Специальный Выпуск. Пути Эволюционной Географии 2. Часть 1. Палеогеография четвертичного периода. От редколлегии

Разрез Иванцево расположен в гравийно-песчаном карьере на окраине г. Дмитрова Московской области. В разрезе вскрыта толща песка, торфа, гиттии и алеврита, хорошо выражены криоструктуры, включая псевдоморфозы по ледяным жилам. Наблюдается неоднократная смена озерных и болотных условий осадконакопления. Озерно-болотный комплекс сформировался во время МИС 5-4, начиная с МИС 5e и включает 3–4 термохрона. В торфе, гиттии и алеврите были найдены насекомые (в основном жуки), мелкие пресноводные беспозвоночные, растительные макроостатки. Среди последних определены виды, характерные для микулинского межледниковья. Данные споропыльцевого анализа показывают, что растительность развивалась от смешанных сосново-березовых лесов с участием широколиственных пород до хвойных лесов и далее до березовых редколесий, кустарников и светолюбивых трав, включая полынь. Разрез позволяет провести реконструкцию климата и природной обстановки с конца среднего неоплейстоцена (московско-днепровское оледенение) до середины позднего неоплейстоцена.

Сравнение результатов комплексного изучения осадков озера Селигер с высоким разрешением по времени с опубликованными данными по пяти озерам, расположенным на сопредельных территориях, включая радиоуглеродное датирование, седиментологические и палеоботанические исследования, позволяет реконструировать изменения продуктивности озер и состава растительности в ответ на кратковременные климатические колебания в позднеледниковье и раннем голоцене. Проведенный анализ показал, что озерное осадконакопление на всех рассмотренных участках началось в интерстадиале аллерёд, 13–14.5 калиброванных тыс. л. н., когда ель, береза и сосна начали распространяться на северо-западе европейской части России, образуя участки редколесий. Существенное похолодание в позднем дриасе вызвало быстрое сокращение лесных сообществ и расширение тундрово-степной растительности при сохранении небольших групп деревьев в защищенных местообитаниях. Состав озерных отложений всюду изменялся сходным образом: от терригенных осадков в позднеледниковье до преимущественно органических (гиттии) в раннем голоцене. Быстрое потепление при переходе от позднеледниковья к голоцену привело к распространению лесов, образованных березой, а затем и сосной. Кратковременное похолодание 11.4–11.2 тыс. л. н., совпадающее по времени с пребореальной осцилляцией – похолоданием, установленным по данным изучения ледяных кернов из Гренландии, – наиболее ярко проявилось в снижении доли органического вещества в озерных осадках. Оно также прервало или замедлило процесс распространения березовых и сосновых лесов и вызвало новое увеличение роли открытых травянистых сообществ в растительном покрове. Влияние этого похолодания на развитие растительности и озерные экосистемы на северо-западе европейской части России проявилось несколько слабее, чем в Западной и Центральной Европе. В начале позднего пребореала вновь произошел быстрый переход к более теплому и влажному климату, вызвавший расселение березовых и сосновых лесов. Дальнейшее потепление в течение бореала привело к внедрению широколиственных пород в лесные сообщества и к снижению ландшафтной роли березняков. К этому времени некоторые озера были заполнены осадками, и озерное осадконакопление сменилось торфообразованием.

Для изучения реакции экосистемы озера на изменения природной среды была изучена колонка донных отложений из озера Канозеро на Кольском полуострове с помощью палинологического, диатомового и литологического методов. Результаты показали, что экосистема озера прошла следующие этапы: позднеледниковую фазу, последующий спуск водоема, поступление речных вод под влиянием расширения близлежащих заболоченных земель, образование мелководного озера в голоцене. Органическое вещество начало накапливаться в озере около 9100–9200 кал. тыс. л. н., что указывает на минимальный возраст дегляциации бассейна. Для этого периода характерны изменения всех реконструируемых показателей. Климат становится теплее и суше. Распространяются сосновые и березовые северотаежные леса. О понижении уровня озера свидетельствуют исчезновение планктонных диатомей Aulacoseira spp. и общее увеличение числа бентосных видов. Очень сильное обмеление произошло в начале этапа формирования современного озера Канозеро. Активные перемещения древних людей были возможны в конце атлантического и начале суббореального периодов.

Реконструированы процесс заболачивания и история развития растительности за последние 8000 лет в западной части Терского берега (юг Кольского полуострова), в устье реки Варзуга по данным комплексного изучения торфяника Кузоменский Мох. Исследования включали спорово-пыльцевой и ботанический анализы торфа, измерения потерь при прокаливании, AMS радиоуглеродное датирование и морфоскопию песчаных кварцевых зерен. Установлено, что после дегляциации на территории исследований действовали эоловые процессы, позже сменившиеся заболачиванием. Согласно данным анализа морфоскопии песчаных кварцевых зерен, отложения, подстилающие торфяную толщу, имеют ледниковый и водно-ледниковый генезис, но впоследствии песчаные зерна частично были переработаны эоловыми процессами, на что указывают характерные текстуры на их поверхности, связанные с переносом частиц в воздушной среде. Накопление торфяной залежи началось не позднее 7865 ± 45 кал. (календарных) л. н., что может служить признаком затухания эоловых процессов на окружающей территории. На основе ботанического анализа торфа выявлены этапы эволюции болота от эвтрофной до олиготрофной стадии и показано, что развитие локальной растительности болота, очевидно, находилось под влиянием пожаров в период между 7800 и 2700 кал. л. н. Результаты спорово-пыльцевого анализа показали, что история растительности западной части Терского берега Белого моря в течение последних 8000 лет включала серию чередующихся фаз распространения березовых, сосново-березовых и сосновых лесов. Долгопериодная динамика растительности, возможно, была обусловлена изменениями климата и пожарной активности. Ель появилась в лесных сообществах изучаемой территории около 7000 кал. л. н., в течение последних 200 лет ее обилие в древостоях сократилось в результате антропогенного воздействия на растительный покров и пожаров.

Проведены палеоэкологические реконструкции изменений растительности и климата Приенийсейской Сибири за последние 4700 лет, выполненные по результатам подробного радиоуглеродного AMS датирования, спорово-пыльцевого и ботанического анализов торфа и изучения концентрации макроскопических частиц угля в болотных отложениях в окрестностях г. Игарка. Полученные данные свидетельствуют о том, что потепление климата в период 4700–3600 кал. л. н. (календарных лет назад) послужило причиной продвижения среднетаежных лесов к северу. В этот период изучаемую территорию занимали лиственничные леса с участием Abies sibirica, Picea obovata и Pinus sibirica. Северная граница ареала Abies sibirica проходила на 200 км севернее, чем в настоящее время. Начиная с 3600 кал. л. н. происходило изреживание лесного полога, формирование характерного для подзоны северной тайги мозаичного растительного покрова, состоящего из редкостойных лиственничных и березово-лиственничных лесов с примесью ели и сосны сибирской и безлесных местообитаний. Около 2600 кал. л. н. растительный покров стал близок к современному. Изучение макроскопических частиц угля в торфе показало, что пожарная активность на окружающей болото территории была низкой на протяжении всего изученного периода вплоть до последних 500 лет, за исключением крупного пожара около 3500–3600 кал. л. н. Увеличение поступления макрочастиц угля в конце XIV – начале XV вв. н. э., очевидно, связано с пожарами, обусловленными антропогенным фактором.

Новая пыльцевая запись из донных отложений оз. Хикушка и реконструкция биомов дают представления об изменениях природной среды Окинского плато, расположенного в горах Восточного Саяна на юге Восточной Сибири, за последние 13490 калиброванных лет (к. л. н.). Реконструкции показывают преобладание тундрового биома в аллерёде, ок. 13490–12600 к. л. н., что свидетельствует о континентальном и холодном климате. Однако пыльцевая запись демонстрирует заметное участие в растительности в это время и деревьев, таких как ель (Picea obovata) и лиственница (Larix sibirica). Кратковременное сокращение лесного биома ок. 12600–12500 к. л. н. может быть реакцией региональной растительности на похолодание климата в стадиал поздний дриас. Более четкого выражения этого похолодания в пыльцевой записи из отложений оз. Хикушка не найдено. Позже, ок. 12500–11200 к. л. н., реконструкция свидетельствует о сокращении степного и тундрового биомов за счет продолжающегося распространения Picea и Larix. Короткий интервал времени ок. 11200–10500 к. л. н. характеризуется максимальным распространением пихты (Abies sibirica) и таежного биома, свидетельствуя о самом влажном и умеренно-континентальном климате в высокогорной зоне Окинского плато за последние 13490 лет. В следующий интервал времени, ок. 10500 и 6500 к. л. н., происходило постепенное расширение таежного биома с преобладанием сосны обыкновенной Pinus sylvestris, что согласуется со многими другими палинологическими записями из умеренных широт Евразии. Лесной биом доминировал на исследуемой территории последние 6500 лет. Начиная примерно с 5000 к. л. н. лиственница и сосна сибирская (Pinus sibirica) начали приближаться к бассейну оз. Хикушка, означая повышение их верхней границы в горах Восточного Саяна, а растительность стала приобретать современный характер.

Стабильные изотопы углерода в годичных кольцах деревьев могут служить индикатором прошлых климатических и экологических изменений. Однако климатический сигнал, который выражается в этом индикаторе, варьирует в зависимости от региона и вида деревьев. С этой точки зрения, Европейская часть России все еще остается малоизученным регионом, где почти нет исследований зависимости изменений изотопного состава древесины от климатических параметров. В данной работе приводятся первые результаты подобного исследования для живых деревьев сосны обыкновенной (Pinus sylvestris L.) в Тверицком бору Ярославля. Было измерено соотношение стабильных изотопов углерода (δC13) в древесной целлюлозе отдельных годичных колец, извлеченных из пяти деревьев, и рассчитаны коэффициенты корреляции δC13 с метеорологическими параметрами за 2010–2020 гг. Показано, что δC13 в древесной целлюлозе имеет значимую взаимосвязь с температурой с мая по сентябрь (r = 0.63, p = 0.037), с осадками с мая по сентябрь (r = –0.77, p = 0.051) и с индексом суровости засухи Палмера с мая по сентябрь (r = –0.65, p = 0.032). Эти результаты являются первым прямым доказательством того, что δC13 в древесной целлюлозе сосны обыкновенной в Ярославле может служить показателем колебаний влажности теплого периода. Для того, чтобы сделать выводы о стабильности климатического сигнала в этом регионе на протяжении всего ХХ века, необходимы дополнительные измерения. Также в статье описываются две новые древесно-кольцевые хронологии, основанные на археологических и архитектурных материалах из Ярославской (1438–2019 гг.) и Костромской (1283–2012 гг.) областей. Согласно полученным результатам о климатической чувствительности δC13 в древесной целлюлозе, эти хронологии могут служить материальной основой для реконструкций влажности годичного разрешения в регионе.

Представлены первые результаты исследований озерных отложений северной части Молого-Шекснинской низменности с использованием рентгенофлуоресцентного сканирования высокого разрешения и AMS датирования, дополненных рентгенофазовым анализом, измерением общего органического углерода, гранулометрического состава и магнитной восприимчивости. Изменения режима седиментации в течение позднеледниковья и раннего голоцена были соотнесены с относительным количеством аллогенного и аутигенного вещества в отложениях, выявленного на основании анализа минерального и элементного состав неорганической фракции. Интервалы, отличающиеся низкой аллогенной аккумуляцией, были отмечены ~14.0 и ~13.0 кал. тыс. л. н., с перерывами на кратковременные события, связанные с повышенным минерагенным сносом и низкой органогенной аккумуляцией ~13.7, 13.1 и 11.5 кал. тыс. л. н. Отмеченные интервалы хронологически соответствуют позднеледниковым климатостратиграфическим подразделениям, выделенным для Северной Атлантики. Резкий всплеск органогенной седиментации ~11.7 кал. тыс. л. н. рассматривается как индикатор потепления в раннем голоцене. Выраженные в геохимических показателях регрессия и изоляция мелководных озер от крупного палеоводоема отмечаются с ~12.0 кал. тыс. л. н. Во время позднего дриаса и раннего голоцена режим седиментации во многом зависел от колебаний уровня водоема, который претерпел окончательное дренирование к ~11.0 кал. тыс. л. н.

Шоколадные глины – полифациальные морские отложения дискуссионного генезиса, широко распространенные в Нижнем Поволжье. Представлены результаты детального анализа особенностей микростроения, гранулометрических (42 образца) и минералогических (24 образца) составов разных слоев в толще нижнехвалынских шоколадных глин разрезов Средняя Ахтуба и Райгород. Разрезы расположены на противоположных сторонах Волго-Ахтубинской поймы. На основе данных, полученных с помощью лазерного дифрактометра, были рассчитаны литологические коэффициенты. Это позволило выделить семь общих для двух разрезов литотипов, каждый из которых также обладает особыми минералогическими и микроморфологическими характеристиками. Минералогические структурные особенности минералов во фракции <1 мкм в каждом литотипе и количественные соотношения глинистых минералов были определены методом рентгеновской дифрактометрии. Выявлено, что наиболее глинистые литотипы характеризуются преобладанием триоктаэдрического иллита над смектитом. Обратная ситуация наблюдается в алевритовых литотипах, где смектит преобладал над диоктаэдрическим иллитом. Набухающие компоненты были представлены высокозарядным бейделлитом в разрезе Средняя Ахтуба и высокозарядным монтмориллонитом в разрезе Райгород. Такие различия в соотношении и структуре глинистых минералов могут быть обусловлены разными источниками сноса или их различными синседиментационными или диагенетическими преобразованиями. Микроморфологические данные позволили установить биогенные текстуры в глинистых литотипах нижнехвалынских шоколадных глин. В алевритовых литотипах определены косая слоистость и углистое органическое вещество, что позволяет предполагать близость зоны их седиментации к береговой линии. Полученные материалы позволили показать сложный состав отдельных слоев толщи шоколадных глин и определить новые направления в изучении их генетических особенностей. Исследования отдельных литотипов нижнехвалынских шоколадных глин с детальной привязкой к глубинам проведены впервые.

Источники и направления переноса минеральной пыли, из которой сложена лёссово-палеопочвенная серия (ЛПС) Предкавказья, остаются предметами дискуссии в региональной палеогеографии. Одним из основных подходов в решении указанных проблем является пространственный анализ строения и состава лёссовых отложений. На основе исследования кернов трех опорных скважин был построен субширотный разрез плакорных ЛПС позднего плейстоцена и голоцена. Обнаружено направленное уменьшение мощности ЛПС и размера частиц с востока на запад. Так, в колонке OT-20 (восток региона) суммарная мощность верхнего плейстоцена и голоцена составляет 22.6 м, в колонке SB-1 (центр региона) – 9.7 м, в колонке YS-1 (запад региона) – 5.3 м. Среднее содержание песчаной фракции в осадке: OT-20 – 17.1%, SB-1 – 6.1%, YS-1 – 1.9%. Полученные результаты указывают на то, что главное направление эолового переноса в позднем плейстоцене и голоцене было ориентировано с востока на запад. А песчаные пустыни Прикаспийской низменности, вероятно, являлись основным источником минеральной пыли – областью дефляции. Второстепенными источниками минеральной пыли могли служить локальные песчаные массивы, расположенные на террасах крупных рек – таких как Дон и Кубань. Изменения механического состава осадка по глубине показывают, что интенсивность эоловых процессов была выше в холодные эпохи и ниже – в теплые. ЛПС на востоке региона, в силу высоких темпов аккумуляции минеральной пыли, имеют значительно более высокое временное разрешение палеоклиматической и палеоландшафтной записи по сравнению с ЛПС на западе. В восточных лёссах выше амплитуда изменчивости состава осадка, что говорит о более высокой чувствительности осадконакопления к изменениям условий.

В работе приведены результаты морфоскопии кварцевых зерен с целью реконструкции условий осадконакопления и особенностей формирования гривной толщи в разрезе “Кареглазова” (юго-западная часть Западно-Сибирской равнины). С помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) изучены кварцевые зерна фракции среднего песка (0.25–0.5 мм) из 19 образцов. В гранулометрическом отношении грива сложена преимущественно мелким низкосортированным песком с большой долей глинистой и алевритовой компоненты. Выявлены четыре типа зерен, различных по морфологии и комплексу текстур поверхности, которые демонстрируют следы переноса и накопления в различных средах. Коэффициент окатанности частиц фракции среднего песка (по А.В. Хабакову) варьирует по разрезу от 54 до 65%. Преобладают угловато-окатанные зерна кварца (до 57%), доля хорошо окатанных зерен в среднем составляет 39%. Многие кварцевые зерна несут следы постседиментационных преобразований в виде кремневой пленки осажденных коллоидов, скоплений аморфного кремнезема различной интенсивности, следов травления ранее сформированных текстур. Коренными источниками для отложений гривы, по всей видимости, служат аллювиально-озерные отложения различного возраста, распространенные в районе исследований. Микроморфология поверхности большей части кварцевых зерен несет следы эоловой обработки и наложения эоловых текстур поверхности (мелкоямчатый микрорельеф) на рельеф поверхности зерен с чертами аквального происхождения (V-образные микроуглубления, серпообразные желобки, гладкая глянцевая поверхность). Встречаемость специфических эоловых текстур поверхности в основном только на выпуклых участках кварцевых зерен и наличие криогенных текстур поверхности свидетельствуют об аккумулятивном формировании грив и преобладании преимущественно местного (ближнего) переноса вещества в холодных и аридных условиях перигляциального климата. Верхняя часть разреза гривной толщи, вероятно, формировалась в условиях относительно умеренного гумидного климата, когда была возможной миграция коллоидных растворов.

На меловых породах юго-востока Восточно-Европейской равнины в условиях континентального климата отмечается развитие специфического ландшафта, называемого меловыми полигонами. Для него характерен полигональный микрорельеф и пятнистость, внешне напоминающая медальоны тундры. Объект является уникальным и практически не изученным ландшафтным комплексом. Проведенные исследования выявили комплекс реликтовых криогенных признаков: полигональный рельеф со стороной полигона в среднем 5 м; грунтовые клинья, приуроченные к ложбинообразным понижениям между полигонами; криотурбированность почвенного профиля, и палеокриотекстуры. Полученные данные позволили впервые обосновать палеомерзлотный генезис полигонов. Установлено, что меловые полигоны являются разновидностью реликтового криогенного микрорельефа, сформировавшегося в валдайский криохрон в условиях криоаридного климата, многолетней мерзлоты, морозобойного растрескивания грунтов и роста полигонально-жильных льдов.

Наиболее активные изменения рельефа на Северо-Западе европейской части России в последние тысячелетия происходили в связи с геоморфологической деятельностью рек. Реконструкция этих изменений имеет большое значение для изучения археологических памятников позднего голоцена, многие из которых располагаются на дне речных долин. Выполненные исследования на двух ключевых объектах – Шниткино (долина р. Торопы, бассейн р. Западная Двина) и Гнездово (долина верхнего Днепра) – помогли установить облик локального рельефа в раннем средневековье. Было изучено геолого-геоморфологическое строение участков долин, выполнено радиоуглеродное датирование отложений. Изученные раннесредневековые поселения были основаны на берегах озер нестаричного типа, достаточно многочисленных в речных долинах Днепро-Двинского региона. Механизм образования озер различался в связи с различиями в послеледниковой истории речных долин: в ледниковой зоне это могли быть остаточные озера, ведущие начало от более крупных послеледниковых озер (озеро Шниткино в долине р. Торопы), за пределами границы последнего оледенения – озера, связанные с деятельностью рек (озера Камыши и Бездонка в долине верхнего Днепра). Установлено, что в период средневекового климатического оптимума (VIII–XII вв.) высота паводков и половодий была ниже, чем сейчас, что позволило заселить поймы рек, обычно затапливаемые половодьем. Реконструирована динамика речных долин в позднем голоцене. В развитии речных долин в целом преобладали процессы аккумуляции. Аккумуляция наносов на речных поймах прерывалась при снижении высоты паводков, как во время средневекового потепления климата, и возобновлялась при изменениях гидрологического режима в сторону роста паводков (Малый ледниковый период XIV–XIX вв.).

Анализируются особенности изменения стока Волги в микулинское межледниковье (~125 тыс. лет назад), оптимуме голоцена, в период современного (начиная с 1981 г.) и сценарного (2006–2039 гг.) глобального потепления. Использованы палеоклиматические реконструкции, основанные на данных спорово-пыльцевого анализа ископаемых растений и результатах расчетов, выполненных на ансамбле глобальных климатических моделей программы PMIP-II, а также сценариях потепления климата, осуществленных на ансамбле глобальных климатических моделей программы CMIP3. Гидрологические изменения были оценены на основе модели месячного водного баланса. Наиболее заметные гидроклиматические изменения произошли в микулинское межледниковье, когда годовой речной сток оценивается на 25% меньше его современного значения. Сценарная температура воздуха в бассейне Волги в первую треть текущего столетия была близка к температуре голоценового оптимума, реконструированного на основе палинологических данных. В то же время смоделированный годовой сток был ниже современного. При прогнозируемых и голоценовых климатических условиях, реконструированных в рамках PMIP-II, он оказывается выше современных. Наиболее заметные различия в стоке Волги в теплом климате оптимума голоцена, современном и сценарном периодах проявляются в изменениях внутригодового распределения стока.