Статья посвящена 75-летию доктору биологических наук, академику Борису Моисеевичу Кершенгольцу.

Исследованы не изученные ранее почвы широко распространенных в Центральной Якутии песчаных массивов - тукуланов. Почвообразующими породами на больших площадях региона выступают древнеаллювиальные легкие по гранулометрическому составу почвообразующие породы дочетвертичного возраста. В голоцене на этих породах начала формироваться светлохвойная тайга, но большие площади вдоль долин рек оставались без растительного покрова и были заняты крупными массивами перевеваемых песков. В настоящее время в условиях происходящих естественных (динамика климата) и антропогенных воздействий (лесные пожары, вырубки и промышленное освоение) происходит заметное расширение безлесных пространств и наблюдается формирование молодых массивов перевеваемых песков. При этом, с одной стороны, наблюдается погребение естественного почвенного покрова, а с другой - эоловая деградация почв на лишенных растительного покрова площадях. Целью данной работы стало исследование свойств основных типов почв, сформированных как на динамичных, так и на закрепленных растительностью участках тукуланов Лено-Вилюйского междуречья. Во время маршрутных исследований применялись сравнительно-географический и профильно-генетический методы, определение основных физико-химических параметров почвы выполнялось с помощью общепринятых в почвоведении методик. Исследования показали, что на территории распространения легких по гранулометрическому составу пород эолово-древнеаллювиального генезиса распространены мерзлотные боровые песчаные почвы с простым слабодифференцированным и сложным полициклическим профилями. Последние характеризуются признаками погребения. На относительно более увлажненных послепожарных участках строение почвы и ее свойства могут быть осложнены также криотурбационными процессами. Все почвы преимущественно слабокислые, малопродуктивные, характеризуются небольшой суммой обменных оснований и очень низким содержанием гумуса. Криотурбированная почва среднекислая, отличается более выраженными признаками иллювиирования железа и равномерным распределением органического вещества в трансформированной части профиля. Замещение типичных таежных ландшафтов "пустынными" поверхностными образованиями полностью трансформирует растительно-почвенный покров территории, отрицательно влияя на продуктивность экосистемы.
This study investigates previously unexamined soils of the widespread sand massifs, known as tukulans, in Central Yakutia. The parent materials across large areas of the region consist of ancient alluvial deposits with light granulometric composition, dating back to the Quaternary period. During the Holocene, light-coniferous taiga began to form on these deposits; however, extensive areas along river valleys remained devoid of vegetation and were occupied by vast mass of wind-blown sands. Currently, under the influence of natural factors (climate dynamics) and anthropogenic impacts (forest fires, logging, and industrial development), there is a noticeable expansion of treeless areas, accompanied by the formation of young sand massifs. Simultaneously, the natural soil cover undergoes burial, whereas in areas devoid of vegetation, soils experience Aeolian degradation. The aim of this study was to analyze the composition and properties of the main soil types formed in both dynamic and those stabilized by vegetation within the Lena-Vilyui interfluve tukulans. The study employed comparative-geographical and profile-genetic methods, with the determination of key physicochemical soil parameters conducted using standard soil science methods. Results indicate that in areas dominated by light granulometric aeolian-ancient alluvial deposits, permafrost pine forest sandy soils with simple, weakly differentiated, complex polycyclic profiles are widespread. These profiles exhibit signs of burial. In relatively more humid post-fire areas, soil structure and properties are further influenced by cryoturbation processes. All soils are predominantly slightly acidic, characterized by low exchangeable base content and low humus levels. Cryoturbated soils are moderately acidic and display more pronounced iron illuviation and a uniform distribution of organic matter in the transformed soil profile. The replacement of typical taiga landscapes with “desert”-like surface formations drastically alters the vegetation and soil cover of the area, negatively affecting the ecosystem’s productivity.

Тепловая защита инженерных сооружений является важной проблемой для современного строительства в криолитозоне. Целью работы являлось получение критерия экономической целесообразности использования новых теплоизоляционных материалов вместо традиционно используемых материалов для тепловой защиты инженерных объектов. Рассмотрено два случая: полной замены одного материала другим и комбинированного использования традиционного и нового теплоизоляционного материалов. В качестве критерия использовано отношение затрат на материалы для достижения нормативного термического сопротивления всей теплоизоляционной конструкции. Получены новые показатели связи между экономическими и теплофизическими характеристиками материалов, в частности, между удельной стоимостью теплоизоляционных материалов (стоимость единицы объема) и их коэффициентом теплопроводности. Для общности анализа введены новые показатели: ценовой симплекс; тепловой симплекс; симплекс термического сопротивления. Установлено, что, с экономической точки зрения, использование новых материалов вместо традиционных будет оправдано в том случае, когда отношение стоимостей нового и традиционного материала не будет превышать обратной величины отношения их коэффициентов теплопроводности (т. е. при условии, что ценовой симплекс будет ниже обратной величины теплового симплекса). Приведены конкретные примеры применения разработанной методики при оценке целесообразности использования тонкопленочных теплоизоляционных материалов вместо минеральной ваты для достижения равного теплозащитного эффекта. Показано, что при существующей стоимости тонкопленочных материалов их использование обойдется в десятки раз дороже традиционной тепловой защиты с помощью минеральной ваты даже при существенном снижении ее термического сопротивления за счет увлажнения в период эксплуатации. Результаты вариантных расчетов позволяют наглядно убедиться в установленной новой закономерности связи экономических и теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов.
The aim of this study was to establish criteria for the economic feasibility of using new thermal insulation materials in place of traditionally used materials for the thermal protection of engineering structures. Two scenarios were considered: the complete replacement of one material with another and the combined use of traditional and new thermal insulation materials. The criterion used was the ratio of the cost of materials required to achieve the standard thermal resistance of the entire insulation system. New indicators describing the relationship between the economic and thermophysical properties of materials were developed, particularly relating the specific cost of thermal insulation materials (cost per unit volume) to their thermal conductivity coefficient. To generalize the analysis, novel indicators were introduced: price simplex, thermal simplex, and thermal resistance simplex.We concluded, from an economic perspective, the use of new materials instead of traditional ones is justified if the ratio of the costs of the new and traditional materials does not exceed the reciprocal of the ratio of their thermal conductivity coefficients-that is, if the price simplex is lower than the reciprocal of the thermal simplex. Specific examples demonstrate the application of this methodology in evaluating the feasibility of using thin-film thermal insulation materials instead of mineral wool to achieve equivalent thermal protection. The analysis shows that, at current prices, thin-film materials are tens of times more expensive than traditional mineral wool insulation, even when accounting for a significant reduction in mineral wool’s thermal resistance due to moisture during operation. The results of these calculations clearly illustrate the newly established relationship between the economic and thermophysical characteristics of thermal insulation materials.

В области криолитозоны на фоне изменения климата и возрастающей техногенной нагрузки с каждым годом возрастает актуальность изучения условий формирования ресурсов и режима нади межмерзлотных вод, которые наиболее чувствительны к внешнему воздействию. Одним из методов изучения динамики подземных вод при невозможности проведения систематических круглогодичных наблюдений является численное моделирование. Цель выполненных исследований - создать математическую модель фильтрации надмерзлотно-межмерзлотных подземных вод, широко распространенных на правобережье р. Лена в Центральной Якутии, и оценить межгодовую изменчивость их ресурсов. Трехмерная стандартная геофильтрационная модель была создана в программе MODFLOW-USG. Исходными данными для ее построения послужили результаты многолетних полевых гидрогеологических и геокриологических исследований, полученные на водосборной площади одного из круглогодично действующих наледеобразующих источников на бестяхской террасе р. Лена. Для калибровки численной модели использованы данные натурных наблюдений за уровнем воды в скважине, расположенной в зоне транзита межмерзлотных вод. Корректировка фильтрационных параметров и граничных условий модели проводилась до тех пор, пока расхождение между расчетными и фактическими значениями уровня межмерзлотных вод не составило менее 0,1 м для более чем 90 % измерений. Результаты моделирования позволили оценить динамику водообильности межмерзлотного водоносного талика за последние 15 лет, уточнить влияние различных метеорологических факторов и процессов сезонного промерзания-протаивания пород на формирование режима подземных вод, количественно оценить внутригодовую изменчивость дебита источника. Полученные результаты могут послужить основой для постановки задач по прогнозированию изменения мерзлотно-гидрогеологических условий под действием колебаний климата, а также рассматриваться как эффективный метод количественной оценки динамики подземных вод в области распространения многолетнемерзлых пород.
In permafrost regions, the combined effects of climate change and increased anthropogenic activity highlight the need to study the formation processes and dynamics of supraand intrapermafrost waters, due to their strong responsiveness to external influences. When continuous year-round observations are not possible, numerical modeling provides an efficient approach to study groundwater dynamics. This study aims to construct a mathematical model of suprapermafrost and intrapermafrost groundwater flow prevalent along the right bank of the Lena River in Central Yakutia, and to evaluate the interannual variability of these groundwater resources. A three-dimensional groundwater flow model was developed using the MODFLOW-USG software. This model was constructed using baseline data obtained from extensive, long-term field investigations in hydrogeology and geocryology conducted within the catchment area of a perennial icing spring located on the Bestyakh Terrace of the Lena River. The numerical model was calibrated using field-observed water levels from a monitoring well located within the intrapermafrost water transit zone. Calibration involved iterative adjustments of hydraulic parameters and boundary conditions until the deviation between simulated and observed intrapermafrost water levels was less than 0.1 m for more than 90% of the measurements. The simulation results enabled the reconstruction of the water yield dynamics in the intrapermafrost aquifer talik over the past 15 years, clarified the effects of various meteorological factors and seasonal freeze-thaw cycles on groundwater regime formation, and provided a quantitative evaluation of spring discharge variability at intra-annual scales. These findings establish a foundation for developing predictive frameworks of permafrost-hydrogeological evolution in response to climatic variability and provide a robust methodological approach for quantifying groundwater dynamics in permafrost-affected regions.

Оценка устойчивости ландшафтов к современному потеплению климата - один из основных острых вопросов современности. Наблюдаемая в настоящее время активизация криогенных процессов в Центральной Якутии, особенно на нарушенных и антропогенных ландшафтах, показывает актуальность проблемы. Целью исследований является оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии в условиях усиливающегося потепления климата, начиная с 1970-х годов. Основой для оценки послужили результаты натурных наблюдений за температурой многолетнемерзлых пород в слое годовых теплооборотов за период 1981-2023 гг., данные метеостанций по температуре воздуха на высоте 2 м и почвы на глубине 1,6 м. Мониторинг, включая создание сети, наблюдения на стационарах и мониторинговых участках Института мерзлотоведения имени П.И. Мельникова СО РАН, и анализ полученных данных в контексте изменения климата были основными методами исследований. Были оценены пространственно-временные изменения мощности деятельного слоя и среднегодовой температуры пород в слое годовых теплооборотов и их тренды как показатель отклика на потепление климата. Проведен региональный анализ изменчивости коэффициента термической устойчивости (Кα) многолетнемерзлых пород в девяти типах местностей по температурным данным на подошвах деятельного слоя и в слое годовых теплооборотов (глубина 10 м). Положительные значения Кα, превышающие 1,0, свидетельствуют о деградации многолетнемерзлых пород, встречаются и отрицательные тренды, которые связаны с изменениями режима снегонакопления и биомассы экосистем. Оценка термической устойчивости мерзлотных ландшафтов затрагивает важные аспекты природы окружающей среды и социально-экономической устойчивости Центральной Якутии. Результаты исследований могут быть использованы государственными органами по планированию развития территорий, природоохранными организациями, хозяйствующими субъектами и образовательными заведениями.
Assessing the resilience of landscapes in response to current climate warming represents a critical challenge today. The current intensification of cryogenic processes in Central Yakutia, particularly in disturbed and anthropogenic landscapes, highlights the urgency of this issue. This study aims to evaluate the thermal stability of permafrost landscapes in Central Yakutia amid increasing climate warming since the 1970s. The assessment is based on field observations of permafrost rock temperatures within the annual heat turnover layer from 1981 to 2023, alongside meteorological data on air temperature at 2 meters above ground and soil temperature at a depth of 1.6 meters. The primary research method involved monitoring, including establishing a network, observation at sites and monitoring stations of the Melnikov Permafrost Institute of SB RAS, and analyzing the collected data in the context of climate change. Spatiotemporal changes in the thickness of the active layer and the mean annual temperature of ground within the annual heat turnover layer were estimated, with their trends serving as indicators of the landscape’s response to climate warming. A regional analysis of the variability of the thermal stability coefficient (Кα) of permafrost rocks across nine types of localities was conducted, based on temperature data at the base of the active layer and within the annual heat turnover layer (10 meters depth). Positive Кα values exceeding 1.0 indicate permafrost degradation, while negative trends are associated with changes in snow accumulation regimes and ecosystem biomass. Assessing the thermal stability of permafrost landscapes has significant implications for the natural environment and the socio-economic stability in Central Yakutia. The research findings can inform government agencies in territorial development planning and support environmental organizations, businesses, and educational institutions.

Проблема поисков кимберлитов в закрытых территориях на сегодня остается весьма актуальной, поскольку легко открываемых, имеющих выход на дневную поверхность и хорошо читаемых в геофизических полях объектов в пределах Якутской алмазоносной провинции практически не осталось. Поэтому при постановке поисковых работ на алмазоносные кимберлиты требуется новый - не традиционный (геологический, минералогический, структурный и т. п.) подход. Установлено, что в долеритах даек Вилюйско-Мархинского пояса, располагающихся вблизи кимберлитов (Накынское, Мало-Ботуобинское и Сюльдюкарское кимберлитовые поля), содержание оксида титана ряда высокозарядных и редкоземельных элементов (Th, Ta, Hf, Nd, Tb, Gd) увеличивается в два раза и более по сравнению с типичным их содержанием в целом в долеритах полей. Эту особенность в поведении названных элементов предложено использовать как один из поисковых на кимберлиты критериев. Учитывая факт наличия в пределах Чаро-Синского дайкового пояса долеритов с аномально повышенным количеством оксида титана и ряда высокозарядных (Th, Hf, Ta, Zr, Y), редкоземельных (Nd, Tb, Gd) элементов, проведено сравнительное изучение долеритов даек вблизи этих тел. Установлено, что в сторону от дайки с максимальным содержанием реперных элементов их концентрация постепенно уменьшается. Предложено считать такие участки перспективными на обнаружение кимберлитов. К подобным участкам отнесены территории в пределах Чаро-Ленского междуречья и правобережья р. Лена напротив п. Синск. Полученные в работе результаты и выделенные участки предложено рекомендовать геолого-производственным предприятиям для постановки поисковых работ на кимберлиты на конкретных, локальных территориях.
The search for kimberlites in covered territories remains highly relevant today, as there are no longer any easily accessible kimberlite objects within the Yakut diamond-bearing province that are exposed at the surface and clearly visible in geophysical fields. Therefore, planning search operations for diamond-bearing kimberlites requires a novel, integrative approach that combines geological, mineralogical, structural, and other criteria. We found that in the dolerites of the Vilyui-Markhinsky belt-located near kimberlites in the Nakynskoye, Malo-Botuobinskoye, and Syuldyukarskoye kimberlite fields-the content of titanium oxide and several high field strength and rare earth elements (Th, Ta, Hf, Nd, Tb, Gd) is approximately twice as high compared to their typical content in dolerites of the kimberlite fields overall. We propose using this feature of the above-mentioned elements as one of the criteria for kimberlite searching. Considering the presence of dolerites with unusually high concentrations of titanium oxide and several high field strengths (Th, Hf, Ta, Zr, Y) and rare earth (Nd, Tb, Gd) elements within the Charo-Sinsk dike swarm, a comparative study of dolerites from dikes near these bodies was conducted. A gradual decrease in the concentration of these reference elements was observed with increasing distance from the dike exhibiting the maximum element content. We suggest considering such areas as promising targets for kimberlite discovery. Specifically, areas within the CharoLensky interfluve and the right bank of the Lena River opposite the village of Sinsk are classified as prospective. The results obtained in this study and the identified target areas are recommended to geological and mining companies for conducting focused exploration of kimberlites in these specific local areas.