Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ .3
ГЛАВА 1. Природные особенности региона 12
Геологическое строение V-
Рельеф .17
Почвы .24
Климат 2Э
Растительность 25
ГЛАВА 2. История изучения миграций древесной растительности в
голоцене на Русской равнине 33
ГЛАВА 3. Материалы и методика исследований 44
Материалы и объекты исследования Л т
Методика полевых и лабораторных работ Л 9
Методика построения карт 53
ГЛАВА 4. Палинологическая характеристика опорных разрезов
голоценовых озерных и болотных отложений Северо-Запада
европейской части России 61
Озерные отложения 62
Болотные отложения /'
ГЛАВА 5. Особенности миграции ели и ольхи на Северо-Западе
европейской части России ^0
5.1. Особенности миграции ели *^
Появление и пути расселения /Ж
Позднеледниковые очаги распространения 4 44
Темпы расселения Мб
5.2. Особенности миграции ольхи 448
5.2.1. Появление и расселение №
ЗАКЛЮЧЕНИЕ Н&5
ЛИТЕРАТУРА 427
Введение к работе
Актуальность исследования. Неоднократные колебания климата на протяжении голоцена оказывали существенное влияние на становление растительности в том или ином регионе. Данные палинологических исследований озерно-болотных отложений голоценового времени позволяют получать информацию о последовательности палеоклиматических флуктуации на какой-либо территории и связанных с ними таких природных процессов, как появление растительности после отступления ледника с последующим ее продвижением в определенных направлениях, а затем и широким расселением по площади региона.
Среди многих проблем палеогеографии, в том числе истории развития растительности в голоцене, особое внимание уже около ста лет уделяется миграции древесных пород, и в частности, ели, являющейся основной лесообразующей породой североевропейской тайги. Однако до сих пор не существует единого мнения о позднеледниковых очагах, времени и месте появления, а также дальнейших путях расселения этой древесной породы на территории Северо-Запада европейской части России по окончании ледниковой эпохи. Имеющиеся сведения о миграции ели в пределах этого региона в голоцене в основном формировались по результатам палинологического изучения озерно-болотных отложений, в большинстве случаях по данным анализов достаточно мощных, до 20-30 см и более, слоев из профиля осадков того или иного разреза. Сведения о хронологии формирования отложений в изученных таким образом разрезах зачастую или вообще отсутствовали, или же подкреплялись несколькими радиоуглеродными датировками (иногда лишь двумя-тремя ,4С-датами по всему разрезу). В настоящее время практически отсутствует информация о времени появлении, очагах распространения и направлениях расселения на территории Северо-Запада европейской части России в голоцене другой древесной породы - ольхи. Между тем, наращивание и получение новых
4 сведений о миграции ели и первых подобных данных для ольхи в этом регионе на основе детальных комплексных палинологических и геохронологических исследований озерно-болотных осадков, внесет существенный вклад в понимание истории развития древесной растительности на территории Северо-Запада европейской части России в голоцене вплоть до настоящего времени, а также в решение проблемы региональной стратиграфии голоценовых отложений. Кроме того, особая актуальность этих исследований связана не только с воссозданием хода развития природных процессов прошлого, но и с прогнозированием их направленности и интенсивности в будущем.
Учитывая все вышеизложенное, актуальность темы диссертации обусловлена необходимостью проведения детальных комплексных палинологических и геохронологических исследований озерно-болотных осадков для:
1) установления времени и места появления, направлениях и темпах
продвижения ели и ольхи на территории Северо-Запада европейской части
России в голоцене,
2) выявления возможных очагов распространения этих древесных пород на
изучаемой территории по окончании ледниковой эпохи.
Объектом исследования являлась пыльца древесной и травянистой растительности в болотных и озерных отложениях, где она присутствует в большом (достаточном для статистической обработки) количестве и сохраняется значительно лучше, чем в других генетических типах четвертичных отложений.
Предметом исследования является миграция ели и ольхи на территорию Северо-Запада европейской части России в голоцене.
Цель и задачи исследования: восстановление истории распространения ели и ольхи - их появления и путей продвижения - в голоцене на территории Северо-Запада европейской части России по данным детального спорово-
5 пыльцевого анализа и результатам геохронологического исследования озерно-болотных осадков.
В соответствии с целью работы были поставлены и решены следующие задачи:
провести детальные палинологические исследования озерно-болотных отложений с привлечением результатов их радиоуглеродного датирования;
проанализировать спорово-пыльцевые диаграммы изученных разрезов и выполнить хроностратиграфическую привязку появления пыльцы ели и ольхи в спорово-пыльцевых спектрах; осуществить критический анализ и обобщение собственных экспериментальных, опубликованных данных и фондовых материалов;
составить палеогеографические карты распространения ели и ольхи на Северо-Западе европейской части России в голоцене на основе датирования эмпирической границы пыльцы этих древесных пород;
выявить особенности миграции ели и получить первые данные о времени появления и путях распространения ольхи на Северо-Западе европейской части России в голоцене;
выявить возможные очаги распространения ели и ольхи на изучаемой территории по окончании ледниковой эпохи.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в
следующем:
Впервые с высокой степенью разрешения выполнены многочисленные палинологические анализы с привлечением данных детального радиоуглеродного датирования каждого исследованного слоя озерно-болотных осадков на большой площади Северо-Запада европейской части России.
Обобщение собственных экспериментальных и опубликованных данных (с привлечением фондовых материалов) позволило составить:
палеогеографическую карту распространения ели (на основе густой сети изохрон появления ее пыльцы в отложениях голоцена) в пределах Северо-Запада европейской части России,
первую для изученного региона карту появления и последующего расселения ольхи в голоцене;
Выявлены особенности миграции ели на территории Северо-Запада европейской части России: установлены основные направления и хронология распространения этой древесной породы, оценены темпы ее расселения.
Определены возможные очаги распространения ели и ольхи на изучаемой территории по окончании ледниковой эпохи.
Основные защищаемые положения:
Карты распространения ели и ольхи на Северо-Западе европейской части России, составленные на основе критического анализа и обобщения опубликованных данных и результатов собственных детальных палинологических исследований озерно-болотных отложений (с привлечением многочисленных данных их радиоуглеродного датирования).
Появление ели на восточных границах Северо-Запада европейской части России около 10000 лет назад (Вологодская область) с последующим ее распространением в трех направлениях: западном - достигая Псковско-Чудского озера почти 9000 лет назад, северо-западном - вплоть до появления на самом севере Кольского п-ва около 3000 лет назад, юго-западном - достигая верховьев Западной Двины на рубеже 7000 лет назад.
Появление ольхи на западе изучаемого региона - на участке от Карельского перешейка и южнее до верховьев Западной Двины -примерно 8000-10000 лет назад. Дальнейшее расселение ольхи имеет тенденцию к распространению в основном в северном и
7 северо-восточном направлении и достигает северной части Кольского п-ва около 6500-7000 тыс.
Теоретическая значимость диссертационного исследования состоит в том, что установлено время и место появления ели и ольхи и выявлены пути их миграции в голоцене на основе спорово-пыльцевого анализа и радиоуглеродного датирования многочисленных разрезов болотных и озерных отложений на территории Северо-Запада европейской части России.
Практическая значимость состоит в том, что результаты работы могут быть использованы для последующих исследований в области палеогеографии: реконструкции развития растительного покрова и природно-климатических обстановок в голоцене на Северо-Западе европейской части России, региональных стратиграфических целей, решения вопросов исторической географии растений. Материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре геоморфологии СПбГУ в рамках курсов лекций по палеогеографии четвертичного периода и основам палинологии.
Научная апробация работы. Материалы и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на многочисленных Российских и международных конференциях и симпозиумах различного уровня: VIII Всероссийская конференция «Палинология в стратиграфии, палеоэкологии и палеогеографии», Москва (1996); совещание по программе NorFa «Modeling of the specific and sensitive coastal areas of the Baltic Sea», June 7-10, Vaasa, Finland (1997); Всероссийское совещание «Главные итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке», С.-Петербург (1998); 3rd International Meeting of European Pollen Monitoring Programme, 12-17 April, National Museum & Gallery, Cardiff, Great Britain (2000); International Workshop "Climate and environment during the Last Deglaciation and Holocene in NW Russia and around the Baltic", 28 March- 2 April, St.-Petersburg, Russia (2001); III Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода, 2-8 сентября, Смоленск (2002); 4th International Meeting "Pollen monitoring
8 programme", 25-30 September, Lublin-Guciow, Poland (2002); X Всероссийская палинологическая конференция «Методические аспекты палинологии», 14-18 октября, Москва (2002); XI Всероссийская палинологическая конференция «Палинология: теория и практика», 27 сентября -1 октября, Москва (2005).
Внедрение результатов исследований. Все исследования выполнялись в соответствии с планами научно-исследовательских бюджетных работ Научно-исследовательского института географии Санкт-Петербургского государственного университета (НИИГ СПбГУ), в рамках проектов РФФИ, ИНТ АС и международных проектов:
бюджетные темы - «Реконструкция палеоэкологических обстановок и геохронология позднего плейстоцена и голоцена Северо-Запада России и оценка антропогенного загрязнения субаквальных территорий» (№ 8.3, 1995-1999); «Изучение климата и динамики растительных сообществ на Русской равнине в позднем плейстоцене, голоцене и в современных условиях антропогенного воздействия» (№ 8.3 ООФ, 2000-2004); «Эволюция растительного покрова, экология палеобассейнов и изменения климата в позднеледниковье, голоцене и современных условиях на Карельском перешейке и южном Приладожье. Хронология микулинского межледниковья на Русской равнине» (№8.1.05, 2005-2007);
научно-исследовательские проекты РФФИ - «Разработка детальной геохронологической шкалы ландшафтно-климатических изменений в голоцене на Северо-Западе России (по данным радиоуглеродного датирования и палеоботанического изучения болотных и озерных отложений) (№94-05-17670, 1994-1996), «Хронология палеоклиматических событий и стадий развития растительности на Северо-Западе России в течение голоцена (на основе комплексного изучения озерных осадков) (№
96-05-66167, 1996-1998), «Новый подход к решению проблемы хроностратиграфии средне- и позднечетвертичных отложений Русской равнины на основе использования уран-иониевого метода датирования» (№ 98-05-64764,1998-2000), «Хронология стадий развития растительности
9 и изменения палеоклимата в позднеледниковье и голоцене на Северо-Западе России на основе радиоуглеродного датирования и палеоботанического изучения болотных и озерных осадков (№ 00-05-64833, 2000-2002), в рамках последнего проекта РФФИ был получен индивидуальный грант для молодых ученых (№ 01-05-06219, 2002);
- научно-исследовательские проекты ИНТАС - «Agricultural Prelude in
Russian Forest» (№ 00-016, 2001-2002); «Waterways and early human
movements in North-western Russia» (№ 03-51-4269, 2004-2006);
«Chronology and palaeoclimatology of Middle and Upper Pleistocene terrestrial
deposits between East-European and Siberia applying absolute dating methods
and palaeontological analyses» (№ 01-0675,2002-2005);
- научно-исследовательский российско-шведский проект - «Reconstruction of
environmental and climatic changes in NW Russia and around the Baltic during
the last 15, 000 years» (1998-2000).
Пыльцевые данные по некоторым разрезам (Громово, Мшинское) вошли в Европейскую пыльцевую базу данных (EPD) (; ). Палеоботанические данные по разрезу Громово были использованы при восстановлении биомов для реконструкции модели глобального изменения климата в голоцене в рамках международного проекта CAPE, Circum-Arctic PaleoEnvironments (CAPE Project Members: Anderson P., ... Savelieva L., et al., 2001).
Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 23 работы, в том числе в реферируемых отечественных журналах, находящихся в списке ВАК - 4, в зарубежных реферируемых журналах - 7, в сборнике статей -1 и в тезисах конференций - 11.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения. Цитированная литература содержит 170 названий, из них 34 иностранных. Объем работы - 145 страниц машинописного текста, включая 16 таблиц и 15рисунков.
10 Личный вклад автора. Основными источниками фактического материала для диссертационной работы послужили полевые и лабораторные исследования, выполненные автором в период с 1995 по 2006 гг. В рамках экспедиционных грантов РФФИ, ИНТАС, российско-шведского проекта, при личном участии автора осуществлялись полевые работы по изучению и отбору образцов голоценовых и позднеледниковых отложений из подавляющего большинства представленных в работе разрезов на территории Северо-Запада европейской части России. Первичная обработка проб озерно-болотных осадков (для их последующего спорово-пыльцевого анализа) из всех изученных опорных разрезов полностью выполнена автором. Все палинологические исследования более чем 1000 образцов из 14 разрезов также выполнены лично автором в Научно-исследовательском институте географии Санкт-Петербургского государственного университета, в Лундском университете (Швеция), а также в российско-немецкой лаборатории полярных и морских исследований им. О.Ю. Шмидта (НИИ Арктики и Антарктики, СПб). Диссертантом осуществлен критический анализ и обобщение собственных экспериментальных и опубликованных данных (в т.ч. и фондовых материалов), составлены палеогеографические карты распространения ели и ольхи на Северо-Западе европейской части России в голоцене.
Работа выполнена в лаборатории эволюционной географии и геохронологии Научно-исследовательского института географии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и на кафедре геоморфологии факультета географии и геоэкологии СПбГУ. Благодарности. Автор искренне благодарен д.г.н., проф. Д.Б. Малаховскому, под руководством которого решались многие палеогеографические вопросы, рассмотренные в диссертации, написаны и опубликованы научные статьи в рамках настоящего исследования.
Диссертант признателен д.г.-м.н., проф. А.Н. Ласточкину, д.п.н., проф. А.И. Жирову, д.г.н., проф. Д.Ю. Болыыиянову, к.г.н. Г.И. Клейменовой за
полезные советы, критические замечания и содействие в подготовке диссертации, сотрудникам лаборатории геохронологии НРШГ СПбГУ д.г.-м.н. Х.А. Арсланову, Ф.Е. Максимову за помощь в работе, коллегам по совместным проектам и полевым исследованиям проф. Б. Берглунду и проф. П. Сандгрену (Лундский университет, Швеция), проф. П.М. Долуханову (университет г. Ньюкасла, Англия), к.г.н. Т.В. Сапелко (Институт озероведения РАН, СПб).
Автор искренне признателен И.В. Котлуковой и д.г.-м.н., проф. В.Ю. Кузнецову за непосредственную помощь, советы, замечания и постоянную поддержку в работе над диссертацией.
Особая благодарность к.г.н. Г.Б. Федорову, М.В. Павлову за неоценимую помощь в оформлении диссертации. Диссертант также благодарен сотрудникам пыльцевой лаборатории НИИГ СПбГУ Н.А. Гей, Н.М. Латышевой, Д.П. Пономаревой, к.г.н. Т.И. Казарцевой, к.г.н. Л.В. Калугиной, Е.М. Вишневской, В.Е. Андруцкой, сыгравших важную роль в его становлении как специалиста-палинолога.
Автор хотел бы особо поблагодарить к.г.н., доц. |Е.В. Максимова], своего учителя и наставника в начале научной деятельности.
