Разнообразие растительных сообществ и почв на самозарастающих карьерах в южной тундре

Изучено взаимосвязанное и взаимообусловленное развитие растительности и почв в ходе первичных экогенетических сукцессий на карьерах по добыче строительных материалов в условиях южной кустарниковой тундры северо-востока европейской части России (окрестности г. Воркуты). Исследованные карьеры характеризуются разной длительностью самозарастания, разными по гранулометрическому составу (суглинки, пески, пески с гравием) и влажности субстратами. Анализ видового состава, структуры фитоценозов и морфологического строения почв на 61 пробной площади позволил описать ход ксерархных, мезархных и гидрархных типов первичных сукцессий. В течение первых шести десятилетий самозарастания на территории карьеров формирования типичных тундровой растительности и почв, характерных для субарктических регионов, не отмечено. В ксероморфных экотопах под криптогамными и лишайниковыми сообществами описаны псаммоземы гумусовые. В мезоморфных условиях под травяно-моховыми сообществами с ивой формируются пелоземы и псаммоземы. В гидроморфных экотопах под ивняками осоково/хвощево-моховыми зафиксированы торфяно-глееземы. В дренированных условиях в почвах карьеров отмечено обособление органогенных горизонтов (подстилок). В суглинистых почвах слабо выражены признаки оглеения в верхней части профиля, в гравийно-песчаных и песчаных — альфегумусовых процессов. Для переувлажненных почв характерно развитие процессов оторфовывания, потечности гумуса и оглеения. На территории карьеров зафиксированы проявления криогенеза (криогенная сортировка материала, криогенное растрескивание, криотурбации, формировование пятен-медальонов и бугорков). Формирование растительных сообществ способствует стабилизации субстрата карьеров и определяет накопление почвенного органического углерода. Как и в фоновых почвах, запасы С_орг в почвах карьеров возрастают по мере увеличения их влажности. Под малопродуктивными сомкнутыми сообществами ксероморфных экотопов запасы С_орг в почвах в 8 раз меньше, чем в фоновых почвах, соответствующих им по увлажнению. Под быстро формирующимися сомкнутыми сообществами гидроморфных экотопов карьеров показатель в 2 раза меньше фонового.

1. Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров на северо-западе Русской равнины. СПб.: Изд-во СПбГУ, 2006. 208 с.

2. Андреичева Л.Н. Плейстоцен Европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 323 с.

3. Андроханов В.А., Овсянникова С.В., Курачев В.М. Техноземы: свойства, режимы, функционирование. Новосибирск: Наука, 2000. 202 с.

4. Атлас почв Республики Коми. Сыктывкар: Коми республиканская типография, 2010. 356 c.

5. Водяницкий Ю.Н. Железо в гидроморфных почвах. М.: АПР, 2017. 160 с.

6. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1000000 (третье поколение). Серия Уральская. Лист Q-41 — Воркута. Объяснит. зап. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2007. 541 с.

7. Данилов И.Д. Водораздельные песчано-галечные отложения Воркутского района / Кайнозойский покров Большеземельской тундры. М.: Изд-во МГУ, 1963. С. 192–210.

8. Данилов И.Д. Возраст и принципы стратиграфии новейших отложений морских равнин севера Евразии // Вестн. Моск. ун-та. Серия География. 1971. № 5. С. 56–61.

9. Евдокимова Г.А., Мозгова Н.П. Микроорганизмы тундровых и лесных подзолов Кольского Севера. Апатиты: Кольский НЦ РАН, 2001. 184 с.

10. Забоева И.В. Почвы и земельные ресурсы Коми АССР. Сыктывкар: Коми книжное изд-во, 1975. 344 с.

11. Игнатенко И.В. Почвы восточно-европейской тундры и лесотундры. М.: Наука, 1979. 278 с.

12. Исаков В.А. Геолого-геоморфологическое районирование бассейна р. Сейды (восток Большеземельской тундры) на основе цифровой модели рельефа ArcticDEM // Вестн. геонаук. 2023. № 10 (346). C. 42–50. https://doi.org/10.19110/geov.2023.10.5

13. Каверин Д.А., Пастухов А.В., Новаковский А.Б. Особенности современного температурного режима почвогрунтов на участке пересечения бугристого торфяника автодорогой на юге Большеземельской тундры // Криосфера Земли. 2020. № 1. С. 23–33. https://doi.org/10.21782/KZ1560-7496-2020-1(23-33)

14. Лавриненко О.В., Лавриненко И.А. Зональная растительность равнинных восточноевропейских тундр // Растительность России. 2018. № 32. С. 35–108.https://doi.org/10.31111/vegrus/2018.32.35

15. Махонина Г.И. Экологические аспекты почвообразования в техногенных экосистемах Урала. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2003. 356 с.

16. Минаева Т.Ю., Аветов Н.А., Большаков Р.Г. и др. Экологическая реставрация в Арктике: обзор международного и российского опыта. Сыктывкар–Нарьян-Мар: Триада, 2016. 288 с.

17. Новаковский А.Б. Взаимодействие Excel и статистического пакета R для обработки данных в экологии // Вестн. ИБ Коми НЦ УрО РАН. 2016. № 3 (197). С. 26–33.https://doi.org/10.31140/j.vestnikib.2016.3(197).4

18. Полевой определитель почв России. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 2008. 182 с.

19. Попов А.И. Отчет о производстве геологической съемки масштаба 1 : 50000 в Воркутинском промышленном районе на территории листов Q-41-20 и Q-41-2. М., 1963.

20. Природная среда тундры в условиях открытой разработки угля (на примере Юньягинского месторождения). Сыктывкар, 2005. 245 с

21. Разумовский С.М. Труды по экологии и географии. М.: Тов-во научных изд. КМК, 2011. 722 с.

22. Секретарева Н.А. Сосудистые растения Российской Арктики и сопредельных территорий. М.: Тов-во научных изд. КМК, 2004. 131 с.

23. Сумина О.И. Формирование растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера России. СПб.: Информ-Навигатор, 2013. 340 с.

24. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумидных областях. М.: Наука, 1971. 268 с.

25. Федорец Н.Г., Соколов А.И., Крышень А.М., Медведева М.В., Костина Е.Э. Формирование лесных сообществ на техногенных землях северо-запада таежной зоны России (на примере Карелии). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. 130 с.

26. Abakumov E., Zverev A., Andronov E., Nizamutdinov T. Microbial Composition of Natural, Agricultural, and Technogenic Soils of Both Forest and Forest-Tundra of the Russian North // Appl. Sci. 2023. Vol. 13. Art. 8981.https://doi.org/10.3390/app13158981

27. Abakumov E.V., Maksimova E.I., Lagoda A.V., Koptseva E.M. Soil Formation in the Quarries for Limestone and Clay Production in the Ukhta Region // Eurasian Soil Sci. 2011. Vol. 44. № 4. P. 380–385.https://doi.org/10.1134/S1064229311040028

28. Bliss L.C., Peterson K.M. Plant succession, competition and the physiological constraints of species in the Arctic / Arctic ecosystems in a changing climate, an ecological perspective / F.S. Chapin III, R.L. Jefferies, J.F. Reynolds, G.R. Shaver, J. Svoboda (Еds.). San Diego. CA: Academic Press, 1992. P. 111–136.

29. Bockheim J.G. Recognition of cryoturbation for classifying permafrost-affected soils // Geoderma. 1998. Vol. 81. № 3–4. P. 281–293. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(97)00115-8

30. Bockheim J.G., Mazhitova G., Kimble J.M., Tarnocai C. Controversies on the genesis and classification of permafrost-affected soils // Geoderma. 2006. Vol. 137. № 1–2. P. 33–39. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.08.019

31. Chapin III F.S., Sommerkorn M., Robards M.D., Hillmer-Pegram K. Ecosystem stewardship: A resilience framework for arctic conservation // Glob. Environ. Change. 2015. Vol. 34. P. 207–217. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2015.07.003

32. Connell J.H., Slatyer R.O. Mechanisms of succession in natural communities and their role in community stability and organization // Am. Nat. 1977. Vol. 111. № 982. P. 1119–1144.

33. Emmer I.M. Humus form and soil development during a primary succession of monoculture Pinus sylvestris forests on poor sandy substrates. Amsterdam: Annals of Forest Science, 1995. 135 p.

34. Forbes B.C. Tundra disturbance studies. IV. Species establishment on anthropogenic primary surfaces, Yamal Peninsula, northwest Siberia, Russia // Polar Geogr. 1997. Vol. 21. P. 79–100.

35. Forbes B.C., Ebersole J.J., Strandberg B. Anthropogenic Disturbance and Patch Dynamics in Circumpolar Arctic Ecosystems // Conserv. Biol. 2001. Vol. 15. № 4. P. 954–969.

36. Grime J.P., Hodgson J.G., Hunt R. Comparative plant ecology: a functional approach to common British species. London: Unwin Hyman, 1988. 742 p. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1094-7

37. Hodgetts N.G., Söderström L., Blockeel T.L., Caspari S., Ignatov M.S., Konstantinova N.A., Lockhart N., Papp B., Schröck C., Sim-Sim M., Bell D., Bell N.E., Blom H.H., Bruggeman-Nannenga M.A., Brugués M., Enroth J., Flatberg K.I., Garilleti R., Hedenäs L., Holyoak D.T., Hugonnot V., Kariyawasam I., Köckinger H., Kučera J., Lara F., Porley R.D. An annotated checklist of bryophytes of Europe, Macaronesia and Cyprus // J. Bryol. 2020. Vol. 42. № 1. P. 1–116. https://doi.org/10.1080/03736687.2019.1694329

38. Hugelius G., Tarnocai C., Broll G., Canadell J.G., Kuhry P., Swanson D.K. The Northern Circumpolar Soil Carbon Database: spatially distributed datasets of soil coverage and soil carbon storage in the northern permafrost regions // Earth Syst. Sci. 2013. Vol. 5. P. 3–13. https://doi.org/10.5194/essd-5-3-2013

39. Hugelius G., Strauss J., Zubrzycki S., Harden J.W., Schuur E.A.G., Ping C.-L., Schirrmeister L., Grosse G., Michaelson G.J., Koven C.D., O,Donnell J.A., Elberling B., Mishra U., Camill P., Yu Z., Palmtag J., Kuhry P. Estimated stocks of circumpolar permafrost carbon with quantified uncertainty ranges and identified data gaps // Biogeosciences. 2014. Vol. 11. № 23. P. 6573–6593. https://doi.org/10.5194/bg-11-6573-2014

40. Huntington H.P., Boyle M., Flowers G.E., et al. The influence of human activity in the Arctic on climate and climate impacts. // Clim. Change. 2007. Vol. 82. Art. 77. https://doi.org/10.1007/s10584-006-9162-y

41. Landolt E., Bäumler B., Erhardt A., Hegg O., Klötzli F., Lämmler W., et al. Flora indicativa. Ökologische Zeigerwerte und biologische Kennzeichen zur Flora der Schweiz und der Alpen. Ecological indicators values and biological attributes of the flora of Switzerland and the Alps. 2nd ed. Bern: Haupt., 2010. 376 p.

42. Likhanova I.A., Deneva S.V., Kholopov Y.V., Kuznetsova E.G., Shakhtarova O.V., Lapteva E.M. The Effect of Hydromorphism on Soils and Soil Organic Matter during the Primary Succession Processes of Forest Vegetation on Ancient Alluvial Sands of the European NorthEast of Russia // Forests. 2022. Vol. 13. № 2. Art. 230. https://doi.org/10.3390/f13020230

43. Likhanova I.A., Kuznetsova E.G., Kholopov Yu.V., Deneva S.V., Lapteva E.M. Soil Formation on Loamy Deposits in Technogenic Landscapes of the Taiga Zone in the Northeast of the European Part of Russia // Eurasian Soil Sci. 2024. Vol. 57. № 3. P. 363–379. https://doi.org/10.1134/S1064229323603128

44. Likhanova I.A., Deneva S.V., Lapteva E.M. Specific Features of Initial Pedogenesis in Southern Tundra of the European Northeast of Russia // Eurasian Soil Sci. 2025. Vol. 58. Art. 88. https://doi.org/10.1134/S1064229324604827

45. Nierop K., Lagen В., Buurman Р. Composition of plant tissues and soil organic matter in the first stages of a vegetation succession // Geoderma. 2001. Vol. 100. Р. 1–24. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(00)00078-1

46. Oberman N.G., Mazhitova G.G. Permafrost mapping of Northeast European Russia based on period of the climatic warming of 1970–1995 // Nor. Geogr. Tidsskr. 2003. Vol. 57. № 2. P. 111–120. https://doi.org/10.1080/00291950310001513

47. Patova E.N., Kulyugina E.E., Deneva S.V. Processes of natural soil and vegetation recovery on a worked-out open pit coal mine (Bol,shezemel,skaya tundra) // Russ. J. Ecol. 2016. Vol. 47. P. 228–233.

48. Pietrzykowski M., Daniels W.L. Estimation of carbon sequestration by pine (Pinus sylvestris L.) ecosystems developed on reforested post-mining sites in Poland on differing mine soil substrates // Ecol. Eng. 2014. Vol. 73. P. 209–218. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.058

49. Ping C.L., Michaelson G.J., Kimble J.M., Romanovsky V.E., Shur Y.L., Swanson D.K., Walker D.A. Cryogenesis and soil formation along a bioclimate gradient in Arctic North America // J. Geophys. Res. 113. Art. G03S12. https://doi.org/10.1029/2008JG000744

50. Rusanova G.V., Deneva S.V., Shakhtarova O.V. Specific Features of the Genesis of Automorphic Soils of the Northern Forest-Tundra (Southeast of the Bol,shezemel,skaya Tundra) // Eurasian Soil Sci. 2015. Vol. 48. № 2. P. 128–138. https://doi.org/10.1134/S1064229315020106

51. Shamrikova E.V., Vanchikova E.V., Kondratenok B.M., Lapteva E.M., Kostrova S.N. Problems and limitations of the dichromatometric method for measuring soil organic matter content: a review // Eurasian Soil Sci. 2022. Vol. 55. P. 861–867. https://doi.org/10.1134/s1064229322070092

52. Sourkova M., Frouz J., Santruckova H. Accumulation of carbon, nitrogen and phosphorus duringsoil formation on alder spoil heaps after brown-coal mining, near Sokolov (Czech Republic) // Geoderma. 2005. Vol. 124. P. 203–214. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.05.001

53. Tape K.D., Verbyla D., Welker J.M. Twentieth century erosion in Arctic Alaska foothills: The influence of shrubs, runoff, and permafrost // J. Geophys. Res. 2011. Vol. 116. Art. G04024. https://doi.org/ 10.1029/2011JG001795

54. Tarnocai C., Canadell J., Mazhitova G., Schuur E.A.G., Kuhry P., Zimov S. Soil Organic Carbon Stocks in the Northern Circumpolar Permafrost Region // Glob. Biogeochem. Cy. 2009. Vol. 23. № 2. Art. GB2023. https://doi.org/10.1029/2008GB003327

55. Tedrow J.C.F., Cantlon J.E. Concepts of soil formation and classification in Arctic regions // Arctic. 1958. Vol. 11. № 3. P. 166–179. https://doi.org/10.14430/arctic3742

56. Tichý L. JUICE, software for vegetation classification // J. Veg. Sci. 2002. Vol. 13. P. 451–453.van Soest M.A.J., Anderson N.J., Bullard J.E. Arctic soil development under changing climate conditions // Catena. 2025. Vol. 254. № 12. Art. 108938. https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.108938

57. Walker D.A., Webber P.J., Binnian E.F., Everett K.R., Lederer N.D., Nordstrand E.A., Walker M. Cumulative Impacts of Oil Fields on Northern Alaskan Landscapes // Science. 1987. Vol. 238. P. 757–761. https://doi.org/10.1126/science.238.4828.757

58. Walker L.R., Chapin III F.S. Interactions among processes controlling successional change // Oikos. 1987. Vol. 50. № 1. P. 131–155. https://doi.org/10.2307/3565409

59. Westberg M., Moberg R., Myrdal M., Nordin A., Ekman S. Santesson,s Checklist of Fennoscandian LichenForming and Lichenicolous Fungi. Uppsala: Uppsala Univ., 2021. 933 p.