<<
>>

ТОРФЯНЫЕ БОЛОТА - АККУМУЛЯТОРЫ И ИСТОЧНИКИ ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Н. К. Панова, Т. Г. Антипина

  Ботанический сад УрО РАН, Екатеринбург, natapanova@mail.ru

На примере результатов исследования отложений Шигирского торфяного болота на Среднем Урале методами спорово-пыльцевого и ботанического анализа показано значение торфяных залежей как накопителей и хранителей информации об истории растительности и динамике экологических условий голоцена.

Современные болота Северной Евразии образовались в течение послеледникового периода - голоцена. Возраст самых древних из них, по радиоуглеродным данным, не превышает 12 тысяч лет [1]. Самые древние из исследованных нами торфяников на Урале имеют возраст около 10 тысяч лет и глубину до 8 м [2, 3, 4 и др.]. Растения болот, отмирая и накапливаясь год за годом, образуют торфяную залежь, которая аккумулирует в себе различные органические остатки, в том числе пыльцу и споры растений не только самого болота, но и окружающей территории. Во время цветения растений пыльца и споры разносятся ветром, перемешиваются в воздухе и оседают на поверхности почвы, болот, водоемов в виде так называемого «пыльцевого дождя», накапливаясь постепенно в формирующихся осадках в течение тысячелетий. В болотах, благодаря консервирующим свойствам торфа, анаэробным условиям среды, пыльца, споры и некоторые другие части растений сохраняются лучше, чем в минеральных отложениях. Поэтому болота, особенно верховые, обладающие кислой средой, являются хранителями наиболее полной информации об истории растительности голоцена.

Одним из основных методов извлечения этой информации является споровопыльцевой (палинологический) анализ. Оболочки пыльцевых зерен и спор имеют характерные морфологические особенности, что позволяет идентифицировать их с определенным видом, родом или семейством растений. Анализируя послойно образцы торфа под микроскопом на содержание пыльцы и спор, можно проследить, как менялся состав окружающей региональной растительности за время формирования торфяной залежи.

Поскольку все растения обладают определенными биологическими свойствами и экологическими требованиями, то по изменению состава растительности мы можем судить об изменении внешних условий, в частности климата. При реконструкциях динамики растительности и климата голоцена широко используется принцип актуализма, т. е. аналогия с современными взаимосвязями «растение - среда», так как принято считать, что в течение голоцена флора не претерпела существенных эволюционных изменений, а структура растительного покрова подчинялась закону широтной зональности.

Образцы для анализов отбираются в живых торфяниках с помощью ручного торфяного бура, в осушенных - из зачищенной стенки шурфа или обнажения. Частота отбора зависит от строения разреза и целей исследования. Чем чаще отобраны образцы, тем более дробную информацию мы получаем. Для наибольшего извлечения пыльцы и спор проводится лабораторная обработка образцов с помощью специальных методик [5, 6]. Совокупность пыльцы и спор, выделенная из одного образца и выраженная в процентном соотношении составляющих ее компонентов, образует спорово-пыльцевой спектр. Сходные по составу спектры соседних образцов объединяются в спорово-пыльцевые комплексы.

По результатам анализа строится спорово-пыльцевая диаграмма. В настоящее время это делается с помощью специально разработанных компьютерных методик. На диаграмме в соответствии со спорово-пыльцевыми комплексами выделяются палинозоны.

Реконструкция растительности по ним проводится с учетом особенностей формирования спорово-пыльцевых спектров, продуктивности, дальности разлета, способности к сохранению в осадках пыльцы и спор отдельных видов и родов растений. Выделенные палино- зоны, с учетом имеющихся радиоуглеродных датировок абсолютного возраста отложений, сопоставляются с общепринятой схемой периодизации голоцена [1, с. 16]. Таким образом реконструируется динамика развития региональной растительности в течение голоцена. Стратиграфия разреза и ботанический состав торфа характеризуют процесс формирования осадков и развития самого болота.

В качестве наглядного примера представляем результаты спорово-пыльцевого и ботанического анализа отложений Шигирского торфяника, расположенного на восточном склоне Среднего Урала в подзоне южно-таежных сосновых лесов с елью [57°21' с. ш., 60°08' в.д.]. Торфяник образовался на месте обширного послеледникового водоема. Исследованный разрез представлен торфом (2 м), сапропелем (140 см ) и подстилающей глиной (рис. 1).

На спорово-пыльцевой диаграмме выделяются следующие палинозоны: Зона трав и кустарничков выделяется в придонных отложениях глины на глубине 345-350 см по преобладанию пыльцы трав - полыней (Artemisia), маревых (Chenopo- diaceae), разнотравья - и карликовой березки (Betula nana type); единично присутствует пыльца сосны (Pinus sylvestris), лиственницы (Larix), ели (Picea), березы (Betula sec. Betula), эфедры (Ephedra). Палинозона отражает типичный позднеледниковый комплекс тундровой, степной и лесной растительности. Зона сосновых редколесий. В верхнем слое глинистых отложений на глубине 335-345 см заметно увеличивается содержание пыльцы сосны на фоне уменьшения количества пыльцы трав и кустарничков, что, очевидно, связано с некоторым потеплением и распространением древесной растительности. Зона трав и кустарничков. В нижнем слое сапропеля на глубине 325-335 см снова резко увеличивается количество пыльцы полыней, маревых, карликовых березок и уменьшается - сосны, что отражает новую волну похолодания. Зона господства лиственницы. В слое розового сапропеля на глубине 295-325 см содержание пыльцы лиственницы достигает от 50 до75 %., что на фоне все еще значительного количества пыльцы трав и кустарничков отражает растительность лиственничных редколесий с примесью ели и березы. Зона преобладания берез. В слое бежевого сапропеля на глубине 265-295 см количество пыльцы лиственницы резко падает, а пыльца берез составляет более 50 % спектров. Появляется пыльца пихты, что свидетельствует о заметном потеплении. Пыльцевой комплекс характеризует растительность березовых лесов паркового типа с небольшой примесью ели и сосны. Зона березы и сосны. В слое оливкового сапропеля на глубине 210-265 см заметно увеличивается количество пыльцы сосны, которая содержится здесь примерно в равном соотношении с березой. Появляется пыльца ильма (Ulmus), липы (Tilia), дуба (Quercus). Палинозона отражает произрастание смешанных сосново-березовых лесов с примесью ели, пихты и широколиственных древесных растений. Спектры свидетельствуют о значительно более теплом и мягком климате. Зона максимума сибирского кедра. В нижней толще торфа на глубине 150-210 см резко уменьшается содержание пыльцы березы, увеличивается - ели, сосны, сибирского кедра (Pinus sibirica). Последняя здесь присутствует в максимальном количестве. Палино- зона соответствует растительности хвойных елово-кедрово-сосновых лесов с небольшой примесью ильма, дуба, лещины (Corylus) в подлеске.

Рис. 1. Спорово-пыльцевая диаграмма Шигирского торфяного болота (Аналитик Н. К. Панова). Процентное содержание всех таксонов вычислено к сумме пыльцы деревьев и кустарников, принятой за 100%. Условные обозначения. 1-7 - виды торфа: 1 - древесно-осоковый, 2 - сосново-сфагновый переходный, 3 - сфагновый переходный, 4 - древесный переходный, 5 - осоковый низинный, 6 - тростниково-осоковый низинный, 7 - тростниковый; 8 - сапропель; 9 - глина с дресвой

Зона максимума ели. В слое древесного торфа на глубине 100-150 см на фоне преобладания пыльцы сосны содержится максимальное количество пыльцы ели. Спектры характеризуют растительность кедрово-сосново-еловых лесов с примесью пихты, ильма, липы и умеренно-теплые и влажные климатические условия. Зона максимума сосны. В верхней толще сфагнового торфа до 80 % спектров составляет пыльца сосны. Палинозона характеризует господство сосновых лесов с примесью сибирского кедра, ели, пихты, изредка с участием ольхи, липы, ильма. Зона березы. В спектре поверхностного слоя преобладает пыльца берез, что отражает антропогенную смену хвойных лесов мелколиственными.

Сопоставление выделенных палинозон с глобальными климатическими изменениями в голоцене, схемой его периодизации и радиоуглеродной датировкой разреза позволяет отнести выделенные палинозоны к следующим периодам.

Палинозона 1 соответствует среднему дриасу (Dr-2), зона 2 - беллингу (Bo), зона 3 - позднему дриасу (Dr-3), зона 4 - предбореалу (PB), зона 5 - бореальному периоду (BO), зоны 6 и 7 - атлантическому периоду (AT), зона 8 - суббореальному (SB), зона 9 - субатлантическому (SA) и зона 10 - современному.

Результаты ботанического анализа торфа (рис. 2) демонстрируют динамику поэтапного заболачивания озера. Зарастание начинается тростником (Pragmites) и другими водными и прибрежно-водными растениями: рогозом (Typha), рдестами (Potamogeton), кубышкой (Nuphar). Далее к ним присоединяются пушица (Eriophorum), вейник (Calamagrostis), различные виды низинных осок (Са^х), хвощи (Equisetum). На образовавшемся слое торфа поселяется древесная растительность: сначала береза (Betula), затем ель (Picea) и сосна (Pinus). Значительное распространение сосны на болоте (гл. 90-130 см) обусловлено уменьшением его обводненности. Последующее расселение сфагновых (Sphagnum) и гипновых (Polytrichum) мхов свидетельствует об увеличении атмосферного увлажнения.

Рис. 2. Диаграмма ботанического состава торфа Шигирского болота (Средний Урал).

Аналитик Т. Г. Антипина

Таким образом, по результатам комплексного анализа установлены следующие смены растительно сти, природных условий и динамики осадконакопления.

В позднеледниковье на месте современного торфяника существовал холодный водоем, в котором накапливались глины и обитали лишь холодолюбивые водоросли (Pediastrum kawraiskyi, P integrum). В окружающей растительности преобладали тундроподобные травяно-кустарниковые сообщества. С потеплением в предбореале в озере размножились зеленые водоросли (Pediastrum boryanum) и начали откладываться сапропели. Окружающие пространства стали заселяться древесной растительностью, прежде всего, лиственницей, за которой следовали ель и береза. В бореальном периоде преобладали березовые леса. Озеро начало зарастать с берегов водными растениями. В атлантическом периоде (климатический оптимум голоцена) произрастали смешанные хвойно-лиственные леса с участием широколиственных пород. В середине периода происходит заболачивание озера и начинается процесс торфообразования. После кратковременного сухого похолодания в начале, климатические условия в середине суббореала снова стали более влажными и теплыми, произрастали сосново-еловые леса с пихтой, липой, ильмом. С конца суббореального периода в растительности преобладают сосновые леса. На современном этапе увеличивается роль березы, что связано уже с антропогенным фактором и локальной растительностью на болоте.

Литература Хотинский Н. А. Голоцен Северной Евразии. - М.: Наука, 1977. - 200 с. Панова Н. К. История лесной и болотной растительности центральной горной провинции Южного Урала в голоцене (по данным спорово-пыльцевого анализа торфа): Автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Свердловск, 1987. - 23 с. Панова Н. К. История озер и растительности в центральной части Среднего Урала в позд- не- и послеледниковое время // Охранные археологические исследования на Среднем Урале. - Екатеринбург: 2001. - Вып. 4. - С. 48-59. Панова Н. К., Маковский В. И., Хижняк В.А. Итоги изучения болот и развития лесной растительности Висимского заповедника в голоцене // Исследования эталонных природных комплексов Урала: матер. научн. конф., посвященной 30-летию Висимского заповедника.- Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург», 2001. - С. 349-365. Гричук В. П., Заклинская Е. Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. - М.: ОГИЗ - Географгиз, 1948. - 224 с. Палеопалинология. Т. I. - Л.: Недра, 1966. - 352 с.

PEAT BOGS AS ACCUMULATORS AND SOURCES

OF THE PALEOECOLOGYCAL INFORMATION

N.              K. Panova, T. G. Antipina

The peat bogs proved to be extremely important accumulating and reserving information to the Holocene history of the vegetation and dynamics of ecological conditions. It is shown on the example of the research data by pollen and botanical analysis of the Shigirsky peat bog sediments on the Middle Urals.

УДК 538.113+665.44

<< | >>
Источник: Л. И. Инишева. Болота и биосфера : материалы VII Всероссийской с международным участием научной школы. 2010

Еще по теме ТОРФЯНЫЕ БОЛОТА - АККУМУЛЯТОРЫ И ИСТОЧНИКИ ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ Н. К. Панова, Т. Г. Антипина:

  1. ПРИЛОЖЕНИЕ Г Источники информации по пермакультуре
  2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТАЛЛОВ СТОЧНЫХ ВОДС ТОРФЯНЫМИ ПОЧВАМИ ЕСТЕСТВЕННЫХ БОЛОТ
  3. ИНВЕРТАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ТОРФЯНЫХ ПОЧВ БОЛОТА «ТАГАН» Е. Ю. Старикова, Е. В. Порохина, О. А. Голубина
  4. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ ЭВТРОФНОГО БОЛОТА В.              Ю. Виноградов, Н. Г. Инишев
  5. ТОРФЯНЫЕ БОЛОТА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ (ПРОЕКТ РОССИЙСКО-ГОЛЛАНДСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ)
  6. Растительный покров болот как индикатор генезиса, строения и глубины торфяных отложений
  7. ДЕСТРУКЦИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ВЕЩЕСТВАВ ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ КИРСАНОВСКОГО БОЛОТА Е. А. Головацкая, Л. Г. Абзалимова, Е. В. Порохина
  8. 3.4.3. Использование генетической информации в процессах жизнедеятельности 3.4.3.1. Роль РНК в реализации наследственной информации
  9. ПЛОДЫ-АККУМУЛЯТОРЫ
  10. 2.3.3. Поток информации
  11. Передача информации о корме
  12. Реализация генетической информации
  13. 5.5. ПУТИ ПРИОБРЕТЕНИЯ ОРГАНИЗМАМИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
  14. 3.4.3.2. Особенности организации и экспрессии генетической информации у про- и эукариот
  15. Последующие этапы реализации наследственной информации
  16. 4.2. ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗЛИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВОДОСНАБЖЕНИЯ
  17.   ИСТОЧНИК ЛИТЕРАТУРЫ  
  18. Источники питания.
  19. Общая характеристика фактора, его источники и измерение