научная статья по теме ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА РАЗВИТИЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННОГО БОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА В ГОЛОЦЕНЕ География

Текст научной статьи на тему «ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА РАЗВИТИЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННОГО БОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА В ГОЛОЦЕНЕ»

ЭВОЛЮЦИЯ ПРИРОДНЫХ СИСТЕМ

УДК 551.583, 551.8, 551.794

ВОЗДЕЙСТВИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ НА РАЗВИТИЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННОГО БОЛОТНОГО КОМПЛЕКСА В ГОЛОЦЕНЕ1

© 2015 г. И.В. Курьина, Е.Э. Веретенникова

Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, Россия; klimirin@sibmail.com; lena2701@yandex.ru

Поступила в редакцию 26.09.2014 г.

Приведены результаты комплексного палеоэкологического исследования грядово-мочажинного болотного комплекса на территории южной тайги Западной Сибири на примере двух разрезов "Мочажина" и "Гряда". Особое внимание уделено обнаружению климатических воздействий на формирование торфяных залежей в голоцене.

Ключевые слова: климатические воздействия, болотный комплекс, гряда, мочажина, тайга Западной Сибири,торф,голоцен.

Исследование торфяных залежей болот как источника информации об условиях их формирования в прошлом привлекает внимание многих ученых [2, 7, 24 и др.]. Закономерности болотооб-разовательного процесса достаточно полно освещены в литературе. Особый интерес прикован не столько к особенностям развития болот как таковых, сколько к выявлению следов воздействия климатических изменений на их формирование. Однако их не всегда удается обнаружить, так как в процессе развития болото подвергается влиянию других эндогенных и экзогенных факторов. В качестве экзогенных факторов болотообразо-вательного процесса могут выступать изменения климата глобального и регионального масштаба, различные антропогенные факторы (мелиорация, вырубка леса, пожары и пр.), изменения гидрологического стока территории и рельефа местности [24], но среди них изменения климата являются основными [20].

Существуют разные способы выделения последствий климатических воздействий на развитие болота. Так, изучение нескольких торфяных колонок позволяет выявить синхронные сходные изменения свойств торфа, которые, наиболее вероятно, обусловлены влиянием экзогенных факторов, а специфические изменения, свойственные только одной из торфяных колонок, скорее всего,

являются следствием локальных эндогенных процессов [25].

Наша статья посвящена реконструкции истории формирования грядово-мочажинного комплекса в голоцене и обнаружению признаков воздействия климата на его развитие. Исследование двух торфяных колонок на разных элементах грядово-мочажинного болотного комплекса открывает возможность выделить действие экзогенных факторов на развитие болота. При отсутствии антропогенного влияния на исследуемой территории внешнее воздействие на формирование торфяных залежей болота оказывали только вариации климата и гидрологического режима.

Грядово-мочажинные болотные комплексы (ГМК) широко распространены в средней и южной тайге Западно-Сибирской равнины [2]. Вопрос о генезисе ГМК представляет большой интерес для многих исследователей, в результате чего сформировано множество гипотез их возникновения и развития [1, 15, 23], но единого мнения по этому вопросу до сих пор не существует. Вместе с тем имеются данные о климатической чувствительности этих природных образований [17, 12].

Район исследований. Объектом для исследования послужил грядово-мочажинный комплекс, расположенный в северо-восточных отрогах

1 Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 12-05-31392/мол_а).

Рис. 1. Карта Томской области. Звездочкой отмечен район исследований.

Васюганского болота в междуречье Иксы и Бак-чара (Бакчарский болотный округ [2]), (56°03' и 56°57' с.ш., 82°22' и 82°42' в.д.); степень заболоченности территории до 50% (рис. 1).

Климат территории континентальный циклонический [8]. Среднегодовая температура -0.4 °С, в январе -19.3 °С, в июле +18.1 °С, среднегодовое количество осадков - 465 мм по данным ближайшей станции Бакчар за период наблюдений 19342010 гг. [11].

Материал и методы исследований. История развития ГМК восстановлена по двум разрезам, один из которых заложен в месте развития мочажины (далее Мочажина), второй - на гряде (далее Гряда). Мощность торфяной залежи на мочажине в месте бурения составляет 290 см, на гряде -230 см. Торфяные залежи подстилаются минеральными отложениями. Отбор образцов торфа на анализ производился ручным геологическим буром ТБГ-1 послойно с интервалом 5 см в сентябре 2012 года.

Реконструкция сукцессий растительности ГМК осуществлена на основе ботанического анализа торфа (аналитик Н.А. Чернова), проведенного по стандартной методике [10, 19]. Для определения возраста торфяных залежей выполнено радиоуглеродное датирование 10 слоев торфа (табл. 1) в Институте геологии и геофизики СО РАН Л.А. Орловой и в Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН Г.В. Симоновой. Полученные даты откалиброваны в системе ВР при помощи открытого программного приложения САЫВ REV7.00 (http://calib.qub.ac.uk/calib/). На основании калиброванных дат вычислен возраст всех изученных слоев торфяных разрезов.

Для количественной оценки палеогидрологи-ческого режима ГМК в его динамике произведен расчет индекса влажности (IW) [9]. Для определения локальной динамики увлажнения на исследуемом участке применен метод определения степени гумификации торфов [22] с использованием спектрофотометра UV-1601 (PC) Shimadzu при длине волны 540 нм (аналитик А.П. Зотикова).

Таблица 1. Результаты радиоуглеродного датирования (14С) торфяных слоев в разрезах ГМК

Мочажина Гряда

Глубина, см Дата Калиброванный возраст ВР, л.н. Глубина, см Дата Калиброванный возраст ВР, л.н.

280-290 4770±80 5439 220-230 2477±80 2591

240-250 (СОАН-7877) 2820±70 3001 120-130 (СОАН-7875) 2112±55 (ИМКЭС-83) 2178

200-210 (СОАН-7876) 2544±40 2637 70-80 1849±80 (СОАН-7875) 1791

180-190 (ИМКЭС-214) 1740±60 (ИМКЭС-80) 1640 40-50 100±20 (ИМКЭС-205) 240

130-140 889±40 825

50-60 (ИМКЭС-213) 102±20 (ИМКЭС-211) 240

Степень гумификации оценена путем экстрагирования образцов торфа 8% раствором щелочи с последующим просвечиванием экстракта на спектрофотометре. Подготовка проб торфа к анализу сообществ раковинных амеб проведена по стандартной методике [18] (шаг 10, размер - 5 см).

Проведено попарное сравнение соседних слоев торфа в обоих разрезах с целью оценки постепенности сукцессионных смен фитоценозов и комплексов раковинных амеб в процессе развития торфяных залежей болота. В ходе анализа мы исходили из того, что при эндогенном развитии смены ботанического состава торфа происходят постепенно, а при влиянии внешних факторов, к каким относятся, прежде всего, климатические изменения, происходят резкие смены ботанического состава [21]. Для удобства оценки постепенности смен использован расчет индексов сходства, широко применяемых в флористических и фаунистических исследованиях для попарного сравнения состава биологических сообществ между собой [16]. Для оценки нами использованы индекс сходства Раупа-Крика и индекс сходства Мориситы. Значения индексов изменяются от 0 (отсутствие сходства) до 1 (полное сходство). Статистическая обработка данных проведена при помощи программных приложений STATISTICA 10, PAST 1.87b.

Результаты и обсуждение. Сукцессии фи-тоценозов в торфяных залежах. Данные ботанического анализа, отражающего растительные сукцессии в развитии болотного комплекса, рассмотрены в пределах периодов Блитта-Сернанде-ра и проинтерпретированы с учетом полученных радиоуглеродных дат (рис. 2).

Разрез Мочажина. Болотообразование на Мочажине началось в атлантическом периоде (5400

л.н. ВР), что соответствует оптимуму голоцена, который характеризуется теплым и влажным климатом. В результате ботанического анализа придонных слоев торфа (280-270 см) установлено, что этот участок болота возник на месте сосняка разнотравно-осоково-хвощевого. Заболачивание происходило в понижении мезорельефа дна и носило автохтонный характер. Первичное растительное сообщество в очаге заболачивания было евтрофным топяным, о чем свидетельствуют растительные остатки хвоща (40-60%), вахты (20%), осок, главным образом Carex lasiocarpa (10-15%), С. rostrata (5%) в торфе. Моховой покров представлен видом Drepanocladus sp. (5%). Высокое значение индекса влажности (IW = 6.56.8), по нашему мнению, обусловлено накоплением и застаиванием дождевой и талых вод. Большая степень разложения торфа (50%) при переобводненности, мы считаем, является отражением переменного водного режима, что характерно для начала болотообразовательного процесса. Торф накапливался медленно. Так, за период 5400-3000 л.н. ВР сформировалась залежь хвощового торфа мощностью всего 30 см.

С глубины 250 см стадия развития болота соответствует суббореальному периоду, датируемому 3000 л.н. ВР, который совпадает с похолоданием, самым сухим из всех предшествующих [7]. С этим согласуется снижение индекса влажности (IW = 4.2-5.1) и образование в болотном фитоценозе развитого кустарничкового яруса. На данном этапе торфяную залежь формируют растительные остатки типичных болотных видов, среди которых доминируют осоки (Carex rostrata 10-40%, С. limosa 5-35%), с участием вахты и шейхце-рии (до 20%), остатки древесных растений; присутствие остатков кустарничков составляет от

- возраст

Мочажина

20 40 60 80 100

0 20 40 60 80 100

100 ± 401

2800 ± 701 4800 ± 801

Калиброванный возраст, л.н. BP -0 -50 :100 -150 -200 -250 -800 :1300 -1800 -1850 -1900 -2000 -2100 -2150 -2200 -2250 -2300 -2330 -2380 -2400 -2450 -2500 -2550 -2600

Ii' 1

9

17

х г

2 10 18

11

19

? ?

12

20

5 -в- 6 7 8

13 X X 14 15 t t 16

Рис. 2. Ботанический состав торфяных разрезов ГМК:

1 - сфагны; 2 - S. fuscum; 3 - S. angustifolium; 4 - S. magellanicum; 5 - S. papillosum; 6 - S. balticum; 7 - S. majus; 8 - S. jensenii; 9 - Scheuchzeria palustris (шейхцерия); 10 - С. limosa; 11 - С. rostrata; 12 - С. lasiocarpa; 13 - Menyanthes trifoliata (вахта); 14 - Equisetum (хвощ); 15 - Eriophorum vaginatum (пушица); 16 - кустарнички; 17 - древесина; 18 - Pinus sylvestris (сосна); 19 - Betula (береза); 20 - неопределенные травы.

5 до 30%. Таким образом, в Мочажине получили развитие кустарничково-осоковые и кустарнич-ково-разнотравно-осоковые фитоценозы. Стадия просуществовала около 400 лет - 3000-26

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «География»