Infl uence of environmental conditions on the diversity of soils on the Kuril Ridge islands: a case study of the islands Urup and Simushir

Abstract

Thearticlepresents the results of a comprehensivestudy of the soilcover of the islands of UrupandSimushir, which are partoftheKurilRidge. The mainfocus is on analyzing the impact of environmentalconditionssuchasclimate,vegetation,topography, andvolcanicactivityonsoilformationanddiversity.Duringthefieldwork, keysiteswithsoilsectionswerelaid,ageobotanicaldescription of plantcommunities was carried out, and samples were selected forlaboratoryanalysis. It has been establishedthat the soil-forming processesontheseislandsareintermittentand are associatedwith the periodicburial of soilhorizons with pyroclasticmaterial. Based on the morphological descriptions of the profiles of the surveyed territories, a stratotype of the soil pyroclastic cover (SPC) was compiled separately for the sites on Urup Island and Simushir Island, reflecting the history of the profile formation. A special feature of the soilsis the highcontent of organic carbon in the surfacehorizons,whichvariesfrom5.1to15.1%,reachingmaximumvaluesunderthickets of KurilbambooonUrup Island,as well as the presence of horizons with andic properties, usually associated with volcanic soils.Soilacidity(pH)rangesfrom3.7to6.4,increasingwithdepth. A CKrmarkerashhorizon with an age of ~2100years has been identified, which plays a keyroleinstratigraphy. The soils forming on Urup Island are characterized by a large accumulation of organic carbon compared to the soils of Simushir Island, where the soil cover is younger and formed on a substrate that is initially poor in organic matter, the slag from the eruption of Zavaritsky volcano (195 y. a.). The andicpropertiestestconfirmed the presence of reactivehorizonsin the lowerparts of the profiles. The density of the soilcompositionvariesfrom0.42to0.66gcm–3,which is typicalforvolcanicsoils. It is shownthatplantassociationsplay a keyrolein the processes of humus accumulationandsoilprofileformation. The dataobtained are importantforunderstanding the mechanisms of soil formation involcanicislandecosystems.

References

1.    Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. 2-е изд. М., 1970. 488 с.
2.    Атлас Курильских островов // Российская академия наук. Институт географии РАН. Тихоокеанский институт географии ДВО РАН; Редкол.: Котляков В.М. (председатель), Баклаков П.Я., Комедчиков Н.Н. (гл. ред.) и др.; отв. ред — картограф Фёдорова Е.Я. М.; Владивосток, 2009. 516 с.
3.    Баркалов В.Ю. Флора Курильских островов. Владивосток, 2009. 468 с.
4.    Бергаль-Кувикас О.В., Смирнов С.З., АгатоваА.Р. и др. Голоценовое эксплозивное извержение на перешейке Ветровой (о. Итуруп) как источник маркирующего горизонта тефры (~2000 лет назад) в центральной части Курильской островной дуги // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 511, № 1. С. 46–54. https://doi.org/10.31857/S2686739723600601
5.    Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М., 1986. 415 с.
6.    Воробьев Д.П. Растительность Курильских островов. М.–Л., 1963. 92 с.
7.    Ганзей К.С. Факторы асимметрии ландшафтных поясов на острове Кунашир (Южные Курилы) // Ландшафтоведение: теория, методы, региональные исследования, практика. 2006. С. 175–178.
8.    Геология СССР. Т. XXXI. Камчатка, Курильские и Командорские острова. Ч. Геологическое описание / Отв. ред. А.В. Сидоренко. М., 1964. 733 с.
9.    Гладкова Г.А., Бутовец Г.Н. Лесные вулканические почвы острова Кунашир // Почвоведение. 1988. № 2. С. 54–67.
10.    Горшков Г.С. Вулканизм Курильской островной дуги. М., 1967. 51 с.
11.    Грищенко М.Ю. и др. Комплексные полевые обследования на Тятинском участке заповедника «Курильский», остров Кунашир, Курильские острова // Вестн. Российского ун-та дружбы народов. Сер.: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2023. Т. 31, № 4. С. 435–446. https://doi.org/10.22363/2313-2310-2023-31-4-435-446
12.    Гришин С.Ю. География растительного покрова Курильских островов (к карте растительности архипелага) // Известия РГО. 2008. Т. 140, № 5. С. 8–15.
13.    Дегтерев А.В., Рыбин А.В., Арсланов Х.А. и др. Эксплозивные извержения на о. Итуруп в голоцене: предварительные результаты тефрохронологических исследований // Мониторинг. Наука и технологии. 2016. № 2(27). С. 6–10.
14.    Иванов А.Н., Иванов А.В. О специфике островного почвообразования (на примере островов северо-западной Пацифики) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2020. № 2. С. 10–16.
15.    Иванов А.Н. Ландшафтная асимметрия островов: факторы, процессы, региональные особенности // Геосистемы Северо-Восточной Азии: природные и социально-экономические факторы и структуры. ТИГ ДВО РАН Владивосток. Владивосток, 2024. C. 58–63. https://doi.org/10.35735/9785604968338_58
16.    Иванов А.Н., Орлова П.Д. Береговые геосистемы острова Беринга (Командорский архипелаг) // Известия Русского географического общества. 2014. Т. 146, № 1. С. 20–29.
17.    Ивлев А.М. Особенности генезиса и биогеохимия почв Сахалина. М., 1977. 143 с.
18.    Ивлев А.М. Географические закономерности формирования почвенного покрова в зоне перехода Азиатского континента к Тихому океану (советский сектор) // Почвы островов и притихоокеанских регионов Тихого океана: Мат. XIV Тихоокеанского конгресса. Владивосток, 1982. С. 19–26.
19.    Карпачевский Л.О., Алябина И.О., Захарихина Л.В. и др. Почвы Камчатки. М., 2009. 223 с.
20.    Коломыц Э.Г. Биоклиматическая система курильских островов // Известия Российской академии наук. Сер. географическая. 2018. № 3. С. 79–90. https://doi.org/10.7868/S2587556618030093
21.    Костенков Н.М.,Ознобихин В.И. Почвенно-географическое районирование Курильских островов // Вестн. СВНЦ ДВО РАН. 2011. № 1. С.77–83.
22.    Кузнецов М.А., Болысов С.И. Геоморфологические типы берегов острова Уруп (Южные Курильские острова) // Вестн. Рязанского гос-го ун-та имени С.А. Есенина. 2023. № 1(78). С. 166–177. https://doi.org/10.37724/RSU.2023.78.1.016
23.    Лашков А.Н. К морфологии почв южных Курильских островов // Изв. Всесоюзн. географ. о-ва. 1948. Вып. 80, № 1. С. 61–69.
24.    ЛиксаковаН.С., Глазкова Е.А., Кузьмина Е.Ю. и др. Новые данные о растительности и почвах о. Уруп (Курильские острова) // Ботанический журнал. 2023. Т. 108, № 3. С. 228–247. https://doi.org/10.31857/S0006813623030079
25.    Лучицкий И.В. Камчатка, Курильские и Командорские острова. М., 1974. 439 с.
26.    Матюшков Г.В. О природе Сахалина и Курильских островов // Вестн. Сахалинского музея. 2001. № 1. С. 240–257.
27.    Мелекесцев И.В., Краевая Т.С., Брайцева О.А. Почвенно-пирокластический чехол и его значение для тефрохронологии на Камчатке // Вулканические фации Камчатки. М., 1969. С. 61–71.
28.    Полохин О.В., Сибирина Л.А. Почвы и растительность острова Симушир (Курильские острова) // Фундаментальные исследования. 2013. № 10–8. С. 1766–1769.
29.    Полохин О.В. Морфологические особенности и кислотно-основные свойства почв центральной части острова Уруп (Курильский архипелаг) // Научное обозрение. Биологические науки. 2017. № 5. С. 18–22.
30.    РазжигаеваН.Г., Ганзей Л.А., Белянина Н.И. и др. Роль климатического и вулканогенного факторов в формировании органогенных отложений и развитии ландшафтов о. Симушир (Центральные Курилы) в среднем–позднем голоцене // Тихоокеанская геология. 2013. Т. 32, № 3. С. 55–67.
31.    РазжигаеваН.Г. и др. Проявление климатических изменений и природных катастроф в позднем голоцене на юге о. Уруп (Курильские острова) // Вестн. Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2019. Т. 3. С. 37–53. https://doi.org/10.34078/1814-0998-2019-3-37-53
32.    Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 342 с.
33.    Шоба С.А., Иванов А.В. Специфика холодного гумидного почвообразования на Командорских островах // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2011. № 4. С. 3–11.
34.    Dahlgren R.A., Saigusa M., Ugolini F.C. Nature, Properties and Management of Volcanic Soils // Advances in Agronomy, Academic Press, 2004. Vol. 82. P. 113-182. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(03)82003-5
35.    Everett K.R. Composition and genesis of the organic soils of Amchitka Island, Aleutian Islands, Alaska // Arctic and Alpine Research. 1971. Vol. 3, №. 1. Р. 1–16. https://doi.org/10.1080/00040851.1971.12003593
36.    Ganzei K.S. The geosystems of the Southern and Middle Kuril Islands // Geography and Natural Resources. 2008. Vol. 29, № 3. Р. 251–255. https://doi.org/10.1016/j.gnr.2008.09.009
37.    Ganzei K. Some geo-botanic features of the Kurile Islands // Miscellanea Geographica. Regional Studies on Development. 2015. Vol. 19, № 2. Р. 33–39. https://doi.org/10.1515/mgrsd-2015-0004
38.    Hewitt A.E. New Zealand Soil Classification. 2nd edition // Lincoln, Canterbury. N.Z. 1998. ManaakiWhenua Press. Landcare Research Science Series. № 1. 133 p.
39.    Hutchison W., Sugden P., Burke A. et al. The 1831 CE mystery eruption identified as Zavaritskii caldera, Simushir Island (Kurils) // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2024. Vol. 30, № 1. https://doi.org/10.1073/pnas.2416699122
40.    Ivanov A.V, Shoba S.A, Krasilnikov P.V. A pedogeographical view of volcanic soils under cold humid conditions: The commander islands // Geoderma. 2014. Vol. 235. Р. 48–58. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.06.031
41.    IUSS Working Group WRB. 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, 2022. https://doi.org/10.29003/m4174.978-5-317-07235-3
42.    Nakagawa M., Ishizuka Y., Hasegawa T. et al. Preliminary Report on Volcanological Research of KBP 2007-08 Cruise by Japanese Volcanology group. Hokkaido University, Sapporo, Japan: unpublished report. 2008. Р. 54.
43.    Ping C.L., Shoji S., Ito T. Properties and classification of three volcanic ash‐derived pedons from Aleutian Islands and Alaska Peninsula, Alaska // Soil Science Society of America Journal. 1988. Vol. 52, № 2. Р. 455–462.
44.    Razjigaeva N.G., Ganzey L.A., Grebennikova T.A. et al. // Multiproxy record of late Holocene climatic changes and natural hazards from paleolake deposits of Urup Island [Kuril Islands, North-Western Pacific] // Journal of Asian Earth Sciences. 2019. Vol. 181. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.103916
45.    Talbot S.S., Schofield W.B., Talbot S.L. et al. Vegetation of eastern Unalaska Island, Aleutian Islands, Alaska // Botany. 2010. Vol. 88. №. 4. Р. 366–388.https://doi.org/10.1139/B09-113
46.    Институт морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук [Электронный ресурс]: URL: http://www.imgg.ru/ru (дата обращения 07.07.2025).