Орнитогенные почвы Берега Правды и архипелага Хасуэлл, Восточная Антарктида: морфологическое строение и биогеохимические особенности

В условиях продолжающегося расширения человеческого присутствия в Антарктике важным представляется более эффективное осуществление широкого круга мер с целью всесторонней защиты окружающей среды, а также соблюдения фундаментальных принципов системы Договора об Антарктике. Почвы являются важнейшими компонентами всех наземных экосистем и играют роль пространственной основы экосистем. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные в различных секторах Антарктики, почвы этого региона остаются недостаточно изученными. Целью данного исследования является изучение процессов биогенной аккумуляции вещества и биогенно-абиогенных взаимодействий в почвах Берега Правды и архипелага Хасуэлл, Восточная Антарктида — окрестности круглогодичной станции Мирный. В ходе исследования были проведены полевые наблюдения и лабораторные анализы почв, с акцентом на определение химического состава и уровней накопления органического вещества. Установлено, что почвы имеют умеренно кислую и близкую к нейтральной реакцию. На острове Хасуэлл зафиксированы высокие уровни накопления общего углерода, обусловленные орнитогенным влиянием. В отличие от других почв Восточной Антарктиды, здесь наблюдается наличие гумусоподобной плазмы. Изученные почвы характеризуются низким (или умеренным) уровнем загрязнения согласно геоаккумуляционному индексу Igeo, однако отмечается увеличение темпов аккумуляции поллютантов в орнитогенных местообитаниях и на поверхности торфяных горизонтов.

1. Глазовская М.А. Биогеохимическое выветривание вулканических пород андезитового со става в субантарктических перигляциальных условиях. Изв. РАН. Сер. геогр. 2002;3:39–48.

2. Глазовская М.А. Выветривание и первичное почвообразование в Антарктиде. Научные доклады высшей школы. Геол.-геогр. науки. 1958;1:63–76.

3. Bockheim J., Hall K. Permafrost, active-layer dynamics and periglacial environments of continental Antarctica. South African Journal of Science. 2002;98:82–90.

4. Alekseev I., Abakumov E. Soil organic matter and biogenic-abiogenic interactions in soils of Larsemann Hills and Bunger Hills, East Antarctica. Polar Science. 2024;40:101040. https://doi.org/10.1016/j.polar.2023.101040

5. Lupachev A., Abakumov E., Goryachkin S., Veremeeva A. Soil cover of the Fildes Peninsula (King George Island, West Antarctica). Geoderma. 2020;193:104613. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104613

6. Dolgikh A.V., Mergelov N.S., Abramov A.A., Lupachev A.V., Goryachkin S.V. Soils of Enderby Land. In: Bockheim J.G. (ed.) The soils of Antarctica. Cham, Switzerland: Springer; 2015. P. 45–63.

7. Mergelov N., Konyushkov D., Lupachev A., Goryachkin S. Soils of Mac Robertson land. In: Bockheim J.G. (ed.) The soils of Antarctica. Cham, Switzerland: Springer; 2015. P. 65–86.

8. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во МГУ; 1990. 325 с.

9. Abakumov E.V. Particle-size distribution in soils of West Antarctica. Eurasian Soil Sc. 2010;43:297–304. https://doi.org/10.1134/S1064229310030075

10. Blais J.M., Kimpe L.E., McMahon D., Keatley B.E., Mallory M.L., Douglas M.S., Smol J. Arctic seabirds transport marine-derived contaminants. Science. 2005;309:445. https://doi.org/10.1126/science.1112658

11. Brimble S.K., Foster K.L., Mallory M.L., MacDonald R.W., Smol J.P., Blais J.M. High arctic ponds receiving biotransported nutrients from a nearby seabird colony areal so subject to potentially toxic loadings of arsenic, cadmium, and zinc. Environmental Toxicology and Chemistry. 2009;28:2426–2433. https://doi.org/10.1897/09-235.1

12. Pereira J.L., Pereira P., Padeiro A., Gonçalves F., Amaro E., Leppe M., Verkulich S., Hughes K.A., Peter H.-U., Canário J. Environmental hazard assessment of contaminated soils in Antarctica: using a structured tier 1 approach to inform decision– making. Science of the Total Environment. 2017;574:443–454. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.09.091

13. Parnikoza I., Abakumov E., Korsun S., Klymenko I., Netsyk M., Kudinova A., Kozeretska I. Soils of the Argentine islands, Antarctica: Diversity and characteristics. Polarforschung. 2016;86:83–96.

14. Марков К.К. Некоторые данные о перигляционных явлениях в Антарктиде (предварительное сообщение). Вестн. Моск. ун-та. Сер. География. 1956;1:139−148.

15. Сыроечковский Е.Е. Роль животных в образовании первичных почв в условиях приполярной области Земного Шара (на примере Антарктики). Зоологический журнал. 1959;38(12):1770–1775.

16. Simas N., Schaefer C., Mendonca E., Silva I., Ribeiro A. Organic carbon stocks in permafrost affected soils from Admiralty Bay, Antarctica. Journal of research of the U. S. Geological Survey. 2007;1047:76–79. https://doi.org/10.3133/ofr20071047SRP076

17. IUSS Working Group WRB. World reference base for soil resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps (4th ed.). Vienna, Austria: International Union of Soil Sciences (IUSS); 2022. 236 p.

18. Michel R., Schaefer C., Dias L., Simas F., Benites V., Mendonca E. Ornithogenic gelisols (cryosols) from Maritime Antarctica: pedogenesis, vegetation and carbon studies. Soil Science Society of America Journal. 2006;70:1370–1376. https://doi.org/10.2136/sssaj2005.0178

19. Starck W. The avifauna of Haswell Island (East Antarctica) in summer of 1978/79. Polish Polar Research. 1980;1:183–196. 20. Secretariat of the Antarctic Treaty. The Protocol on Environmental Protection to the Antarctic Treaty. 1991. URL: https://www.ats.aq/e/ep.html (accessed 15.11.2024).

20. Голубев С.В. История изучения авифауны архипелага Хасуэлл (Восточная Антарктида). Русский орнитологический журнал. 2020;29:5967–5994.

21. Golubev S. Diet and feeding behavior of the South Polar skuas Stercorarius maccormicki in the Haswell Islands, East Antarctica. Birds. 2024;5(2):240–254. https://doi.org/10.3390/birds5020016

22. Растворова О.А., Андреев Д.П., Гагарина Э.И., Касаткина Г.А., Федорова Н.Н. Химический анализ почв. СПб.: Изд-во СПбГУ; 1995. 264 с.

23. Качинский Н.А. Физика почв. М.: Высшая школа; 1970. 358 с.

24. Anderson J.P. Soil respiration. In: Methods of soil analysis Part 2, 2nd Edition. Madison: ASDA and SSA; 1982. P. 831–871.

25. Stoops G. Evaluation of Kubiena’s contribution to micropedology. At the occasion of the seventieth anniversary of his book “Micropedology”. Eurasian Soil Science. 2009;42(6):693 698. https://doi.org/10.1134/S1064229309060155

26. Stoops G. Guidelines for analysis and description of soil and regolith thin section. Madison, Wisconsin: Sci. Soc. America; 2003. 256 p.

27. Гагарина Э.И. Микроморфологический метод исследования почв. СПб.: Изд-во СПбГУ; 2004. 155 с.

28. Gerasimova M.I., Kovda I.V., Lebedeva M.P., Tursina T.V. Micromorphological terms: the state of the art in soil microfabric research. Eurasian Soil Science. 2011;44(7):804–817. https://doi.org/10.1134/S1064229311070052

29. Muller G. Schwermetalle in den sediment des Rheins: Veranderungem seit 1971. Umschau. 1979;79:778–783.

30. Reimann C., de Caritat P. Distinguishing between natural and anthropogenic sources for elements in the environment: regional geochemical surveys versus enrichment factors. Science of the Total Environment. 2005;337(1–3):91–107. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2004.06.011

31. Blaser P., Zimmermann S., Luster J., Shotyk W. Critical examination of trace element enrichments and depletions in soils: As, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn in Swiss forest soils. Science of the Total Environment. 2000;249(1–3):257–280. https://doi.org/10.1016/s0048-9697(99)00522-7

32. Abakumov E.V., Parnikoza I.Y., Zhianski M., Yaneva R., Lupachev A.V., Andreev M.P., Vlasov D., Riano J., Jaramillo N. Ornithogenic factor of soil formation in Antarctica: a review. Eurasian soil science. 2021;54(4):528–540. https://doi.org/10.1134/S1064229321040025

33. Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И., Герасимова М.И. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена; 2024. 341 с.

34. Горячкин С.В. Почвенный покров Севера (структура, генезис, экология, эволюция). М.: ГЕОС; 2010. 414 с.

35. Smith V.R. The influence of seabird manuring on the phosphorus status of Marion Island (Subantarctic) soils. Oecologia (Berl). 1979;41:123–126.

36. Abakumov E., Lupachev A., Andreev M. Trace element content in soils of the King George and Elephant Islands, maritime Antarctica. Chemistry and Ecology. 2017;33(9):856–868. https://doi.org/10.1080/02757540.2017.1384821

37. Giordano R., Lombard G., Ciaralli L., Beccaloni E., Sepe A., Ciprotti M., Costantini S. Major and trace elements in sediments from Terra Nova Bay, Antarctica. Science of the Total Environment. 1999;227:29–40. https://doi.org/10.1016/S0048-9697(98)00402-1

38. Cai M.H., Lin J., Hong Q.Q., Wang Y., Cai M.G. Content and distribution of trace metals in surface sediments from the northern Bering Sea, Chukchi Sea and adjacent Arctic areas. Marine Pollution Bulletin. 2011;63:523–527. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.02.007

39. Wasserman J.C., Oliveira F.B.L., Bidarra M. Cu and Fe associated with humic acids in sediments of a tropical coastal lagoon. Organic Geochemistry. 1998;28:813–822. https://doi.org/10.1016/S0146-6380(98)00044-8

40. Metcheva R., Yurukova L., Teodorova S. Biogenic and toxic elements in feathers, eggs, and excreta of Gentoo penguin (Pygoscelis papua ellsworthii) in the Antarctic. Environmental Monitoring and Assessment. 2011;182:571–585. https://doi.org/10.1007/s10661-011-1898-9

41. Padeiro A., Amaro E., dos Santo M., Araujo M., Gomes S., Leppe M., Verkulich S., Hughes K., Peter H.U., Canario J. Trace element contamination and availability in the Fildes Peninsula, King George Island, Antarctica. Environmental Science: Processes and Impacts. 2016;8(6):648–57. https://doi.org/10.1039/c6em00052e

42. Krol A., Mizerna K., Bozym M. An assessment of pH-dependent release and mobility of heavy metals from metallurgical slag. Journal of Hazardous Materials. 2020;384:121502. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.121502

43. Espejo W., Celis J., Sandoval M., Gonzalez-Acuna D., Barra D., Capulin J. The impact of penguins on the content of trace elements and nutrients in coastal soils of North Western Chile and the Antarctic Peninsula area. Water, Air and Soil Pollution. 2017;228:116. https://doi.org/10.1007/s11270-017-3303-y