Содержание к диссертации
Стр.
Введение 5
Глава 1. Внутренняя Азия и методы исследования позднечетвертичной
истории развития природных условий 12
Понятие Внутренней Азии и место Монголии в ней 12
Материалы и методика исследований 14
Методы исследования донных осадков озер 15
1.3.1. Литологический анализ 15
( 1.3.2. Биологические виды анализов донных осадков озер 16
Альгологический анализ 16
Диатомовый анализ озерных осадков 20
Спорово-пыльцевой анализ озерных осадков 24
1.3.3. Радиоуглеродное датирование отложений 26
Глава 2. Природные условия территории исследований 28
2.1. Географическое положение, особенности геологического развития
и рельеф Монголии 28
Поверхностные отложения 33
Климат 34
Растительный покров Монголии 38
Глава 3. Гидрография территории Монголии 45
Гидрографическая сеть 45
Распределение по территории и водный баланс озер Монголии 46
Осадконакопление в озерах Монголии 49
Озера Монголии - объекты исследования 53
3.4.1. Озера Центрально-Азиатского внутреннего
бессточного бассейна 53
Озера Алтайской горной области 54
Озера Гобийской области (Котловина Больших Озер) 61
3.4.2. Озера бассейна Северного Ледовитого океана 68
Озера Дархатской котловины и Прихубсугулья 68
Озера Хангайско-Хэнтэйской горной области 75
Озера Орхон-Селенгинского среднегорья 83
3.4.3. Озера бассейна Тихого океана 84
Озера Хэнтэйского нагорья 86
Озера Восточно-Монгольской степной области 87
Глава 4. Диатомовая флора и экологическая структура диатомовых
комплексов озерных танатоценозов 90
Краткая история исследования альгофлоры Монголии ?. 90
Таксономический состав диатомовой флоры донных осадков озер 93
Сравнительный анализ диатомовых флор танатоценозов озер 97
Эколого-географические группы диатомовых водорослей 101
Глава 5. Вертикальное распределение и динамика диатомовых комплексов в
конце позднего плейстоцена и в голоцене 112
5.1. Центрально-Азиатский внутренний бессточный бассейн (ЦАБ) 112
5.1.1. Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов
Монгольского Алтая 112
Озеро Хотон 112
Озеро Ачит 134
Интерпретация данных диатомового анализа и внутрирегиональная корреляция уровней озер Монгольского Алтая 145
Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов Гобийской области (Котловина Больших Озер) 146
Озеро Хара-Ус 146
Озеро Хара 152
Интерпретация данных диатомового анализа и внутрирегиональная корреляция уровней озер Котловины Больших Озер 160
Позднеплейстоценовые и голоценовые диатомовые комплексы донных осадков озер Центральноазиатского внутреннего бессточного бассейна и колебания уровней вод 164
5.2. Бассейн Северного Ледовитого океана 166
5.2.1. Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов
Дархатской котловины и Прихубсугулья 166
Озеро Доод-Цаган 166
Озеро Хубсугул 172
Интерпретация данных диатомового анализа и внутрирегиональная корреляция уровней озер Дархатской котловины и Прихубсугулья в послеледниковье и голоцене 180
Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов Хангайско-Хэнтэйской горной области 184
Озеро Даба 184
Озеро Тэрхийн-Цаган 194
5.2.4. Интерпретация данных диатомового анализа и внутрирегиональная
корреляция уровней озер Центрального Хангая в голоцене 202
5.2.5. Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов
Орхон-Селенгинского среднегорья 205
Озеро Гун 205
5.2.6. Уровни озер Бассейна Северного Ледовитого океана в
позднем плейстоцене и голоцене 212
5.3. Бассейн Тихого океана 213
5.3.1. Динамика диатомовых комплексов озерных танатоценозов
бассейна 214
Озеро Хангалын 214
Озеро Буйр 220
5.3.2. Уровни озер Бассейна Тихого океана (БТО) в позднем
плейстоцене и голоцене 228
Глава 6. Уровни озер Монголии и климат позднего плейстоцена и
голоцена 230
6.1. База данных по состоянию озер в позднем плейстоцене и голоцене 231
6.1.1. Принципы отбора данных по колебаниям уровней озер
для создания базы 232
6.1.2. Кодирование относительных изменений уровня
в базе данных 232
6.1.3. Хронология и контроль качества датирования 233
6.2. Уровни озер Монголии в конце позднего плейстоцена
и в голоцене 239
6.3. Использование данных об уровнях озер для реконструкции
палеоклимата Монголии 243
Глава 7. История развития растительности Монголии в конце позднего
плейстоцена и в голоцене 246
Краткий обзор палинологических исследований в Монголии 246
Современные спорово-пыльцевые спектры (СПС) и проблемы
интерпретации 249
Сохранность пыльцы 250
Дальний занос и переотложение пыльцы 251
Современные поверхностные спорово-пыльцевые спектры
и метод «биомизации» 252
7.3. Фоссильные спорово-пыльцевые спектры и погребенные
макроостатки древесины 261
Западная Монголия 262
Центральная Монголия 265
Северная Монголия 266
Равнинные территории Монголии 267
Котловина Больших Озер 267
Равнины Восточной Монголии 268
Равнины Южной Монголии (Алашаньская Гоби) 269
7.3.5. Юго-Западная Монголия (Гобийский Алтай) 270
7.4. Реконструкция познечетвертичной растительности Монголии 273
Глава 8. Реконструкция природных условий Внутренней Азии в конце
позднего плейстоцена и в голоцене 276
Заключение 292
Литература 300
Приложение 327
Введение к работе
Работа обобщает многолетние комплексные исследования донных осадков озер Монголии и раскрывает их значение для реконструкций уровней пресноводных водоемов, палеорастительности и климата аридных и семиаридных территорий Внутренней Азии в познечетвертичное время. В диссертации использован комплекс палеогеографических, геолого-геоморфологических и биостратиграфических методов исследования и радиоуглеродное датирование, обеспечивающее надежность временных привязок.
Озера чутко реагируют на происходящие в их водосборных бассейнах процессы изменением всех своих характеристик: глубины, площади водной поверхности, химизма вод, распределения и состава донных грунтов, комплекса водных организмов и т. д. Существует множество локальных факторов (смена растительного покрова в пределах бассейна, подпруживание или миграция русел рек, хозяйственная деятельность человека и др.), вызывающих изменения в соотношении приходной и расходной частей водного баланса озер. Однако их действием нельзя объяснить причины региональной синхронности колебаний уровней озер в пределах крупного региона. Её климатическая обусловленность в настоящее время уже не вызывает сомнений и позволяет использовать данные по изменениям уровней озер в их сопоставлении с материалами палинологического анализа для реконструкции прошлых изменений водного баланса, климата и растительности. При этом выявляются естественные тенденции развития ландшафтов и возникает возможность прогнозирования их трендов при глобальных изменениях климата.
Актуальность темы
Изучение колебаний климата и связанной с ними динамики растительности различных регионов Земли на последних этапах её геологической истории никогда не теряло своей актуальности, поскольку эти данные имеют прямое отношение к главным условиям существования биоты и жизни людей. Актуальность таких исследований постоянно возрастает в связи с возникновением мощных аномальных явлений в природе, которые связываются учеными с усиливающимися антропогенными воздействиями на биосферу, приводящими к глобальному потеплению климата.
На сегодняшний день для территорий Внутренней Азии, включающей Монголию, необходимо создание новых ретроспективных и прогностических схем позднечетвертичного изменения ландшафтов, поскольку это чрезвычайно важно для понимания возможного развития природы при потеплении ультраконтинентального климата с присущими ему характеристиками: максимальными амплитудами годовых температур, широким распространением многолетнемерзлых пород и многими другими свойствами современных ландшафтов, роднящими их с ландшафтами позднего плейстоцена. Разработка научно обоснованных схем эволюции ландшафтов позволила бы ответить на следующие вопросы:
были ли в их истории теплые периоды развития и в чем они выражались?
каким образом схема позднечетвертичной истории климата и растительности Монголии выглядит на фоне существующих общеземных моделей их развития?
что может произойти на территории Монголии, разнообразие растительности которой всецело связано с уникальными характеристиками ее современного климата?
Цель и задачи исследования
Основной целью настоящего исследования является изучение позднечетвертичной динамики климата и растительности Внутренней Азии по материалам диатомового и палинологического анализов донных осадков пресноводных озер Монголии.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
Составление наиболее полного на настоящее время список представителей современной и прошлой (погребенной) альгофлоры по данным собственных исследований вод и донных осадков монгольских озер с привлечением имеющихся литературных данных.
Выявление биолого-экологических характеристик водорослевых комплексов пресных водоемов в историческом аспекте по материалам исследования биостратиграфии донных осадков. Определение на базе этих материалов природных условий развития водоемов исследуемой территории в конце позднего плейстоцена и в голоцене.
3. Обобщение имеющихся данных палинологического анализа колонок донных озерных осадков и поверхностных почвенных проб. На основе этих материалов
7 дополнить и расширить имеющиеся немногочисленные схемы исторической динамики растительности Монголии.
4. Составление на основе полученных материалов новой схемы развития природной обстановки в Монголии на ее постплейстоценовом этапе.
Предмет защиты. Новая биостратиграфическая схема позднечетвертичных изменений растительности и климата Монголии по материалам палеоботанического анализа.
Основные положения, выносимые на защиту:
Озерная диатомовая флора Монголии не проявляет признаков обособления от палеарктической флоры в целом: на протяжении постплейстоценовой истории в ней абсолютно преобладали пресноводные донные и перифитонные группы водорослей, алкалифильные формы, космополитные и бореальные элементы флоры.
Реконструированные по палинологическим данным изменения растительности послеледниковья и голоцена Монголии хорошо согласуются с данными диатомового анализа, по которым реконструированы уровни озер, что позволяет говорить о единой климатической природе этих изменений.
Пространственная картина растительного покрова Монголии на всех этапах ее позднечетвертичной истории оставалась ярко мозаичной, отражавшей высокую неоднородность местных экологических режимов территории. Господствующими элементами этой мозаики, очень подвижной в пространстве и времени, оставались четыре типа растительности- тундро-степь, тайга, степь и пустыня.
Постплейстоценовые характеристики этих типов растительности в Монголии не подвергались коренным изменениям в геологическом времени. Менялись лишь их соотношения и размещения в пространстве и во времени. Степи замещались пустынными степями в аридные фазы голоцена, в его влажные фазы расширяли свои позиции таежные леса, но степи сохраняли господство на территории страны на протяжении всей ее позднечетвертичной истории.
Научная новизна и теоретическое значение работы
Автор первым использовал диатомовый анализ для исследования донных осадков пресноводных озер Монголии. Работа является наиболее полным на современный момент обобщением материалов по диатомовой флоре позднего
8 плейстоцена и голоцена страны: впервые получена экологическая характеристика ископаемых разновозрастных диатомовых комплексов, установлены доминирующие и характерные комплексы диатомей с надежными временными привязками, показана возможность использования материалов диатомового анализа для решения ряда палеогеографических и стратиграфических задач.
Интерпретация материалов альгологического и диатомового анализов произведена на фундаментальном флористическом материале, опубликованном автором в сводке «Конспект флоры водорослей Монголии» (Дорофеюк, Цэцэгмаа, 2002). Она включает 1574 таксона водорослей из 10 отделов. Сводка позволяет оценить высокое таксономическое разнообразие альгофлоры исследуемого региона и использовать эти материалы для репрезентативной реконструкции прошлых и современных состояний водоемов, а также для осуществления мониторинга качества пресных вод в стране, испытывающей их постоянный дефицит.
Сопряженный комплексный анализ геологических, гидрологических, биологических и климатических данных позволил провести реконструкцию уровней озер, растительности и климата позднечетвертичного времени с использованием радиоуглеродного датирования. Последнее значительно увеличило надежность построенной автором новой биостратиграфической схемы развития природных условий исследуемого региона. Решению этой задачи способствовало также применение современных количественных методов обработки материалов, в частности, успешно апробированного рядом исследователей метода «биомизации» (Prentice et al., 1996).
Практическое значение работы
Разработка новой биостратиграфической схемы развития природных условий Внутренней Азии в позднеледниковье и голоцене, основанной на накопленных за последнее десятилетие и обобщенных автором материалах по динамике растительности и климата, рассматривается как актуальная проблема, имеющая прямое отношение к прогнозу возможных изменений форм и направлений пастбищного, земледельческого и лесного хозяйств Монголии в новых социально-экономических и экологических условиях.
Полученные материалы могут быть использованы при чтении лекций, составлении для вузов учебников и учебных пособий по таксономическому
9 разнообразию, экологии и географии пресноводной альгофлоры, палеогеографии и геологии территорий Внутренней Азии.
Вклад автора в разработку проблемы
В основу настоящей работы положены результаты многолетних исследований автора, материалы для которых получены при его личном участии в полевых работах в составе палеоботанического отряда Совместной Российско (Советско)-Монгольской комплексной биологической экспедиции РАН и АН Монголии в 1971-1980 гг. под общим руководством П.Б. Виппера. При этом автор не только отбирал пробы для всех вышеперечисленных видов анализа, но и принимал активное участие в обработке полученных материалов на всех этапах. Результаты альгологического и диатомового анализов донных осадков пресноводных озер, проведенные автором впервые для Монголии, были использованы в разработке проекта "Synthesis and Paleoclimatic Interpretation of Late Quaternary Lake-level Records from northern Eurasia" (Grant № NC 5000), получившем финансовую поддержку Международного научного фонда (International Science Foundation) в 1995 г. Они послужили основанием для реконструкции палеоуровней озер и включением их в мировой каталог данных Международной палеоклиматологической программы (NOAA Paleoclimatology Program).
Изученный в ходе работы состав флоры водорослей Монголии в целом и флоры озерных танатоценозов позволил автору провести на основе новейших номенклатурных изменений ревизию альгофлоры и опубликовать совместно с Д. Цэцэгмой первую, наиболее полную сводку «Конспект флоры водорослей Монголии» (2002).
Результаты спорово-пыльцевого анализа донных осадков, выполненного Е.П.Метельцевой и В.Т. Соколовской, и по большей части неопубликованные, были заново переработаны, переосмыслены и полностью опубликованы совместно с П.Е.Тарасовым в серии статей и книг, посвященных реконструкциям растительности, уровней озер и климата Монголии в конце позднего плейстоцена и в голоцене. Эти материалы положены в основу разработанной биостратиграфической схемы. Фактические материалы спорово-пыльцевого анализа вошли в Европейскую пыльцевую базу данных (EPD, Aries, France) и использованы в крупных международных проектах «ВЮМ 6000» и «ВЮМ 18000».
Кроме того, проведенные автором во время полевых работ геоботанические описания растительности побережий озер и отобранные поверхностные почвенные пробы для спорово-пыльцевого анализа позволили выявить состав субрецентных спорово-пыльцевых спектров и его соответствие составу современной естественной растительности. Это значительно повысило достоверность наших палеореконструкций. Собранный автором гербарий цветущих растений, более 1000 листов которого хранятся в гербариях Ботанического института им. В.Л. Комарова РАН и Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, был использован для приготовления эталонных препаратов пыльцы. Микрофотографии пыльцы 140 таксонов растений из этого гербария были сделаны и опубликованы М. Reille в «Pollen et spores d'Europe et d'Afrique du Nord» (1998).
За научные работы, опубликованные по теме диссертации, Н.И. Дорофеюк дважды награждена Дипломами Русского Географического Общества (29 ноября 1994 г. и 26 ноября 1996 г.), Благодарностью Российской академии наук (7 июня 1999 г.), Почетным знаком «Заслуженный охранник природы» Министерства природы и природных ресурсов Монголии (05 сентября 2005 г., № 901), несколькими Почетными грамотами Академии наук Монголии.
Апробация работы
Результаты, полученные автором, докладывались и публиковались на 26 отечественных и международных симпозиумах и конференциях, в том числе: Всесоюзные совещания по истории озер (4-е в Ленинграде, 1975 г., 6-е в Таллине, 1983 г., 8-е в Минске, 1989 г.); «Природные условия и биологические ресурсы МНР» (Улан-Батор, 1980 г., Москва, 1986 г., Иркутск, 1985 г.); «Экология и природопользование в Монголии» (Улан-Батор, 1990 г.); «Экология и география диатомовых водорослей» - 2-ая школа диатомологов (Минск, 1995 г.); «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке» (Санкт-Петербург, 1998 г.); «Актуальные проблемы палинологии на рубеже третьего тысячелетия» (Москва, 1999 г.); «Природные условия, история и культура Западной Монголии и сопредельных регионов» (Томск, 1999 г.); «Разнообразие растительного покрова Байкальского региона». (Улан-Удэ, 1999); Международные конгрессы по изучению четвертичного периода (INQUA - IX в Москве, 1982 г., XIV в Берлине, 1995 г.); «Ecosystem Evolution» (Moscow, 1995);
«Asian ecosystems and their protection» (Ulaanbaatar, 1995); «Global Changes and Geography» (Moscow, 1995); XXII General Assembly of the European Geophysical Society (Nice, France, 1998); 10th International Palynological Congress (Nanjing, China, 2000); «Central Asian ecosystems 2000» (Ulaanbaatar, Mongolia, 2000); «State and Dynamics of Geosciences and Human Geography of Mongolia» (Berlin, 2000); «Monsoon and Civilization» (Pune, India, 2001); «Monsoon, 2002» (Kunming, China, 2002); «Climate drivers of the North» (Kiel, Germany, 2002); «Geographical study of Central Asia and Mongolia» (Ulaanbaatar, Mongolia, 2002); «Environmental Change in Central Asia» (Berlin, Germany, 2003).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 49 работ, в том числе 6 монографий (в соавторстве), 3 главы в 2-х монографиях (в соавторстве), 32 работы в рецензируемых отечественных и зарубежных журналах и изданиях и 8 работ в других изданиях.
Благодарности
Автор выражает признательность палинологам Е.П.Метельцевой и В.Т. Соколовской, осуществившим спорово-пыльцевой анализ донных осадков пресноводных озер Монголии. Глубокую благодарность автор приносит палинологу и палеогеографу П.Е. Тарасову - коллеге и соавтору, с которым обработаны и опубликованы все палинологические материалы; палеолимнологу, профессору Д.В.Севастьянову, эстонскому геохимику А.А. Лийва, монгольскому альгологу Д.Цэцэгмаа, диатомологу М.А. Гололобовой.
Особую признательность автор выражает коллективу Лаборатории экологии аридных территорий ИПЭЭ РАН и сотрудникам СРМКБЭ РАН и АНМ, П.Д.Гунину, И.А. Банниковой, Е.А. Востоковой, С.Н. Баже, А.В. Прищепе, А.В. Андрееву, Ю.И. Дробышеву, Т.М. Агапкиной, Л. Жаргалсайхану, а также сотрудникам Лаборатории общей биогеоценологии и исторической экологии ИПЭЭ РАН Н.К. Киселевой и А.Н. Бабенко за дружеское участие, помощь и поддержку проведенных исследований.
