390
ИЗМЕНЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОСТИ И КЛИМАТА В ТЕРЕХОЛЬСКОЙ ВПАДИНЕ (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ТУВА) ВО ВТОРОЙ ПОЛОВИНЕ
ГОЛОЦЕНА
О.К. Борисова*, А.В. Панин*,**, О.Н. Успенская***
* Институт географии РАН, г. Москва, olgakborisova@gmail.com
** МГУ им. М.В. Ломоносова, г. Москва, a.v.panin@yandex.ru
*** ВНИИ овощеводства, г. Верея, usp-olga@yandex.ru
CHANGES IN VEGETATION AND CLIMATE IN THE TEREKHOL DEPRESSION (SOUTHEASTERN TUVA) IN THE SECOND HALF OF THE
HOLOCENE
O.K. Borisova*, A.V. Panin*,**, O.N. Uspenskaya***
* Institute of Geography Russian Academy of Sciences, Moscow
** Moscow State University of M.V. Lomonosov
*** Russian Scientific Research Institute of Horticulture, Vereya
Аннотация. По данным радиоуглеродного датирования, изучения макроостатков раститель- ного и животного происхождения и пыльцевого анализа озерных и болотных отложений из двух разрезов, расположенных в Терехольской котловине (ЮВ Тува), реконструирована по- следовательность климатических колебаний второго и третьего порядка, развивавшихся на фоне похолодания и иссушения климата, происходившего после оптимума голоцена.
Ключевые слова: юго-восточная Тува, постоптимальное похолодание голоцена, короткопе- риодные климатические колебания.
Введение
Комплексные палеогеографические исследования горных территорий юга Сибири (Алтай, Саяны и Тува), проведенные за последние десятилетия, позво- ляют проследить основные черты изменений климата в голоцене [6, 7, 11 и др.).
Так, для Алтае-Саянской горной области Н.М. Чебакова с соавт. [12] выделили следующие главные климатические фазы: холодный и сухой ранний голоцен;
теплый и влажный интервал 8,0-5,3 тыс. лет назад (здесь и далее приводится калиброванный возраст); последующее похолодание и иссушение, приведшее к тому, что около 3,2 тыс. л. н. климат стал холоднее и суше современного. В Во- сточных Саянах понижение температуры и увеличение континентальности климата начались после 5,5 тыс. л. н. [2]. Дальнейшее похолодание, сопровож- давшееся ростом засушливости, произошло около 2,5 тыс. л. н. [2]. В юго- западной Туве сухой климат раннего голоцена (12-11 тыс. л. н.) сменился по- теплением и повышением влажности, продолжавшимися до 5,5-5,0 тыс. л. н.
Начавшийся затем процесс замещения лесных сообществ степными, вызванный похолоданием и иссушением, ускорился 2,0 тыс. л. н. [3]. Такие долгосрочные изменения климата и, в частности, повсеместное развитие похолодания после 5- 6 тыс. л. н., объясняются изменениями в соотношении главных полей давления Северного полушария (Исландского минимума и Сибирского антициклона), влиянием Западного переноса и Азиатского муссона и уменьшением летней ин- соляции после климатического оптимума голоцена (см., например, [9]).
В то же время, сведения о климатических осцилляциях продолжительно- стью от нескольких сотен лет (вековые колебания) до первых тысячелетий, раз-
391
вивавшихся на фоне постоптимального похолодания голоцена, для этого региона остаются немногочисленными. Для выявления таких короткопериодных колеба- ний первостепенное значение имеет пыльцевой анализ отложений, характеризу- ющихся устойчивым непрерывным накоплением (прежде всего, озерных), в комплексе с другими литологическими и биостратиграфическими исследовани- ями, опирающимися на достаточное количество радиоуглеродных датировок.
Объекты и методы исследований
В качестве одного из ключевых объектов для реконструкции короткопе- риодных климатических колебаний было выбрано озеро Тере-Холь, располо- женное в одноименной межгорной впадине на ЮВ Тувы (50°37' с. ш., 97°24' в. д.), где комплексом методов были исследованы колонки донных отложений, подробно датированные радиоуглеродным методом [6]. Палинологическое ис- следование пилотной серии образцов озерных осадков из скв. РВ-021 в юго- западной части озера, охватывающей последние 6 тыс. лет, было проведено Н.С. Болиховской [4]. Пыльцевой анализ сопровождался комплексным изуче- нием состава остатков растительного и животного происхождения в том же разрезе (различных групп водорослей, макрофитов, губок и проч.), проведен- ным по той же скважине О.Н. Успенской [6]. К сожалению, верхние 0,5 м осад- ка, накопившиеся приблизительно за 2 тыс. лет, несут следы перемешивания происходившего, вероятно, в результате примерзания отложений ко льду в наиболее суровые зимы. В связи с этим, для выявления короткопериодных из- менений климата в позднем голоцене был дополнительно изучен разрез РВ-208, расположенный на юго-западном берегу оз. Тере-Холь [5, 8]. Серия 14С датиро- вок показывает, что вскрытые разрезом отложения образовались за последние 2,8 тыс. лет. В дополнение к пыльцевому анализу в этом разрезе также был определен состав остатков растений и животных в озерной супеси из нижней части разреза и в перекрывающем ее слое торфа.
В целом, палинологические данные по разрезам РВ-021 и РВ-208 отра- жают существование горной тайги, близкой к современной, на окружающей разрезы территории. Среди пыльцы деревьев и кустарников (arboreal pollen – AP) преобладает пыльца сосен (Pinus sibirica и P. sylvestris). Сосна обыкновен- ная в настоящее время не растет в Терехольской впадине; граница ее ареала проходит примерно на 100 км севернее [1]. В обоих разрезах в небольшом ко- личестве встречается пыльца пихты. Ее ареал на территории Тувы близок к аре- алу P. sylvestris. Содержание пыльцы ели (до 5-7% AP) соответствует ее роли в современной растительности. Пыльца лиственницы встречается в небольшом количестве, хотя Larix sibirica преобладает в лесах на склонах Терехольской впадины. Низкие содержания пыльцы лиственницы объясняются ее слабой устойчивостью к разрушению в осадках. Верхняя граница пояса кедрово- лиственничных лесов на хребте Сангилен, лежащем к югу от депрессии, прохо- дит на высоте 2200-2300 м над ур. моря. Выше расположен пояс горной тундры с участками субальпийских кустарников и альпийских лугов. В нижних частях склонов южной экспозиции и на наиболее сухих участках днища впадины раз- виты сообщества горных степей. Благодаря высотной поясности и экспозици-
392
онным различиям в растительности, связанным с горным рельефом местности, малоамплитудные и кратковременные изменения климата отчетливо проявля- ются в составе пыльцевых спектров.
Обсуждение результатов
Возрастная модель, построенная по разрезу РВ-021 на основе пяти 14С да- тировок, показывает, что накопление озерных осадков в интервале глубин 150- 50 см началось около 7 тыс. л. н., и до окончания климатического оптимума го- лоцена (~6 тыс. л.н.) происходило со скоростью около 0,3 мм/год, а в интервале с 6 до 2 тыс. л. н. замедлилось до 0,17 мм/год. Детальный пыльцевой анализ и попутное изучение микроскопических остатков непыльцевого происхождения (non-pollen palynomorphs – NPP) в тех же препаратах позволяют выделить в этом промежутке времени несколько климатических колебаний второго поряд- ка, развивавшихся на фоне постоптимального похолодания.
Наиболее ярко была выражена сопровождавшаяся значительным иссуше- нием фаза похолодания, наступившая сразу после климатического оптимума, когда в Терехольской впадине резко сократились площади лиственничных и темнохвойно-таежных лесов с плаунами, папоротниками и эрикоидными ку- старничками в наземном покрове, содержания пыльцы трав и кустарничков (non-arboreal pollen – NAP) достигли 40% спектра, причем доля пыльцы полы- ней и маревых была максимальной для всего разреза (60% и 20% от NAP, соот- ветственно), а упомянутые выше мезофильные травянистые растения полно- стью исчезли. Тем не менее, похолодание не привело к исчезновению таких теплолюбивых водных растений, как кувшинка и кубышка: их пыльца и харак- терные микроскопические остатки тканей присутствуют в данном слое. Эта хо- лодная и сухая климатическая фаза продолжалась около 1,5 тыс. лет.
Новое потепление, сопровождавшееся в самом его начале небольшим увеличением влажности, началось 4,5-4,7 тыс. л. н. и длилось около 2 тыс. лет.
Анализ изменений в составе пыльцевых спектров показывает, что колебания увлажнения в эту относительно теплую фазу имели сложный характер. В про- межутке с 4 до 3,5 тыс. л. н., вероятно, произошло некоторое иссушение клима- та, вызвавшее обмеление озера. Этому времени соответствует большое количе- ство листовых шипиков роголистника и характерных клеток из стеблей и ли- стьев нимфейных в пыльцевых препаратах, что указывает на массовое развитие и отмирание тканей этих водных растений непосредственно в месте отбора ко- лонки РВ-021. Поздняя часть этой фазы потепления (3,5-2,7 тыс. л. н.) была от- носительно влажной. Об этом говорят находки пыльцы таких типичных расте- ний моховых болот, как морошка и шейхцерия, и новое появление спор сфаг- новых мхов, плаунов и хвощей. Постепенное развитие похолодания в конце этой фазы отмечено возрастанием количества пыльцы микротермных кустар- ников (можжевельника, карликовой березки и ольховника), которые в настоя- щее время растут в верхней части лесного пояса и в субальпийском поясе хр.
Сангилен. Углубление похолодания после 2,7 тыс. л. н. сопровождалось иссу- шением. Сравнение палинологических данных по разрезам РВ-021 и РВ-208
393
позволяет заключить, что этот этап соответствует начальной сухой и холодной климатической фазе, реконструированной по разрезу РВ-208 [8].
Комплексный анализ разреза РВ-208 позволил провести подробную ре- конструкцию короткопериодных климатических колебаний за последние 2800 лет [5, 8]. Первая половина промежутка времени, охваченного этим разрезом, в целом была более сухой, чем вторая его половина, причем на фоне этих «тыся- челетних» климатических изменений отчетливо выделяются колебания более высокого порядка – «вековые» потепления и похолодания. Внутри раннего, бо- лее сухого интервала более холодными были фазы 2,8-2,6 и 2,05-1,7 тыс. л.н., а более теплыми – 2,6-2,05 и 1,7-1,35 тыс. л.н., причем фазам похолодания в этот период соответствовало иссушение, а фазам потепления – увлажнение [8].
Накопление торфа в верхней части разреза РВ-208 (1,35 тыс. л.н. – н/вр.) происходило в более холодных условиях, однако упомянутое выше соответ- ствие фаз похолодания и иссушения в этот период нарушалось, и холодные ин- тервалы частично соответствовали более влажным фазам. При этом длитель- ность теплых и холодных фаз сокращалась, а различия между ними увеличива- лись. Относительно теплые и влажные климатические условия реконструирова- ны в интервале 1000-700 л. н. Еще одно кратковременное потепление произошло с 300 до 150-200 л. н. Эти теплые фазы разделяла хорошо выраженная сухая и холодная фаза 700-300 л. н. В последние 150-200 лет развивалось новое похоло- дание, но без заметной аридизации. Современный климат отличается от фазы 700-300 л. н. меньшей сезонной контрастностью и большей влажностью [8].
Выводы
Изменения растительности и климата в Терехольской депрессии и ее гор- ном обрамлении за последние 6 тыс. лет, реконструированные на основе ком- плексного изучения двух разрезов озерных и болотных отложений, отражают чередование климатических осцилляций второго порядка продолжительностью 1,5-2 тыс. лет на фоне похолодания и иссушения климата, происходившего во второй половине голоцена. Более детальные исследования климата последних 2,5 тыс. лет показали, что такие тысячелетние колебания, в свою очередь, были осложнены серией более влажных или сухих, теплых или холодных фаз «веко- вой» продолжительности. Сравнение с другими реконструкциями позволяет проследить некоторые общие черты динамики климата в позднем голоцене не только в Алтае-Саянском регионе, но и в более широком контексте [5]. Соглас- но реконструкции средней температуры воздуха Северного полушария [10], наиболее высокие температуры за последние 2000 лет достигались 1000-900 л. н., в Средневековый климатический оптимум, а наиболее низкие – около 1600 г., в Малый ледниковый период. Предположительно, эти колебания тем- пературы были связаны с изменениями солнечной активности [14]. Подобные, но более слабые колебания температуры реконструированы нами по разрезу РВ-208. Чередование влажных и сухих фаз, восстановленное по разрезу РВ-208, в целом соответствует периодам усиления/ослабевания Азиатского муссона, выявленным по изменениям изотопного состава кислорода в сталагмите из пе- щеры Донгге на юге Китая [13].
394 Благодарности
Исследования выполнены при поддержке Проекта РФФИ 19-05-00863.
Литература
[1] Ареалы деревьев и кустарников СССР. Т. I. Л.: Наука, 1977. 164 с.
[2] Безрукова Е.В., Щетников А.А., Кузьмин М.И. и др. Первые данные об изменении природной среды и климата Жомболокского вулканического района (Восточный Са- ян) в среднем - позднем голоцене // Доклады Академии наук. 2016. Т. 468. № 3. С.
323-327.
[3] Бляхарчук Т.А. Реконструкция лесной и высокогорно-степной растительности юго- западной части Тувы с позднеледниковья до современности // География и природные ресурсы. 2008. №1. С.89-96.
[4] Болиховская Н.С., Панин А.В. Динамика растительного покрова Терехольской кот- ловины (юго-восточная Тува) во второй половине голоцена // Сб. науч. Тр. XII Все- росс. палинологической конф. Т. II. СПб: ВНИГРИ, 2008. С. 69-75.
[5] Борисова О.К., Панин А.В. Короткопериодные климатические колебания в горных районах юга Сибири в позднем голоцене // География: развитие науки и образования.
Коллективная монография по м-лам Всеросс. научно-практич. конф. LXXII Герценов- ские чтения. СПб, 2019. С. 407-412.
[6] Панин А.В., Бронникова М.А., Успенская О.Н. и др. История озера Тере-Холь и го- лоценовая динамика природной среды на юго-востоке Саяно-Тувинского нагорья //
Доклады Академии Наук. 2012. Т. 446. № 5. С. 568-574.
[7] Blyakharchuk T.A., Wright H.E., Borodavko P.S. et al. Late-glacial and Holocene vegeta- tional changes on the Ulagan high-mountain plateau, Altai Mountains, southern Siberia // Pal- aeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2004. V. 209. P. 259-279.
[8] Borisova O., Panin A. Multicentennial climatic changes in the Tere-Khol basin, South- ern Siberia, during the Late Holocene // Geography, Environment, Sustainability. Vol. 2. P.
148-161.
[9] Mayewski P.A., Rohling E.E., Stager J.C. et al. Holocene climate variability // Quater- nary Research. 2004. V. 62. No. 3. P. 243-255.
[10] Moberg A., Sonechkin D.M., Holmgren K. et al. Highly variable Northern Hemisphere temperatures reconstructed from low- and high-resolution proxy data // Nature. 2005. V.
433. P. 613-617.
[11] Rudaya N., Nazarova L., Novenko E. et al. Quantitative reconstructions of mid- to late Holocene climate and vegetation in the northeastern Altai Mountains recorded in lake Tel- etskoye // Global and Planetary Change. 2016. V. 141. P. 12-24.
[12] Tchebakova N.M., Blyakharchuk T.A., Parfenova E.I. Reconstruction and prediction of climate and vegetation change in the Holocene in the Altai-Sayan mountains, Central Asia //
Environmental Research Letters. 2009. Т. 4. № 4. С. 045025.
[13] Wang Y., Cheng H., Edwards R.L. et al. The Holocene Asian monsoon: links to solar changes and North Atlantic climate // Science. 2005. V. 308. P. 854-857.
[14] Wanner H., Beer J., Bütikofer J. et al. Mid- to Late Holocene climate change: an over- view // Quaternary Science Reviews. 2008. V. 27. No. 19-20. P. 1791-1828.
S u m m a r y. Based on the data of radiocarbon dating, a study of macro-residues of plant and animal origin, and pollen analysis of lake and bog sediments from two sections located in the Terekhol basin (SE Tuva), we inferred the sequence of climatic oscillations. These oscillations of the second and third order developed against the background of cooling and increasing aridity, which followed the Holocene optimum.
