ИСТИНА

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.

Geography of soils formed in extreme (i.e. uttermost, unfavourable for pedogenesis) environment is currently completely not integrated into a uniform research concept. Soils of polar regions, extra-arid deserts and ultra-continental environment are studied by different research groups and classified along with conventional soils, frequently, as poorly developed ones. Such simultaneously abiotic and biotic phenomena as "rock varnish", "soil crust or soil-film" despite the fundamental works of B.B. Polynov and M.A. Glazovskaya are all now studied not by soil scientists, but by biogeochemists and geobiologists. The soils of extreme environment created by man (catastrophic erosion, urban and intense technogenic impact) are studied in most cases apart from the "mainstream" soil geography. Meanwhile, understanding of such soil formations is of great fundamental importance that goes far beyond geography and soil science disciplines and is essential for the Earth sciences in general. The fact is that for most of the geological history of Earth there could only exist soils, which we now refer to the extreme ones. Vegetation with root systems appeared only about 400 million years ago. Therefore, modern soils of Antarctica, high mountains and some deserts, all with cryptogamic vegetation, are the analogs for soils of remote past. With understanding of such objects we approach the mysteries of organomineral interactions in ancient times. Similar bodies occurred in Earth's soil cover much later, during Pleistocene glaciations. Studying the geography of extreme soils also gives an opportunity to build a bridge to extraterrestrial soil-like bodies, which appear on Mars, other planets and their satellites. In addition to fundamental scientific importance the study of extreme soils and their geographical diversity has a great economic and social value. As were predicted in the long term forecasts by such great minds as K. Tsiolkovsky, S. Hawking, C. Sagan and others, mankind will be forced to leave the Earth. The scientists will have to provide the earthmen with the necessary information about environment of colonized planets, including soils and soil-like bodies. In order to solve those remote problems the foundation is necessary to be established today. However, even in the short term the socio-economic importance is evident - according to the Forecast on scientific and technological development of the Russian Federation until 2030 (Ministry of Education and Science, 2013), one of the key challenges is to develop Arctic region. The study of the World Ocean and Antarctica are also among priorities of our country. Solution of these problems is impossible to find without soil and geographical studies; the modern state of knowledge on soils of these regions requires a significant upgrade. The "Forecast…" document also says a lot about the need to improve the living conditions of population in Russian Federation, including ecological aspects, so the information about soils in extreme conditions of anthropogenic environment is also essential. The project is also relevant to combined scientific/political aspects. While Russian geography of cryogenic soils is still among the leaders in the world (participation in international monographs, articles, leadership in working groups of international scientific unions), the same can not be said about the soil scientists specializing in arid areas and, even more, about specialists studying protosoils. The designation of "extreme soil geography" as the new scientific research area could improve scientific profile of the local experts. Proposed project will be able to mobilize efforts of local soil geographers to study fundamental and applied aspects of pedogeography in extreme environment on the basis of a team of experts from the Institute of Geography RAS, involving colleagues from other organizations. Meeting the challenges of the project will create a framework for establishment of the new scientific direction in geography and soil science – “extreme soil geography”, which will secure significant role of Russian specialists in this branch of science. The aim of the project is to create a theoretical basis for a uniform research area (scientific direction) – soil geography in extreme environment, to develop methodological base for research, and concentrate all available data on soil patterns of Earth’s extreme environment in the past and present in the form of database. This will reveal spatial and temporal patterns of formation, functioning and evolution (conservation, extinction, development) of soils and soil-like bodies in extreme environment. The novelty in setting specific objectives of the project lies in its holistic (comprehensive) approach. On the basis of in-depth study of matter of multitemporal extreme soils the proposed project will bind together historical stage with a modern one and cover maximal geographical diversity. Attainability of project objectives is secured by experience and skills of the project team in studying variety of soils and soil-like bodies. It is assumed that the main objects of study among wide geographic diversity will be the following: soils of arid deserts, polar regions, high mountains, ultra-continental areas, soils on toxic and poor parent rocks, ancient paleosoils, paleosoils of glacial epochs, soil-like bodies in caves, endolithic soils, extraterrestrial soil-like bodies, soils of extreme anthropogenic environment and in areas of natural and man-made catastrophes. Research of these objects will be conducted on the basis of geographical distribution analysis and indepth study of matter. The study of soil matter will be made on the basis of hierarchical morpho-genetic approach developed by the team members. Its principle is a sequential study of phenomena and features at each level of structural organization: macro- (n*10^2 - n*10^-1 m), meso- (n*10^0 - n*10^-4 m), micro -( n*10^-2 - n*10^-5 m) and submicromorphological (n*10^-3 - n*10^-8 m). A mandatory stage at each level is a morphological and analytical study supported by the results of related sets of methods for studying of the object, specific to each level. High technological effectiveness and modern world-class level of research will also be ensured by precise (in point) determination of 14C age using accelerator mass spectrometry (AMS) and by determination of stable isotopes. Expected results can be obtained on the basis of already collected but not processed materials, as well as on the basis of data collected from the new objects, which are necessary to evaluate the spatial and temporal regularities in extreme soil development in a most comprehensive way. New objects are partially identified; the rest will be selected during project implementation. Successful implementation of theoretical part of the project is ensured by participation of V.O. Targulian, the recognized theorist in the field of soil science and geography, and his disciples and followers that have proven their ability in theoretical constructs.

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.

Научный задел коллектива и каждого участника, за исключением студентов и аспиранта 1го года, показан в прилагаемом файле в виде списка литературы по каждому направлению. Как видно из этих материалов, по всем направлениям исследований географии почв экстремальных условий есть опыт работ - в наибольшей степени он есть по почвам Арктики, Антарктиды, палеопочвам. В наименьшей степени охвачены почвы пещер, почвы на токсических породах, внеземные почвы, почвы катастроф. Почвы селитьб и почвы техногенных условий, в основном, изучены без акцента на экстремальность условий. Таким образом, имеется довольно обширный материал, который должен быть осознан с позиции географии почв экстремальных условий. На основании этого должны быть систематизированы все данные, обнаружены "белые пятна" и проведены дополнительные полевые исследования

Ожидаемые результаты по каждой из групп видятся следующим образом. КЛИМАТИЧЕСКИ-ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ (куратор Мергелов): Продумать структуру базы данных по данным почвам, выполнить пилотные работы по тестированию выбранного варианта. Выбрать климатические параметры, которые бы наиболее адекватно отвечали задачам географии почв экстремальных условий. Подготовить статьи по результатам анализа ранее собранного материала по климатически-экстремальным почвам. Собрать полевой материал. СУБСТРАТНО-ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИ-ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ (Горячкин). Проанализировать почвообразующие породы мира на предмет их токсичности и обедненности, что определяет экстремальные условия для формирующихся на них почв. Оценить изученность подобных почв и их географию. Подготовить статью по этому поводу. Собрать данные по почвоподобным телам пещер мира, оценить их разнообразие. ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ КАТАСТРОФ (Гольева): Типизировать природные и антропогенные катастрофы по их почворазрушающей и почвообразующей роли. Собрать полевой материал по эрозионным катастрофам и по результатам опустынивания почв. АНТРОПОГЕННО-ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОЧВЫ (Долгих): определить как экстремальность соотносится с антропогенными изменениями почв, определить объекты географии почв экстремальных условий среди техногенных почв и почв селитьб. Подготовить статью по этому поводу. ПАЛЕОПОЧВЫ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ (Зазовская, Макеев). Проанализировать древние и ледниковые палеопочвы как почвы экстремальных условий. Оценить, насколько современные почвы экстремальных условий могут быть аналогами палеопочв. Продолжить полевые исследования и собрать материал по таким палеопочвам. ТЕОРИЯ ГЕОГРАФИИ ПОЧВ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ (Таргульянб Макеев) - дать научное понятие почвам экстремальных условий на основе теоретически обоснованных критериев. Начать разрабатывать понятийный аппарат географии почв экстремальных условий. Подготовить главу в монографию по общей теории педогенеза.