Белоглазка, журавчик и мицелий

На фото — почвенный разрез чернозема из заказника «Каменная степь» в Воронежской области. Сразу обращает на себя внимание пестрый, бурый в крупную белую крапинку, горизонт. Многочисленные белые пятна размером 5–10 мм — это карбонатная белоглазка. Когда разрезают эти белые образования, возникает ощущение, что из почвы на тебя смотрит множество глаз.

Белоглазка маркирует аккумулятивно-карбонатный горизонт чернозема (глубина 50–110 см) с максимальным содержанием карбонатов кальция и магния. Со времен основоположника почвоведения Василия Васильевича Докучаева этот горизонт почвоведы обозначают символами B_к, где B отождествляется с нахождением горизонта между (при)поверхностными горизонтами (A) и материнской для почвы породой (C). Подстрочный индекс  к обозначает наличие карбонатов, диагностируемое по вскипанию почвенного образца при взаимодействии с 10-процентной соляной кислотой.

Вскипание карбонатов почвенного образца горизонта B_к при взаимодействии с 10-процентным раствором соляной кислоты. Фото из учебного пособия М. И. Герасимова, М. А. Смирнова, 2022. Диагностика почв

Горизонт B_к можно разделить на два подгоризонта с высоким и низким содержанием белоглазки, проведя границу на глубине 80 см. Ниже и до самого основания разреза (150 см) располагается почвообразующая порода (C_к) — лёссовидные суглинки, которые тоже окарбоначены. Но здесь эти труднорастворимые соединения диффузно рассеяны по всей массе горизонта, в отличие от вышележащей толщи, где произошла сегрегация (от лат. segregatio — «обособление, разделение») карбонатов кальция и магния. За эту особенность такие формы карбонатных новообразований называют сегрегационными, так как нехитрыми манипуляциями их можно легко извлечь для дальнейшего исследования.

Над горизонтом с белоглазкой располагается такая же бурая толща (30–50 см), где встречается единичная белоглазка. Самая верхняя, темная часть профиля соответствует гумусовому горизонту A. Под ним можно выделить на глубине 30–40 см переходный горизонт AB, возникший за счет перемещения гумусированного материала по вертикальным ходам дождевых червей, прячущихся вглубь почвы от зимнего промерзания и летнего иссушения гумусового горизонта, где находится их основная кормовая база в виде многочисленных корней травянистых растений.

Белоглазка возникает в почвах засушливых территорий, где глубина грунтовых вод, обогащенных минеральными солями кальция и магния, сильно варьирует в зависимости от сезона года. При таком пульсирующем режиме грунтовых вод сначала выпадают в осадок небольшие кристаллики. Затем они постепенно вырастают в объекты, легко различимые невооруженным глазом. Это могут быть рыхлые шарообразные образования, легко разминаемые ногтем. Но постепенно они оформляются во всё более и более плотные окарбоначенные пятна и шарики — их почвоведы и называют белоглазкой.

Белоглазка из разреза на главном фото крупным планом. Фото Сергея Лойко с сайта photosoil.tsu.ru

Если же рост карбонатного новообразования продолжится и его размер перевалит за 1 см, то это уже будет карбонатный журавчик.

Карбонатные журавчики из почв юго-востока Томской области. Фото Сергея Лойко с сайта photosoil.tsu.ru

Несколько сросшихся журавчиков образуют так называемые карбонатные куклы, размер которых превышает 5 см. Карбонатные куклы служили игрушками для детей степных регионов. За характерную форму эти новообразования и получили свое название.

Карбонатная кукла. Фото с сайта arkansasgeological.wordpress.com, долина реки Миссисипи, штат Арканзас, США

Карбонатные белоглазка, журавчики и куклы не исчезают после обильного увлажнения, поэтому их относят к стабильным (сегрегационным) карбонатным новообразованиям — в отличие от лабильных (миграционных, дисперсных и натечных), растворяющихся в воде не только весной после схода снега, но даже и после дождя.

В почвах могут встречаться образования карбонатов и еще более причудливой формы, например возникающие по корням.

Карбонатные псевдоморфозы в почвах. Фото из M. Świtoniak et al., 2023. Illustrated Handbook of WRB Soil Classification

К миграционным карбонатным новообразованиям в почвах, способным то появляться, то исчезать в зависимости от степени увлажнения, относится, например, псевдомицелий. Он представляет собой белые или желтоватые (за счет примеси глинистых минералов) прожилки и трубочки, образованные осаждением карбонатов кальция и магния в вытянутых порах диаметром до нескольких миллиметров.

Карбонатный псевдомицелий из приазовского чернозема. Фотография сделана во время полевой почвенной экскурсии в рамках III Международной научной конференции «Современное состояние черноземов». Во время таких полевых почвенных экскурсий почвоведы на живых примерах обсуждают особенности почвообразования. Фото Ивана Семенкова, Ростовская область, 2023 год

В более влажных условиях можно встретить натечные карбонатные новообразования в виде «бородок» — плотного, иногда слоистого белесого налета на нижних поверхностях обломков щебня. Нисходящие токи влаги растворяют карбонаты и выносят их сверху вниз. Но уплощенные камни могут создавать препятствия для миграции растворов, и на нижних гранях таких камней могут начать расти кристаллы карбонатов кальция и магния — младшие братья сталактитов.

Карбонатные бородки на гальке. Фото из учебного пособия М. И. Герасимова, М. А. Смирнова, 2022. Диагностика почв

Карбонаты могут быть диффузно рассеяны в минеральной массе почвы, формируя осветленные пятна в местах своего наибольшего скопления или просто осветляя почву в случае равномерного распределения мелких кристалликов карбонатов кальция и магния.

Диффузно-рассеянные карбонаты в черноземах. Слева — осветление в виде слабо контрастных субвертикальных полос на глубине 50–70 см. Фото Олега Сапрыкина, Новосибирская область, Чистоозерный район, 4,7 км на запад от с. Табулга. В центре — осветление за счет карбонатов наблюдается на глубине 30–70 см. Фото Ивана Семенкова, Исилькульский район Омской области, 2018 год. Фото сделано в рамках экспедиции по проекту РНФ №17-77-20072. Справа — сплошное осветление за счет карбонатов на глубине 80–110 см. Фото Ивана Семенкова, Петуховский район Курганской области

В современной российской Классификации и диагностике почв 2004 года наличие новообразованных карбонатов является одним из диагностических критериев выделения типа «чернозем» и его разделения на подтипы. Также эти новообразования встречаются в других почвах лесостепных, степных и пустынных регионов России и мира.

Карбонаты могут не только образовываться в почве (так называемые вторичные карбонаты), но и наследоваться от породы — быть включениями в виде обломков различного размера или остатков живых организмов, обитавших в породе или слагающих эту породу. Это первичные карбонаты.

Дерново-подзолистая остаточно-карбонатная почва. В нижней части бурого горизонта B (с глубины 90 см) заметны светло-желтые округлые пятна диаметром до 1 см. Это и есть карбонатные обломки. Фото Ивана Семенкова, национальный парк «Смоленское Поозерье», 2022 год. Фотография сделана в рамках экспедиции по проекту РНФ №21-74-20171

В почвообразующей породе карбонаты могут встречаться в виде отдельных включений или быть ее основной частью. Во всех этих случаях почву называют остаточно-карбонатной.

Почвы, подстилаемые карбонатными породами. Вверху справа — суглинистая почва, подстилаемая белой известняковой плитой (плита из мела). Шкала в дюймах. Штат Миссисипи. Фото из Illustrated Guide to Soil Taxonomy, version 2.0. Вверху слева — почвы на плотных карбонатных отложениях. Шкала в сантиметрах. Внизу — ракушечник, разновидность карбонатных отложений, состоящих из остатков раковин моллюсков. Масштаб в дециметрах. Фото в центре и слева из книги M. Świtoniak et al., 2023. Illustrated Handbook of WRB Soil Classification

Почвы с карбонатными новообразованиями приурочены к лесостепным, степным, полупустынным и пустынным регионам. Остаточно-карбонатные почвы можно встретить по всему миру. В зоне распространения лесных почв умеренного пояса к карбонатным отложениям зачастую приурочены более плодородные почвы, так как они имеют реакцию среды, благоприятную для большинства сельскохозяйственных растений. Помимо этого, кальций и магний являются хорошими структурирующими агентами, поэтому почвы с их высоким содержанием имеют более благоприятный агрегатный состав, в них реже застаивается влага и корни имеют больше доступа к кислороду.

Фото Сергея Лойко с сайта photosoil.tsu.ru.

Иван Семенков