ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА Том 11, № 1, 2015, стр. 53-62
БИОЛОГИЯ
УДК 561.26:551.35(262.54)
ДИАТОМОВЫЕ ВОДОРОСЛИ ИЗ ПОЗДНЕГОЛОЦЕНОВЫХ ОТЛОЖЕНИЙ АЗОВСКОГО МОРЯ КАК ИНДИКАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ
УРОВНЯ ВОДОЕМА
© 2015 г. Г.В. Ковалева1, Я.А. Измайлов2, А.Е. Золотарева3
Поступила 09.09.2014
В работе исследовано изменение видового состава диатомовых водорослей из позднеголоценовых (новоазовских) отложений Азовского моря. По материалам детально исследованных колонок донных отложений (мощностью до 2,2 м) установлена сложность строения осадочных образований этого периода и закономерности изменения видового состава диатомовых водорослей. Было обнаружено, что только верхние слои (до 30 см) отличаются большим видовым разнообразием и содержат панцири диатомовых водорослей, доминирующих в современном планктоне Азовского моря, при этом видовой состав массовых видов из поверхностных горизонтов отличается в зависимости от района отбора колонок. Основным признаком новоазовских отложений является характерное чередование слоев с преобладающими видами Actinocyclus octonarius Ehr., Actinoptychus senarius (Ehr.) Ehr. и спорами Chaetoceros sp.
В результате диатомового анализа новоазовских отложений были выделены виды, маркирующие смену экологических условий в море - повышение или снижение уровня моря. На основании данных диатомового анализа, дополненных результатами радиоуглеродного датирования, на протяжении последних 3000 лет существования Азовского моря было прослежено несколько стадий повышения и понижения уровня моря. Отмечена корреляция во времени максимума нимфейской трансгрессии с формированием осадков, в которых преобладают споры диатомовых из рода Chaetoceros, указывающие на повышение уровня моря. Сопоставив трансгрессивно-регрессивные этапы развития Азовского моря, полученные по материалам диатомового анализа, с кривой колебания уровня моря, констатировали хорошую сходимость результатов, полученных альтернативными методами. Фактически все зоны, выделенные по изменению видового состава диатомовых водорослей, соответствуют кривой изменения уровня моря. Методом геолого-геоморфологического и диатомового анализа обосновано и подтверждено наличие фанагорийской регрессии.
Ключевые слова: диатомовые водоросли, позднеголоценовые отложения, Азовское море.
Как самостоятельный морской бассейн Азовское море сформировалось в начале голоцена [1; 2]. За период своего существования в бассейне Азовского моря неоднократно происходили довольно значительные изменения климата (периоды ариди-зации и гумидизации) и связанные с ними изменения гидролого-гидрохимического режима (трансгрессивно-регрессивные фазы).
1 Институт аридных зон Южного научного центра Российской академии наук (Institute of Arid Zones, Southern Scientific Centre, Russian Academy of Sciences), 344006, пр. Чехова, 41, г. Ростов-на-Дону; e-mail: kovaleva@ssc-ras.ru
2 Международный инновационный университет (International Innovative University), 354000, г. Сочи, ул. Орждоникидзе, 10а; e-mail: izmailov.yakub@mail.ru
3 Институт наук о Земле Санкт-Петербургского государственного университета (Institute of Earth Sciences, St. Petersburg State University), 199178, г. Санкт-Петербург, 10-я линия, 33; e-mail: zolotareva.anna.evg@gmail.com
Известно, что за последние несколько тысяч лет уровень моря несколько раз изменялся [3-5 и др.], однако единого мнения о количестве и временных рамках трансгрессивно-регрессивных фаз до сих пор не существует. К настоящему времени сложились две крайние позиции по отношению к проблеме средне-позднеголоценовых (последние 6 тыс. лет) изменений уровня Азово-Черноморского и связанных с ним бассейнов. Одна из них заключается в утверждении наличия многочисленных и контрастных колебаний [6]. Другая [7] отрицает наличие подобных колебаний и сводится в основном к идее постепенного и незначительного (первые метры) трансгрессивного подъема. Исследования данной проблемы в пределах побережий и акватории Азовского моря могли бы в существенной степени способствовать разрешению указанного противоречия. Прежде всего это связано с бесприливным
характером и мелководностью водоема, обусловливающим крупные пространственные миграции береговой линии при колебаниях уровня, а также со сравнительно высокой биопродуктивностью и насыщенностью осадков разнообразными органическими остатками.
Диатомовые водоросли - одна из наиболее информативных палеонтологических групп, которая успешно применяется в биостратиграфических и палеоокеанологических исследованиях. Диатомовые являются наиболее распространенными и хорошо сохраняющимися микроорганизмами, что позволяет на основе изменения их видового состава реконструировать глобальные и региональные океанологические и климатические события прошлого, колебания уровня и осадконакопления, изменения продуктивности поверхностных вод. До определенного времени данных о распределении диатомовых водорослей в позднеголоцено-вых отложениях Азовского моря, за исключением упоминания о находках нескольких массовых видов [8], не было. Биостратиграфия морских четвертичных отложений Азовского моря основана преимущественно на материалах изучения ископаемых моллюсков [9; 10] и частично спорово-пыльцевого анализа [11; 12].
Первые подробные исследования диатомовых водорослей Азовского моря были проведены А.И. Прошкиной-Лавренко [13]. Работа была посвящена современным планктонным диатомовым водорослям, но в ней затрагивались и вопросы происхождения и трансформации флоры диатомовых водорослей. В более поздних работах рассматривались только видовое разнообразие и продукционный потенциал диатомовых в фитопланктоне Азовского моря [14; 15 и др.].
В последние годы проводятся обширные исследования, постепенно наращивающие информационную базу о регрессивных этапах в течение средне- и особенно позднеголоценовой истории Азова [5; 16-19 и др.]. При этом по серии детально исследованных колонок и скважин установлена значительная сложность строения осадочных образований этого периода, неравномерность скоростей седиментации в вертикальном разрезе [17] с тенденцией к увеличению в трансгрессивные фазы, закономерности изменения комплекса доминирующих видов т.д. На наш взгляд, одним из наиболее результативных методов анализа трансгрессивно-регрессивных этапов развития моря является исследование ископаемых диатомовых водорослей [20-22].
Диатомовый анализ новоазовских отложений, образовавшихся в течение фанагорийской регрессии и нимфейской трансгрессии (от 3,1 тыс.
лет до настоящего времени) из разных районов Азовского моря, показал общие тенденции в смене видового состава микроводорослей. Во всех колонках отмечено характерное для новоазовских отложений чередование слоев, в которых попеременно доминируют Actinocyclus octonarius Ehr., Actinoptychus senarius (Ehr.)Ehr. или представители рода Chaetoceros sp. [21; 22]. Противоположные экологические характеристики этих видов позволяют использовать их в качестве индикаторов изменения уровня моря. Преобладание в осадочной толще A. octonarius и A. senarius позволяет предположить, что в этот период уровень моря был невысоким, и, напротив, увеличение в отложениях спор морского рода Chaetoceros маркирует этапы существования водоема, когда происходило увеличение солености, была характерна высокая гидродинамическая активность и повышение уровня моря [22].
Несмотря на то, что в настоящее время видовой состав диатомовых водорослей из новоазовских отложениях изучен достаточно подробно [16; 17; 19; 21; 22], до сих пор не было проведено обобщающего анализа накопленного материала, чему и посвящена данная работа.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
В статье проанализированы данные диатомового анализа 6 колонок, отобранных в разных районах Азовского моря (рис. 1) при помощи прямоточной грунтовой трубки в ходе рейсов на НИС "Денеб" и СЧС "Приморец" в период с 2005 по 2012 г. Мощность отложений в изученных колонках от 1,5 до 2,2 м, отбор образцов для диатомового анализа производили с частотой 2-5 см. Обязательным условием при отборе материалов для анализа было наличие данных радиоуглеродного датирования (С14)
Рис. 1. Карта-схема расположения колонок донных отложений в Азовском море (цифрами обозначены номера станций)
образцов. Максимальный возраст исследованного материала 3,11 тыс. лет, что позволяет отнести эти отложения к новоазовским слоям.
При выделении створок диатомовых из грунта применяли методику последовательного отмучи-вания осадка, кипячения (сжигание органики) и обогащения пробы с помощью тяжелой жидкости (с удельным весом 2,6 г/см3) [23]. Пробы кипятили в 32%-ной перекиси водорода (добавляя несколько кристаллов бихромата калия), а в случае, если пробы содержали большое количество органики и требовали дополнительной обработки, осадок отмывали дистиллированной водой и вновь кипятили с добавлением соляной или серной кислоты [24]. В дальнейшем пробы несколько раз промывали дистиллированной водой (с использованием центрифугирования).
Для видовой идентификации диатомовых водорослей в световом микроскопе изготавливали постоянные препараты с использованием анилин-формальдегидной смолы Эльяшева [25]. При подсчете относительного обилия створок в препарате учитывались как целые панцири, так и их фрагменты (если их можно было идентифицировать). Фрагментом считалась часть створки, не менее 1/2 от целого панциря. Для адекватного сопоставления численности целых и частично разрушенных панцирей диатомовых число учтенных фрагментов умножали соответственно на 2.
Идентификацию диатомовых водорослей проводили с использованием светового микроскопа "Микмед-5", Leica DME и видеокамеры Leica ЕС3, а также сканирующего электронного микроскопа Carl Zeiss EVO 40 XVP в Институте аридных зон Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону, Россия).
В связи с тем, что донные отложения Азовского моря содержат большое количество пеллитовых частиц, близких по размеру и удельной плотности к диатомовым водорослям, для изучения морфологии панцирей диатомовых в сканирующем электронном микроскопе была разработана оригинальная методика пробоподготовки. Образец пробы ("кольцо"), по
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.