Введение к работе
Актуальность. Лагунно-маршевые ландшафты распространены на аккумулятивных морских побережьях, площади которых расширяются в условиях тектонических погружений и эвстатического подъёма уровня Мирового океана. Эволюция маршей тесно связана с колебаниями уровня моря, сопровождающимися потоками вещества между контактирующими средами - водной и воздушной, почвенным покровом, донными отложениями и живым веществом. Прогноз развития лагунно-маршевых ландшафтов невозможен без детального анализа их ландшафтно-геохимической структуры с особым вниманием к почвенному покрову и донным отложениям.
Существующие представления о формировании и функционировании маршей имеют геоморфологическую (Бадюкова, Игнатов, Каплин, Леонтьев, Соловьева, Рычагов, Beets, Carter, Fruergaard, Morton, Storms), гидрологическую (Потахин, Araujo, Moore, Molinaroli, Webster) и биогеохимическую направленность (Алексеенко, Мухаметова, De Lacerda, Eriksson, Hohn, Kjerfve, Magill, McKirdy). Значительная часть работ посвящена проблеме техногенного загрязнения ландшафтов прибрежной зоны (Аржанова, Глазовская, Горюнова, Саггег, Galindo, Green-Ruiz, Mirlean, Zourarah) и развитию процесса диагенеза лагунных осадков (Beltrame, Corner, Metzger, Scholz). При этом практически не освещается влияние наступающего моря на геохимию подтапливаемых почв и донных отложений и изменчивость ландшафтно-геохимической структуры маршей, определяющей направленность техногенных потоков вещества в прибрежной зоне.
Одной из наиболее информативных региональных моделей для изучения быстротекущих изменений природной среды являются прибрежные ландшафты Прикаспия, которые за последние 80 лет прошли регрессивную фазу развития, сменившуюся в 1978 г. стремительным (до 30 см в год) наступлением моря с последующей стабилизацией, продолжающейся до
настоящего времени. Пройдя полный цикл развития, лагунно-маршевые ландшафты Прикаспия могут служить моделью для прогнозирования геохимической эволюции побережий других регионов.
Цель работы: оценить направленность и скорость трансформации геохимической структуры лагунно-маршевых ландшафтов Западного Прикаспия за последний полный цикл колебаний уровня моря.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
определить факторы дифференциации прибрежных катен и выявить основные особенности геохимической структуры лагунно-маршевых ландшафтов Западного Прикаспия;
установить этапы геохимической эволюции лагунно-маршевых ландшафтов в полном цикле колебаний уровня Каспийского моря (регрессия-трансгрессия-стабилизация);
изучить сезонную динамику почвенно-геохимических условий и ланд-шафтно-геохимических процессов;
оценить степень изменчивости прибрежных почв в результате воздейст
вия кратковременных экстремальных климатических явлений;
разработать сценарии ландшафтно-геохимических последствий даль
нейших колебаний уровня Каспийского моря в береговой зоне.
Объекты исследований. Были изучены почвы и донные отложения лагунно-маршевых ландшафтов 4 ключевых участков, расположенных на западном побережье Каспийского моря.
В основу работы положены:
-материалы полевых ландшафтно-геохимических исследований автора на ключевом участке «Турали» на побережье Дагестана (2002-2005 гг.);
- фондовые материалы исследований лагунных берегов Дагестана и Азербайджана, проведенные сотрудниками кафедры геохимии ландшафтов и географии почв в 1995-99 гг.;
- литературные данные об изменениях береговой зоны Каспийского моря при колебаниях его уровня.
Работа выполнена в рамках проектов РФФИ №02-05-64547, 04-05-08037, «Развитие научного потенциала высшей школы» по теме № 52831/05-3 «Геохимическое функционирование ландшафтов береговой зоны Каспийского моря в условиях колебаний его уровня», и проекта Научного фонда Нидерландов «Голоценовые колебания уровня моря и биоразнообразие в бассейне Каспия» (2001-2003 гг.), а также гранта Правительства Российской Федерации «Оценка рисков природных катастроф в береговой зоне» (2010-2011гг.).
Методы исследований. Работа основана на методологии ландшафтно-геохимических исследований, основные положения которой развиты в работах М.А. Глазовской, А.И. Перельмана, Н.С. Касимова. Основными методами исследования явились сравнительно-географический и сравнительно-хронологический. Большая часть химико-аналитических работ проведена в лабораториях географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова. Содержания химических элементов в пробах определялись атомно-абсорбционным, спектральным и рентген-флуоресцентным методами. Для обработки полученных результатов использовался регрессионный анализ, при построении карт - метод почвенно-геохимического картографирования.
Научная новизна. В работе впервые освещается трансформация геохимической структуры лагунно-маршевых ландшафтов Западного Прикас-пия за последний полный цикл колебаний уровня моря (1929-2005 гг.). Проведен анализ прибрежных катен по степени проявления ландшафтно-геохимических процессов (ЛГП) и уровню геохимической дифференциации ландшафтов по содержанию различных элементов в почвах и отложениях лагунных берегов. На примере ключевого участка «Турали» разработана схема эволюции ЛГП за последние 30 лет. Дана оценка изменчи-
вости почв и донных отложений лагунных берегов к колебаниям уровня моря и сгонно-нагонным явлениям в бассейне Каспия. На защиту выносятся следующие положения:
Полный цикл колебаний уровня Каспийского моря привел к формированию прибрежных лагунно-маршевых катен восходящей миграции с образованием контрастных кислородных, сульфидных, щелочных и биогеохимических барьеров в почвах и донных отложениях.
Геохимическая эволюция лагунно-маршевых ландшафтов в течение полного цикла колебаний уровня Каспийского моря проявилась в смене регрессивного комплекса ЛТП с преобладанием засоления и слабого накопления органического вещества, на лагунно-трансгрессивный комплекс ЛТП с интенсивным развитием процессов сульфидогенеза, глеегенеза, ок-сидогенеза и накопления органического вещества в трансгрессивную фазу и усилением процессов подкисления на стадии стабилизации.
В результате трансформации радиальной и латеральной структуры прибрежных ландшафтов произошла металлизация почв и отложений маршевой зоны с формированием устойчивых ландшафтно-геохимических аномалий железа и тяжелых металлов (Pb, Си, Со, Zn, Ni). В прибрежных ландшафтах Дагестана и Азербайджана в зонах полупустынь умеренного пояса и сухих субтропиков образуются сильноконтрастные геохимические аномалии, а в зоне влажных субтропиков Ленкоранской низменности -слабоконтрастные.
Практическая значимость работы. Предложенная методика позволяет проводить пространственно-временной анализ ландшафтно-геохимических трансформаций низменных аккумулятивных берегов при колебаниях уровня моря и прогнозировать их дальнейшие изменения. Разработанные подходы могут найти применение при решении аналогичных задач на побережьях Мирового океана.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях кафедры геохимии ландшафтов и географии почв географического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова; отдельные результаты исследований представлены в докладах на Международных научных конференциях: «Геохимия биосферы» (Москва, 2006), «Holocene Caspian sea level change» (Дельфт, Нидерланды, 2002), «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на-Дону, 2006), Caspian Sea workshop (Гент, Бельгия, 2007), «The Caspian region: environmental consequences of the climate change» (Москва, 2010), «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семей, Казахстан, 2010).
Публикации. Материалы исследований изложены в 11 печатных работах, в том числе в 1 статье в рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Она содержит 161 страниц текста, иллюстрирована 65 рисунками, включает 30 таблиц. Библиография включает 184 работ.
Благодарности. Автор глубоко признателен научному руководителю академику РАН, профессору Н.С. Касимову за постоянное внимание к исследованию, ценные советы и замечания, организаторам полевых экспедиционных работ - доценту М.Ю. Лычагину и профессору С.Крооненбергу, профессору А.Н. Геннадиеву и коллективу кафедры геохимии ландшафтов и географии почв, оказавшим содействие в сборе, анализе и обсуждении материалов диссертации.
