Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Физико-географическая характеристика района исследования 9
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований 23
2.1. Материалы и объекты исследований 23
2.2. Методы отбора образцов 25
2.3. Методы исследований 26
ГЛАВА 3. Формирование спорово-пыльцевых спектров и степень их адекватности современной растительности 33
3.1. Особенности формирования СПС 33
3.2. Отражение в СПС состава растительности 40
3.3. Современные СПС из района исследований 44
3.4. Расчеты «поправочных коэффициентов» для пыльцы деревьев..56
ГЛАВА 4. Периодизация и корреляция палинологических разрезов озерно-болотных отложений 62
4.1. Опорные палинологические разрезы 62
4.2. Периодизация и корреляция палинологических данных 68
4.2.1. Корреляция СПД Мошкарное I и Мошкарное-И 70
4.2.2. Корреляция СПД Чечкино-1, II и III 83
4.2.3. СПД Длинное 98
4.2.4. Корреляция 6 СПД заповедника «Кивач» 102
4.3. Хроностратиграфия озерно-болотных отложений из среднетаежной подзоны Карелии 107
ГЛАВА 5. Динамика растительности и природной среды среднетаежной подзоны карелии в позднеледниковье и голоцене ПО
5.1. Изменения количественных показателей палеоклимата 110
5.2. Динамика растительности на фоне изменений природных условий в позднеледниковье и голоцене 125
Выводы 156
Список литературы 158
Приложения 185
- Материалы и объекты исследований
- Современные СПС из района исследований
- Корреляция СПД Чечкино-1, II и III
- Изменения количественных показателей палеоклимата
Введение к работе
Актуальность. Актуальность работы связана с концепцией познания динамики природной среды последней геологической эпохи и выявлением естественного тренда развития природы. Особый интерес в этом отношении представляют территории, которые были покрыты Валдайским ледником, в том числе Карелия. Здесь все ландшафтные изменения, вызванные глобальным потеплением климата, происходили очень динамично и нашли свое отражение в «летописи» отложений.
Изучение динамики растительности и природной среды особенно перспективно на модельных территориях с малонарушенным растительным покровом. Одной из них является заповедник «Кивач», где выполнены детальные реконструкции пространственно-временных сукцессии растительности на фоне изменений климата и гидрологии территории в позднеледниковье и голоцене, причем с учетом геоморфологии территории. Полученные данные вполне могут быть экстраполированы на подобные ландшафты средней тайги. Все это делает выполненную работу актуальной и теоретически значимой.
Цель и задачи исследования.
Цель работы заключается в детальной реконструкции динамики растительности модельной территории среднетаежной подзоны Карелии на фоне изменений природных условий в позднеледниковье и голоцене.
Задачи исследования:
Изучить состав субрецентных (поверхностных и приповерхностных) спорово-пыльцевых спектров (СПС) в различных типах местообитаний (лесных, болотных, луговых) и установить степень их адекватности современной растительности.
Провести исследования опорных разрезов озерно-болотных отложений, отбуренных в центре и на периферии болот, расположенных на территориях с преимущественным развитием разных типов рельефа, применив комплекс палеоботанических и палеоэкологических методов.
3. Получить данные "по палеоклимату и на их фоне с учетом особенностей рельефа и изменений гидрологического режима территории реконструировать динамику растительности в позднеледниковье и голоцене.
Научная новизна.
1. Впервые для Карелии изучен состав поверхностных и приповерхностных СПС из
лесных, болотных и луговых сообществ. Рассчитаны коэффициенты соответствия между процентным содержанием пыльцы древесных растений в СПС и составом лесной растительности.
2. Получены детальные палинологические данные по позднеледниковью и голоце-
ну для территории заповедника «Кивач» в разрезах с непрерывным накоплением отложений и сериями радиоуглеродных датировок.
3. Впервые выполнены реконструкции динамики растительности заповедника
«Кивач» с учетом геоморфологии территории и изменений природной среды со
второй половины аллереда до современности.
4. Выявлены новые для среднетаежной подзоны Карелии экстремумы похолоданий
и потеплений в позднем дриасе, пребореальном, суббореальном и атлантическом периодах.
5. Впервые для Карелии применен методический прием параллельного
* палинологического исследования озерно-болотных отложений, отобранных в
центре и на периферии болот для детализации реконструкций пространственно-временной динамики растительности.
Практическое значение.
1. Данные об особенностях формирования поверхностных СПС в различных типах
местообитаний и «поправочные коэффициенты» для пыльцы древесных пород могут быть использованы при интерпретации СПС и реконструкциях растительности таежной зоны европейской части России.
2. Полученные палеоклиматические показатели могут найти применение при
составлении климатостратиграфических схем среднетаежной подзоны.
Выявленные тенденции динамики растительности и климата могут послужить основой для прогнозирования естественного развития природной среды и выбора путей рационального использования ресурсов.
Полученный фактический материал и выполненные на его основе реконструкции
позволят осуществить крупно- и среднемасштабное картографирование (по временным срезам) растительности, а также запасов органики и углерода в озерно-болотных отложениях заповедника «Кивач» в позднеледниковье и голоцене.
5. Результаты исследований могут быть включены в лекционные курсы по
палеогеографии в вузах, а также войдут в «Летописи природы» заповедника
«Кивач» и будут использоваться в экспозиции его музея.
Исследования выполнялись в рамках бюджетных тем лаборатории болотных экосистем Института биологии КарНЦ РАН, грантов РФФИ: «Хронология этапов динамики растительности климата в позднеледниковье и голоцене на европейском севере России» № 96-04-63058 (1996-1999), «Картографирование растительности позднеледниковья - голоцена на востоке Фенноскандии в соответствии с палеогеографической ситуацией» № 99-04-48736 (1999-2001), «Заболачивание как фактор динамики растительности и ландшафтов таежной зоны восточной Фенноскандии в голоцене» № 01-04-48148 (2001-2004), «Установление закономерности пространственно-временной динамики болотных экосистем и аккумуляции органического вещества в голоцене на востоке Фенноскандии с применением ГИС-технологий» № 04-04-49013 (2004-2006), а также в рамках Международных проектов: «Lake-level record from northern Eurazia» (Sweden, 1996 г.г.), "BIOM-6000" (Brown University, USA, 1996-1998), CAPE-Project (Finland, 1997-1999), "Reconstruction of environmental changes in NW Russia and around Baltic Basin during the past 15,000 years" (Sweden, 1996-2000).
Апробация работы. Материалы и результаты исследований по теме диссертации докладывались на Международном симпозиуме (Вильнюс, 1986); VI, VIII, IX Всесоюзных (Всероссийских) палинологических конференциях
(Минск, 1989; Москва, 1996, 1999, 2002); Международном симпозиуме по охраняемым территориям Финляндии и СССР (Хельсинки, 1989); конференции Международного географического общества «Глобальные изменения и география» (Москва, 1995); рабочем совещании по CAPE-Project (Lammi, Finland, 1997); Международном симпозиуме «Влияние климатических изменений на наземные и пресноводные экосистемы Севера» (Рованиеми, Финляндия, 1997); Международном симпозиуме «Динамика болотных экосистем в Северной Евразии в голоцене» (Петрозаводск, 1998); рабочем совещании PAGES (Лунд, Швеция, 1999); First national IGBP-PAGES meeting (Lund/Нббг, Sweden, 1999); Международном совещании «Климат и окружающая обстановка на протяжении позднеледниковья и голоцена на Северо-Западе России и на территориях, прилегающих к Балтийскому морю» (Санкт-Петербург, 2001); научной конференции, посвященной 10-летию РФФИ (РАН, КарНЦ РАН, Петрозаводск, 2002) и других.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений (9). Работа изложена на 200 страницах, содержит 10 таблиц, 19 рисунков. Список литературы включает 309 наименований, в том числе 82 на иностранных языках.
Благодарности. Автор выражает самую глубокую благодарность своему научному руководителю д.б.н. Г.А. Елиной за постоянную поддержку, консультации и помощь в работе. Особая признательность - заведующему лаборатории болотных экосистем к.б.н. О.Л. Кузнецову и к.б.н. А.И. Максимову за ценные замечания в процессе написания диссертации и содействие в выполнении полевых исследований; А.А. Беловой и Н.В. Стойкиной, выполнившим анализ ботанического состава торфа, П.Ф. Шевелину и В.А. Степаненковой за помощь при отборе полевого материала. Автор выражает глубокую благодарность д.г.-м.н. Х.А. Арсланову и к.г.н. Г.М. Черновой (НИИ географии, СпбГУ) за
радиоуглеродное датирование образцов; д.г.н. В.А. Климанову, д.г.н, Я.К. Еловичевой (Минск), к.г.н. П.Е. Тарасову (МГУ), к.г.-м.н. А.Д. Лукашову, к.г.-м.н. И.Н. Демидову, к.г.-м.н. Т.С. Шелеховой и Н.Б. Лавровой (Ин-т геологии КарНЦ РАН) за плодотворное сотрудничество, к.г.-м.н. Э.И. Девятовой (Институт геологии КарНЦ РАН) за ценные консультации при определении пыльцы и спор, а также зарубежным коллегам проф. В. Янковска (Чехия), проф. S. Harrison, проф. В. Wohlfarth, проф. О. Bennike, Т. Persson (Швеция). Искренняя признательность -всем членам семьи и друзьям за моральную помощь во время подготовки работы.
Материалы и объекты исследований
В диссертации представлены материалы, полученные в заповеднике «Кивач», рассматриваемом нами как модельная территория среднетаежнои подзоны Карелии. При проведении реконструкций природной среды позднеледниковья и голоцена привлечены также данные по 8 палинологическим разрезам из Кондопожского, а также Прионежского, Суоярвского, Медвежьегорского и Пудожского районов республики , полученные непосредственно автором или при его участии (см. рис. 1); использована информация из литературных источников.
Материалом для настоящей работы послужили: 1 - опорные разрезы озерно-болотных отложений, в которых проведены палинологические, макрофоссильные и радиоуглеродные исследования, 2 - стратиграфия залежей болот, 3 - поверхностные и приповерхностные спорово-пыльцевые спектры (СПС) растительных сообществ лесов, лугов и болот; 4 - геоботанические описания растительности в местах отбора образцов на палинологический анализ и в разных частях болот.
Большая часть материалов, использованных в данной работе, получена во время экспедиций, проводимых лабораторией болотных экосистем Института биологии КарНЦ РАН в среднетаежнои подзоне Карелии, в которых диссертант принимала участие с 1980 года. Активное содействие в отборе озерно-болотных отложений на палинологический и другие виды анализов оказали к.б.н. О.Л. Кузнецов, к.б.н. А.И. Максимов и П.Ф. Шевелин. Ими же, а также д.б.н. Г.А. Единой сделаны геоботанические описания растительности в местах отбора образцов на спорово-пыльцевой анализ.
Данные по Пудожскому району получены в рамках выполнения международного российско-шведского проекта "Reconstruction of environmental and climatic changes in NW Russia and around the Baltic during the last 15,000 years" (1996-2000). Озерно-болотные отложения разрезов Тамбичозеро и Пичозеро отобраны во время экспедиции 1997 года, в которой приняли участи В. Wohlfarth (Lund University), L. Brunberg (Stockholm University), И.Н. Демидов, Н.Б. Лаврова, С.А. Вяхирев (Институт геологии КарНЦ РАН) и автор диссертации. Заповедник Кивач как основная модельная территория для выполненных реконструкций, приведенных в диссертации, был выбран в силу того, что он представляет эталон средней тайги и заповедную зону, а также из-за его геоморфологических особенностей (см. гл. 1) и хорошей разноплановой изученности. Для него имеются ландшафтные, флористические, геоботанические, торфоведческие и другие данные, которые хранятся в Архиве КарНЦ РАН, фондах музея-заповедника «Кивач» и лаборатории болотных экосистем Института биологии КарНЦ РАН; часть их обобщена в виде отчетов и опубликована. Особо важным является наличие для этой территории детальной геоморфологической картосхемы (Лукашов, Ильин, 1977), плана лесонасаждений (1977) и материалов по стратиграфии 12 болот, включающих данные ботанического состава торфа 75 разрезов.
Проведенный анализ имевшейся информации по заповеднику «Кивач» определил выбор объектов палинологического изучения: болота Длинное, Мошкарное и Чечкино, расположенные соответственно в его северо-западной, центральной и восточной частях. Они являются самыми крупными для этих территорий и находятся в пределах участков, различающихся между собой по геоморфологии (см. гл. 1, рис. 2). Кроме того, на болотах уже были проложены продольные и поперечные профили, изучена стратиграфия озерно-болотных отложений. Исходя из ее особенностей осуществлен отбор колонок на спорово-пыльцевой и макрофоссильный анализы, а также образцов на радиоуглеродное датирование. Как обычно, изучали наиболее глубокие разрезы озерно-болотных отложений, отобранные из центральных частей болотных массивов и максимально удаленные от «стены» леса (3 разреза). Кроме того, с целью получения дополнительной информации по сукцессиям наземной и водно-болотной растительности, установления пространственно-временной динамики зарастания и заторфовывания водоемов исследованы также 3 разреза с периферии болот Мошкарное (1) и Чечкино (2).
Наличие в изученных разрезах значительной толщи торфяных и сапропелевидных отложений, сформировавшихся в голоцене, дало ряд преимуществ. Накопление их, в основном, шло непрерывно. Они содержат значительное количество хорошо сохранившихся микрофоссилий, а также макроостатки растений. В них практически исключена вероятность попадания переотложенных пыльцы и спор, доля которых велика, например, в аллювиальных отложениях (Чупина, 1974 и др.). Органогенный состав основной толщи отложений позволил определить их абсолютный возраст с помощью радиоуглеродного датирования.
Отбор образцов в разрезах озерно-болотных отложений проводили, в основном, послойно сверху вниз ручным буром системы Инсторфа через 10 см, реже - с большей (2-5 см) или меньшей частотой (15-25 см) в зависимости от глубины, структуры и состава отложений, а также поставленных целей. Параллельно взяты пробы органогенных отложений (0,5-1 кг) на радиоуглеродный анализ. В лабораторных условиях образцы торфа, сапропелевидного торфа и верхних слоев сапропеля делили примерно пополам для определения состава микрофоссилий, а также макроостатков и степени разложения торфа. Остальная часть сапропеля и глины исследовались только палинологически. Сплошной отбор и последующее тщательное перемешивание каждой пробы во время подготовки ее к спорово-пыльцевому анализу способствовали получению усредненных данных и сглаживанию резких отклонений в составе СПС в отдельные экстремальные годы.
Метод отбора образцов с внесением «маркирующих» спор Lycopodium (Stokmarr, 1972), принятый палинологами стран Западной Европы (Palaeoecological.., 1996 и др.), использован при исследовании разрезов Тамбичозеро и Пичозеро из Пудожского района. Отложения, взятые в виде перекрывающихся колонок, упаковывали в разрезанные вдоль пластиковые трубы. В лабораторных условиях, после корреляции отложений, выполненной исходя из их структуры и полевых записей, проводился отбор проб на различные исследования. Образцы на палинологический анализ брали объемом 2 (3) см3 в точках через 5-10 см, добавляли в них таблетки с известным количеством спор Lycopodium. В дальнейшем это позволило вычислить концентрацию микрофоссилий в осадках и приток их на 1 см2 за 1 год, что использовано для более объективной реконструкции палеорастительности в позднеледниковье и пребореале. Поверхностные и приповерхностные образцы для палинологического анализа на лугах отбирали в пределах верхних 5 см (слои 0-2, 2-5, 0-5 см), в лесах и на болотах - 10 см (слои 0-2, 2-5, 0-5, 0-10 см). Для ряда болот получены серии СПС с глубин 0-3, 3-5, 5-Ю, 0-10 и 0-25 см из их центральной части и с периферии. Здесь отбор проб обычно проводили в срединной части моховых подушек, где верхушки мха находились примерно на одном уровне.
Современные СПС из района исследований
С целью получения более достоверных реконструкций лесной и водно-болотной растительности в голоцене на модельных территориях из среднетаежной подзоны Карелии выполнен палинологический анализ субрецентных (поверхностных и приповерхностных) образцов, отобранных в разных местообитаниях: на болотных массивах, лугах и под пологом различных лесов. Это было продиктовано также практическим отсутствием сведений по современным СПС в районе исследования. В монографии Г.А. Единой (1981) приводятся результаты изучения лишь верхних 10-см слоев, отобранных на болотах Чечкино и Готнаволок, расположенных на территории с содоминированием сосновых и еловых лесов, а также на болоте Осоковое, окруженного еловыми лесами.
Данные по современным СПС собирались диссертантом на протяжении многих лет. Частично они опубликованы (Филимонова, 1985; Едина, Лукашов, Филимонова и др., 1999; Филимонова, 1999а, 19996, 2002а, 20026). Значительная доля их использована в рамках выполнения Международного проекта «Biom-6000» для установления статистической связи между поверхностными СПС и современной растительностью, между СПС и климатом, что легло в основу выполненных реконструкций по палеорастительности и палеоклимату (Tarasov, Webb III.., Filimonova et all., 1998; Tarasov, Guiot.., Filimonova et al., 1999).
Всего изучено 163 поверхностных и приповерхностных образца из 83 точек отбора (приложение 1). В одних местообитаниях исследовали только верхний 5-см слой; в других - отложения, взятые с разных глубин в пределах верхних 10 или 25 см. Для модельной территории заповедник «Кивач» получено ПО СПС: 58 - из 33 лесных сообществ, 9 - с 5 лугов и 43 - с окраек и центральных частей 5 болотных массивов (см. рис. 3, приложение 1: т. 1-47). Для всех точек отбора имеются подробные геоботанические описания растительности.
Установлено, что в современных СПС лесов, лугов и болот средней тайги Карелии, как правило, преобладает пыльца древесных растений (табл. 1), что соответствует зональным таежным условиям. Из 163 исследованных образцов лишь 8 (т.е. менее 5%) составляют исключение (причины оговорены далее).
СПС лесов. Изучено 80 поверхностных (0-2 и 0—5 см) и приповерхностных (2-5, 5-10 см) образцов из 47 лесных сообществ (см. приложение 1, рис. 3).
Установлено, что СПС лесов характеризуются наиболее высоким содержанием пыльцы деревьев (см. табл. 1). Низкие значения получены только для трёх поверхностных образцов, специально отобранных в сосняках зеленомошной группы в местах обильного спороношения доминирующих здесь мхов (рис. 4: т. Г, 2 и 9). В приповерхностных СПС они были уже достаточно высоким (71-82%).
Согласно полученным данным (рис. 4), соотношение пыльцы в спектрах пыльцы древесных (ДПС) образцов, отобранных под пологом лесов, в значительной степени определяется видовым составом и структурой (формулой) древостоя. В сосняках и елово-сосновых лесах доминирует пыльца Pinus sylvestris, в сосново-еловых лесах она преобладает или содоминирует с пыльцой Betula pubescens. Наибольшее количество последней отмечено в березняках и ельниках, довольно высокое - в сосновых лесах, где береза входит в состав древостоя. Если она встречалась только в подлеске, участие ее пыльцы в ДПС снижалось.
зеленомошном (т. 22). Установлено, что присутствие в еловых лесах других древесных пород вызывает резкое сокращение ее доли в спектрах. Существенный вклад в ДПС вносит ольха серая и клейкая; доминирование пыльцы Alnus incana отмечено в СПС сероольшаников из заказника «Кижский» (т. 77, 78).
Пыльца широколиственных пород, Salix, Sorbus aucuparia, Populus tremula, Juniperus communis, Lonicera и некоторых других древесных растений, произраставших в местах отбора проб или ближайшем окружении, встречалась в образцах в незначительных количествах или отсутствовала. Лишь в палиноспектрах липняков с островов Кижских шхер, было отмечено довольно высокое содержание пыльцы Tilia cordata (от 2 до 11 %) и Ulmus scabra (до 2%). Доля последней в спектре образца, взятого в центре куртины вязов, составила 1,7% (см. рис. 4: т. 79-83).
Пыльца Betula папа, согласно геоботаническим описаниям, имеет исключительно локальное происхождение. Это же относится к спектрам спор, а также пыльцы кустарничков и трав (см. рис. 4, приложение 1). Наибольший вклад пыльцы Ericales отмечен в спектрах сосновых и елово-сосновых кустарничково-зеленомошных лесов, пыльцы группы Varia и спор Polypodiaceae — в СПС липняков, березняков и ельников с богатым разнотравным покровом. Доля спор Lycopodiaceae не превышала 7%.
СПС лугов. Изучению СПС лугов, которые по данным сельскохозяйственной статистики занимают немного более 1% всей площади республики (по: Раменская, 1958), не придавалось особенно большого значения. Исследованы 11 поверхностных (0-2 см) и приповерхностных (2-5 см) образцов, отобранных на 6 лугах (см. рис. 3 и приложение 1: т. 34-38, 71).
Полученные СПС исследованных лугов существенно отличались от СПС лесных сообществ, а также между собой (рис. 5). Пыльца древесных растений в них хотя и преобладала, но в меньшей степени из-за локального увеличения количества пыльцы трав. Особенно отчетливо это проявилось в образцах, отобранных на лугах, которые в настоящее время используются под покос (т. 34, 35, 71). В поверхностных и приповерхностных СПС приозерных лугов из центрального и западного районов заповедника (см. рис. 3, 5: т. 37, 38)
Корреляция СПД Чечкино-1, II и III
СПД Чечкино-1 включает 76 СПС (рис. И), Чечкино-И - 72 (рис. 12), Чечкино-Ш - 44 СПС (рис. 13); идентифицировано по пыльце и спорам 82, 109 и 77 таксонов растений, соответственно (см. приложение 9). В первых двух СПД, полученных для разрезов озерно-болотных отложений, выделено по 12 ПЗ, охватывающих интервал от аллереда до современности. В СПД Чечкино-Ш, датированной самым концом АТ-периода (см. рис. 13), хорошо представлены пять ПЗ; начиная с 8 ПЗ, сформировавшейся во всех трех диаграммах в SB-I. Использование единой методики, позволившей получить однотипные названия ПЗ, дало возможность при проведении корреляции данных выявить как общие, так и отличающиеся ПЗ и субпалинозоны, сформировавшиеся в одни и те же интервалы времени в исследованных разрезах болота (см. табл. 7).
С целью сравнения данных для каждой СПД были рассчитаны усредненные спектры микрофоссилий по фазам позднеледниковья и голоцена. Полученные усредненные кривые спектров общего состава и пыльцы древесной группы построены на одной временной шкале, что облегчило сравнение и выявление их различий (рис. 14).
Чечкино - наиболее крупное болото из исследованных: площадь его 270 га. Поэтому, при сопоставлении СПД полученных для его центральной части (рис. 11), северной периферии (рис. 12) и западной окрайки (рис. 13), была поставлена задача выяснить особенности изменения в них содержания микрофоссилий различных растений и их групп с позднеледниковья до современности, и использовать полученные сведения при реконструкции растительности прилегающих к палеоводоемам территорий и более удаленных.
Согласно палинологическим данным, разрезы из центральной (Чечкино-1) и северной (Чечкино-И) частей болота, отбуренные по продольному профилю, датированы концом AL (рис. 11, 12). Наибольший вклад в СПС этого времени, в целом, внесли микрофоссилий трав, затем деревьев, споровых, группы кустарников и кустарничков. Сопоставление усредненных палинологических спектров аллереда показало, что %-е соотношение вышеназванных групп, а также таксонов внутри древесной группы практически одинаковое в обеих СПД (см. рис. 14). Пыльца деревьев начинает преобладать в них с РВ-1.
Установлено, что с DR-3 и до современности, ее больше в центральном разрезе, пыльцы трав - в Чечкино-П, за исключением SA-3, когда отмечено локальное увеличение доли спор Sphagnum (см. рис. 12). Доля пыльцы кустарников и кустарничков в спектрах AL практически одинаковая, в DR-3 она выше в центральном разрезе, а в интервалы РВ-1 - ВО-3 и SB-3 - SA-2 - в отложениях с периферии болота. Вклад споровых растений в СПС Чечкино-П значительно больше в DR-3, РВ-2, ВО-2 - АТ-3 и SA-3. В остальные интервалы времени усредненные кривые последних двух групп обоих разрезов практически совпадают (разница в %-ом содержании микрофоссилий составляет 0-2%).
Разрез Чечкино-Ш, взятый на поперечном профиле в западной окрайке болота, датирован концом АТ-3 (рис. 13, 14). Усредненная кривая пыльцы деревьев, в основном, совпадает с таковой, полученной для разреза из северной части болотного массива, за исключением SA-1, когда зафиксировано резкое локальное увеличение роли Сурегасеае. Такое же высокое содержание пыльцы трав (25%), но уже за счет Роасеае, отмечено в SA-2. До этого времени характерно большее, чем в других СПД, содержание спор, главным образом Bryales и Equisetum, в меньшей степени Polypodiaceae и Sphagnum. Доля пыльцы кустарников и кустарничков незначительна, некоторое увеличение (до 5%) отмечено в SA-2,3.
Итак, полученные данные свидетельствуют о том, что в центральной части болота влияние локальных факторов на формирование СПС сказалось меньше, чем в разрезах Чечкино-П и Чечкино-Ш.
Установлено, что в 3-х СПД из разных частей болота имеются особенности в соотношении пыльцы различных таксонов внутри древесной группы, хотя, в целом, ход их усредненных кривых совпадает (см. рис. 14). Доля пыльцы Betula в палиноспектрах позднеледниковых отложений разрезов Чечкино-1 и Чечкино-И имеет близкие значения, особенно в DR-3. Резкое увеличение ее произошло в РВ-1, причем наиболее существенное в центральной скважине до максимума в РВ-2, что свидетельствует об активном распространении березы на окружающей территории. Уменьшение %-го содержания пыльцы Betula зафиксировано в В 0-1, одинаковые значения в обеих СПД - в ВО-2, резкое их снижение - в ВО-3. Начиная с этого времени и до современности пыльцы Betula в отложениях разреза Чечкино-П отмечено больше, чем в центре болота или примерно столько же (в АТ-2, SB-3, SA-2). По-видимому, это было обусловлено произрастанием березы на повышениях микрорельефа в северной части болота Чечкино, что подтверждается преобладанием ее макроостатков в торфяных отложениях (см. приложение 6).
Вклад пыльцы Betula в суббореальные спектры Чечкино-Ш также значительнее за счет существенной роли березы в лесах, примыкающих к западному краю болота, а в дальнейшем - произрастания ее в этой части болота. На протяжении SA-периода %-ое содержание ее пыльцы снизилось, что связано как с увеличением роли сосны в окружающих лесах, так и с поселением ее на болоте, о чем свидетельствует наличие значительного количества ее макроостатков в торфе, особенно в конце SA-2 (приложение 7).
Итак, в позднеледниковье и начале голоцена пыльца Betula приносилась с окружающих территорий. Исходя из низкой насыщенности отложений пыльцой, большая часть ее сначала была дальнезаносной. Максимальный вклад в РВ-2 соответствует максимальному распространению березовых лесов на территории исследования. Со второй половины ВО-2 поступление пыльцы идет из примыкающих к заторфовывающемуся водоему лесов и из древесных болотных сообществ, распространившихся в северной, а затем и в западной части болота.
Изменения количественных показателей палеоклимата
Выяснение динамики палеоклимата (тенденций, частоты, продолжительности и амплитуды изменений его параметров) является необходимым условием для пространственно-временных реконструкций сукцессии растительности. Качественная оценка его динамики рассматривалась давно и отражена во многих работах (Берг, 1947; Нейштадт, 1957; Шнитников, 1957; Величко 1973; Хотинский , 1977, 1987, 1989; Монин, Шишков, 1979; Будыко, 1980 и др.), в том числе, посвященных палеогеографии Карелии (Елина, 1981; Девятова, 1986 и др.).
Количественная же оценка палеоклиматических изменений получила широкое развитие в последние десятилетия. Существующие методы можно разбить на две большие группы: физические и палеонтологические, последние- на палеозоологические и палеоботанические.
Чаще всего для реконструкций палеоклиматических показателей используют палинологические данные, которые несут не только качественную информацию о произраставших растениях, но и количественную, выраженную через соотношение микрофоссилий, представленных в отложениях. Многочисленными исследованиями установлено, что современные спорово-пыльцевые спектры с той или иной степенью адекватности отражают состав растительности окружающей территории (см. гл. 3). Он, в свою очередь, зависит от определенных климатических характеристик. Поэтому, установление статистической связи между ними и составом СПС лежит в основе большинства разработанных методик. При реконструкциях количественных значений палеоклиматических параметров используют принцип актуализма, принимая допущение о существовании в прошлом таких же связей между климатом и растительностью, как и в настоящее время. При этом учитывается определяющая роль климата, зависимость растительного покрова, пыльцевой и споровой продуктивности от его изменений.
Для определения количественных характеристик палеоклимата применяют следующие основные методы (по: Методические рекомендации.., 1986; Климанов, 1996): индикаторный (Iversen, 1944), ареал огический (Szafer, 1944), ареалов и климатограмм (Гричук, 1969); допустимых климатических интервалов (Муратова и Боярская, 1969), зональный (Савина, Хотинский, 1982). Особый интерес представляет использование для палеоклиматических реконструкций различных математических методов (Муратова и др., 1972; Гелета, Спиридонова, 1981; Букреева и др., 1984, 1986; Климанов, 1976а, 10766 и др.), которые значительно облегчают и ускоряют процесс обработки данных, благодаря использованию ЭВМ.
Для получения количественных значений палеоклиматических изменений в позднеледниковье и голоцене Карелии использован информационно-статистический метод В.А. Климанова (1976а, 19766), в основе которого лежит статистическая связь субрецентных СПС с современными климатическими условиями. Для нахождения ее применен информационно-логический анализ (Пузаченко, Мошкин, 1969), который в отличие от большинства регрессионных методов является нелинейным. Реконструкции по данной методике производились по таблицам связи процентного соотношения компонентов, составляющих СПС общего состава (микрофоссилии деревьев, кустарничков и кустарничков, трав, споровых растений), а также спектр пыльцы древесных растений, с определенными величинами климатических характеристик (по: Климанов, 19766, 1981).
К настоящему времени реконструкции палеоклиматических параметров (tcp июля, tcp января, tcp года, среднегодовое количество осадков) для среднетаежной подзоны Карелии выполнены по 8 разрезам озерно-болотных отложений, обеспеченных палинологическими и радиоуглеродными данными. Три из них (Готнаволок, Бездонное, Хийлисуо) имеют 7 датировок по 14С. По этим разрезам диссертантом проведена необходимая подготовка данных для реконструкции климатических показателей, которая сделана В.А. Климановым.
Конкретные кривые по этим разрезам опубликованы (Елина и др., 1984; Климанов, Едина, 1984) и использованы для построения средних палеоклиматических кривых Карелии (Климанов, 1989, 1991, 1994, 1996).
В дальнейшем были получены новые сведения о количественных изменениях палеоклиматических характеристик по СПД болота Самбальское со сплошным датированием отложений (Елина и др., 1996, 2000), а также по 4-м СПД озерно-болотных разрезов из заповедника «Кивач», отбуренных на болотах Длинное, Мошкарное и Чечкино. Компьютерная обработка всех палинологических данных выполнена диссертантом, построение конкретных кривых вышеназванных параметров - В.А. Климановым, осредненных (по 4-м СПД из заповедника «Кивач») - совместно. Последние приведены в обобщающих статьях по палеогеографии Восточной Фенноскандии (Elina, Filimonova, Klimanov, 1995) и территории Заонежья (Елина, Филимонова, 1999), а также в диссертации. Кроме того, полученные палеоклиматические данные использованы при сопряженном анализе различного рода реконструкций: сукцессии палеорастительности, динамики уровенного режима водоемов и их заболачивания. Результаты частично опубликованы (Филимонова, 1996, 2002а, 20026; Filimonova, 1997, 1998) и обсуждены на конференции, посвященной 10-летию РФФИ, 2-х Всероссийских палинологических конференциях и 2-х международных симпозиумах. На основе материалов, изложенных в данном разделе, диссертантом написана статья «Изменение количественных показателей палеоклимата в среднетаежной подзоне Карелии за последние 11000 лет (Филимонова, Климанов, 2005).
Палеоклиматические реконструкции для заповедника «Кивач» выполнены со времени 11000 л.н. до современности. К сожалению, для позднего дриаса и пребореального периода абсолютные даты не были получены из-за отсутствия или незначительного содержания органического вещества в отложениях этого возраста. Однако палинологические данные позволили достаточно точно провести периодизацию СПД и выявить эти временные отрезки (см. гл. 4). В интервале от 8570±130 л.н. до 410±30 л.н., в общей сложности, для 4-х разрезов озерно-болотных отложений (Длинное, Мошкарное-I, Мошкарное-П, Чечкино-И имеются 23 радиоуглеродные датировки (см. приложение 2). Они, а также определения относительного возраста СПС послужили основой для привязки реконструированных значений палеоклиматических параметров к временной шкале и построения соответствующих кривых для каждого из разрезов.
При обобщении этих данных получены осредненные кривые tcp июля, tcp января, tcP года и среднегодового количества осадков, более полно отражающие динамику климата в исследованном районе за последние 11000 лет. Они даны в отклонениях от современных показателей (tVn = +16, ч = -11, Wa = +2 С, среднегодовое количество осадков = 550 мм) и привязаны к шкале времени (рис. 18). Распределение всех 23 радиоуглеродных датировок, на основании которых проведена корреляция данных, показано точками, а их значения приведены в приложении 2. На рисунке указаны наиболее существенные экстремумы похолоданий и потеплений, а также приведена модифицированная Н.А. Хотинским (1977) и им же уточненная (Хотинский, 1987) схема Блитта-Сернандера с указанием возраста границ между периодами и фазами позднеледниковья и голоцена. В соответствии с ней, далее рассматриваются количественные изменения климатических характеристик за последние 11000 лет в отклонениях их от современных значений. Параллельно проводится сравнение их с соответствующими параметрами, реконструированными по СПД Готнаволок, Бездонное, Хийлисуо и Самбальское с других территорий среднетаежной подзоны Карелии (Елина и др., 1984, 1996, 2000; Климанов, Елина, 1984), а также обсуждение всех полученных результатов. Особое внимание уделено реконструкциям, выполненным для субатлантического периода, и сопоставлению их с данными из других регионов.
Похожие диссертации на Динамика растительности среднетаежной подзоны Карелии в позднеледниковье и голоцене
