Дальше к северу зимой ветры так жестоки, что уничтожают все побеги, поднимающиеся над поверхностью тонкого снегового покрова. Кустарники исчезают и встречаются лишь на склонах, хорошо защищенных от ветра снегом. Начинается наиболее типичная тундра. Возрастает количество озер и болот в низинах. Все плоские повышенные пространства и открытые склоны холмов покрыты лишайником и мхом. На бесснежных местах развивается пятнистая тундра, покрытая пятнами расплывшихся суглинков, разделенных между собой полосами растительности. При этом голые пятна занимают повышенные участки, а растительность прячется в защищенных снегом ложбинках.
Типичное полярное болото близ поселка Саранпауль.
Приполярный Урал
Фото И. А. Бондарева
Там, где зимой задерживается снег, можно наблюдать тундровые луга. Это лужайки, на которых растут разнообразные травы. По краям сугробов, лощин и оврагов, где скопляется много снега, травы так разнообразны и ярки, что лужайки кажутся цветниками на однообразном фоне лишайников и мхов. Там можно встретить злаки и цветы, нередко попадающие, не успев отцвести, под новый снеговой покров. Эти лужайки сходны с альпийскими лугами горных стран.
Наконец, еще далее на север лежит зона арктической тундры. Зимние ветры там еще более суровы, а снеговой покров тоньше и прибивается ветрами так, что по нему можно ходить, не проваливаясь, без лыж. Поверхность почвы от мороза разбивается трещинами на плоские кочки. Лед в трещинах сохраняется до середины лета. Появляются пятна. расплывающегося суглинка. Лишайниково-моховый покров сохраняется лишь в ложбинках, где растут только самые выносливые из растений тундры. На открытых местах растительность исчезает, и только изредка встречаются отдельные небольшие группы цветковых растений. Далее к северу тундра кончается, и начинается зона арктических пустынь.
Появление тундр относится к началу последнего ледникового периода на Земле. Вдоль всей границы льдов тогда лежала тундра, подобно тому, как в наше время она лежит на границе льдов в Гренландии и на полуострове Лабрадор. Ландшафт древних тундр ледникового периода, невидимому, не отличался от современного, о чем можно судить по ископаемым остаткам.
В тот период, как и в наше время, полоса тундр отделялась лесами от полосы степей. При изменении климата эти полосы перемещались. По мере отступления льдов на север на тундры надвигались леса, а вслед за ними распространялась далее к северу и степь. Наступившее в позднейшее время и продолжающееся до наших дней ухудшение климата позволило тундрам продвинуться несколько на юг и занять местами часть прежней полосы лесов.
Чрезвычайно характерное явление тундровой зоны— вечная мерзлота, которая встречается, впрочем, и в других районах с низкой средней годовой температурой.
Хотя с этим явлением приходилось сталкиваться людям с чрезвычайно давних времен, однако планомерное изучение его началось очень недавно.
Теперь поясом вечной мерзлоты называют слой почвы, в котором круглый год температура стоит ниже точки замерзания воды. В зависимости от количества влаги в этом слое почва может походить на лед, на замерзшую массу или, если она суха, по виду ничем не отличаться от обычного состояния ее (например, слой сухого песка).
Местные жители — якуты, чукчи, тунгусы и якутские казаки — не только знали о вечной мерзлоте, но даже устраивали погреба, в которых сохраняли в замерзшем состоянии продукты. Учеными первые сведения о ней были получены во время находок в Сибири сохранившихся трупов мамонтов, но впоследствии с вечной мерзлотой пришлось столкнуться при сооружении водопроводов и постройке зданий, так как условия мерзлых почв опрокидывали все расчеты: вода в зарытых в землю трубах замерзала и разрывала их, фундаменты и здания неожиданно разрушались.
Однако даже в XIX в. некоторые геологи, как Леопольд фон Бух и др., еще не хотели верить в существование вечной мерзлоты, так как не могли себе представить, чтобы в почве выше вечномерзлого слоя могли расти высокоствольные деревья. Но русские ученые продолжали изучение вечной мерзлоты, существование которой и было доказано Миддендорфом. Он писал:
«У Таймырского озера на открытой возвышенной тундре… прокопали мы растительный слой земли, песок и глину, но на глубине 18 дм (0,46 м) встретили крепко замерзшую землю… Под мхом на низменностях на глубине нескольких, даже 2 ф. (0,6 м), уже оказывался лед, в котором даже в августе незаметно было признаков таяния».
Этот опыт был сделан Миддендорфом во многих других местах тундры, где также была встречена мерзлая почва. Ее находили и многие другие исследователи Сибири. В настоящее время известно несколько сот пунктов, где под обычной почвой лежит вечномерзлый слой, иногда очень большой толщины.
В разных местах он лежит на различной глубине. Так, в Мезени тундра, как нашел Миддендорф, летом не оттаивала глубже чем на 2 м, в Березове (на р. Оби) в 1821 г. была вскрыта могила сподвижника Петра I— Меньшикова, и его труп через 92 года после погребения оказался нетронутым гниением вследствие низкой температуры почвы. В Иркутской области при разведках на золото близ дер. Дальняя Муя мерзлую почву нашли, начиная от первого до восьмого метра в глубину, но в других пунктах она начиналась и гораздо глубже.
Известно много случаев, когда вечномерзлая почва имеет значительные прослойки чистого льда. Так, еще в XVII в. Вуд нашел на Новой Земле в почве под слоем земли толщиной 1,8 м слой «крепкого, как мрамор», льда. Вблизи побережья Ледовитого океана крутые берега рек состоят из слоев почвы и твердого льда, как это нашел Геденштром. Описывая Большой Ляховский остров, Бунге говорит: «Иногда видны прямо колоссальные ледяные массивы такой мощности, какую мне не приходилось наблюдать на Лене и на Яне. В одном месте вертикально стоящая ледяная стена достигала 72 ф. (22 м). Лед мутный содержит много воздушных пузырьков и землистых примесей».
Очень интересно установить, когда же образовалась вечная мерзлота.
Одни ученые считают, что это явление связано с современными климатическими условиями:, там, где средняя годовая температура ниже нуля, существует и образуется вечная мерзлота, конечно, при том условии, если другие обстоятельства не мешают ее образованию.
Так думает, например, Шостакович, который говорит: «Нам кажется, что присутствие вечной мерзлоты в тех местностях, где годовая температура воздуха ниже 0° и где почва не защищена толстым снежным покровом, легко может быть объяснено ежегодным избытком отрицательных температур. Почва в течение зимы теряет значительно больше тепла, — чем получает его летом… С каждой зимой толща мерзлого слоя будет увеличиваться до тех пор, пока промерзание не достигнет тех глубин, где проникающий холод будет уравновешиваться теплотой более глубоких слоев почвы. С этой точки зрения образование мерзлоты представляется явлением современным и вполне объяснимым действием существующих условий».
Сторонники этого мнения в подтверждение того, что образование вечной мерзлоты в Сибири началось в последнем, четвертичном, периоде существования Земли, приводят в виде доказательства находку в 1912–1913 гг. при поисках на золото в верховьях р. Хара-гол, правого притока р. Орхона (в 213 км к югу от Кяхты), в слое вечной мерзлоты остатков неолитического человека очень высокой культуры, умевшего уже обрабатывать металлы и делать изящные вещи из камня и рога.
Однако наличие мощных слоев чистого льда на большой глубине не объясняется сторонниками этих взглядов, и ископаемый лед они принуждены считать наследием более древних геологических эпох.