Как известно, северотаёжные гипсово-карстовые ландшафты до настоящего времени слабо изучены в геохимическом отношении. Данные исследования проводились на территории заказников, прилегающих к Пинежскому заповеднику, в ходе экспедиции лаборатории географии и эволюции почв Института географии РАН.

Фото 1. Для правобережья р.Пинеги (Голубинский заказник) типичны крупные карстовые лога с выходами гипсов в бортах и в днище и с активными обвально-осыпными процессами. Фото Т.Туюкиной

Пинежский заповедник находится в европейской части подзоны северной тайги, в юго-восточной части Беломорско-Кулойского плато, в районе с интенсивным развитием карста в нижнепермских плотных гипсах. На территории, где проводились исследования, распространён карстовый рельеф двух типов. Для правобережья р. Пинеги (Голубинский заказник) типичны крупные карстовые лога с выходами гипсов в бортах и в днище и с активными обвально-осыпными процессами (фото 1). Вне границ крупных отрицательных карстовых форм гипсовые отложения практически полностью перекрыты четвертичными отложениями ледникового происхождения, и наблюдается покрытый карст. Карстовый рельеф иного типа находится в бассейне левого притока р. Пинеги - р. Чуги, где в настоящее время организован Чугский заказник. Здесь обнаруживаются значительные площади с незадернованными и слабозадернованными межвороночными гипсовыми останцами куполообразной формы (фото 2). Местное название такого карстового рельефа - "шелопняки". "Шелопняки" чередуются с поверхностями, перекрытыми тонким слоем четвертичных отложений (мощностью до полуметра), с многочисленными карстовыми воронками, колодцами и рвами. Такое интенсивное проявление карста и отсутствие четвертичного чехла на больших площадях связано с сохранением и последующим таянием глыб льда в поздневалдайское время, при котором большие массы воды под давлением промывали трещиноватый гипсовый массив и выносили ледниковые отложения сначала в подземные полости, а затем - в речную сеть.

Наиболее ярко геохимические особенности карстовых ландшафтов на плотных гипсах проявляются на участках, где гипсовые отложения выходят на дневную поверхность. Причина своеобразной геохимической обстановки в ландшафтах на гипсах заключается в том, что гипсовые отложения мономинеральны (практически не содержат примесей) и очень однородны по составу - по данным валового химического анализа, на 95-98% состоят из СаSO₄. Такой химический состав пород совершенно не характерен для типичных северотаёжных ландшафтов на отложениях ледникового происхождения. Так, в моренных суглинках содержится SiO₂ - порядка 80% от суммы оксидов, Fe₂O₃ и Аl₂O₃ (в сумме) - около 15%, содержание Р₂O₅, Na₂O, К₂O и др. также на 1-2 порядка выше, чем в гипсах.

Несколько слов о методах. Пробы, отобранные в карстовых и моренных ландшафтах, прошли ряд химических анализов: определялась минерализация и кислотность поверхностных вод, кислотность почв и содержание в них органического вещества, валовой состав минеральных горизонтов почв, массовая доля золы в органах растений и лесных подстилках, а также - азота, фосфора и калия в органах растений и почвах.

Выбор азота, фосфора и калия для более подробного изучения объясняется особой важностью их круговорота в ландшафте. Как известно, азот, фосфор и калий относятся к группе биофильных элементов, без которых невозможно существование какого бы то ни было живого организма, а в ландшафтах на однородных гипсах они оказываются в остром дефиците. В то же время азот, фосфор и калий - это элементы, имеющие разную геохимическую судьбу в ландшафте. В круговороте азота важнейшую роль играет атмосфера (где он содержится преимущественно в форме газа N₂). Обитающие в почве азотфиксирующие микроорганизмы усваивают азот из воздуха, растения поглощают азот, который накопился в почве благодаря деятельности микробиоты. Первичным источником фосфора и калия в почвах являются горные породы. Затем фосфор концентрируется в продуктах разложения "трупов" живых организмов, а калий, образующий более легкорастворимые соединения, быстрее вымывается из почв.

Типичная северная тайга Архангельской области - это редкостойные еловые кустарничково-зеленомошные леса, местами - сосняки которые произрастают на сильнозаболоченных территориях. Почвообразующими являются, как правило, суглинки ледникового происхождения. На водоразделах (то есть привершинных поверхностях плоских моренных холмов) преобладают подзолистые почвы, на болотах - торфяные болотные,а нижних частях склонов вокруг болот - переходные: болотно-подзолистые.

Фото 2. Карстовый рельеф иного типа наблюдается в бассейне левого притока р. Пинеги - р. Чуги: значительные площади с незадернованными и слабозадернованными межвороночными гипсовыми останцами куполообразной формы. Фото Т.Туюкиной

В отличие от этого в гипсово-карстовых ландшафтах формируются почвы, не имеющие аналогов в других ландшафтах, (в том числе, карбонатным карстом). Наиболее яркий пример - это сульфорендзины - почвы, которые приурочены к выходам гипсов. Нижние горизонты (слои) этих почв представляют собой выветренный в различной степени гипс, сверху - единственный тёмный перегнойный горизонт и лесную подстилку. Химические свойства почв, формирующихся на гипсах, также специфичны по всем рассмотренным показателям: а) сульфорендзины наследуют от породы исключительно низкие содержания азота, фосфора и калия в гипсовых минеральных горизонтах; б) имеют низкие содержания органического вещества и золы в подстилках; в) слабокислую реакцию, значительно меньшую кислотность, чем подзолистые почвы.

Влияние карстовых процессов на качество леса неоднозначно. Карстовый рельеф даёт хороший дренаж, которого недостаёт в типичной северной тайге, и это является положительным моментом. Однако бедность почв жизненно необходимыми элементами (за исключением кальция и серы) отрицательно сказывается на состоянии древостоя: наблюдается сильная разреженность, замедленный рост деревьев и внешние проявления болезней (усыхание верхушек, побегов, пожелтение хвои). Можно сказать, что растения тех редколесий, что существуют на гипсовом карсте, имеют "проблемы со здоровьем", похожие на проблемы человека, которого всю жизнь кормят только макаронами с тушёнкой (в данном случае - кальцием и серой). Поэтому из растительного покрова исчезают наименее устойчивые виды, зато появляются редкие и уникальные растения-"гипсолюбы", к примеру, качим пинежский (семейство гвоздичные), и остаются ягель и отдельные кустарнички багульника и голубики. Нормальный для северной тайги лес встречается только в крупных карстовых воронках со сплошным четвертичным чехлом (четвертичные отложения богаты калием, они - как слой кетчупа поверх вышеуказанного блюда, и "аппетит" растительного сообщества здесь резко растёт).

На гипсах массовая доля золы в листьях и хвое в среднем на 1/3 меньше, чем в зональном растительном сообществе. При этом растёт содержание азота в органах растений, но это увеличение не абсолютное, а относительное, и объясняется недостатком других биофильных элементов в растительных тканях. Однако, несмотря на различия субстратов, порядок величин фосфора и калия ассимилирующими органами и мелкими ветвями совпадает и в берёзово-хвойных редколесьях на плотных гипсах, и в ельнике-зеленомошнике на моренных суглинках. Очевидно, в этом проявляются консервативности видов растений по отношению к потреблению химических элементов. Уровни накопления биофильных элементов сохраняются вне зависимости от геохимической обстановки в ландшафте и передаются по наследству; растения либо обеспечивают тем или иным способом потребление элементов-биофилов в необходимом объёме, либо сокращают ареалы своего произрастания.

В гипсово-карстовых ландшафтах благодаря дренирующей способности рельефа заболоченность невелика, но местами встречаются крупные депрессии с болотами и болотными озёрами. Поверхностные воды - менее кислые, более минерализованные и другого (сульфатно-кальциевого) состава, чем в типичной северной тайге.

Итак, в северотаёжных ландшафтах на гипсовом карсте необычны все компоненты природы (рельеф, породы, почвы, растительность, вода), а значит сами они уникальны, требуют дальнейшего изучения и строгой охраны.

Спелеологическая изученность

Влияние карста