ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 6, с. 72-79
= ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ И ДИНАМИКА ГЕОСИСТЕМ
УДК 551.8
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНДЕКСА СХОДСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ ИСКОПАЕМЫХ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВЫХ СПЕКТРОВ
© 2007 г. В. В. Украинцева
Государственный биосферный заповедник "Таймырский" Поступила в редакцию 24.05.2005 г.
Для оценки ископаемых спорово-пыльцевых спектров автором впервые введен новый критерий - индекс сходства (Similarity Index, SI). Этот индекс отражает связь, существующую между компонентами ископаемых спорово-пыльцевых спектров и соответствующими компонентами спорово-пыльцевых спектров современных поверхностных проб. В числовом значении - это десятичная дробь, выражаемая в следующем виде: SI > 0, графически - это точка на оси координат. Предлагаемый метод позволяет объективно оценить роль пыльцы, спор группы зональных элементов (деревья, кустарники, кустарнички, травы, споровые растения) и показательных видов в составе ископаемых спектров в сравнении с ролью тех же компонентов в современных спорово-пыльце-вых спектрах. Таким образом, использование индекса сходства дает возможность надежно проводить оценку и корреляцию ископаемых спорово-пыльцевых спектров и, следовательно, корреляцию вмещающих их отложений, более надежно осуществлять палеобиогеографические реконструкции и построения.
Метод спорово-пыльцевого анализа широко зарекомендовал себя как у нас в стране, так и за рубежом в самых разных областях знаний - в геологии, палеоботанике, палеогеографии и т.д. В основе этого метода лежит, как известно, принцип актуализма. "There is only one fact in pollen analysis that always holds true: a pollen grain of a plant species came from of specimen of that species" ([1], p. 137). Но есть еще и другой факт, который также всегда остается верным - это тот факт, что пыльца, споры растений, оседая на поверхность Земли, формируют спорово-пыльцевые спектры (СПС). Что такое спорово-пыльцевой спектр? Это понятие трактуется в литературе все еще по-разному. На мой взгляд, наиболее точное определение этого понятия дали В.П. Гричук и Е.Д. За-клинская [2]. Под спорово-пыльцевым спектром понимается совокупность пыльцы, спор растений, как выпадающих на современную земную поверхность, так и обнаруживаемых в ископаемом состоянии, выраженная в виде процентного соотношения составляющих. Следовательно, таксономический состав спорово-пыльцевых спектров отражает состав растительного покрова (флоры и растительности) того или другого района Земли. Собственно на этой парадигме и основан метод спорово-пыльцевого анализа. Для установления такого рода связи привлекаются данные по изучению состава СПС современных поверхностных проб. Многочисленными работами как отечественных, так и зарубежных авторов установлено, что хотя такого рода связь действительно су-
ществует, но она не является однозначной; она сложна и многообразна, что зависит от ряда факторов как объективного, так и субъективного характера, в том числе профессионального уровня исследователей. В тех случаях, когда состав поверхностных проб изучается с учетом флоры и растительности того или другого района исследований, связь между составом СПС поверхностных проб и растительным покровом, их формирующим, прослеживается реально [3]. Такого рода связь, естественно, существовала и в прошлом. А поэтому должна быть связь между ископаемыми СПС и спектрами современных поверхностных проб и, следовательно, должен быть и критерий, который позволяет установить и выразить эту связь. Над этой проблемой я много думала. Наконец, когда были получены репрезентативные данные сопряженного анализа поверхностных проб и современного растительного покрова [4], я поняла, что эта проблема может быть решена только путем количественных оценок. Ведь можно сколько угодно говорить о сходстве тех или других явлений и событий в природе, но если нет количественных характеристик, подтверждающих сходство или различие их, то доказать или опровергнуть на словах это сходство или различие весьма сложно. Ниже предлагается метод, который позволяет выразить связь, существующую между компонентами ископаемых спорово-пыльцевых спектров и компонентами спектров современных поверхностных проб через индекс сходства.
Таблица 1. Индексы сходства, рассчитанные для пыльцы деревьев, в том числе для пыльцы дальнезаносного характера (Picea abies, Pinus sibirica, P. sylvestris), в составе спорово-пыльцевых спектров отложений II надпойменной террасы реки Фомич, северная часть Анабарского нагорья
№ обр., литология Пыльца деревьев Larix dahurica s.l. Дальнезаносная пыльца
кол-во % SI кол-во % SI кол-во % SI
1, пов. проба 78 18.6 1 53 12.6 1 25 5.9 1
2, торф 91 16.0 0.86 68 12.0 0.95 23 4.0 0.67
3, торф 63 20.0 1.07 42 13.4 1.06 21 6.6 1.1
4, торф 60 13.4 0.72 50 11.2 0.88 10 2.2 0.37
5, торф 18 4.6 0.25 14 3.6 0.28 4 1.0 0.17
6, торф 14 4.3 0.23 12 3.7 0.29 2 0.6 0.10
7, торф 29 5.9 0.32 28 5.7 0.45 1 0.2 0.03
8, торф 20 4.2 0.22 19 4.0 0.32 1 0.2 0.03
9, супесь 31 5.9 0.31 17 3.3 0.26 14 2.6 0.44
Методика. Расчет индекса сходства проводится по следующей формуле:
X/Y = SI,
где X - содержание пыльцы, спор любого таксона в ископаемом спорово-пыльцевом спектре, выраженное в процентах;
Y - содержание пыльцы, спор того же самого таксона в составе спорово-пыльцевого спектра современной поверхностной пробы, выраженное в процентах;
SI - индекс сходства (Similarity Index).
Индекс сходства - это и есть тот критерий, который позволяет выразить связь, существующую между компонентами ископаемых СПС и соответствующими компонентами СПС современных поверхностных проб. В числовом значении - это десятичная дробь, выражаемая в следующем виде:
SI > 0, графически - это точка на оси координат.
Методику вычисления индекса сходства наглядно иллюстрируют данные, приведенные в табл. 1. Воспользовавшись вышеприведенной формулой, разделим содержание любого из компонентов ископаемых СПС, выраженное в процентах, на содержание того же самого компонента современной поверхностной пробы, выраженное в процентах; в результате получим индекс сходства для любого из компонентов ископаемых СПС (табл. 1).
Поскольку состав СПС современной поверхностной пробы принимается за эталон, отражающий таксономический состав растительного по-
крова района исследований, то содержание любого из компонентов СПС поверхностной пробы, выраженное в процентах, правомерно приравнять к 1. Иначе говоря, индекс сходства для любого из компонентов СПС современной поверхностной пробы является величиной постоянной и равен 1 (ср. данные табл. 1 и др. таблиц). Что касается индексов сходства для компонентов ископаемых СПС, то их величина, выражаемая десятичной дробью, может быть больше нуля или, возможно, при определенных условиях равна нулю (см. табл. 1, 3-5). Таким образом, через индексы сходства реализуется возможность выразить связь, существующую между прошлым и настоящим природной среды, а именно между компонентами растительного покрова, а следовательно, и климата того или другого района исследований.
Результаты. Предлагаемый мною новый метод оценки ископаемых СПС опробован на данных, полученных в результате палинологического анализа проб, взятых из отложений конкретного геологического разреза. Местоположение разреза - левый берег реки Фомич, северная часть Анабарского нагорья, склон II надпойменной террасы в 1.6 км выше устья реки Бильлях (71°42' с.ш., 108°03' в.д.). Формирование этой террасы происходило в течение всего голоцена; 10500 +/- 140 лет назад в этом месте начал формироваться торфяник; 500 +/- 60 лет назад процесс накопления торфа прекратился; торфяник был засыпан слоем песка [4]. Ниже приведено описание этого разреза, сделанное И.Н. Поспеловым (табл. 2).
74 УКРАИНЦЕВА
Таблица 2. Отложения, вскрытые на склоне II надпойменной террасы р. Фомич, северная часть Анабарского нагорья
№ горизонта Мощность, см № образца Глубина, см
1. Дернина из Dryas сгепиШа 0.0-1.0 1 0.0-1.0
2. Песок среднезернистый, желтоватый, пронизанный корнями растений 1.0-3.0
3. Торф-гумус высокой степени разложения, сверху - светло-коричневый, снизу - темно-коричневый 3.0-12.0 2 3.0-12.0
4. Оподзоленный рыже-бурый торф с затеками серой супеси по трещинам, со значительным количеством неразложившейся органики (корни и стебли растений) 12.0-30.0 3 20.0-30.0
5. Очень грубого разложения светлый торф с большим количеством веточек 30.0-55.0 4 45.0-55.0
6. Торф средней степени разложения, бурый, с остатками водных растений; на глубине 100-103 см горизонтальный шлир льда толщиной 3-5 см; на глубине 140-160 см - практически неразложившиеся остатки водных мхов (CaШergon эрр. и др.) и рдестов 55.0-190.0 5 95.0-105.0 145.0-155.0
7. Очень грубый торф из водных мхов типа CaШergon giganteum, слоями по 10-30 см, слои, достаточно плотные; оттаявшие слои довольно плотно спрессованы в прочные "одеяла" 190.0-265.0 7 195.0-205.0 255.0-265.0
8. Супесь грубо-слоистая, темно-серая, с массивной криострук-турой (вероятно, это русловой аллювий) 265.0-350.0 9 300.0-310.0
Таблица 3. Индексы сходства, рассчитанные для таксонов общего состава (зональный уровень) в ископаемых СПС отложений II надпойменной террасы р. Фомич, северная часть Анабарского плато
№ образца Глубина, литология 14С даты (лет назад) Деревья Кустарники + + кустарнички Травы Споровые растения
%/индекс сходства
1 0-1 см, пов. проба 1953-2004 гг. 12.6/1 21.0/1 31.5/1 28.9/1
2 3-12 см, торф 500 +/- 60 12.0/0.95 7.1/0.34 19.4/0.61 57.5/1.99
3 12-30 см, торф 3660 +/- 60 13.4/1.12 27.7/1.31 11.0/0.35 41.3/1.42
4 45-55 см, торф 5720 +/- 60 11.2/0.90 18.8/0.90 5.0/0.16 64.7/2.24
5 95-105 см, торф 7040 +/- 60 3.6/0.28 17.5/0.83 12.9/0.41 65.0/2.25
6 145-155 см, торф 7530 +/- 70 3.7/0.29 11.1/0.52 11.1/0.35 73.5/2.54
7 195-205, торф 8150 +/- 60 5.7/0.45 16.8/0.80 14.5/0.46 62.6/2.16
8 255-265 см, торф 10500 +/- 140 4.0/0.31 16.8/0.80 10.5/0.33 68.5/2.37
9 300-310 см, супесь 3.3/0.26 32.5/1.55 14.6/0.46 47.1/1.63
Из толщи этих отложений И.Н. Поспелов взял 8 образцов на палинологический и радиоуглеродный анализ. Часть каждого из образцов была ис
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.