Вековая изменчивость климата Северо-Минусинской котловины за последние 3000 лет: палеоэкологический потенциал непыльцевых палиноморф из оз. Шира

В статье представлены новые палинологические и геохимические результаты изучения тонкослоистых донных отложений глубоководного меромиктического озера Шира, расположенного в Северо-Минусинской котловине на юге Сибири. Сведения об истории растительности, климата этого региона в позднем голоцене пока малочисленны. Новые данные позволяют частично восполнить пробел в современных знаниях. Представленная здесь запись непыльцевых палиноморф и геохимических показателей изменения природной среды охватывает последние 3000 лет со средним разрешением в 21 год. Новые результаты существенно дополняют имеющиеся региональные реконструкции климата и динамику гидрологического режима оз. Шира и подтверждают предположение о том, что изменения гидрологии озера в позднем голоцене, главным образом, были связаны с крупномасштабными процессами атмосферной циркуляции, контролирующими водный баланс и температуру воздуха Минусинской котловины. Несмотря на длительную региональную историю мобильного скотоводства, непыльцевые палиноморфы и геохимические показатели, как и имеющиеся спорово-пыльцевые данные, предполагают начало активной антропогенной деятельности со второй половины XX в. В целом, результаты нашего исследования показывают важное значение непыльцевых палиноморф из ежегодно-слоистых озерных отложений для проведения высокоразрешающих реконструкций гидроклиматического режима озер и общей изменчивости влажности в степных регионах юга Сибири.

1. Агатова А.Р., Назаров А.Н., Непоп Р.К., Орлова Л.А. (2012) Радиоуглеродная хронология гляциальных и климатических событий голоцена юго-восточного Алтая (Центральная Азия). Геология и геофизика. Т. 53. № 6. С. 712–737.

2. Анисимова О.В. (2017) Десмидиевые водоросли сфагновых болот Московской области: видовое разнообразие и экологическая приуроченность. Труды Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН. Вып. 79 (82). С. 10–18.

3. Безрукова Е.В., Решетова С.А., Кулагина Н.В. и др. (2024) Растительность и климат на севере Минусинской котловины в позднем голоцене с декадным разрешением: запись из озера Шира. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. Т. 518. № 2. С. 359–365. https://doi.org/10.31857/S2686739724100181

4. Лукницкая А.Ф. (2020) Конъюгаты (Charophyta, Zygnematophyceae) в окрестностях станций Прогресс и Беллинсгаузен (Антарктика). Ботанический журнал. Т. 105. № 10. С. 950–956. https://doi.org/10.31857/s0006813620100051

5. Макунина Н.И. (2010) Структура растительности степного и лесостепного высотных поясов Хакасского и Тувинского горных бассейнов. Растительный мир Азиатской России. № 2. С. 50–57.

6. Мальцев А.Е., Леонова Г.А., Бобров В.А. и др. (2020) Геохимия карбонатных осадков малых озер юга Западной Сибири на примере голоценового разреза оз. Иткуль. Геология и геофизика. Т. 61. № 3. С. 378–399. https://doi.org/10.15372/GiG2019081

7. Маскаев Ю.М. (1967) Леса. В сб.: Растительный покров Хакасии. Новосибирск: Наука. С. 153–216.

8. Нигматуллин Н.М., Нигаматзянова Г.Р., Валиева Э.А. и др. (2022) Палеолимнологические исследования меромиктического озера Шира (Республика Хакассия) на основе анализа субфоссильных Cladocera. В сб.: Динамика экосистем в голоцене. Сборник статей по материалам всероссийской научной конферен- ции, Санкт-Петербург, 17–21 октября 2022 года. СПб: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена. С. 114–118.

9. Природный комплекс и биоразнообразие участка “Озеро Шира” заповедника “Хакасский” (2011) Под ред. В.В. Непомнящего. Абакан: Хакасское книжное издательство. 420 с.

10. Рогозин Д.Ю., Бурдин Л.А., Болобанщикова Г.Н., Дегерменджи А.Г. (2023) Беспрецедентное увеличение количества углистых частиц в донных отложениях озер Северо-Минусинской котловины (юг Сибири) в современный период как возможное свидетельство антропогенного влияния. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. Т. 511. № 2. С. 280–286. https://doi.org/10.31857/S2686739723600534

11. Рогозин Д.Ю., Зыков В.В., Бульхин А.О., Дегерменджи А.Г. (2020) Окенон в донных отложениях как палеоиндикатор изменений уровня соленого стратифицированного озера. Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. Т. 493. № 1. P. 98–102. https://doi.org/10.31857/S2686739720070166

12. Фролова Л.А. (2011) Ветвистоусые ракообразные (Cladocera LATREILLE, 1829, Branchiopoda, Crustacea) в палеоэкологических исследованиях. В сб.: Методические подходы к использованию биологических индикаторов в палеоэкологии. Казань: Казанский ун-т. С. 52–87.

13. Шашко Д.И. (1967) Агроклиматическое районирование СССР. М.: Колос. 335 с.

14. Amosova A.A., Chubarov V.M., Pashkova G.V. et al. (2019) Wavelength dispersive X-ray fluorescence determination of major oxides in bottom and peat sediments for paleoclimatic studies. Appl. Radiat. Isot. Vol. 144. P. 118–123. https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2018.11.004

15. Berglund B.E., Ralska-Jasiewiczowa M. (1986) Pollen Analysis and Pollen Diagrams. In: Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. John Wiley and Sons Press, Chichester. P. 455–484.

16. Bezrukova E.V., Reshetova S.A., Shchetnikov A.A. (2025) Reconstruction of the Late Holocene environments in the North-Minusinsk basin based on the palynological analysis of Lake Shira sediments. J. of Asian Earth Sci. Vol. 289. 106610. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2025.106610

17. Blaauw M., Christen J.A. (2011) Flexible paleoclimate age-depth models using an autoregressive gamma process. Bayesian Analysis. Vol. 6. Iss. 3. P. 457–474. https://doi.org/10.1214/ba/1339616472

18. Bond G., Kromer B., Beer J. et al. (2001) Persistent Solar Influence on North Atlantic Climate during the Holocene. Science. Vol. 294. Iss. 5549. P. 2130–2136. https://doi.org/10.1126/science.1065680

19. Chen H., Zhu L., Wang J. et al. (2021) Paleoclimate changes over the past 13,000 years recorded by Chibuzhang Cosediments in the source region of the Yangtze River, China. Pa laeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Vol. 573. 110433. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2021.110433

20. Chen J.H., Chen F.H., Feng S. et al. (2015) Hydroclimatic change in China and surroundings during the medieval climate anomaly and little ice age: spatial pattern and possible mechanisms. Quat. Sci. Rew. Vol. 107. P. 98–111. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.10.012

21. Coesel P.F.M., Meesters K.J. (2013) European Flora of the Desmid Genera Staurastrum and Staurodesmus: Identification Key for Desmidiaceae-Morphology-Ecology and Distribution-Taxonomy. Zeist: KNNV Uitgeverij (Publ.). 357 p. https://doi.org/10.1163/9789004277915

22. Croudace I.W., Rothwell R.G. (2015) Micro-XRF Studies of Sediment Cores. Smol, J.P. (Eds.) In: Developments in Paleoenvironmental. Dordrecht. Springer. P. 1–25. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9849-5

23. Degermendzhy A.G., Zadereev Y.S., Rogozin D.Y. et al. (2010) Vertical stratification of physical, chemical and biological components in two saline lakes Shira and Shunet (South Siberia, Russia). Aquat. Ecol. Vol. 44. P. 619–632. https://doi.org/10.1007/s10452-010-9336-6

24. Ejarque A., Julià R., Riera S. et al. (2009) Tracing the history of highland human management in the Eastern Pre-Pyrenees: an interdisciplinary palaeoenvironmental study at the Pradell fen, Spain. The Holocene. Vol. 19. Iss. 8. P. 1241–1255. https://doi.org/10.1177/0959683609345084

25. Genova S.N., Belolipetskii V.M., Rogozin D.Y. et al. (2010) A one-dimensional model of vertical stratification of Lake Shira focussed on winter conditions and ice cover. Aquat. Ecol. Vol. 44. P. 571–584. https://doi.org/10.1007/s10452-010-9327-7

26. Guy-Ohlson D. (1992) Botryococcus as an aid in the interpretation of palaeoenvironment and depositional processes. Review of Palaeobotany and Palynology. Vol. 71. Iss. 1–4. P. 1–15. https://doi.org/10.1016/0034-6667(92)90155-a

27. Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. (2001) Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results. J. Paleolimnol. Vol. 25. P. 101–110. https://doi.org/10.1023/A:1008119611481

28. Hildebrandt S., Müller S., Kalugin I.A. et al. (2015) Tracing the North Atlantic decadal-scale climate variability in a late Holocene pollen record from southern Siberia. Palaeo- geogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. Vol. 426. P. 75–84. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2015.02.037

29. Jarvis A., Reuter H.I., Nelson A., Guevara E. (2008) Hole-Filled SRTM for the Globe Version 4, Available from the CGIAR-CSI SRTM 90m Database. [Electronic data]. Access way: http://srtm.csi.cgiar.org (access date: 10.01.2025)

30. Kalugin I., Darin A., Rogozin D. et al. (2013) Seasonal and centennial cycles of carbonate mineralisation during the past 2500 years from varved sediment in Lake Shira, South Siberia. Quat. Int. Vol. 290–291. P. 245–252. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2012.09.016

31. Kamenik C., Szeroczynska K., Schmidt R. (2007) Relationships among recent Alpine Cladocera remains and their environment: implications for climate-change studies. Hydrobiologia. Vol. 594. P. 33–46. https://doi.org/10.1007/s10750-007-9083-4

32. Kołaczek P., Zubek S., Błaszkowski J. et al. (2013) Erosion or plant succession – How to interpret the presence of arbuscular mycorrhizal fungi (Glomeromycota) spores. Review of Palaeobotany and Palynology. Vol. 189. P. 29–37. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2012.11.006

33. McCarthy F.M.G., Riddick N.L., Volik O. et. al. (2018) Algal palynomorphs as proxies of human impact on freshwater resources in the Great Lakes region. Anthropocene. Vol. 21. P. 16–31. https://doi.org/10.1016/j.ancene.2017.11.004

34. Minyuk P.S., Borkhodoev V. Ya., Wennrich V. (2013) Inorganic data from Lake El’gygytgyn sediments: marine isotope stages 6–11. Climate of the Past. Discuss. Vol. 10. Iss. 2. P. 467–485. https://doi.org/10.5194/cp-10-467-2014

35. Naeher S., Gilli A., North R.P. et al. (2013) Tracing bottom water oxygenation with sedimentary Mn/Fe ratios in Lake Zurich, Switzerland. Chem. Geol. Vol. 352. P. 125–133. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.06.006

36. Nepop R.K., Agatova A.R., Uspenskay O.N. (2020) Climatically driven late Pleistocene – Holocene hydrological system transformation and landscape evolution in the eastern periphery of Chuya basin, SE Altai, Russia. Quat. Int. Vol. 538. P. 63–79. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2020.01.013

37. Non-Pollen Palynomorph Image Database. NON-POL-LEN PALYNOMORPHS. [Electronic data]. Access way: https://non-pollen-palynomorphs.uni-goettingen.de/ (Access date: 10.12.2024)

38. Qin F., Wang Y-F., Ferguson D.K. et al. (2015) Utility of Surface Pollen Assemblages to Delimit Eastern Eurasian Steppe Types. PLoS ONE. Vol. 10 (3). e0119412. https://doi.org 10.1371/journal.pone.0119412

39. Richardson M.J. (2006) A new species of Coniochaeta from Perthshire. Botanical J. of Scotland. Vol. 58. Iss. 1. P. 105– 107. https://doi.org/10.1080/03746600608685112

40. Rogozin D.Y., Genova S.V., Gulati R.D. et al. (2010) Some generalizations on stratification and vertical mixing in meromictic Lake Shira, Russia, in the period 2002–2009. Aquat. Ecol. Vol. 44. P. 485–496. https://doi.org/10.1007/s10452-010-9328-6

41. Rogozin D.Y., Tarnovsky M.O., Belolipetskii V.M. et al. (2017) Disturbance of meromixis in saline Lake Shira (Siberia, Russia): Possible reasons and ecosystem response. Limnologica. Vol. 66. P. 2–23. https://doi.org/10.1016/j.limno.2017.06.004

42. Şahin B. (2021) New desmid records from two high mountain lakes in Çamlıhemşin/Rize (Turkey). Botanica Serbi- ca. Vol. 45. Iss. 2. P. 273–284. https://doi.org/10.2298/BOTSERB2102273S

43. Schmidt G.A. (2010) Enhancing the relevance of paleoclimate model/data comparisons for assessments of future climate change. J. of Quat. Sci. Vol. 25. Iss. 1. P. 79–87. https://doi.org/10.1002/jqs.1314

44. Seierstad I.K., Abbott P.M., Bigler M. et al. (2014) Consistently dated records from the Greenland GRIP, GISP2 and NGRIP ice cores for the past 104 ka reveal regio nal millennial‐scale δ 18O gradients with possible Heinrich event imprint. Quat. Sci. Rew. Vol. 106. P. 29–46. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2014.10.032

45. Steinhilber F., Abreu J.A., Beer J. et al. (2012) 9400 years of cosmic radiation and solar activity from ice cores and tree rings. PNAS. Vol. 109. No. 16. P. 5967–5971. https://doi.org/10.1073/ pnas.1118965109

46. Stockmarr J. (1971) Tablets with spores used in absolute pol- len analysis. Pollen et Spores. No. 13. P. 614–621.

47. Tsarenko P., Wołowski K., Lenarczyk J. et al. (2019) Green and charophytic algae of the high-mountain Nesamovyte and Brebeneskul lakes Eastern Carpathians, Ukraine. Plant and Fungal Systematics. Vol. 64. No. 1. P. 53–64. https://doi.org/10.2478/pfs-2019-0007

48. Tyson R.V. (1995) Sedimentary Organic Matter: Organic Facies and Palynofacies. London: Chapman & Hall (Publ.). 615 p.

49. van Geel B., Gelorini, V. Lyaruu A. et al. (2011) Diversity and ecology of tropical African fungal spores from a 25,000-year palaeoenvironmental record in southeastern Kenya. Review of Palaeobotany and Palynology. Vol. 164. Iss. 3–4. P. 174–190. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2011.01.002

50. Wedepohl K.H. (1995) The composition of the continental crust. Geochim. Cosmochim. Acta. Vol. 59. Iss. 7. P. 1217– 1232. https://doi.org/10.1016/0016-7037(95)00038-2

51. Walker M., Gibbard Ph., Head M.J. et. al. (2019) Formal Subdivision of the Holocene Series/Epoch: A Summary. J. Geol. Soc. India. Vol. 93. P. 135–141. https://doi:10.1007/s12594-019-1141-9

52. Yancheva G, Nowaczyk N.R, Mingram J. et al. (2007) Influence of the intertropical convergence zone on the East Asian monsoon. Nature. Vol. 445. P. 74–77. https://doi.org/10.1038/nature05431

53. Zhang J., Ma X., Qiang M. et al. (2016) Developing Inorganic Carbon-Based Radiocarbon Chronologies for Holo- cene Lake Sediments in Arid NW China. Quat. Sci. Rev. Vol. 144. P. 66–82. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2016.05.034

54. Zolitschka B., Francus P., Ojala A.E.K. et al. (2015) Varves in lake sediments – a review. Quat. Sci. Rev. Vol. 117. P. 1–41. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2015.03.019

55. Zykov V.V., Rogozin D. Yu., Kalugin I.A. et al. (2012) Caro- tenoids in Bottom Sediments of Lake Shira as a Paleoindicator for Reconstruction of Lake States in Khakassiya, Russia. Contemporary Problems of Ecology. Vol. 5. P. 434–442. https://doi.org/10.1134/s199542551204018x