ОКЕАНОЛОГИЯ, 2004, том 44, № 6, с. 912-922
МОРСКАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 561.26:551.8.574.81(269)
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПАЛЕОЭКОЛОГИИ КАЙНОЗОЙСКОГО НАННОПЛАНКТОНА ЮЖНОГО ОКЕАНА
© 2004 г. О. Б. Дмитренко
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва Поступила в редакцию 20.10.2003 г., после доработки 11.02.2004 г.
Палеоэкологические исследования показали, что наиболее крупные и массивные представители кайнозойской наннофлоры свойственны самым спокойным и тепловодным океаническим условиям. Эволюция ряда видов и родов четко отражает их зависимость от постепенного снижения температуры поверхностных вод и общего ухудшения условий среды в течение кайнозоя. Снижается общая численность наннопланктона и видовое разнообразие родов; происходят морфологические изменения, связанные с облегчением скелетов - уменьшением размеров и плотности экземпляров.
Изучение биогеографии карбонатного микропланктона в кайнозое Южного океана проводилось путем анализа комплексов, определенных в разрезах скважин глубоководного бурения [15, 23]. Распределение наннофоссилий в донных осадках показало присутствие обширных ассоциаций вблизи берегов Антарктиды на всем протяжении палеогена, когда полярные условия отсутствовали, а субполярные и умеренные занимали незначительные площади и имели локальное распространение. Обширность ассоциаций и своеобразие палеогеновых наннофоссилий отражают уникальные условия палеосреды в это время. Сочетание таких условий как относительно более теплые поверхностные воды, меньшие глубины океанов, меньшая подвижность водных масс и предположительно более сильный и глубокий их прогрев позволили развиться крупной наннофлоре (массивным наннолитам и сферам с крупными кокколитами), какой не было в последующие времена, и определило особенности морфологического строения и биономии отдельных групп родов и видов. Со временем холодноводные районы расширялись, и биогеографические зоны сдвигались к экватору. Существенное длительное кайнозойское похолодание сказалось не только на общих количествах наннофоссилий в осадках, но и на ареалах и численности отдельных видов, структуре ассоциаций, морфологических изменениях внутри семейств и родов, видовом разнообразии. Изменение размеров скелетов наннопланктона, в частности, их уменьшение, может служить индикатором снижения температуры и усиления гидродинамической активности поверхностных вод.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Многочисленные сведения об океаническом известковом наннопланктоне, полученные в ходе
глубоководного бурения БББР и ОБР, позволили восстановить историю развития наннофлоры в кайнозое, получить представление о скоростях эволюции в разные периоды времени и определить ее направленность [1-3]. Детальные биостратиграфические исследования последних 30 лет на основе зональных шкал Мартини, Бакри, Эдвардса и Перч-Нильсен, Теодоридиса, Вайса, Вэя и др. [10, 14, 19, 21, 30, 37, 38] явились прекрасной основой для отслеживания быстрой смены таксономического состава наннофоссилий во времени: узколокальных изменений в ассоциациях и отдельных родственных группах внутри ассоциаций, прослеживающихся в разрезах от горизонта к горизонту [5, 11, 13, 22, 23, 24, 25, 27, 41], и крупномасштабных этапах развития наннофлоры, общих для всех океанов [1-3, 26]. Тесная связь палеобиоце-нозов наннопланктона с условиями его обитания позволяет решать вопросы палеоокеанологии, фиксируя изменения температуры поверхностных вод, поверхностные и придонные течения, условия жизни и захоронения.
Проведенные палеобиогеографические нан-нопланктонные исследования Атлантического и Индийского океанов выявили общий ход климатических изменений за последние 65 млн. лет:
постепенное похолодание на всех широтах океанов;
возрастающую климатическую дифференциацию: преимущественно тепловодный субтропический и тропический режимы палеоцена-эоцена с температурами более 13-15°С сменились умеренно-субтропическими - тропическими к позднему олигоцену с температурами от 5-8°С до более 23°С, а в миоцене и на резко дифференцированные с субполярными, умеренными, субтропическими и тропическими условиями; этот процесс развивается до настоящего времени (современные температуры поверхностных вод в зонах
от субполярных до тропических, содержащих известковый наннопланктон, меняются от 2 до 30°С);
постепенную миграцию биогеографических зон к экватору;
плавные изменения в течение палеогена и более резкие в неоген-четвертичное время.
Численность видов в течение кайнозоя упала в ~4 раза, средние размеры экземпляров нанноф-лоры уменьшились более, чем вдвое. В приполярных районах, где температуры в эоцене были более 13-15°С, в настоящее время они понизились до минимальных значений. На площадях современных умеренных зон с температурами 5-10°С в палеогене существовали субтропические условия с температурами от 10-15 до 25°С, т.е. падение температур составило 10°С и более. Смена подавляющего большинства родов и видов наннофло-ры в течение кайнозоя позволила выделить как более крупные этапы в развитии, так и более дробные - соответственно 5 и 11 этапов с разными характеристиками и особенностями замещения одних ассоциаций другими [1].
Данная работа возникла в ходе изучения биогеографии наннопланктона в палеогене Южного океана, опирающегося на результаты исследований наннофоссилий из скважин глубоководного бурения Б^БР и ОБР [15, 25]. Резкие изменения палеоокеанологической обстановки, более заметные в высоких широтах, показали существенную разницу не только в содержании и структуре комплексов, меняющихся во времени и по площади, но и в зависимости размеров экземпляров отдельных видов и родов от условий их жизнеобита-ния, в основном температурных. Биометрический анализ, являющийся необходимой составной частью всех систематических исследований, часто способствует как более точным таксономическим разграничениям видов [11, 27], так и выявлению изменений палеосреды [33, 41]. Анализ биометрии некоторых родов и видов показывает тесную связь их с сукцессией наннофлоры в течение кайнозоя, позволяя выявлять их экологию и более точно интерпретировать палеоусловия и климатическую принадлежность отдельных акваторий Южного океана.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Палеогеновый наннопланктон из глубоководных скважин Южного океана хорошо изучен, история его развития и палеоэкология детально рассмотрены в многочисленных работах [6-9, 1618, 20, 28, 29, 31-37, 39]. В палеогене Южного океана определено более 200 видов нанофоссилий. Основную массу составляют виды крупных нан-нолитов - роды Heliolithus, Fasciculithus, Spheno-1Шш1 и Discoaster, а также плаколиты родов Cru-
ciplacolithus, Chiasmolithus, Toweius, Reticulofenes-tra, группа видов Coccolithus pelagicus (Wall.), к концу периода - Cyclicargolithus floridanus (Roth, Hay, Mohl.), кокколиты которых в большинстве случаев имеют крупные размеры (до 10-13 мкм и более). Возникновение и развитие крупных представителей наннофлоры связано с тропическими-субтропическими условиями, которые преобладали в палеогене Мирового океана. Так, Coccolithus pelagicus (рис. 1) - вид, хорошо известный как холодноводный, возник в раннем палеоцене в тропическом районе Мексиканского залива. Он зафиксирован ~65 млн. лет назад на 23o-24o с.ш. и ~5lo ю.ш. в Атлантике. До эоцена включительно он развивался в теплых субтропических водах, одновременно распространяясь в более высокоширотные акватории. В олигоцене, с падением поверхностных температур, вид стал более многочисленным и закрепился в высоких широтах. При дальнейшем похолодании, с миоцена, вид стал преобладать в умеренных, а позже и в субполярных областях, сохраняя при этом размеры кокко-литов. Утвердившись в холодноводных условиях, он стал хорошим их индикатором. В современных океанах вид малочислен в субтропических и редок в тропических зонах. В группу C. pelagicus входят очень близкие к нему ë. eopelagicus (Br., Ried.), C. pliopelagicus Wise, C. miopelagicus Bukry. Последний вид среднего миоцена представлен самыми крупными экземплярами, его размеры достигают более 13 мкм.
В кайнозое существенны наннолиты, крупные и (или) с массивным скелетом - палеоценовые He-liolithus, Fasciculithus (табл. 1, фиг. 10), длительно существовавшие (палеоген-неоген) Sphenolithus (табл. 1, фиг. 11), Triquetrorhabdulus (табл. 1, фиг. 12) и достигшие самого высокого видового разнообразия астеролиты - палеоген-неогеновые Discoaster. Из кокколитофорид, широко развитых в Южном океане, самыми крупными кок-колитами обладали виды рода Chiasmolithus (табл. 1, фиг. 7-9). Большинство последних имеет четкое биполярное распространение (рис. 2), предпочитая субтропические условия тропическим. В Южном океане хиасмолитусы распространены до 70o-80o ю.ш., в северном полушарии они редко пересекают широту 60o. увеличение численности их кокколитов происходит в северном полушарии до 40o (чаще незначительное), в то время как в южном полушарии - от 40o до 70o ю.ш., причем виды часто образуют большие концентрации и доминируют в комплексах. Сводные профили (см. рис. 2) четко показывают преимущественное распространение хиасмолитусов в Южном океане. При этом виды-гиганты Chiasmolithus gigas (Br., Sull.) (19-27 мкм), C. grandis (Br., Ried.) (13-27 мкм), C. bidens (Br, Sull.) (8.6-15 мкм), C. danicus (Brotz.) (9-14 мкм) больше тяготеют к тропическим и теплым субтропическим условиям
Рис. 1. Пределы распространения и изменение численности вида Coccolithus pelagicus (Wall.) Shill. в Атлантическом и Индийском океанах в течение кайнозоя.
1 - единичные экземпляры; 2 - редкие экземпляры; 3 - мало; 4 - обычно (средне); 5 - много.
н Ц
Зона, подзона (10, 18)
80° с.ш.
80° ю.ш.
о
н
С
В
н
CN 15, 14
CN 13
о
s
ч С
CN 12
н
CN 11
CN 10 b, c
я о
S
CN 10 a
CN 7-8
CP
CN 4
н
CN 1 b, c
о
и H
О
CN 1 a/ CP 19 b
CP 18/ CP 17
н
CP 16
о
CP 15 b
CP
CP 14 a/ CP 13 c/
н
CP 11/ CP 10
CP 8/CP 7
CP 4/CP 3
н
CP 1
X 1
В
В
В
В
В
5
(температуры более 18 и 25°С). В более холодных субтропических акваториях (температуры от 1013 до18°С) увеличивают численность С. оата-гиет1з (Ое//.), С. ехратш (Вг., 5и//.) (15-23 мкм ) и С. а/гт (Викгу, Регс.)
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.