В сибирской лесостепи, среди бескрайних просторов Кузбасса, природа ведет упорную борьбу за жизнь на, казалось бы, мертвых землях. Угольные разрезы, оставляя после себя огромные терриконы и отвалы пустой породы, наносят ландшафту глубокие раны. Но, как показывает новое исследование российских ученых, эти техногенные пустоши не обречены навечно. Здесь, на переваленных и перемешанных горных породах — песчаниках, алевролитах и аргиллитах — начинается удивительный процесс самовосстановления, который местные почвоведы назвали «эмбриоземообразованием». Это значит, что почва, словно зародыш, рождается заново прямо на глазах.

Ученые из Пермского университета и Новосибирского института почвоведения обследовали отвалы разного возраста — от 10 до 40 лет — и обнаружили целую эволюционную лестницу из четырёх типов почв. На самых молодых участках, где едва пробивается трава и редкие кустики ивы, формируются так называемые инициальные эмбриозёмы. Это почти безжизненная смесь из щебня и пыли, которая даже на ощупь напоминает строительный мусор. Однако по мере того, как на отвал приходят растения — сначала устойчивые полынь и клевер, а затем и деревья: осина, берёза и сосна, — картина меняется. Верхний слой начинает темнеть, в нём появляется всё больше мелкозёма, а в толще породы заметны углистые частицы, доставшиеся в наследство от старых пластов. Самые «взрослые» почвы — дерновые и гумусово-аккумулятивные эмбриоземы — уже напоминают настоящий газон: в них есть плотный дёрн из трав, рыхлый перегнойный горизонт и даже лесная подстилка из прошлогодней листвы и хвои.

Интересно, что химическая жизнь этих новых почв напрямую зависит от растительности. Там, где растительный покров ещё скуден, реакция среды остаётся щелочной, что характерно для местных горных пород. Но как только корни трав начинают пронизывать грунт, выделяя органические кислоты, а опавшие листья перегнивают, почва постепенно становится нейтральной, а её плотность заметно снижается. Самое неожиданное — содержание органического вещества в этих эмбриозёмах оказалось даже выше, чем в фоновых, нетронутых чернозёмах окрестностей. Но этот рекорд — обманчив: «жирность» почвы обеспечена не столько плодородным перегноем, сколько микроскопическими вкраплениями самого угля, которые повышают показатели, но не всегда несут пользу для растений.

Настоящим индикатором возрождения земли стали ферменты. В свежих отвалах бактерии и грибы почти не активны, но с каждым десятилетием, по мере развития травянистого ковра, ферментативная активность резко возрастает. Особенно показательна каталаза — фермент, участвующий в «дыхании» почвы, который начинает работать на полную мощность именно там, где сформировался устойчивый растительный сообщество. А вот с уреазой, отвечающей за превращение азота в доступную для растений форму, всё сложнее: её активность растёт не линейно, а скачками, и зависит от того, сколько органики поступило из корней.

Однако даже в этих, казалось бы, обновленных землях таится скрытая угроза. Хотя общий уровень загрязнения по принятым нормативам оказался допустимым, анализ показал, что грунты отвалов обогащены тяжёлыми металлами. Содержание цинка, свинца, меди и никеля здесь заметно превышает естественный фон. Особенно тревожным оказалось присутствие мышьяка — его концентрация в инициальных и некоторых органо-аккумулятивных почвах характеризуется как «сильное загрязнение» по геохимическому индексу. Эти металлы — не привозные, они «родные» для здешних пород, которые миллионы лет лежали в толще земли, а теперь оказались на поверхности, где под действием воздуха и воды начинают активно выветриваться, переходя в подвижные формы.

Итог этого многолетнего эксперимента самой природы обнадёживает, но настораживает одновременно. С одной стороны, жизнь действительно пробивает себе дорогу: за 40 лет на бесплодном щебне формируются полноценные, структурированные почвы со своей флорой и фауной. Этот самовосстановительный потенциал Кузбасса даёт шанс на то, что брошенные разрезы не останутся «лунными ландшафтами» навсегда. С другой стороны, химический «призрак» угольных пластов в виде мышьяка и тяжёлых металлов остаётся в верхних слоях надолго. Это значит, что для возвращения таких земель в сельскохозяйственный оборот или для строительства на них жилья одной лишь красоты травяного покрова недостаточно — нужны долгие годы мониторинга и, возможно, дополнительные меры по очистке. Природа сильна, но её собственные ресурсы не безграничны, и подарок в виде угольной крошки в почве может оказаться с двойным дном.

Исследование опубликовано в журнале «Трансформация экосистем»

Изображение на обложке: разработано Magnific