Исследования ученых показывают, что традиционная деятельность человека приводила к накоплению углерода в почвах на протяжении многих веков. Археологические объекты с такими почвами известны и хорошо изучены в Амазонии, Европе, Африке, но для Сибири о них почти нет данных. Биологи и археологи ТГУ изучили темные почвы на территории археологических памятников Шайтан III и Кетский острог. Концентрация углерода в почвах, которые когда-то использовали люди, оказалась в разы выше, чем в рядом расположенных природных аналогах.
Раскопки памятников Шайтан III и Кетский острог / © Фото предоставлено ученым БИ ТГУ Сергеем Лойко, пресс-служба ТГУ
Результаты исследований опубликованы в журнале Geoderma (Q1).
– Первый археологический памятник – Кетский острог, или село Кетское, представляет собой поселение, существовавшее с XVII по XX века. Одним из занятий его жителей было сельское хозяйство, в том числе и огородничество, – рассказывает один из авторов статьи, заведующий лабораторией «БиоГеоКлим» ТГУ Сергей Лойко. – Второй памятник – Шайтан III – историческое поселение металлургов и коневодов, функционирующее с Х по ХVII век. Мы стремились понять, насколько человеческая деятельность увеличила запасы углерода и химическое плодородие в почвах этих поселений, насколько устойчивы во времени эти изменения.
Ученые ТГУ исследовали четыре почвенных профиля с этих двух археологических памятников и два соответствующих контрольных профиля, расположенных поблизости в тайге. Сравнительный анализ показал контрастное влияние человеческой деятельности на почвы в Кетском остроге и Шайтане.
– В Кетском остроге ведение сельского хозяйства русским населением увеличило плодородие почвы, и этот эффект сохраняется по сей день, хотя поселение исчезло более 60 лет назад, – объясняет Сергей Лойко. – Деятельность человека улучшила содержание доступных для растений кальция и магния, снизила кислотность, выросло содержание фосфора, калия и азота.
Наиболее близкими аналогами почв Кетского острога являются плагенные почвы Западной и Центральной Европы, обязательным элементом формирования которых является удобрение почв подстилками из мест содержания животных. В России такие почвы встречаются заметно реже – в силу иных географических условий. Особенностью же изученных почв является большая примесь древесных углей, что связано с удобрением огородных почв золой из печей.
В памятнике Шайтан III, существовавшем почти семь столетий, химическое плодородие тоже было улучшено, но заметно менялось с глубиной. Так как на этом поселении жили металлурги, почвы памятника богаты обугленным органическим веществом и сильнее всего напоминают амазонские темные земли по свойствам слагающего органического вещества. Но принципиальным отличием является то, что эти почвы являются результатом непреднамеренного воздействия человека.
Антропизация в разы увеличила запасы стабильных форм углерода в почвах на обоих участках. Почвы Шайтана III оказались более эффективным поглотителем углерода, чем почвы Кетского острога. Запас углерода там почти в 10 раз превышает его количество в почвах из контрольных таежных профилей, не обработанных человеком. И несмотря на то, что на Шайтане III люди не обитают уже четыре столетия, сформированный запас углерода по-прежнему высок и стабилен.
– Сейчас в контексте необходимости снижения уровня углерода в атмосфере много говорится о необходимости создания углеродных ферм – территорий, где за счет определенных видов растительности будет идти активное сокращение углерода, который является главной составляющей парниковых газов, – поясняет Сергей Лойко. – Так вот, такие места, как Шайтан III и Кетский острог, по сути своей и являются углеродными фермами древности.
Люди не создавали их преднамеренно. Они просто жили, засевали огороды и прилегающие к поселениям запашки, выращивали лошадей и других животных. Такие типы хозяйствования приводят к повышению способности почв к накоплению углерода. И что важно, он многие столетия находится в них в стабильном состоянии. Изученные почвы подсказывают иной взгляд на органические отходы.
Сочетание поступления в почву органических отходов животного и растительного происхождения, костей (источник кальция) в совокупности с древесным углем способствуют не только стабилизации углерода, но и увеличению плодородия почв. В дальнейшем ученые ТГУ нацелены на поиск и картографирование подобных почв в тайге Томской области, определение их дальнейшего потенциального времени существования. Эти почвы являются объектами культурного наследия, и часть из них достойна придания им охранного статуса.
Данные для исследования получены в рамках стратегического проекта ТГУ «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни», поддержанного федеральной программой «Приоритет 2030».
