Алексей Галанин
«Природа» №11, 2018

Наверное, трудно найти человека, который не слышал о Тибете и не мечтал там когда-нибудь побывать. Для большинства людей с Тибетом — «крышей мира» — ассоциируются высочайшие горные хребты, увенчанные ледниками, каменистые пустыни и глубокие ущелья, таинственные буддийские монахи, редкие лекарственные растения и тибетская медицина, монеты с квадратными дырками и многое другое. Тибет тысячелетиями притягивал философов, монахов и паломников, пытавшихся спрятаться от «государственности», найти новые пути духовного роста, обрести смысл жизни. Другие пилигримы, уже «нашедшие смысл» в золоте, пробивались через Тибет с караванами шелка, фарфора, чая и пряностей, везли с собой заимствованные в Древнем Китае технологии. Веками позже оккультисты Третьего рейха усмотрели в Тибете родину арийской расы и старались укрепить свой дух, устремляясь сюда в поисках древних «предметов силы».

На протяжении веков Тибет был обособленной зоной без особого государственного статуса, грандиозным природным барьером, разделявшим великие цивилизации. Попасть сюда удавалось лишь немногим, и о своих путешествиях они рассказывали восторженные, небывалые истории.

Конечно, многочисленные связанные с Тибетом «неординарные факты и события» — мифы. Но это нисколько не убавляет ощущения необычности, таинственного восторга и душевного подъема, посещающего нас, когда мы начинаем думать и говорить о Тибете. Весной 2017 г. мне довелось побывать там, и эта поездка оставила неизгладимые впечатления, которыми я поделюсь в настоящей статье.

Немного предыстории

В 2017 г. мы с моими коллегами из Института мерзлотоведения имени П. И. Мельникова СО РАН (ИМЗ) вошли в число победителей конкурса, проводимого Государственным департаментом Китайской Народной Республики по привлечению иностранных специалистов для обмена опытом (State Administration of Foreign Experts Affairs; SAFEA). Эта победа стала результатом почти двадцатилетнего сотрудничества между ИМЗ и Главной государственной лабораторией инженерии мерзлых грунтов (ГГЛИМГ) Северо-Западного института экологии и природных ресурсов Китайской академии наук (СЗИЭПР КАН). Благодаря этому сотрудничеству еще в 1993 г. был организован Международный симпозиум по инженерному мерзлотоведению, который проводится с тех пор каждые три года попеременно на территории России и Китая. Очередной XI симпозиум, вызвавший широкий резонанс научной общественности, прошел в начале сентября 2017 г. в г. Магадане. Предыдущий состоялся в г. Харбине в 2014 г., а следующий намечено провести в г. Ланьчжоу в 2020 г.

На симпозиуме обсуждаются проблемы строительства в холодных регионах, фундаментальные вопросы строения и происхождения криолитозоны, а также ее изменений в связи с глобальным потеплением. Все эти темы взаимосвязаны и не могут полноценно рассматриваться учеными поодиночке в рамках узких исследовательских проектов. Именно поэтому крайне важно их обсуждение в широком кругу различных специалистов, обмен технологиями, теориями, гипотезами и даже способами мышления. Вопросы геокриологии и инженерного мерзлотоведения актуальны как для России, так и для интенсивно развивающейся экономики Китая, северные и особенно высокогорные (западные) территории которого находятся в зоне сплошного и прерывистого распространения многолетнемерзлых пород и криогенных ландшафтов.

ГГЛИМГ и СЗИЭП находятся в Ланьчжоу. Это современный мегаполис, столица провинции Ганьсу. Город расположен в истоках р. Хуанхэ у западного края Тибетского нагорья. Ланьчжоу — древнейший населенный пункт античного государства Цинь (II в. до н. э.). На протяжении двух тысячелетий он представлял собой перевалочный пункт, заставу и точку переправы через Хуанхэ, по долине которой проходил южный вариант Великого шелкового пути протяженностью около 1600 км. И в наши дни это один из немногих коридоров, через которые можно попасть на высокогорные равнины Тибета.

Сегодня Ланьчжоу — крупнейший торгово-экономический и мощный научный центр, основная задача которого, как и в древние времена, — комплексное освоение Тибета. По пути движения средневековых караванов сегодня проложены высокоскоростные автомобильные и железнодорожные магистрали, которые пересекают окруженные ледниками и каменными глетчерами горные перевалы высотой более 5000 м над ур. м. Строительство в таких условиях требует особых технических решений и надежных сведений о строении и температурном режиме многолетнемерзлых пород. Кроме того, исключительная и полная эндемиков природа Тибета легкоранима. Она заслуживает аккуратного и бережного отношения, заключающегося в привлечении новых природоохранных мер и технологий. Все это, помимо изучения криолитозоны, также относится к предметам исследований СЗИЭПР КАН.

В последние годы на фоне укрепления российско-китайских отношений, а также при активной поддержке руководства и научного сообщества Якутского научного центра СО РАН сотрудничество между мерзлотоведами обеих стран перешло в новую, активную фазу. Ее начало было ознаменовано организацией в апреле 2017 г. в Ланьчжоу на базе СЗИЭП Международного исследовательского центра природных и технических систем холодных регионов Азии. Центр призван объединить усилия геокриологов, инженеров, экологов, конструкторов, биологов, этнологов и других исследователей по решению широкого спектра задач освоения холодных, в том числе арктических азиатских районов. Существует обширный список тем совместных исследований — некоторые из них уже поддержаны различными фондами, в том числе российско-китайскими. Темы, реализуемые в ИМЗ, посвящены геотермии и мерзлотному картографированию, строению, происхождению и эволюции криолитозоны, ее реакции на глобальные климатические изменения, гидрогеологии, инженерной геокриологии, разработке новых методов изучения многолетнемерзлых пород и т.д. Таким образом, поездка в СЗИЭП и экспедиция в Тибет стали логичным продолжением сотрудничества между нашими институтами.

Великое Лессовое плато

В международном аэропорту Ланьчжоу, куда я прилетел 8 июля, меня встречал сотрудник СЗИЭП и куратор нашего визита в Китай Чжан Дзе. Он великолепно владеет русским языком, поскольку окончил МГУ. Кроме языка он освоил, по его утверждению, «российскую, самую лучшую в мире, школу мерзлотоведения».

От аэропорта до Ланьчжоу около 50 км. Мы мчались по современному автобану, врезанному в резкопересеченный полупустынный бедленд. Я поражался высочайшему качеству дороги, восхищался размахом, оригинальностью и разнообразием технических решений. Чжан напомнил, что мы движемся по Лессовому плато, генезис пылеватых отложений которого постоянно дискутируется, и что сам он придерживается мнения об их водном происхождении (!). За окном стремительно мелькали белесовато-палевые обнажения, подрезанные автодорожными полками и терриконами.

В сущности, естественный рельеф лессового бедленда состоит из небольших плоских поверхностей, расчлененных густой сетью извилистых оврагов с сухими тальвегами. Местами на склонах виднелись куртины колючих кустарников, травянистый покров полностью отсутствовал. Отсутствие травы в пустынях связано вовсе не с жарой или с сухостью воздуха, а с крайне низким уровнем грунтовых вод. Лишь некоторые кустарники с длинными корнями дотягиваются до воды и чувствуют себя неплохо.

Здесь на протяжении сотен тысяч лет господствовали крайне сухие обстановки и отсутствовал поверхностный сток. В других условиях все эти лессовые склоны крутизной более 40° непременно поползли бы вниз в виде делювия, пролювия, а резкопересеченный лессовый бедленд постепенно расплылся бы в холмистую равнину. В действительности же, в отличие от нашего региона, здесь практически отсутствуют склоновые процессы и отложения!

Почему именно здесь, в пустыне, так много лессов? Не здешний ли климат — основная причина их происхождения? Ведь в условиях хорошего увлажнения и соответствующего стока все пылеватые отложения уже давно были бы смыты в океан — конечный базис эрозии! А тут эти тонкодисперсные продукты выветривания в огромном количестве застряли где-то посередине между водоразделом и океаном.

Но ведь и в Восточной Сибири есть породы, очень похожие на лессы: это многолетнемерзлые лессовидные суглинки, именуемые также едомой. В отличие от китайских лессов, они полностью проморожены и насыщены льдом, который встречается как в виде цемента, так и в виде массивных вертикальных жил, пронизывающих мерзлый грунт и образующих полигональную решетку. В «сибирских лессах» встречается множество остатков степной флоры и фауны и даже живые семена трав. Возможно, есть какие-то общие условия происхождения едомных отложений Сибири и лессов Китая?

По дороге Чжан рассказывал мне, как люди осваивают окружающие ландшафты для нового строительства. Лессовые холмы здесь срезаются, разравниваются и засаживаются растениями. Действительно, местами появлялись обширные искусственно выровненные и рекультивированные участки, на которых рядами в неимоверном количестве были высажены деревья. Кое-где мелькали устройства для автоматического полива новых рукотворных ландшафтов. Неужели китайцы хотят превратить пустыню в субтропический лес? По мере приближения к Ланьчжоу искусственные лесные массивы встречались все чаще и уже практически смыкались над лессовым бедлендом.

Мы приближались к долине Хуанхэ, врезанной в Лессовое плато на 600–700 м. Высота окружающих холмов увеличивалась, склоны становились круче. Полупустая четырехполосная автострада стала чаще нырять в тоннели. Чжан сообщил, что мощность лессов здесь достигает 900 м. В основании они подстилаются красными глинами, инженерные свойства которых существенно меняются.

В естественном состоянии лессы имеют крайне низкую влажность, но обладают высокой гигроскопичностью и дают большую усадку. Это обусловлено их специфической пористостью. Пылеватые частицы упакованы крайне рыхло и касаются друг друга гранями и вершинами. Лессы достаточно хорошо держат почти вертикальные стенки, поскольку их частицы на контактах слабо сцементированы карбонатами. При сильных землетрясениях крутые эрозионные склоны лессового бедленда легко обрушаются, нередко приводя к катастрофическим последствиям.

Позже я узнал, что в ГГЛИМГ изучению лессов уделяют максимальное внимание. Из них пытаются изготавливать полезные строительные смеси, добавляя в разных пропорциях пластификаторы и отвердители. Даже большая часть Великой Китайской стены построена из прессованных лессов. В равнинных районах это был единственный доступный материал. Древние строители делали широкие деревянные опалубки, наполняли их лессовой пылью, поливали водой, добавляли солому, навоз и т.п. Затем интенсивно утрамбовывали тяжелыми колотушками. В результате достигалась весьма высокая прочность конструкции. Лишь веками позже на наиболее важных участках стена была облицована кирпичом. Получается, что и сегодня китайцы трамбуют лессы для своих грандиозных сооружений!

Академгородок в Ланьчжоу

Ланьчжоу тянется многокилометровой полосой вдоль долины цементно-желтой Хуанхэ. Академгородок Северо-Западного отделения КАН находится в самом центре города. Интересно, что под науку здесь отведена самая лучшая, удобная и дорогая городская земля. Я спросил об этом у Чжана и получил простой ответ: «А как иначе? Ведь ученые — главное богатство и достояние Китая, только они могут как-то изменить будущее, привести общество к лучшей жизни! Дать им хорошие условия для работы совсем несложно для уважающего себя государства».

В Академгородке расположено несколько научных организаций: Институт современной физики, СЗИЭП (включающий ГГЛИМГ), Институт биологии Тибетского плато, Институт геологии, а также Ланьчжоуская научная библиотека. Еще одно подразделение, входящее в состав Северо-Западного отделения КАН, — Цинхайский институт исследования соленых озер — расположен в г. Синине в 200 км к западу от Ланьчжоу.

Кроме зданий институтов и лабораторий, в Академгородке множество многоквартирных домов и общежитий для сотрудников. Все устроено таким образом, чтобы ученые не теряли времени и средств на дорогу. Например, весь четвертый этаж ГГЛИМГ представляет собой прекрасную гостиницу, именуемую Домом ученых. Остальные этажи занимает сама лаборатория. Таким образом, приехав сюда, вы, в принципе, можете вообще не выходить из здания.

Помимо оптимального и эффективного устройства ГГЛИМГ, меня поразило и другое обстоятельство. Оказалось, что в Академгородке проживают только научные сотрудники. В российских же традиционных научных городках все часто бывает наоборот: многие государственные квартиры там давно приватизированы, и живут в них люди, не имеющие к науке никакого отношения.

После того как я заселился в гостиницу, Чжан провел короткую экскурсию по зданию ГГЛИМГ, показал основные приборы и приспособления для изучения природных грунтов и различных инженерных смесей. Здесь в автоматическом режиме происходит циклическая заморозка и оттайка грунта, сжатие мощными прессами. Системы датчиков позволяют отследить изменения температуры, плотности, пластичности, влажности. Все это нужно для оценки пределов устойчивости инженерных сооружений, разрабатываемых для эксплуатации в сложных климатических условиях Тибета.

Еще при согласовании списка направлений совместных исследований ИМЗ и СЗИЭП наша тема «Эоловые процессы холодных регионов Якутии, Северного Китая и Тибета» вызвала интерес у китайских коллег. Поэтому именно ей я решил посвятить первый доклад в ГГЛИМГ. Оказалось, что частично мерзлые дюнные массивы, сходные с якутскими тукуланами, крайне широко распространены на севере Китая, а также в пределах криолитозоны Тибета. Эти массивы изучаются на входящей в состав ГГЛИМГ Тибетской научно-исследовательской станции, расположенной в 1500 км к западу от Ланьчжоу. Руководит работами профессор Цинбай Ву. Нам вместе с моим коллегой из ИМЗ И. И. Христофоровым предстояла научная экскурсия в Тибет, и она оказалась весьма кстати, так как продолжила криогенно-эоловую тематику.

Путешествие в Тибет

Мы выехали из Ланьчжоу 15 июля в 5:30, чтобы проскочить утренние пробки на выезде из города. Уже через полчаса мы мчались по автобану на запад вверх по долине Хуанхэ. Руководил нашей экскурсией Чжан Шэнжун — аспирант геологического факультета МГУ, который за время обучения в России неплохо освоил русский.

Дорога, огибая множество небольших населенных пунктов, вела нас все выше и выше. Отметка на нашем GPS перевалила за 3000 м, мы въехали на высокогорную равнину. Ландшафты становились более засушливыми, древесная растительность полностью исчезла, кругом простирались каменистые степи и дефляционные каменистые пустыни, покрытые песчано-кустарниковыми кочками, местами появлялись полузакрепленные дюнные массивы. Иногда встречались искусственно орошаемые лесопосадки и множество различных сооружений по закреплению ландшафтов от вездесущей дефляции (ветрового выдувания тонкодисперсных супесчано-суглинистых отложений). Сельскохозяйственные поля и огороды исчезли, вместо них по степным просторам местами бродили отары овец и яков. Вдалеке среди бескрайней степи светлыми куполами маячили крыши юрт. Ландшафт напоминал Центральную Монголию, в которой мне во время студенческой практики пришлось провести больше месяца.

Максимальная абсолютная высота места, куда нам предстояло добраться, составляла 4700 м. В целях акклиматизации мы запланировали ночевку в г. Голмуде, лежащем в широкой горной котловине к северу от хребта Куньлунь на высоте 2800 м над ур. м. Нам сообщили, что Голмуд называют «воротами в Тибет», хотя мы наивно полагали, что уже целый день едем по Тибету.

Располагаясь в центре обширной горной пустыни, Голмуд выглядит весьма современно и купается в зелени платановых аллей. По обочинам улиц здесь тянутся полноводные арыки, куда мощными насосами непрерывно нагнетается вода.

Переночевав в гостинице, мы двинулись в «настоящий» Тибет. Через несколько минут проехали символические «ворота», а спустя еще полчаса оказались в длинной веренице автомобилей, стоящих в очереди на пограничном пропускном пункте. Оказалось, что в Тибет попасть не так просто: въезд иностранцев сюда ограничен. Нас пустили всего на «один день до вечера», забрав при этом заграничные паспорта.

Вскоре мы достигли хребта Куньлунь. Наша скорость упала, дорога сузилась и начала петлять по горным склонам, периодически пересекая глубокие каньоны с сухим дном. Теперь уже практически исчезла и травянистая растительность. Ландшафт превратился в каменистую горную пустыню. Повсеместно разбросанные камни, скалы и даже песок приобрели красноватый оттенок и напоминали фотографии марсианских пейзажей.

Тибет — страна контрастов

Тибет представляет собой сложное сочетание высокогорных равнин, нагорий и хребтов высотой от 4000 до 7000 м над ур. м. Здешний климат поражает своей контрастностью. На высокогорных равнинах летняя температура днем достигает 30°С, а ночью часто опускается ниже нуля. Зимой все наоборот: ночные температуры опускаются до −30°С, а к полудню иногда достигают положительных значений.

Важная климатическая особенность Тибета — относительно низкое количество осадков и высокое испарение. Периферийные части нагорья получают осадков 500–600 мм/год, а внутренние — лишь 250–300. Основная часть влаги (75–80%) выпадает в середине лета. Распределение осадков крайне неравномерно, оно подчиняется высотной поясности: по мере увеличения абсолютной высоты их количество растет, а испарение уменьшается. Это отчетливо отражается в ландшафтах: на высоте 3500–4500 м на плакорных участках распространены пустыни с островками каменистых степей, на 4500–5000 м — мозаичные лугостепи, а выше 5000 м — преимущественно альпийские луга.

Отрицательная среднегодовая температура на высотах 4500–4700 м — главное условие существования в Тибете многолетнемерзлых пород. Их пространственное распределение и мощность подчиняются высотной поясности. Выше 4500 м простирается пояс сплошного распространения мерзлоты, мощность которой может превышать 100 м. В интервале 4000–4500 м распространена островная и прерывистая мерзлота мощностью в первые десятки метров. Ниже 4000 м мерзлота носит островной характер, встречается редко и относится к реликтовому типу.

Снега выпадает исключительно мало (1–2 см), а его покров крайне неравномерен из-за ветрового перераспределения. Большая часть снега выдувается и испаряется, минуя жидкую фазу (сублимируется). В ясные зимние дни, когда наступают положительные температуры, часть снега оттаивает, талые воды просачиваются в грунт, где ночью замерзают и превращаются в конжеляционный лед. Особенно впечатляет огромное количество переходов температуры поверхности через ноль в течение года. Это кардинальным образом ускоряет все процессы криогенного дробления, выветривания, криотурбации, морозного кипения и др. В таких условиях лежащие на поверхности обломки пород должно в буквальном смысле разрывать на части.

Коэффициент увлажнения в Тибете существенно ниже единицы — так же, как в Центральной Якутии или Сахаре. С одной стороны, это способствует формированию засушливых пустынных обстановок. С другой — сплошное распространение многолетнемерзлых пород и мерзлотные водоупоры на отдельных участках приводят к локальному переувлажнению почв на равнинах, формированию в котловинах выдувания множества мелких эфемерных озер.

Несмотря на наличие ледников, речной сток здесь незначительный, флювиальные процессы подавлены, за исключением редких и коротких дождевых паводков. Некоторые внутренние районы настолько засушливы, что превратились в пустыню, а некогда крупные водоемы полностью испарились или стали мелкими солеными озерами. В непосредственной близости с ними в высоком поясе гор (выше 4500 м) много крупных ультрапресных озер, получающих питание исключительно с ледников.

В целом Тибет — страна неимоверных контрастов! Лишенные растительного покрова склоны покрыты многочисленными параллельными ложбинами поверхностного стока — деллями — типичным элементом аридного типа денудации и морфообразования. Они формируются во время внезапных ливней временными водотоками небольшой мощности, которые не могут вынести большое количество наносов и в нижней части склона попросту уходят в грунт или частично испаряются.

В наиболее засушливых районах почвенно-растительный покров отсутствует, ландшафты образованы преимущественно каменистыми пустынями, среди которых встречаются обширные поля дюн и барханов — песчаные моря, или эрги. Непрерывные ветры способствуют интенсивной дефляции. Наиболее интенсивно выдуваются глинистые и суглинистые фракции. Пыль поднимается высоко в атмосферу и выносится за границы нагорья. Песчаные частицы не могут подниматься в воздух, они перемещаются путем сальтации (мелких «прыжков»), группируются в дюны и барханы, медленно двигающиеся по поверхности тибетских равнин.

На протяжении более чем миллиона лет Тибет представлял собой крупнейшую область аридной денудации [1]. Сотни тысяч тонн пыли ежегодно выносились за его пределы. Поднимаясь выше тропосферы, пыль перемещалась на восток — в направлении, противоположном вращению Земли. Постепенно она осаждалась вместе с дождевыми осадками, покрывая обширные территории, в том числе Лессовое плато, простирающееся в виде шлейфа к востоку от Тибета и занимающее бассейн Хуанхэ до ее среднего течения.

Китайские лессы, с одной стороны, весьма полезны в практическом отношении, поскольку обладают высочайшей плодородностью при условии их орошения. С другой стороны, лессовые отложения создают серьезные проблемы при строительстве, поскольку подвержены множеству опасных процессов и явлений (дефляции, оползанию, оплыванию, размоканию и разжижению) гораздо сильнее, чем другие типы грунтов. Именно в результате размыва лессов воды великих китайских рек Хуанхэ и Янцзы всегда мутные. Они имеют желто-цементный цвет от переизбытка влекомых наносов.

«Крыша мира»

С каждым новым перевалом машина забиралась все выше. Давно миновав отметку 4500 м, мы двигались по широкой каменистой степи, обрамленной где-то вдалеке цепочками заснеженных вершин. Исчезли овраги и каньоны, местами посреди степи стали появляться лужи, мелкие округлые озерца с плоскими берегами, небольшие извилистые речушки с медленно текущей мутной красноватой водой. Но никаких болот не было! В пределах криолитозоны Якутии и всей Восточной Сибири формируется огромное количество заболоченных участков из-за мерзлотного водоупора, залегающего весьма близко к дневной поверхности. Берега термокарстовых сибирских озер, как правило, представляют собой качающуюся трясину.

Вскоре «марсианские» красноватые пейзажи исчезли. Ландшафт окрасился в изумрудно-зеленый цвет альпийских лугов с соломенно-желтыми островками степей. Однако все казалось каким-то неполным, незавершенным. Повсюду были видны разрывы дерна, через которые пестрел все тот же красноватый песчано-щебнистый «марсианский» грунт. Местами незадернованные участки пологих котловин были покрыты влажным наилком и выглядели как днища недавно высохших луж. По-видимому, и здесь кровля мерзлоты залегает весьма близко, поэтому атмосферные воды не просачиваются глубоко и периодически выступают на поверхность. Но, в отличие от Сибири, в Тибете это не приводит к обширному заболачиванию. Местами появлялись каменистые пятна, напоминающие мерзлотные пятна-медальоны, небольшие изометричные бугры с треснувшими макушками. Тем не менее все это было крайне непохоже на мерзлотные формы и явления, привычные для нас в Якутии. Совершенно не попадались ледово-грунтовые полигоны, широко распространенные в Сибири. Отсутствовали также какие-либо курумоподобные образования. Размеры самых больших обломков на поверхности не превышали 15–20 см.

Асфальтовая автострада местами изобиловала ямами, рытвинами и трещинами и этим сильно напоминала автострады Якутии. Наша скорость упала до 30–40 км/ч. «Это мерзлотные процессы разрушают дорогу», — пояснил Чжан.

На расстоянии 200–300 м от нас тянулась Транстибетская железнодорожная магистраль. Она, как будто не замечая меняющегося рельефа, ландшафта и климата, убегала вдаль. Здесь, на самом высоком участке Тибетского нагорья, значительная часть этого грандиозного инженерного сооружения возведена на железобетонных опорах, каждая из которых, в свою очередь, установлена на четырех покоящихся в мерзлоте сваях.

Погода резко изменилась, над «крышей мира» неслись плотные гурты облаков, из которых временами мелко моросил дождь. Похолодало. Дорога снова поползла на перевал. Наконец на одиноком куполообразном холме показалась небольшая группа синих одноэтажных строений с красными крышами. Мы сразу поняли, что это и есть научно-исследовательская станция. Приближался закат, нас уже здесь ждали.

Тукуланы Тибета — невероятно, но факт!

Изучение криогенно-эоловых процессов Тибета не только представляет фундаментальную задачу, но и вызывает сугубо практический интерес, поскольку, например, некоторые песчаные массивы формируются и двигаются настолько быстро, что могут угрожать дорогам. Однако самым распространенным и опасным инженерно-геологическим процессом здесь стоит считать дефляцию, охватывающую обширные участки равнинного и горного рельефа Тибета. Дело в том, что опасна не столько сама дефляция, сколько то, что сдувание почвы и поверхностных отложений приводит к обнажению высокольдистых многолетнемерзлых пород и массивных грунтовых льдов. Они начинают интенсивно деградировать, что приводит к катастрофическому площадному термокарсту. А на участках строительства, где происходит частичное или полное нарушение почвенно-растительного слоя, процессы дефляции и термокарста особенно активизируются.

Логично предположить, что прежде всего необходимо бороться с дефляцией, которая вызывает деградацию мерзлоты. Но как это делать? Пытаться закреплять ландшафт путем простого высаживания растений здесь бессмысленно. Для деревьев и кустарников слишком холодно и сухо, почва каменисто-щебнистая, и растения приживаются с трудом. Возить почвогрунт издалека — дело крайне затратное, а кроме того, его мгновенно сдует ветром. Следовательно, нужно каким-то образом снизить воздействие ветра.

Необходимо замедлить процессы дефляции, а еще лучше — создать условия эоловой аккумуляции. Тогда теоретически должно начаться естественное накопление тонкодисперсных отложений. Мудрые китайцы с легкостью и без особых затрат решили эту проблему. Вдоль самых сложных участков железных и автомобильных дорог Тибета они возвели целые системы специальных легких сетчатых ограждений высотой до 1 м, ориентированных поперек господствующих ветров. В результате скорость приземного ветра существенно снизилась, и на поверхности началось интенсивное накопление песка. В миниатюре это выглядит, как если меховую шкуру положить на землю. Между ворсинками обязательно начнет застревать песок.

Прием оказался настолько эффективен, что на протяжении 2–3 лет на участках, защищенных от дефляции, местами аккумулировался слой дюнного песка толщиной более метра. Заключительной фазой таких мероприятий обычно становится биологическая рекультивация рукотворных эоловых ландшафтов.

Само по себе явление дюнных образований в холодных регионах со сплошным распространением мерзлоты не стоит считать чем-то необычным. Например, на Марсе, несмотря на то что ночные температуры воздуха опускаются ниже −150°C и значительная часть литосферы находится в мерзлом состоянии, 90% поверхности покрыто эоловой пылью, а площадь дюнных массивов превышает 600 тыс. км² [2, 3].

Современные и позднечетвертичные дюнные массивы (тукуланы) весьма широко распространены в Якутии и Восточной Сибири, в областях, расположенных в крайне холодном климате в пределах криолитозоны сплошного типа. В сущности, это один из вариантов холодных песчаных пустынь, занимающих обширные пространства Центральной Якутии в бассейне среднего течения Лены и Вилюя. Еще более крупные районы дюнообразования охватывали не только Восточную, но и Западную Сибирь, а также Европу и Канаду во время последнего термического минимума (18–20 тыс. лет назад), именуемого сартанским криохроном. В то время одновременно с песчаными дюнными массивами на заболоченных пространствах формировалась вторая ключевая формация криолитозоны — ледово-лессовые отложения с массивными полигонально-жильными льдами.

В современных ландшафтах Тибета мы можем в реальности наблюдать аналогичные процессы формирования рельефа, рыхлых отложений и криолитозоны. Возможно, Тибет может стать дополнительным ключом для понимания механизмов и условий формирования сибирских мерзлотных ландшафтов.

Длительное время исследователи ледникового периода Сибири полагали, что по мере плейстоценовых похолоданий лесная растительность сменялась лесотундрой, затем кустарниковой тундрой и наконец — бедными арктическими травянисто-лишайниковыми тундрами. При дальнейшем похолодании тундры сменялись каменистыми пустошами, покрывались многочисленными снежниками и ледниками. При потеплении все происходило в обратном порядке. Такие представления основывались на учении о географической зональности и высотной поясности.

Наблюдая пространственную структуру современных ландшафтов Восточной Сибири, трудно представить, что в процессе похолодания лиственничная тайга может смениться не болотистой тундрой, а степью, тем более дюнными пустынями. Поэтому длительное время считалось, что обширные дюнные массивы пустыни не были свойственны ландшафтам Якутии во время плейстоценовой ледниковой эпохи.

В действительности же криогенно-эоловые образования Якутии (тукуланы) — это откровенное свидетельство холодного и ультрааридного климата, господствовавшего на территории региона в позднем плейстоцене. Они напоминают нам о сложной мозаике холодных ультраконтинентальных песчаных пустынь и мамонтовых криостепей, распространившихся на обширных пространствах Восточной Сибири во время ледникового периода.

Подвижные дюнные массивы Тибета очень схожи с якутскими тукуланами. Как и в Якутии, в тибетских песчаных массивах происходят различные криогенные процессы — промерзание, формирование наледей. Различные типы грунтовых вод «тибетских тукуланов» также разгружаются в виде межмерзлотных источников, т.е. имеют некоторое сходство в гидрогеологическом строении.

Однако есть и существенные отличия тибетской криолитозоны от якутской, а именно то, что здесь вместе с высокольдистыми многолетнемерзлыми грунтами и дюнными массивами распространены крупные современные ледники. При этом на некоторых участках края ледников находятся в окружении активных дюнных массивов. Парадоксально, но в действительности оказывается, что ледники и песчаные пустыни могут сосуществовать и развиваться одновременно в одинаковых климатических условиях!

В то же время в пределах криолитозоны Тибета крайне незначительно распространены отложения ледово-лессовой формации с повторножильными льдами, столь широко развитые в Якутии и Восточной Сибири. Почему? Ответы на эти и множество других вопросов, вероятно, могут быть получены в рамках совместных исследований по теме нашего проекта.

Тибет — прародина мамонтового биома

Как известно, ландшафтно-климатические условия Восточной Сибири еще совсем недавно кардинальным образом отличались от современных. Об этом ярко свидетельствуют многочисленные находки вымерших животных — бизонов, мамонтов, шерстистых носорогов, сайгаков, диких лошадей, быков, верблюдов, пещерных медведей, львов, саблезубых кошек и др. В несравненно более жестких условиях ледникового периода они прекрасно существовали и достигали высокой численности. Так почему же они вымерли в современном климате? Однозначного ответа на этот вопрос нет. Но можно с уверенностью сказать, что ледниковые ландшафты Восточной Сибири были гораздо более продуктивными и разнообразными, чем сегодняшние, раз могли поддерживать значительную численность и высокое видовое разнообразие крупных травоядных мамонтового биома. Поэтому, когда речь идет о масштабном вымирании, следует говорить об исчезновении не списка видов, а целой экосистемы, кардинально непохожей на современную.

Как выглядела эта вымершая экосистема мамонтовой степи, можно только предполагать. Эволюционируя внутри экосистем, животные адаптируются к их климатическим условиям, кормовой базе, сезонам года, особенностям погоды, рельефу, ландшафтам. Как известно, высокое разнообразие травоядных копытных возникает на широких открытых пространствах саванн, степей и полупустынь, где преобладают травянистые растения. В таких ландшафтах стратегически важна способность передвижения на большие расстояния от пастбища к пастбищу.

В условиях криостепей на особенности эволюции накладываются крайне низкие температуры. Для лучшего сохранения тепла увеличиваются размеры тела животных, растет густота и длина шерсти, она становится трубчатой, для ускорения кровообращения уменьшается длина конечностей. Все эти и многие другие адаптационные признаки наблюдались у травоядных мамонтового биома, вымерших на территории Сибири около 8–12 тыс. лет назад. Эти эволюционные приспособления и сейчас были бы весьма выигрышными в условиях ультрахолодного климата Якутии и Восточной Сибири. Но мамонты и бизоны все же вымерли. Тем не менее многие их современники населяют холодные степи и полупустыни современного Тибета, прекрасно себя чувствуют и совершенно не собираются вымирать! В чем же причина? Не означает ли это, что по ландшафтно-климатическим условиям Якутия во времена мамонтового биома была в чем-то сходна с современным Тибетом?

Растительный и животный мир современного Тибета удивителен и неповторим. Среди пестрой мозаики альпийских лугов и горных степей разгуливают обросшие густой и длинной шерстью тибетские яки — предки современных коров, лошади Пржевальского и множество разновидностей диких ослов различных размеров и окраски — онагры, куланы и кианги. Какая-то из этих разновидностей (а может, все вместе) стала прототипом современной одомашненной лошади. Не менее экстравагантно вписаны в ландшафты холодной тибетской степи дикие двугорбые верблюды (хаптагаи), низкорослые антилопы оронго с длинными саблевидными рогами, дикие овцы, горные козлы и бараны, джейраны и многие другие травоядные, еще недавно населявшие обширные пространства плейстоценовых криостепей Северной Евразии.

Среди эндемичных хищников можно отметить ирбиса (снежного леопарда), красного и тибетского волков, гималайского медведя, тибетскую лису и др. Здесь обитает множество животных, в названии которых используется слово «тибетский». Это означает, что данные виды нигде больше не встречаются. Есть здесь и малоизвестные животные весьма необычного облика. Например, такины, практически незнакомые европейцам и описанные зоологами лишь в начале прошлого века.

Многие из перечисленных травоядных по степени адаптации вполне сходны с представителями мамонтового биома — обитателями холодных криостепей. Наиболее холодостойкое крупное травоядное — дикий як, нередко забирающийся на высоты до 6000 м над ур. м. Это животное в чем-то сходно с овцебыком и имеет множество адаптаций к крайне низким температурам и разряженной атмосфере.

Все это заставляет задуматься, почему именно здесь, в Тибете, наблюдается такое разнообразие столь специфической криостепной фауны крупных травоядных? У современных палеонтологов на этот счет уже имеются некоторые соображения. Дело в том, что около 10 млн лет назад, в конце миоценовой эпохи, Тибет начал изолироваться от окружающей территории в результате непрерывного тектонического подъема [4, 5]. Причиной воздымания стала тектоническая коллизия — столкновение крупнейших плит земной коры — Китайской платформы и «приплывшего» с юга Индийского субконтинента. Подъем Тибета продолжается и сегодня.

Недавние уникальные палеонтологические находки остатков шерстистых носорогов на юго-западе Тибета на высоте 4200 м свидетельствуют о том, что первые представители плейстоценового мамонтового биома появились в плиоцене, около 7 млн лет назад [6]. И произошло это именно на территории Тибета, причем задолго до начала глобального похолодания и наступления четвертичной ледниковой эпохи. Об этом также свидетельствуют современные исследования ДНК шерстистого мамонта, которые показали его наиболее вероятное родство с индийским, а не с африканским слоном. Предки индийских слонов также населяли территорию современного Тибета в миоцене.

Таким образом, в конце миоцена на территории современного Тибета обитали исключительно тропические животные, сходные с современными обитателями Индии: слоны, носороги, буйволы, антилопы, львы, тигры. Природа той эпохи кардинально отличалась от современной и в глобальном масштабе. Материковые ледники отсутствовали, а климат был настольно мягким и теплым, что природные зоны практически не выделялись. Субтропические леса и саванны достигали полярных районов.

В плиоцене тектонический подъем Тибета активизировался, горные хребты начали расти со скоростью до 25 м за 100 лет [5]. Подъем территории сопровождался настолько незаметными климатическими изменениями, что животные успевали к ним приспосабливаться. В конце концов Тибет превратился в высочайшее нагорье, а его отдельные хребты достигли хионосферы и стали покрываться ледниками. Приспосабливаясь к новым ландшафтно-климатическим условиям, обитатели нагорья менялись генетически и превращались в другие виды. Они уже не могли спуститься вниз в окружающие тропики, поэтому оказались полностью отрезанными от внешнего мира.

В плейстоцене началось глобальное похолодание, оледенение и иссушение климата, ландшафты дифференцировались на природные зоны, к северу от Тибета возник циркумполярный пояс лесостепей, криостепей и полупустынь, ландшафтно-климатические условия которых стали во многом сходными с тибетскими. Для многих обитателей нагорья новые природные условия оказались благоприятными, поэтому они вышли за его пределы, распространились по всей Северной Азии и даже проникли в Америку через Берингийский сухопутный мост.

Таким образом, прародиной мамонтовой фауны, многочисленные остатки которой постоянно обнаруживаются в Якутии и Восточной Сибири, можно считать высокогорья Тибета [6, 7]. Впрочем, Тибет и Северо-Западный Китай считаются родиной не только представителей фауны, но и многих видов растений, например кедрового стланика, широко распространенного в современной флоре Сибири.

Тибетская высокогорная станция

Мы достигли основного пункта назначения — Тибетской высокогорной станции СЗИЭПР, расположенной на высоте 4700 м над ур. м. Здесь нас встретил Цинбай Ву в окружении дюжины своих учеников. Они проводят здесь ежегодные исследования на экспериментальных площадках, хорошо оборудованных современной автоматической аппаратурой.

Станция просторна и очень уютна, по крайней мере, в летнее время. Внутри протягивается длинный широкий коридор. Одна из его стен, обращенная на юго-восток, полностью остеклена. С противоположной стороны располагается десяток просторных комнат, одну из которых отвели для нас.

После ужина все обитатели станции расселись у панорамной стены, и началось обсуждение планов предстоящих исследований. На закате солнца мы пили чай с арбузами и наблюдали за цепочками низко бегущих облаков и фарами тяжелых грузовиков, движущихся по трассе куда-то в сторону Индии. На улице быстро смеркалось и холодало, облака сгустились и отяжелели. Где-то вдалеке бесшумно сверкали зарницы молний, крепчал ветер, с его порывами мелкий дождь отчаянно хлестал по стеклянной стене станции. В порывах ветра казалось, что здание слегка приподнимается над землей, и мы летим на дирижабле. Перед нами был совершенно иной мир. Впереди нас ждали совместные исследования по нашему новому проекту и, возможно, ответы на множество вопросов о происхождении криолитозоны, палеогеографии ледниковой эпохи и загадочном вымирании мамонтов.

Работа выполнена при поддержке гранта SAFEA (State Administration of Foreign Experts Affairs; проект GDT20176200053).

Литература
1. Wang X., Løvlie R., Chen Y. et al. The Matuyama—Brunhes polarity reversal in four Chinese loess records: highfidelity recording of geomagnetic field behavior or a less than reliable chronostratigraphic marker? // Quaternary Science Reviews. 2014; 101: 61–76.
2. Lancaster N., Greeley R. Sediment volume in the North Polar Sand Seas of Mars // Journal of Geophysical Research. Solid Earth and Planets. 1990; 95: 921–927.
3. Silvestro S., Fenton L. K., Michaels T. I. et al. Interpretation of the complex dune morphology on Mars: dune activity, modelling and a terrestrial analogue // Earth Surface Processes and Landforms. 2013; 37: 1424–1436. DOI: 10.1002/esp.3
4. Xu Z., Yang J., Li H. et al. On the tectonics of the India-Asia collision // Acta Geologica Sinica. 2011; 85(1): 1–33.
5. Dai S., Dai W., Zhao Z. et al. Timing, displacement and growth pattern of the Altyn Tagh Fault: a review // Acta Geologica Sinica. 2017; 91(2): 669–687.
6. Deng T., Wang X., Fortelius M. et al. Out of Tibet: Pliocene woolly rhino suggests high-plateau origin of Ice Age megaherbivores // Science. 2011; 333: 1285–1288. DOI: 10.1126/science.1206594.
7. Tibetan Plateau: new cradle of the ice age giants // National Science Foundation. 2011. News Release. 179.

---

Пользуясь случаем, хотелось бы выразить искреннюю благодарность администрации ИМЗ СО РАН и персонально руководителю отдела по международным связям Л. В. Прокопьевой за инициативу и содействие, а также профессору ГГЛИМГ Чжану Дзе за организацию поездки в Тибет.

Феномен тукуланов — песчаных дюнных массивов Якутии — недавно рассматривался в «Природе». См.: Галанин А. А., Павлова М. Р., Шапошников Г. И., Лыткин В. М. Тукуланы: песчаные пустыни Якутии // Природа. 2016. № 11. С. 44–55; Галанин А. А., Шишков В. А., Климова И. В. Фульгуриты: «автографы молний» в песчаных дюнах Якутии // Природа. 2017. № 5. С. 52–60.