Soil geographic pattern in Cryolithozone of the North-East of Pechora Lowland

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The regional geographic patterns of distribution of permafrost soils are characterized, taking into account the bioclimatic, geocryological and lithological features of the eastern sector of the Pechora Lowland. Geographic analysis of the spatial differentiation of permafrost soils was carried out in the context of the classification scheme for the genesis of permafrost. Permafrost (mainly gley) soils underlain by climatically determined permafrost rocks are widespread in the northern part of the region, where modern climatic conditions are favorable for the preservation of permafrost in mineral soil-forming rocks. The proportion of frozen soils with climate-related permafrost, weakly resistant to thawing during climate change, gradually decreases to the south. Among gleyic permafrost soils, the majority (up to 70%) falls on profiles with climate-related, ecosystem-modified permafrost. In these soils, organic horizons with a total thickness of 10 to 50 cm partly provide ecosystem protection of permafrost from thawing. Peaty permafrost soils associated with ecosystem-protected permafrost are maximally distributed (~20%) in the central zone of the regional tundra-taiga ecotone, which is mainly due to a combination of modern climatic and paleogeographic conditions. Climate changes predicted in the flat part of the Subarctic of the European north-east of Russia will lead to only partial thawing of permafrost, affecting mainly frozen soils on climate-related permafrost.

About the authors

D. A. Kaverin

Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dkav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2559-2340

Institute of Biology

Russian Federation, Syktyvkar, 167982

A. V. Pastukhov

Komi Science Centre of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dkav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9368-9270

Institute of Biology

Russian Federation, Syktyvkar, 167982

References

  1. Аветов Н.А., Кузнецов О.Л., Шишконакова Е.А. Опыт использования классификации и диагностики почв России в систематике торфяных почв биогеоценозов олиготрофных болот северотаежной подзоны Западной Сибири // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17, почвоведение. 2019. № 4. С. 37–47.
  2. Андреичева Л.Н. Плейстоцен европейского Северо-Востока. Екатеринбург: УрО РАН, 2002. 322 с.
  3. Андреичева Л.Н., Голубева Ю.В. Эволюция природной среды и климата Арктики в квартере // Вестник Института геологии. 2008. № 4. С. 2–6.
  4. Атлас Архангельской области / Под ред. Федорова Д.Ф. М.: Главное управление геодезии и картографии при совете министров СССР, 1976. 72 с.
  5. Атлас Республики Коми / Отв. ред. Корниенко Е.В. М.: Феория, 2011. 448 с.
  6. Атлас Республики Коми по климату и гидрологии / Отв. ред. Таскаев А.И. М.: Дрофа, Дик, 1997. 115 с.
  7. Вакулин А.А. Основы геокриологии. Тюмень: Изд-во Тюменского гос. ун-та, 2011. 220 с.
  8. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева Н.А., Волкова Е.М., Сулержицкий Л.Д., Чижова Ю.Н., Юнгнер Х. Радиоуглеродные датировки и голоценовая динамика бугров пучения в долине реки Уса // Доклады АН. 2002. Т. 384. № 3. С. 395–401.
  9. Геокриологическая карта СССР. М-б 1 : 2.5 млн. / Под ред. Ершовой Е.Д., Кондратьевой К.А. М.: Мин. геологии СССР и МГУ, 1998. 16 л.
  10. Горячкин С.В. Почвенный покров Севера (структура, генезис, экология, эволюция). М.: ГЕОС, 2010. 414 с.
  11. Государственная почвенная карта России, масштаб 1 : 1 млн. Лист Q-41 “Воркута” / Отв. ред. Шишов Л.Л. М.: ФСГКР, 2000.
  12. Губин С.В., Лупачев А.В. Подходы к классификации почв аккумулятивных берегов морей восточного сектора Российской Арктики // Почвоведение. 2022. № 1. С. 25–32. https://doi.org/10.31857/S0032180X22010051
  13. Исаков В.А. Геолого-геоморфологическое районирование бассейна р. Сейды (восток Большеземельской тундры) на основе цифровой модели рельефа ArcticDEM // Вестник геонаук. 2023. № 10. Т. 346. C. 42–50. https://doi.org/10.19110/geov.2023.10.5
  14. Каверин Д.А. Температурные режимы почв Субарктики европейского Северо-Востока в условиях современных климатических и ландшафтных изменений. Автореф. дис. … докт. геогр. наук. М., 2022. 48 с.
  15. Карта растительности европейской части СССР. М-б 1 : 2500000 / Под ред. Исаченко Т.И., Лавренко Е.М. М.: ГУГК, 1979. Лист 2.
  16. Карта четвертичных отложений территории Российской Федерации. М-б: 1 : 2500000 / Под ред. Петрова О.В. М.: Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, ФГБУ ВСЕГЕИ, 2010.
  17. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  18. Литолого-палеогеографическая карта СССР. Четвертичный период. Послеледниковье 10-0 тыс. лет. / Под ред. Безруков П.Л. и др. М-б 1 : 7 500 000. М.: ГУГиК Министерства геологии СССР, 1966.
  19. Максимова Л.Н., Оспенников Е.Н. Эволюция болотных систем и мерзлотных условий Большеземельской тундры в голоцене // Криосфера Земли. 2012. Т. 16. № 3. С. 53–61.
  20. Матвеева Н.В. Зональность в растительном покрове Арктики // Тр. Ботанического ин-та им. В.Л. Комарова. 1998. Вып. 21. 220 с.
  21. Осадчая Г.Г. мерзлотные ландшафты Большеземельской тундры как основа рационального природопользования: Автореф. дис. ... докт. геогр. наук. Ухта, 2018. 36 с.
  22. Осадчая Г.Г., Тумель Н.В. Локальные ландшафты как индикаторы геокриологической зональности (на примере европейского северо-востока) // Криосфера Земли. 2012. Т. XVI. № 3. С. 62–71.
  23. Осадчая Г.Г., Тумель Н.В., Зенгина Т.Ю., Лаптева Е.М. Обзорная геокриологическая карта Большеземельской тундры (Республика Коми и Ненецкий автономный округ). М-б 1 : 1000 000 // Отчет проекта ПРООН/ГЭФ/ЕС “Укрепление системы особо охраняемых природных территорий Республики Коми в целях сохранения биоразнообразия первичных лесов в районе верховьев р. Печора”. Сыктывкар, 2015. 112 с.
  24. Оспенников Е.Н. Болотообразование // Основы геокриологии. Ч. 4. Динамическая геокриология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. С. 600–612.
  25. Пастухов А.В., Каверин Д.А., Щанов В.М. Построение региональных цифровых тематических карт (на примере карты запасов углерода в почвах бассейна р. Уса) // Почвоведение. 2016. № 9. С. 1042–1051. https://doi.org/10.7868/S0032180X16090100
  26. Пастухов А.В., Марченко-Вагапова Т.И., Каверин Д.А., Кулижский С.П., Кузнецов О.Л., Панов В.С. Динамика развития бугристых торфяников на южной границе Восточно-Европейской криолитозоны // Почвоведение. 2017. № 5. С. 544–557. https://doi.org/10.7868/S0032180X17030091
  27. Почвенная карта РСФСР М 2.5 млн под ред. В.М. Фридланда. М.: ГУГК, 1988. Лист 6.
  28. Пьявченко Н.И. Торфяные болота, их природное и хозяйственное значение. М.: Наука, 1985. 153 с.
  29. Ривкин Ф.М., Власова Ю.В., Пармузин И.С. Закономерности изменения геокриологических условий в результате осадки мерзлых пород при оттаивании // Криосфера Земли. 2017. Т. XXI. № 6. С. 26–34.
  30. Савин И.Ю. Анализ почвенных ресурсов на основе геоинформационных технологий. Автореферат дис. ... докт. с./х. наук. М., 2004. 50 с.
  31. Шполянская Н.А., Осадчая Г.Г., Малкова Г.В. Современное изменение климата и реакция криолитозоны (на примере Западной Сибири и европейского севера России) // Вестник МГОУ. Сер. Географическая среда и живые системы. 2022. № 1. С. 6–30. https://doi.org/10.18384/2712-7621-2022-1-6-30
  32. Biskaborn B.K., Smith S.L., Noetzli J., Matthes H., Vieira G., D.A. Streletskiy, Schoeneich P., Romanovsky V.E. et al. Permafrost is warming at a global scale // Nature Communications. 2019. V. 10(1). P 1–11. https://doi.org/10.1038/s41467-018-08240-4
  33. Bockheim J. Cryopedology. N.Y.: Springer, 2015. 177 p.
  34. ERDAS Field Guide 2005. Georgia: Leica Geosystems Geospatial Imaging, 2006. 653 p.
  35. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria.
  36. Kaverin D., Malkova G., Zamolodchikov D., Shiklomanov N., Pastukhov A., Novakovskiy A., Sadurtdinov M., Skvortsov A., Tsarev A., Pochikalov A., Malitsky S., Kraev G. Long-term active layer monitoring at CALM sites in the Russian European North // Polar Geography. 2021. V. 44. https://doi.org/10.1080/1088937X.2021.1981476
  37. Romanovsky V., Isaksen K., Drozdov D., Anisimov O., Instanes A., Leibman M., McGuire A.D., Shiklomanov N., Smith S., Walker D. Changing permafrost and its impacts // Snow, Water, Ice and Permafrost in the Arctic (SWIPA) // Arctic Monitoring and Assessment Programme (AMAP). 2017. P. 65–102.
  38. Shur Y.L., Jorgenson M.T. Patterns of permafrost formation and degradation in relation to climate and ecosystems // Permafrost and Periglacial Processes. 2007. V. 18. P. 7–19. https://doi.org/10.1002/pP.582
  39. Stendel M., Christensen J. H., Marchenko S., Romanovsky V., Kaverin D., Rinke A., Matthes H., Kuhry P., Rivkin F., Daanen R. Size matters – very high resolution permafrost simulations on the 4 km scale in northeast European Russia // Geophysical. Res. Abstr. 2011. № 13. P. EGU2011-6493.
  40. Streletskiy D.A., Shiklomanov N.I., Little J.D. Nelson F.E., Brown J., Nyland K.E., Klene A.E. Thaw subsidence in undisturbed tundra landscapes, Barrow, Alaska, 1962–2015 // Permafrost and Periglacial Processes. 2017. V. 28(3). P. 566–572. https://doi.org/10.1002/ppp.1918

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Geographical location of the study areas, the areas are indicated by red numbers and dotted boundaries on the regional map-scheme. Southern boundaries of permafrost distribution [23]: 1 - continuous (permafrost area ≥ 80%); 2 - discontinuous (permafrost 50-80%); 3 - massive-island (permafrost 20-50%); 4 - island (permafrost ≤ 20%).

Download (309KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Shares of soils with different thicknesses of organogenic horizons in the structure of the soil cover of the study areas: A - automorphic; PH - semi-hydromorphic; H - hydromorphic. Types of permafrost rocks (PMF): K - climatically determined; KM - ecosystem-modified; KE - climatically determined ecosystem-protected; E - ecosystem-protected. The shares of permafrost soils are shown in blue contours and numbers. The numbering of the study areas is shown at the top of the diagrams.

Download (101KB)
Indexing metadata
4. Рис. 3. Географические закономерности распространения мерзлотных почв. Подзоны распространения ММП: I – сплошного; II – прерывистого; III – массивно-островного; IV – островного. Серой пунктирной линией выделены широтные границы районов исследований.

Download (135KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Physical and geographical situation on the accumulative-denudation ice-sea plain: (a) – during the Holocene climatic optimum [2, 18,]; (b) – at present [5, 6, 14, 21]. Climatic characteristics: Tyear – average annual air temperature; P – annual precipitation. Predominant Quaternary deposits: m – marine; g – glacial; f – fluvioglacial; la – glacial-lacustrine. In part (a), the dotted lines outline the areas of: gray – intensive peat accumulation and blue – marine transgressions in the Holocene. In part (b), the areas of predominantly swampy areas are outlined with dotted lines: blue – polygonal, brown – flat-humpy, black – large-humpy.

Download (218KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences