на этих территориях, могут разрушаться.
Несколько аномально теплых зим могут существенно повредить до 25% инфраструктуры северных городов России — дороги, железные дороги, мосты, туннели и другие портовые соединения могут подвергаться разрушению. Под воздействием тепла и движения поверхности происходит деформация нефтяных месторождений и существует угроза для сотен тысяч километров нефтяных и газовых трубопроводов, которые были спроектированы в прошлом веке, не учитывая климатических изменений.
Исследователи предсказывают оттаивание вечной мерзлоты на больших территориях в ближайшие 30 лет.
Таяние мерзлоты также ведет к уменьшению площади суши.
Таяние вечной мерзлоты способствует глобальному повышению уровня моря. Каждый год Россия теряет около 11 квадратных километров суши, что эквивалентно потерям площади, равной примерно 476 красным квадратам. Если этот процесс не будет остановлен, он угрожает затопить все прибрежные города.
Изменение климата влечет за собой риски новых заболеваний и увеличения смертности.
Постепенное потепление окружающей среды разрушает вечную мерзлоту и может активировать археологические могильники, содержащие останки животных, которые были захоронены много лет назад и могли переносить различные заболевания. По одной из гипотез, именно это обстоятельство стало причиной вспышек сибирской язвы в Ямало-Ненецком автономном округе в 2016 году.
Таяние мерзлоты может также освободить вирусы, которые находились в зам frozen state на протяжении сотен или тысяч лет. Если эти вирусы попадают в водные экосистемы, под действием кислорода и света они могут погибать, однако, если они находят подходящих носителей, это может спровоцировать новую пандемию.
Как вы можете помочь преодолеть климатический кризис
Каждый год вечная мерзлота тает с нарастающей скоростью. Если ничего не предпринять, этот процесс нельзя ни остановить, ни обратить вспять. Вечная мерзлота будет продолжать таять, а температура планеты будет расти до тех пор, пока человеческая цивилизация в том виде, в котором мы ее знаем, не дойдет до критической точки.
Что можно сделать, чтобы замедлить потепление, способствовать сохранению вечной мерзлоты и разорвать порочный круг процессов, которые ведут к дальнейшему повышению температуры планеты? Используя компьютер и контрольный список, можно значительно сократить свой углеродный след в повседневной жизни.
Вы также можете прослушать наш подкаст, который Гринпис записал вместе с фотографом и документалистом Александром Федоровым. В рамках подкаста идет обсуждение влияния климатического кризиса на коренные народы России и особенностей фильма, посвященного этой проблеме.
Действовать нужно и на уровне государства. Мы разработали «Зеленый курс», который поможет России стать углеродно-нейтральной к 2050 году, что также замедлит процесс таяния вечной мерзлоты.
Кроме того, необходимо подписать петицию для того, чтобы правительство также обратило внимание на проблемы климатического кризиса.
* При создании данного материала была использована статья Н.С. Зимова «Не вечная мерзлота» из журнала Green Turn Report.
Как используются?
Большая часть вечной мерзлоты считается непригодной для ведения сельского хозяйства, хотя некоторые участки после восстановления могут быть использованы для сельскохозяйственного производства, что может обеспечить более глубокое оттаивание почвы в летний период. Исключением являются мерзлотные луга в центральной Якутии; при полном внесении минеральных и органических удобрений и правильной системе орошения в этих условиях удается достигать высоких урожаев кормовых культур.
Районы с мерзлотными таежными почвами использовались для организования пушного звероводства и создания охотничьих мест. Мхи, лишайники и кустарники формируют растительный покров этих территорий, предоставляя идеальные пастбища для северных оленей.
Кроме того, в этих зонах также распространены обширные площади ценных лиственных лесов, которые служат сырьем в строительной и деревообрабатывающей промышленности.
Эти леса широко распространены в Восточной Сибири, к востоку от реки Енисей. Они формируются в условиях узкозамкнутой многолетней (достигающей 2-4 метров) или длительной сезонной мерзлоты, происходящей на породах тяжелого механического состава, которые образуют разреженные хвойные леса, приоритетно лиственничники центральной и северной тайги. Тайговые мерзлотные почвы характеризуются отсутствием или выраженной слабостью элювиальных процессов, ибо они развиваются в условиях неводного или полуводного водного режима, обусловленного климатической сухостью и наличием вечной мерзлоты. Наличие вечной мерзлоты и низкие температуры в почвенном профиле задерживают рост и развитие растений, усложняют поглощение питательных веществ, подавляют микробиологическую активность, а разложение органических остатков остается на начальной стадии. Все это ведет к ослаблению биологического круговорота веществ.
Глубокое промерзание верхних слоев почвы зимой или их высыхание в летний период приводит к выходу влаги на поверхность, образуя вечную мерзлоту. В результате оттаивания в почве могут быть два центра накопления влаги: верхний горизонт и нижний мерзлотный слой. При оттаивании грунта часто возникает перемерзшая вода или грунтовые воды, почвы становятся чрезмерно влажными, что приводит к процессам скольжения. Криогенные процессы вызывают значительные смещения почвенных горизонтов, что в результате получает неразвитый почвенный профиль. Тайговые мерзлотные почвы изучены недостаточно, а их систематика все еще находится на стадии разработки. Наиболее распространенными сортами являются глеевые мерзлотные таежные почвы, кислые мерзлотные таежные почвы, ожелезненные мерзлотные таежные почвы и зеленые мерзлотные таежные почвы. Глеевые мерзлотно-таежные почвы встречаются в северной системе тайги. Глеевый горизонт располагается ниже лесной подстилки и постепенно переходит в нижележащий слой вечной мерзлоты. Эти почвы не имеют или имеют очень незначительное подледное содержание и кислую реакцию. Их профиль не разделен на горизонты в результате активных криогенных процессов. Такие почвы часто используются как пастбища для оленей. Кислые мерзлотные таежные почвы формируются под сосновой тайгой с высокой долей кустарников и мхов. Они автоморфны, причем в их профиле почти не заметны признаки подолитизации. Эти почвы характеризуются кислой реакцией, низкой основностью и относительно высоким содержанием гумуса от 3 до 4%. Соотношение же составляет 0,6-0,3.
Природная зона: общая информация
Богатые железосодержащие мерзлотные таежные почвы отличаются высоким содержанием соединений железа в своих горизонтах. Они не насыщены основаниями и обладают кислой реакцией. Зеленые мерзлотные таежные почвы развиваются под лесом с моховой подстилкой и травянистой растительностью на лизачно-карбонатной глине, особенно в пределах Лено-Вилюйской равнины. Профиль этих почв состоит из лесной подстилки, под которой расположен серо-коричневый гумусовый горизонт, следующим является горизонт В, содержащий калий с кориолитом в нижней части. Профиль представляет собой глинисто-ледниковые горизонты, дополненные тонкими промежуточными слоями льда. Ледниково-титовые зеленоземы нейтральны по реакции, полностью насыщены основаниями, с емкостью поглощения, достигающей 35 мг эквивалента на 100 г почвы, и содержанием гумуса соответствующим 3% в горизонте и около 1,5% в горизонте B. В составе их поглощающего комплекса обнаруживается натрий на уровне от 3 до 10% от общей массы. Эти почвы применяются для сельскохозяйственного производства, на них изготавливаются овощи, зерновые (в первую очередь ячмень), а также травы.
Тайга расположена в умеренном климатическом поясе, однако из-за своей широкой протяженности погодные условия здесь могут существенно варьироваться. Тем не менее, характерные для этого региона сильные перепады температур между разными сезонами наблюдаются повсеместно.
Природная зона «тайга»: почва
Количество осадков, выпадающих в этих областях, невелико, но процент испарения значительно выше, что оказывает решающее влияние на формирование таежной почвы. В более холодных зонах даже летом возможно сохранение вечной мерзлоты. Это также способствует удержанию влаги в почве, ведь только летом грунт может оттаивать на глубину до двух метров. Как результат, большая часть территории оказалась покрыта болотами, озерами и малочисленными лесами. В таких условиях разложение минеральных и органических веществ обусловлено избытком влаги, что делает невозможным их полное разложение в почве.
Почвы в данной природной зоне относительно молодые и бедны на питательные вещества. По сравнению с почвами лиственных лесов, здесь вопрос отсутствует глубоких слоев и обогащенных органическим гумусом почв. Малая толщина почвы объясняется строгим климатом, который замедляет образование органических компонентов в таежных почвах. Тем не менее, опадание листвы, хвои и мха задерживается, а не разлагается в течении долгого времени. Так что доступ к активным формам органического вещества значительно ограничен.
Влияние человека на многолетнюю мерзлоту
Для тайги характерны подзолистые почвы, подзолы и глейзомы. В тех регионах, которые покрыты снегом в течение всего года, как раз и находятся мерзлотные таежные почвы и палеогляциальные почвы. К сожалению, человеческая деятельность оказывает сильное негативное влияние на вечную мерзлоту. Это включает в себя загрязнение окружающей среды и негативные последствия строительных работ, которые приводят к изменению экосистем.
Влияние многолетней мерзлоты на хозяйственную деятельность человека
Освоение районов вечной мерзлоты началось в 1930-х годах. Трудности, которые возникают при работе в этих областях, побудили ученых разработать специальные технологии для выполнения задач.
К примеру, строителям пришлось пересмотреть многие нормы и правила, связанные с возведением строительных объектов, таких как дома, мосты, тепловые сети и дороги. Необходимо учитывать, что в определенных условиях структура грунтов может изменяться, в связи с чем дома могут проседать, что ведет к образованию трещин в стенах. Работы по подготовке площадок также требуют большого количества времени и ресурсов, и это следует учитывать при планировании.
Проблемы водоснабжения и теплоснабжения в домах стоят очень остро из-за особенностей мерзлотного грунта.
Сельское хозяйство в таких зонах затруднено в силу болотистости почвы. Для успешного ведения сельского хозяйства требуется изъятие влаги из почвы перед тем, как будет возможна её обработка и посев культур.
Заключение
Вечная мерзлота является уникальным явлением на планете, не менее важным, чем пустыня, джунгли или степи, хотя она гораздо менее изучена. Исследования вечной мерзлоты являются крайне необходимыми, и продолжаются до наших дней. Современные технологии открывают возможности для более детального изучения мерзлых земель и выявления их новых особенностей. В то время как в начале XX века основной целью исследований было эффективное развитие этих ресурсов, сегодня акцент смещается на предотвращение деградации вечной мерзлоты. На протяжении десятилетий человечество использовало природу исключительно в собственных интересах и, наконец, осознало, что гораздо выгоднее и безопаснее сохранить природные ресурсы.
- https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B7%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 854 (4%)
- https://spravochnick.ru/geografiya/mnogoletnyaya_merzlota/: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2210 (9%)
- http://wikipedia.green/%D0%9C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B7%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 810 (3%)
- https://wiki2.org/ru/%D0%9C%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BD%D1%8F%D1%8F_%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B7%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0: использовано 1 блоков из 9, кол-во символов 1611 (7%)
- https://bigenc.ru/text/3250996: использовано 4 блоков из 5, кол-во символов 7057 (29%)
- https://karatu.ru/mnogoletnyaya-merzlota/: использовано 10 блоков из 14, кол-во символов 8454 (35%)
- https://obrazovaka.ru/geografiya/mnogoletnyaya-merzlota-v-rossii-kratko.html: использовано 4 блоков из 6, кол-во символов 2976 (12%)
Количество блоков: 29 | Общее количество символов: 23972 Количество использованных доноров: 7 Информация о каждом доноре:
