ИЗВЕСТИЯ РАН. СЕРИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ, 2007, № 4, с. 38-43
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ПОЛЯРНЫЙ ГОД
РЕКОНСТРУКЦИЯ ГОЛОЦЕНОВЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА В КРАЕВОЙ ЗОНЕ ВОСТОЧНОЙ АНТАРКТИДЫ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕНИЯ ДОННЫХ ОСАДКОВ ОЗЕР И МОРСКИХ ЗАЛИВОВ
© 2007 г. С. Р. Веркулич
Институт Арктики и Антарктики Росгидромета Поступила в редакцию 29.09.2006 г.
На основе изучения диатомовых комплексов в донных осадках залива Рыбий Хвост (оазис Бангера, Восточная Антарктида) проводится палеоклиматическая реконструкция. Сравнение полученных выводов с результатами других исследований позволяет установить основные периоды голоцено-вых изменений климата в краевой зоне Восточной Антарктиды.
Введение. В Антарктиде, где поверхность суши покрыта льдом или, в случае небольших свободных от оледенения территорий (оазисов), подвергается преимущественно денудации, водоемы являются наилучшими резервуарами для накопления записей (в виде донных осадков) о природных условиях прошлого. Эти записи зачастую характеризуются непрерывностью и подробностью, возможностью хронологического контроля с помощью радиоуглеродного датирования органического материала и разнообразием палеогеографического значения. В связи с этим, в течение двух последних десятилетий донные осадки водоемов изучались в большинстве свободных от оледенения районов краевой зоны Восточной Антарктиды [2, 3, 5, 10, 15, 19, 20].
Отечественные палеолимнологические исследования проводились в основном в оазисе Бангера (рис. 1), где в течение 1986-1994 гг. было поднято и затем изучено более 40 колонок отложений из озер и внутренних морских заливов.
Базовой для выполнения палеоклиматических реконструкций стала колонка PG1173 из залива Рыбий Хвост (рис. 1). Здесь, в точке с глубиной 90.7 м, в ходе работ российско-германской экспедиции [11] был исследован разрез отложений мощностью 12.9 м, сложенный от поверхности дна до глубины 12.1 м практически однородным сапропелем, а ниже, до забоя - песчано-суглинис-тым материалом и мореной (рис. 2).
Радиоуглеродное датирование сапропелей (21 образец) проводилось в лабораториях Оксфорда (Великобритания), Утрехта (Голландия) и Ганновера (Германия) [6]. Полученные значения радиоуглеродного возраста были скорректированы на Антарктический морской резервуарный эффект (Antarctic Marine Reservoir Effect) [13] (величина коррекции составила минус 1300 лет) и конвертированы в калиброванные годы в соответствии с работами [16, 17]. На основании линейной экстраполяции калиброванных значений была построена хронологическая шкала осадконакопления с временным разрешением около 50 лет (рис. 2).
X X 1
3
5
Рис. 1. Местоположение рассматриваемых районов в Антарктиде (I-IV) и точки отбора колонки донных осадков PG1173 в оазисе Бангера (показано стрелками). I - оазис Эймери; II - Холмы Ларсеманн; III - оазис Бангера; IV - острова Уиндмилл. На схеме оазиса Бангера: 1 - склон ледникового щита; 2 - выводной ледник; 3 - шельфовый ледник; 4 -суша; 5 - водоемы.
Результаты датирования показали, что сапропе-ли накапливались в течение всего голоцена и примерно с одинаковой скоростью.
Для извлечения палеоклиматических записей по разрезу изучались биогеохимические характеристики осадков, а также ископаемые комплексы диатомовой флоры. Выявление вариаций TOC (общее содержание органического углерода), содержания S, N и 813Стос (%о V-PDB) позволило реконструировать заметные и продолжительные изменения климата в районе оазиса [6, 12]. Детализация, коррекция и улучшение хронологической привязки полученных выводов стали возможными после проведения диатомового анализа.
Результаты диатомового анализа и палеокли-матические интерпретации для оазиса Бангера.
В 252 образцах, отобранных по разрезу колонки PG1173 примерно через каждые 5 см, было идентифицировано 86 видов диатомовых водорослей и один вид силикофлаггелят (Distephanus speculum), среди которых по количеству и видовому разно-
образию абсолютно доминируют морские виды. Для палеоэкологических интерпретаций морские виды были сгруппированы в соответствии с оптимальными для их развития свойствами водной среды: соленостью, температурой, глубиной, ледовыми условиями. Наибольшее содержание в осадках колонки имеют группы открыто-морских и ледово-морских видов диатомей, некоторые из которых (открыто-морские Chaetoceros sp., Thalassiosira laitmarginata, Th. nordenskioldii и ледово-морские Fragilariopsis curta, F. cylindrus, Entomoneis kjellmanii) вместе составляют до 90% от общей численности створок диатомей в образцах. Будучи планктонными и неритическими, ди-атомеи этих групп, однако, различаются по условиям обитания. Открыто-морские виды обычно редки под ледовым покровом; они предпочитают очищенные ото льда водные пространства с нормальной соленостью; оптимальные температуры воды для вегетации видов этой группы Th. latima-rginata и Th. nordenskioldii составляют от -0.5 до 2°C [4, 22]. Напротив, ледово-морские виды чаще
«
s и о
4 о н
5
0
1 -234
56* 7"
cd X S
£ 910 11 12 12.90
н Общее « содержание § диатомей, млн. & створок/г 0 400 800
Содержание групп видов диатомей открыто- ледово-
морские морские
(%) (%)
60 80 0 10 20
бентосные (%)
0246
Климатические условия
холоднее теплее
10
200 400
1800-
4300 -4700 л =5100--у
5850 6300 6600 6900
-79008700 9000
Рис. 2. Строение, хронология осадконакопления, результаты диатомового анализа и реконструкция климатических условий осадконакопления колонки Р01173 из залива Рыбий Хвост (оазис Бангера): 1 - донная морена; 2 - слоистые пески-суглинки; 3 - сапропели; 4 - места отбора образцов для определения радиоуглеродного возраста. На графиках результатов диатомового анализа: точки соответствуют значениям; кривые - осреднению значений с шагом 5; затушеванные сектора - отклонению осредненных значений содержания от современных значений.
встречаются в районах распространения паковых или сезонных льдов, плавучих ледниковых языков и в областях охлаждения и разбавления морских вод талыми, достигая максимального количества в верхних горизонтах водной колонки при температурах ниже -1°C (F. curta) или от -0.5 до 1°C (F. cylindrus) [4, 8, 9, 14, 22]. Благодаря таким различиям, флуктуации содержания в осадках открыто-морских и ледово-морских диатомей являются основным индикатором изменений ледового покрова, температурного режима и солености за-
лива. Бентосные виды диатомовых водорослей содержатся в колонке Рв1173 в незначительном количестве. Они не обитают на глубинах более 70 м [9, 21] и, следовательно, являются здесь автохтонными, перенесенными морским льдом из мелководных частей залива. По-видимому, вариации их содержания могут косвенно отражать незначительные изменения суровости прибрежных ледовых условий.
Распределение содержания открыто-морских, ледово-морских и бентосных видов диатомей по
разрезу колонки PG1173 показаны на рис. 2. Здесь же приведены значения общего содержания створок диатомей в осадках - показателя, который характеризует первичную биологическую продуктивность в водоемах [1]. Как видно из рисунка, морские диатомовые водоросли были обнаружены даже в моренных отложениях, однако их количество и видовое разнообразие здесь очень невелики (0.02-0.06 х 106 створок в грамме сухого осадка; 12 видов). Вероятно, эти диатомеи существовали в морском бассейне в окрестностях оазиса в межледниковье, а во время последнего ледникового максимума были включены в ледник вместе с осадками этого бассейна и переотложены. Подтверждением служит наличие в донных моренах западных районов оазиса органического материала с радиоуглеродным возрастом от 27 до 34 тыс. л.н. [12].
От границы морены, вверх по разрезу слоистых песков-суглинков общее содержание диатомей постепенно возрастает до 100 х 106 створок/грамм, а число морских видов достигает 40. Явное преобладание в этих осадках морских диатомей (до 92% от общего содержания) указывает на то, что дегляциация залива Рыбий Хвост происходила под большим влиянием трансгрессии, способствовавшей всплыванию и быстрому разрушению ледников в бассейне.
С 9500 л.н. в районе отбора колонки PG1173 существовал морской залив и накапливались са-пропели. Низкое содержание в них минеральных частиц свидетельствует об отсутствии в окрестностях залива ледников, способных продуцировать существенный сток талых вод. Абсолютное преобладание в сапропелях морских планктонных видов диатомей с постоянно высоким количеством Chaetoceros sp. определяет монодоминантный характер диатомового комплекса. Все это указывает на сравнительно стабильные условия, когда осадконакопление зависело в основном от климатически обусловленных изменений гидрологического и ледового режимов залива.
В сапропелях, накапливавшихся с 9500 до 7900 л.н. (за исключением интервала 90008700 л.н.), содержание открыто-морских видов диатомей высокое, а количество ледово-морских и бентосных видов низкое (рис. 2), что отражает меньшую суровость ледового режима залива, чем сейчас. Общая концентрация диатомей в этих осадках сравнительно велика, что также свидетельствует о благоприятных условиях для их вегетации. Очевидно, между 9500 и 7900 л.н. (с 300-летним перерывом) климатические условия в оазисе Бангера были теплее современных. Еще один период потепления зарегистрирован в осадках возраста 4300-1800 л.н.: здесь наблюдается максимум содержания открыто-морских видов диатомей на фоне минимума ледово-морских видов,
относительно высокое общее количество створок и стабильное, сравнительно невысокое число бентосных диатомей (см. рис. 2). Доказательством длительного потепления служит и то, что рост количества открыто-морских диатомей между 4300 и 1800 л.н. обусловлен не столько увеличением числа створок вида Chaetoceros sp., легко адаптирующегося к изменяющейся экологической обстановке, сколько повышением содержания П. latimarginata и П. поЫетШоЫи, предпочитающих стабильные благоприятные условия вегетации [4, 7, 22].
Наиболее холодные климатические условия существовали в оазисе Бангера между 7900 и 6900 л.н.: содержание открыто-морских диатомей в осадках этого периода минимально, тогда как количество створок ледово-морских видов макс
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.