Е.Д. Южанина, Н.Е. Рябогина, А.С. Афонин E.D. Yuzhanina, N.E. Ryabogina, A.S. Afonin
Тюменский научный центр СО РАН, Россия
E-mail: el.yuzh@gmail.com; nataly.ryabogina@gmail.com Источником палеоэкологической
информации в лесостепном поясе чаще всего является пыльца из озерно-болотных отложений, причем их ботанический состав анализируется значительно реже. Для расширения базы палеоэкологических данных на юге Западной Сибири мы хотим представить новый озерно- болотный архив голоцена, приуроченный к границе лесной и степной зон. В данной работе представлена последовательность локальных изменений растительности, выявленная по сопряженному анализу макроостатков и палинологических данных для иллюстрации постепенного перехода от водной аккумуляции к накоплению торфа на протяжении среднего и позднего голоцена.
1. Местоположение объекта исследования и особенности района работ. Торфяник Оськино-09 (56°36›31.92»N, 66°15›34.82»E) расположен на юго-западе Западной Сибири, в восточной части Туринской равнины, около слияния Тобола и Исети (рис. 1А).
Климат района континентальный, территория открыта с севера для холодного арктического воздуха и теплого воздуха из Казахстана и Средней Азии. Многолетние климатические показатели MTCO = -18,4 0С;
MTWA=17,8 0С; TANN=0,3 0С; PANN= 497 мм/год;
безморозный период – 119 дней; коэффициент увлажнения – около 1. Для северной лесостепи характерны высокотравные эвтрофные болота, реже встречаются участки сфагново- кустарничково-сосновых олиготрофных болот.
Оськино-09 занимает небольшую озерную котловину овальной формы площадью около 70 га на левобережной террасе Исети.
Краевые участки торфяника сильно обводнены, с тростником, пушицей и рогозом. Северо- западная часть котловины занята олиготрофным торфяником с березой и угнетенной сосной.
Однако юго-восточная часть котловины более глубокая, этот участок покрыт хвощево-вахтовой растительностью, с тростником, примесью белокопытника и редкими кустами ивы.
Рис. 1. Местоположение торфяника Оськино-09, процесс пробоотбора и возрастная модель
2. Методы исследования 2.1. Отбор проб и хронология
Отложения торфяника Оськино-09 были отобраны без нарушения структуры напластований пробоотборником системы
«русский бур» (рис. 1 B-C). Из колонки 1,9 м, через 3 см без перерывов отобраны пробы на пыльцевой анализ и состав торфа, а через каждые 30–35 см взяты 6 образцов на радиоуглеродное датирование. На основе полученных четырех AMS-датировок в пакете Bacon [Blaauw and Christen, 2011] в среде R [R Core Team, 2017] построена возрастная модель, по ней установлены возрастные диапазоны в калиброванных значениях и скорость седиментации (рис. 1D).
2.2. Исследование состава ботанических остатков и пыльцы
Выделение сохранившихся тканей озерных и болотных растений выполнено мокрым ситованием через 0,25-мм сито после кипячения 5 % KOH. Идентификация и подсчет растительных остатков выполнены при х200 точечным методом Глагольева [Глагольев, 1950]. Такой подсчет предполагает учет только тех растительных остатков, которые попадают на перекрестие окулярной сетки, для каждого образца подсчитано 300 точек.
Для выделения пыльцы образцы (6 cм3) обработаны по стандартным методикам: 10 % HCl, 10 % KOH, влажное ситование 0.5 мм и 10 µ сито;
для озерной части отложений дополнительно использована сепарация (CdJ2+KJ+H2O, 2.35 г/см3) и применялась водяная баня с HF.
Идентификация непыльцевых палиноморф (NPP) базировалась на специализированной базе http://nonpollenpalynomorphs.tsu.ru/index.
html. Палинологическая диаграмма построена
в Tilia Graph, с кластерным анализом данных CONISS. В данной работе анализируются только локальные (озерно-болотные) палинологические компоненты Оськино-09, их процентное участие рассчитано от total (общей суммы всех встреченных таксонов).
3. Результаты
3.1. Состав озерных и болотных растительных макроостатков
В суглинках и илах нижней части отложений на 1,3–1,9 м содержится очень мало органических остатков, их водное происхождение аргументируется редкими остатками Nuphar luteae и ракушками (рис. 2). Темноокрашенные слои сапропелей в интервале 1,3–0,8 м имеют примесь раковин, и в них доминируют остатки растительных тканей Nuphar luteae, редкая примесь Eriophorum и Phragmites. На глубине 0,7–0,8 м происходит перестройка состава – доля макроостатков Nuphar luteae резко сокращается, но в обилии начинают встречаться остатки Phragmites, чаще встречается Eriophorum и появляется Menyanthes trifoliate, то есть на периферийных участках озера начинается заболачивание, или озеро затягивает сплавиной.
На глубине 0,6–0,5 м черный сапропель сменяется эвтрофным, сильно разложившимся торфом, в его составе выявлено обилие остатков Phragmites, с участием Eriophorum, Typha и Menyanthes trifoliate, здесь же достаточно часто встречаются ткани корки Pinus. С глубины 0,5 м в составе торфа начинает доминировать Equisetum, при значительном участии Phragmites, с примесью Typha, Menyanthes trifoliate и тканей Pinus. Мезотрофный, слабо разложившийся торф выше 0,2 м состоит преимущественно из остатков Equisetum, при небольшом участии Petasites radiatus, Typha и Menyanthes trifoliate.
Рис. 2. Изменения состава растительных остатков и палиноморф, привязанные к стратиграфии и возрасту отложений Оськино-09
растительности
В придонных суглинках среди околоводных трав преобладает пыльца прибрежных растений (Sparganium, Cyperaceae, Alisma, Typha) и встречается пыльца свободноплавающего Potamogeton. Спор мало (Polypodiaceae monolete и Sphagnum).
В илах (?-5.6 cal ka BP) увеличивается доля Cyperaceae до 8 %, Sparganium и Typha;
появляются Nymphaceae, Nuphar lutea, эпизодически Menyanthes trifoliata; синхронно увеличивается разнообразие NPP, специфичных для застойных мелководных водоемов с эвтрофными условиями: HdV 127 (клетки слизистых волосков Nymphaceae), HdV 181, HdV 128, Copepode, HdV 187.
В верхней части илов и нижней части сапропеля (5.6–4.7 cal ka BP) увеличивается доля пыльцы прибрежных Sparganium и Typha, плавающих макрофитов Potamogeton и нередко Myriophyllum verticillatum, максимум Nymphaceae в разрезе и очень много NPP HdV 127.
В верхней части сапропелей (4.7–3.3 cal ka BP) почти исчезает Sparganium, но увеличивается доля Potamogeton, Myriophyllum verticillatum и Nuphar lutea; среди NPP, характеризующих водную среду, максимума достигают NPP HdV 127. Переходный слой между сапропелем и торфом (3,3–2,9 cal ka BP) характеризуется синхронным падением участия пыльцы Potamogeton, Myriophyllum verticillatum и Nuphar lutea, NPP HdV 127. Однако в нижней части торфов (2,9–2,0 cal ka BP) резко поднимается кривая Cyperaceae до максимальных значений 19 %, постоянно отмечается Menyanthes trifoliata.
Характерно начало увеличения доли спор Sphagnum.
В отложениях травяно-хвощового торфа с глубины 0,54–0,3 м (2,0–0,5 cal ka BP) происходят существенные изменения – почти исчезает Cyperaceae, сократилось участие околоводных трав и NPP, связанных с влажной средой, в то время как увеличивается доля спор Sphagnum и появляется Equisetum. В верхних 0,3 м торфа (0,5–0 cal ka BP) выделены преимущественно споры Sphagnum, реже Polypodiaceae monolete и Equisetum, пыльца околоводных трав присутствует в незначительном количестве, часто встречаются амебы (Copepode, Arcella).
4. Последовательность преобразования озера в болото Оськино-09
По результатам анализа стратиграфии, состава растительных макроостатков и
достаточно длительное время Оськино-09 развивалось как пресное озеро, без постоянной связи с речной системой. Стадия неглубокого озера с прикрепленными и свободно плавающими макрофитами, по берегу с разреженными зарослями ежеголовника, осок и рогоза продолжалась вплоть до 3.3 cal ka BP. Хотя уже начиная с 4.7 cal ka BP берега заросли также кустами ив, и сообщества прибрежно-водных трав стали более плотными, поэтому Sparganium выпадает из их состава, не выдерживая конкуренции за пространство.
Озеро обмелело, и на периферийных участках началось заболачивание, затем водоем постепенно затянуло сплавиной. Предположение о сплавинном типе зарастания основано как на составе растительных остатков, так и на высокой степени их разложения выше отметки 0.8 м (то есть высокой аэрации растительной массы), что нехарактерно для начальных стадий формирования обычного эвтрофного болота на месте водоема. Приблизительно после 3.3–2.9 cal ka BP озеро превращается в низинный торфяник и до настоящего времени развивается как хвощево-тростниково-вахтовое болото, сохраняя частично грунтовое питание. Палинологические данные более надежно фиксируют время окончания этого преобразования для всего объекта по исчезновению пыльцы основных макрофитов, чем состав растительных остатков в точке отбора проб. Остатки корки Pinus в макроостатках не связаны с болотом и, вероятно, занесены ветром или талой водой из прибрежных сосновых лесов. Большее участие Sphagnum после 2.0 cal ka BP, по-видимому, указывает на начало перехода отдаленных участков торфяника на микотрофную или олиготрофную стадию развития.
5. Заключение
В целом последовательность изменения макро- и микроиндикаторов преобразования водоема в лесостепной зоне Западной Сибири в торфяник и демонстрирует последовательный процесс накопления сапропеля, последующее зарастание берегов и заболачивание.
Сукцессионная подвижка от озера к болоту происходила постепенно, хотя не исключено, что около 3.3 cal ka BP какой-то климатический триггер резко завершил этот озерно-болотный переход через сплавинное зарастание.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-35- 90014.
1. Глаголев А.А. Морфо-гранулометрический анализ массивных агрегатов (горные породы, сплавы, керамика). Алма-Ата : Изд-во АН Казах. ССР, 1950. 48 с.
2. Blaauw M., Christen J.A. Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process //
Bayesian Analysis. 2011. Vol. 6, № 3. P. 457–474.
3. R Core Team. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. 2017. URL https://www.R-project.org/ (date of the application: 16.04.2021).