Chronology and main stages of vegetation development in the central region of the East European Plain during the Mikulino interglacial

The chronology of the Mikulino Interglacial and its individual phases have been the subject of discussion. The goal of this study was to evaluate the time limits of the main stages of the Mikulino Interglacial on the Russian Plain according to ²³⁰Th/U dating and paleobotanical studies of lake and peat sediments from the known sections located within the Tver region on the Bolshaya Dubenka River, Malaya Kosha River, Granichnaya River, and Sizhina River (“Kileshino-2” section). An improved geochronological approach has been applied to identify layers suitable for the ²³⁰Th/U isochronous approximation. In combination with pollen and carpological studies of the deposits, this made it possible to date units corresponding to relatively narrow time intervals in the development of plant formations at different stages of the Last Interglacial. New paleobotanical studies of buried lake and peat sediments from the sections located on the Bolshaya Dubenka River, Malaya Kosha River, and Granichnaya River allowed us to restore the vegetation development during the Mikulino Interglacial in the interval of pollen zones M1–M7, i.e., more pollen zones have been analyzed and in greater detail than in 1960–1970. A chronological scheme of the main stages of vegetation development in the Mikulino Interglacial is proposed based on the results of ²³⁰Th/U dating and paleobotanical studies of organic-rich deposits from the Tver region sections in combination with previously published data obtained for the “Nizhnyaya Boyarshchina” section from the Smolensk region. The Mikulino Interglacial had begun about 130–126 kyr ago. Its first phase, corresponding to the M2 zone, ended ca. 118 kyr ago. The preoptimal stages of vegetation development (M3 and M4 zones) fit into the time range of ca. 118–112 kyr ago. The climatic optimum of the interglacial (M5 and M6 zones) began ca. 112 kyr ago and ended ca. 100 kyr ago. The duration of the Mikulino Interglacial was probably at least 25 thousand years.

1. Ананова Е.Н., Заррина Е.П., Казарцева Т.И. и др. (1973). Новые данные по стратиграфии межледниковых отложений на реках Малая Коша и Большая Дубенка (верховья Волги). Бюлл. Комис. по изуч. четвертич. периода. № 40. С. 22–34.

2. Бобров А.Е., Куприянова Л.А., Литвинцева М.В. и др. (1983). Споры папоротникообразных и пыльца голосеменных и однодольных растений флоры европейской части СССР. Л.: Наука. 208 с.

3. Болиховская Н.С., Молодьков А.Н. (2020). Вторая половина МИС 5 (100–70 тысяч лет назад): ледниковье или межлдениковье. В сб.: Актуальные проблемы палеогеографии плейстоцена и голоцена: Мат-лы Всерос. конф. с междунар. участ. “Марковские чтения — 2020”. М.: Географический факультет МГУ. С. 63–70.

4. Величкевич Ф.Ю. (1985). Новые данные о микулинских семенных флорах Калининской области. В сб.: Проблемы плейстоцена. Минск: Наука и техника. С. 159–173.

5. Гитерман Р.Е., Куприна Н.П., Шанцер Е.В. (1975). О микулинском возрасте межледниковых слоев у д. Килешино (Верхняя Волга). Бюлл. Комис. по изуч. четвертич. периода. № 44. С. 84–88.

6. Гричук В.П. (1961). Ископаемые флоры как палеонтологическая основа стратиграфии четвертичных отложений. В сб.: Рельеф и стратиграфия четвертичных отложений Северо-Запада Русской равнины. М.: Изд-во

7. АН СССР. С. 25–71.

8. Гричук В.П. (1989). История флоры и растительности. М.: Наука. 183 с.

9. Гричук В.П., Заклинская Е.Д. (1948). Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М.: Географгиз. 175 с.

10. Домбровская А.В., Коренева М.М., Тюремнов С.Н. (1959). Атлас растительных остатков, встречаемых в торфе. М.: Госэнергоиздат. 228 с.

11. Каревская И.А., Мухаметшина Е.О., Зюганова И.С. (2017). Новые палеоботанические данные по позднему плейстоцену бассейна Верхней Волги. В сб.: Матлы 14 Всерос. палинологической конф. М.: Географический ф-т МГУ. С. 115–118.

12. Карпухина Н.В., Писарева В.В., Зюганова И.С. и др. (2020). Новые данные по стратиграфии разреза у д. Килешино (Тверская область) — ключ к пониманию границ оледенений на Валдайской возвышенности в верхнем неоплейстоцене. Известия РАН. Серия географическая. Т. 84. № 6. С. 874–887. https://doi.org/10.31857/S2587556620060060

13. Кац Н.Я., Кац C.B., Кипиани М.Г. (1965). Атлас и определитель плодов и семян, встречающихся в четвертичных отложениях СССР. М.: Наука. 365 с.

14. Котлукова И.В. (1972). Краевые образования центральной части Валдайской возвышенности и их перигляциальное обрамление. В сб.: Краевые образования материковых оледенений. М.: Наука. С. 225–232.

15. Краснов И.И., Колесникова Т.Д. (1967). Новые данные о межледниковых отложениях в бассейне Верхней Волги. Бюлл. Комис. по изуч. четвертич. периода. № 33. С. 140–146.

16. Кузнецов В.Ю., Максимов Ф.Е. (2012). Методы четвертичной геохронометрии в палеогеографии и морской геологии. СПб: Наука. 191 с.

17. Куприянова Л.А., Алешина Л.А. (1972). Пыльца и споры растений флоры европейской части СССР. Т. 1. Л.: Наука. 171 с.

18. Куприянова Л.А., Алешина Л.А. (1978). Пыльца двудольных растений флоры европейской части СССР. Л.: Наука. 184 с.

19. Максимов Ф.Е., Андреичева Л.Н., Кузнецов В.Ю. и др. (2021). Возраст и хроностратиграфическое положение озерно-болотных отложений в бассейне р. Черной на севере Большеземельской тундры по результатам их 230Th/U- и 14С-датирования. Вестн. СПбГУ. Науки о Земле. Т. 66. Вып. 2. С. 289–309. https://doi.org/10.21638/spbu07.2021.206

20. Максимов Ф.Е., Кузнецов В.Ю. (2010). Новая версия 230Th/U-датирования верхне- и средненеоплейстоценовых отложений. Вестн. СПбГУ. Сер. 7. Геология. География. Вып. 4. С. 94–107.

21. Максимов Ф.Е., Кузнецов В.Ю., Савельева Л.А. и др. (2021). К вопросу о временных границах микулинского межледниковья и его отдельных фаз. В сб.: Пути эволюционной географии. Вып. 2: Мат-лы II Всерос. науч. конф. М.: Институт географии РАН. С. 812–816.

22. Максимов Ф.Е., Савельева Л.А., Попова С.С. и др. (2022). Хроностратиграфическое положение микулинских отложений (на примере опорного разреза у д. Нижняя Боярщина, Смоленская область). Известия РАН. Серия географическая. Т. 86. № 3. С. 447–469. https://doi.org/10.31857/S2587556622030116

23. Молодьков А.Н., Болиховская Н.С. (2011). Климатохроностратиграфическая схема неоплейстоцена Се-верной Евразии. В сб.: Проблемы палеогеографии и стратиграфии плейстоцена. Вып. 3. М.: Географический факультет МГУ. С. 44–77.

24. Никитин В.П. (1969). Палеокарпологический метод. Томск: ТГУ. 82 с.

25. Новенко Е.Ю. (2016). Изменения растительности и климата Центральной и Восточной Европы в позднем плейстоцене и голоцене в межледниковье и переходные этапы климатических макроциклов. М.: ГЕОС. 228 с.

26. Савельева Л.А., Рашке Е.А., Титова Д.В. (2013). Атлас фотографий растений и пыльцы дельты реки Лены. Санкт-Петербург: СПбГУ. 114 с.

27. Семененко Л.Т., Козлов В.Б. (1974). Об условиях залегания микулинских отложений у д. Лошаково на р. М. Коша. Бюлл. Комис. по изуч. четвертич. периода. № 42. С. 154–158.

28. Чеботарева Н.С., Недошивина М.А., Столярова Т.И. (1961). Московско-Валдайские (микулинские) межледниковые отложения в бассейне верхней Волги и их значение для палеогеографии. Бюлл. Комис. по изуч. четвертич. периода. № 26. С. 35–49.

29. Чеботарева Н.С., Писарева В.В., Малясова Е.С. (1979). Древнеозерный бассейн в долине р. Малой Коши. Известия АН СССР. Серия географическая. № 3. С. 94–102.

30. Чердынцев В.В., Чалов П.И. (1977). Явление естественного разделения 234U и 238U. В сб.: Открытие в СССР № 163 с приоритетом от 27 марта 1954 г. М.: ЦНИИПИ. С. 28.

31. Andreev A.A., Shumilovskikh L.S., Savelieva L.A. et al. (2019). Environmental conditions in northwestern Russia during MIS 5 inferred from the pollen stratigraphy in a sediment core from Lake Ladoga. Boreas. V. 48. P. 377–386. https://doi.org/10.1111/bor.12382

32. Börner A., Hrynowiecka A., Kuznetsov V. et al. (2015). Palaeoecological investigations and 230Th/U dating of Eemian interglacial peat sequence of Banzin (Mecklenburg-Western Pomerania, NE-Germany). Quat. Int. V. 386. P. 122–136. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.10.022

33. Börner A., Hrynowiecka A., Stachowicz-Rybka R. et al. (2018). Palaeoecological investigations and 230Th/U dating of the Eemian Interglacial peat sequence from Neubrandenburg-Hinterste Mühle (Mecklenburg-Western Pomerania, NE Germany). Quat. Int. V. 467. Part A. P. 62–78. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.04.003

34. Brauer A., Allen J.R.M., Mingram J. et al. (2007). Evidence for last interglacial chronology and environmental change from Southern Europe. Proc. of the Nat. Acad. of Sciences. V. 104 (2). P. 450–455. https://doi.org/10.1073/pnas.0603321104

35. Cwynar L.C., Burden E., McAndrews J.H. (1979). An inexpensive sieving method for concentrating pollen and spores from fine-grained sediments. Canadian Journal of Earth Sciences. V. 16. № 5. P. 1115–1120.

36. Geyh M.A. (2001). Reflections on the 230Th/U dating of dirty material. Geochronometria. V. 20. P. 9–14.

37. Geyh M.A. (2008). Selection of suitable data sets improves 230Th/U dates of dirty material. Geochronometria. V. 30. P. 69–77. https://doi.org/10.2478/v10003-008-0001-1

38. Geyh M.A., Müller H. (2005). Numerical 230Th/U dating and palynological rewiew of the Holsteinian/Hoxnian Interglacial. Quat. Sci. Rev. V. 24. P. 1861–1872. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2005.01.007

39. Grimm E.C. (1987). CONISS: A FORTRAN 77 program for stratigraphically constrained cluster analysis by the method of incremental sum of squares. Computers & Geosciences. V. 13. P. 13–35.

40. Grimm E.C. (2004). TGView, Version 2.0.2. Springfield: Illinois State Museum, Research and Collections Center.

41. Kaufman A., Broecker W.S. (1965). Comparison of 230Th and 14C ages for carbonate materials from Lakes Lahontan and Bonneville. J. of Geoph. Res. V. 70 (16). P. 4039–4054.

42. Kukla G.J., Bond G., Broecker W.S. et al. (2002). Last Interglacial Climates. Quat. Res. V. 58. № 1. P. 2–13. https://doi.org/10.1006/Qres.2002.2316

43. Lauterbach S., Brauer A., Litt T. et al. (2012). Re-evaluation of the Bispingen palaeolake record — a revised chronology for the Eemian in Northern Germany. Geophys. Res. Abstr. V. 14. P. 8613.

44. Lasberg K., Kalm V., Kihno K. (2014). Ice-free interval corresponding to Marine Isotope Stages 4 and 3 at the Last Glacial Maximum position at Kileshino, Valdaj Upland, Russia. Estonian J. of Earth Sci. V. 63. № 2. P. 88–96. https://doi: 10.3176/earth.2014.08

45. Litt T., Gibbard P. (2008). Definition of a Global Stratotype Section and Point (GSSR) for the base of the Upper (Late) Pleistocene Subseries (Quaternary System/Period). Episodes. V. 31 (2). P. 260–263. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2008/v31i2/015

46. Ludikova A.V., Subetto D.A., Andreev A.A. et al. (2021). The first dated preglacial diatom record in Lake Ladoga: longterm marine influence or redeposition story? J. Paleolimnol. V. 65. P. 85–99. https://doi.org/10.1007/s10933-020-00150-0

47. Molodkov A., Bolikhovskaya N. (2009). Climate change dynamics in Northern Eurasia over the last 200 ka: Evidence from mollusc-based ESR-chronostratigraphy and vegetation successions of the loess–palaeosol records. Quat. Int. V. 201. P. 67–76. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2008.05.028

48. Moore P.D., Webb J.A., Collinson M.E. (1991). Pollen analysis. Oxford. 216 p.

49. Rother H., Lorenz S., Börner A. et al. (2019). The terrestrial Eemian to late Weichselian sediment record at Beckentin (NE-Germany): First results from lithostratigraphic, palynological and geochronological analyses. Quat. Int.

50. V. 501. Part A. P. 90–108. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2017.08.009

51. Rusakov A., Nikonov A., Savelieva L. et al. (2015). Landscape evolution in the periglacial zone of Eastern Europe since MIS5: Proxies from paleosols and sediments of the Cheremoshnik key site (Upper Volga, Russia). Quat. Int. V. 365. P. 26–41. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2014.09.029

52. Rusakov A., Sedov S., Sheinkman V. et al. (2019). Late Pleistocene paleosols in the extra-glacial regions of Northwestern Eurasia: Pedogenesis, post-pedogenic transformation, paleoenvironmental inferences. Quat. Int. V. 501. P. 174–192. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.03.020

53. Shackleton N.J., Sanchez-Goni M.F., Pailler D. et al. (2003). Marine Isotope Substage 5e and the Eemian Interglacial. Global and Planetary Change. V. 36. P. 151–155. https://doi.org/10.1016/S0921-8181(02)00181-9

54. Stirling C.H., Esat T.M., Lambeck K. et al. (1998). Timing and duration of the Last Interglacial: evidence for a restricted interval of widespread coral reef growth. Earth Planet. Sci. Lett. V. 160. P. 745–762.

55. Velichkevich F.Yu., Zastawniak E. (2006). Atlas of the vascular plant macrofossils of Central and Eastern Europe. Part 1. Pteridophytes and monocotyledons. Kraków: W. Szafer Inst. of Bot. 224 p.

56. Velichkevich F.Yu., Zastawniak E. (2008). Atlas of the vascular plant macrofossils of Central and Eastern Europe. Part 2. Herbaceous dicotyledons. Kraków: W. Szafer Inst. of Bot. 380 p.

57. Zyuganova I.S. (2009). Upper Pleistocene carpological assemblages from the South of the Valdai Upland. Pale-ontol. J. № 43. P. 1351–1362. https://doi.org/10.1134/S0031030109100165