Корреляция экосистем лесостепной и степной зон Сибири в голоцене

Введение . Представление об эволюционировании экосистем необходимо для понимания современного состояния природной среды и прогнозирования ее изменений. На облик природных комплексов оказали большое влияние климатические изменения в голоцене [13,14 и др.]. Голоцен – современное межледниковье – оказывается менее изученным по сравнению с другими геологическими периодами. Существовало несколько периодов голоцена: предбореальный, бореальный, атлантический, суббореальный, субатлантический [11,15]. Особенности развития экосистем в эти периоды голоцена можно проследить изучая их компоненты, сохранившиеся в субаэральных отложениях голоценового возраста.

География его изученности уменьшается с продвижением от европейских к азиатским территориям. Установление пространственно-временных связей при постоянно меняющемся климате Земли является актуальной проблемой во все времена.

Результаты исследования по эволюции почвенного покрова и природных условий его формирования Приенисейской Сибири возможно коррелировать с результатами палеопедологических исследований в Западной Сибири, Прибайкалье и Забайкалье [1-10,12 и др.].

Цель исследования. Анализ палеоэкологических реконструкций для выявления пространственновременных особенностей сопряженной эволюции климата, почв и растительности в Западной Сибири, Прие-нисейской Сибири, Прибайкалье и Забайкалье.

Объекты и методы исследования. Геологические и почвенные разрезы, раскопы археологических памятников, расположеные в лесостепной и степной зонах Сибири в эволюционном временном и пространственной развитии в течение голоцена.

Основной метод исследования - комплексный палеоэкологический мониторинг за временными и пространственными взаимодействиями компонентов экосистем и их составляющих в пределах структурных единиц разного ранга. Особое место при изучении палеоэкосистем занимает изучение палеопочв, широко распространенных на разноуровненных геоморфологических поверхностях рельефа.

Палеоэкологические, палеогеографические и палеопедологические материалы для лесостепной и степной зон Сибири проанализированы по литературным материалам для Западной Сибири [10 и др.], Приенисейской Сибири [2, 3, 5-9, 12 и др.], Прибайкалья [4, 5 и др.], Забайкалья [1, 7 и др.]. Палеопочвы голоценового возраста Приенисейской Сибири изучались в основном автором статьи [6-9].

Собственные исследования и анализ литературного материала палинологических, палеокарпологиче-ских, палеонтологических, геологических и других данных по голоцену Сибири делают реконструкцию эволюции природной среды более достоверной.

Предбореальный период голоцена

Для лесостепной зоны Западной Сибири (Маслянино 2) шло образование сапропеля, подстилающего погребенную почву [10]. В разрезе Маслянино 2 (ископаемый торфяник) по данным спорово-пыльцевого анализа И.В.Николаевой и В.С.Волковой установлено, что торфяник начал формироваться во второй половине влажного предбореального периода под березово-сосновой лесостепью.

Для лесостепной зоны Приенисейской Сибири (Няша, Усть-Караульная, о.Татышев и др.) отложения предбореального периода голоцена подстилают палеопедокомплексы. Их микроморфологическое изучение позволяет выявить признаки таежного почвообразования, которое формировало криоземы, глееземы и подзолисто-глеевые почвы. Для Красноярской котловины существовал ландшафт северной и средней тайги.

В степной зоне Минусинской котловины фрагментарно прослеживается палеопочва лесного генезиса (дерново-таежная, подзолистая), сформированная в биоклиматических условиях средней и южной тайги. Для перигляциального аллювия, подстилаемого палеопочву, типичным был ландшафт холодных степей [6-9].

В голоценовых отложениях Западного Прибайкалья (м.Зелененький) по данным спорово-пыльцевого анализа определено доминирование открытых пространств с холодными степями (пыльцы полыни, карликовой березки и споры плаунов) [4]. В этом периоде отмечено начало постепенного потепления климата и сокращения ареала холодных степей [5]. Голоценовые супеси имеют тонкие гумусированные прослойки с признаками таежного генезиса.

Для юго-западного Забайкалья (Студеное 1, Ошурково) начало голоцена характеризуется как холодное и недостаточно увлажненное время. Преобладала степная ксерофитная растительность, а на горных склонах - березово-лиственничные леса и редколесья [1].

Бореальный период голоцена

В Западной Сибири со второй половины бореального периода начали формироваться палеопочвы первых надпойменных террас рек Чика, Оеш и др. Палеопочвы формировались на пойменных отложениях с обилием раковин пресноводных моллюсков [10]. Возраст раковин (в террасе р.Чика) и карбонатных конкреций (террасовидная поверхность р.Берди) соответсвует бореальному периоду голоцена.

Для лесостепи Красноярской котловины существовал ландшафт осиново-березовой подтайги (Няша, Усть-Караульная, о.Татышев). Согласно биоклиматическим условиям осиново-березовой подтайги, формировался почвенный покров, состоящий из серых лесных, подзолистых, дерновых, дерново-глеевых и луговых почв. В.Л. Кошкарова по данным палеокарпологического анализа (д.Погорельское, р.Базыр, р.Берешь) определяет, что климат бореального периода голоцена был континентальный, теплее и суше современного [12].

Для степной зоны Северо-Минусинской котловины в бореальный период голоцена основными были ландшафты лесостепи - степи с почвенным покровом, состоящим из серых лесных, дерново-лесных, черно- земных (обыкновенных, выщелоченных) почв [6, 7]. В этот период голоцена для Южно-Минусинской котловины отмечены степные ландшафты с обыкновенными и карбонатными черноземами.

Для Канской лесостепи (Казачка) отмечается тенденция к улучшению климата. Постепенно увеличивается роль древесных пород. Активизируются процессы почвообразования (гумусонакопление). Формируются «сближенные, стратиграфически слаборасчленимые» гумусовые горизонты. Они испытывают криогенные деформации вследствие кратковременных похолоданий [5]. Основной тип растительности - сосновые леса с полынно-разнотравными группировками. Г.А. Воробьева в результате палеопедологических исследований в долине р.Кан не фиксирует существование "бореального термического максимума", предложенного Н.А. Хотинским [15] для Сибири.

В Западном Прибайкалье (Берлога, Саган-Заба) отложения бореального периода голоцена [4] содержат тонкие гумусированные прослойки и фрагменты оторфованных горизонтов. В Приольхонье это время характеризуется слабым развитием почвообразования, что Г.А.Воробьева связывает с большими запасами холода и влаги в грунтах. Преобладают открытые пространства (холодные полынные степи с карликовой березкой). В конце бореального периода фиксируется похолодание, приводящее к локальному развитию "мелкополигональной трещиноватости". По ним происходила просадка гумусовых и оторфованных горизонтов.

Для южного Забайкалья (Ошурково) голоценовые отложения бореального периода имеют палеопочву с признаками лесного генезиса.

Атлантический период голоцена

В Западной Сибири атлантический период голоцена характеризуется активными почвообразовательными процессами. Как результат этих процессов, во многих разрезах (р.Чика, р.Оеш, р.Верх-Тула, р.Бердь) сохранились палеопочвы этого времени. Луговая палеопочва в разрезе р.Чика и луговочерноземная палеопочва р.Оеш прошли гидроморфную стадию развития [10].

Вероятно, первая фаза атлантического периода была более влажной, а уровень грунтовых вод более близким. Во вторую фазу атлантического периода, по мнению В.С.Зыкиной, почвы развивались по автоморфному типу почвообразования. Торфяно-глеевая палеопочва (у пос.Верх-Тула) представлена торфяным горизонтом с неразложившимися растительными остатками и глеевым горизонтом с обильным ожелезнени-ем и марганцовистой пунктуацией. Ископаемый торфяник (Маслянино 1) накопился в атлантическое время. Его развитие, по мнению В.С. Волковой и И.В. Николаевой, происходило во второй половине атлантического периода под березово-сосновой лесостепью. Палеопочва атлантического возраста (р.Бердь, Маслянино 2) прослежена на несколько сот метров И.А.Волковым и В.А.Панычевым. Ими отмечается переход этой черноземной почвы в лугово-черноземную, а в понижениях - в торфяно-болотную.

Для Приенисейской Сибири в атлантический период голоцена биоклиматические условия были различны. Начало периода знаменовалось похолоданием, затем наступила фаза длительного и устойчивого потепления с повышением влажности, сменяющаяся фазой сухого и теплого климата. В конце периода климат становился влажнее и прохладнее [6-9, 11, 12, 15].

В результате палеопедологических исследований атлантический период делится на две половины [4, 6-9, 15 и др.].

В Приенисейской Сибири (Красноярская котловина) в первую половину атлантического периода (Ня-ша, Усть-Караульная, Краеведческий музей) была березовая лесостепь с почвенным покровом, состоящим из темно-серых лесных, дерново-подзолистых, дерново-глеевых почв. Для Северо-Минусинской котловины (Куртак-7) преобладали ландшафты лесостепи - степи с почвенным покровом, состоящим из дерноволесных, серых лесных, черноземных (обыкновенных, выщелоченных) почв.

Для Южно-Минусинской котловины (р.Белый Июс, р.Шушь, р.Оя) были характерны степные ландшафты с черноземными почвами [8]. В.Л. Кошкарова по данным палеокарпологического анализа семенного комплекса в окрестностях Шушенского определяет в растительном покрове господство березы, более сухих и теплых, чем современные, климатических условий [12].

Для второй половины атлантического периода в Красноярской котловине были характерны лесостепные и степные ландшафты с почвенным покровом из черноземных, темно-серых лесных, дерново-лесных и буроземных почв.

В пределах Северо-Минусинской и Южно-Минусинской котловин существовали степные ландшафты с почвенным покровом, состоящим из черноземных (выщелоченных, карбонатных, обыкновенных) и каштановых (?) почв.

Для Западного Прибайкалья (Саган-Заба, Саган-Нугэ, Ташкине, Берлога и др.) в первую половину атлантического периода доминируют степи, луговые степи и появляются островные светлохвойные леса [4, 5]. Вторая половина атлантического периода (Саган-Нугэ) представлена гумусированными слоистыми супеся- ми. Г.А. Воробьева считает, что черный цвет этих отложений связан с гумусообразованием под пологом лугово-степной растительности. На более высоких гипсометрических уровнях бурый цвет отложений обусловлен почвообразованием под лесом. Данные спорово-пыльцевого анализа [5] указывают, что пыльца древесных составляет 35–57 % (сосны, кедра, ели, пихты). Термические условия изменялись следующим образом: потепление - слабое похолодание - значительное потепление.

На всем протяжении атлантического периода в Западном Прибайкалье отмечается постепенное снижение увлажненности [4].

В юго-западном Забайкалье климат атлантического периода (голоценового оптимума) был теплее и увлажненнее современного [1].

Суббореальный период голоцена

В Западной Сибири [10] в этот период голоцена возобновляется осадконакопление (болотностаричные, делювиально-пролювиальные и эоловые осадки).

Для Приенисейской Сибири (при тенденции к похолоданию) в Красноярской котловине климатические условия были сухими и теплыми и соответствовали ландшафту подтайги - лесостепи. С наступление некоторого похолодания растительность преобретала таежный облик. Почвенный покров был представлен сочетанием зональных и азональных почв.

У палеопочв суббореального периода голоцена морфологически выражены только гумусовоаккумулятивные горизонты (Няша, о.Татышев и др.), которые прерваны эоловыми осадками, сформированными при усилении ветровой деятельности.

Канская лесостепь Приенисейской Сибири (Казачка) имеет суббореальные отложения, переработанные почвенными процессами, со слабой стратиграфической расчлененностью и биогенной деформирован-ностью [5]. В спорово-пыльцевых спектрах доминирует пыльца древесных (березы, сосны). Криогенные деформации гумусовых горизонтов свидетельствуют о кратковременных похолоданиях.

По данным палеокарпологического анализа, в лесостепной зоне Приенисейской Сибири господствовала лиственница с сосной и березой [12].

В районе Северо-Минусинской и Южно-Минусинской котловин климатические колебания были выражены слабее, чем для таежных и подтаежных ландшафтов. Растительный покров соответствовал ландшафтам лесостепи-степи. Почвенный покров был представлен серыми лесными, дерново-лесными, черноземными, лугово-лесными и лугово-черноземными почвами.

Похолодание суббореального периода прерывалось кратковременным потеплением. В потеплении растительные зоны смещались к северу, и структура почвенного покрова формировалась с усилением дернового процесса при остепнении.

Для Западного Прибайкалья начало суббореального периода (Саган-Нугэ, Саган-Заба, Ташкинэ-3, Улан-Хада и др.) ознаменовалось аридизацией климата, что сопровождалось усилением эоловых процессов и пожарами [4, 5]. Об аридизации климата свидетельствует и чередование степных и лугово-степных ландшафтов. По мнению Г.А.Воробьевой, после максимума аридизации (4.1–3.8 т.л.н.) началось повышение увлажненности. Это привело к усилению гумусонакопления и ослаблению эоловых процессов.

Термические условия суббореального периода показывают фазу похолодания (3.3 т.л.н.) и фазу потепления (3.3–2.8 т.л.н.). Похолодание читается в строении разрезов Приольхонья в виде «тонких гумусированных жилок». В потеплении образовалась палеопочва, от которой сохранился гумусовый горизонт. Для образования такой палеопочвы требовалась благоприятная биоклиматическая обстановка (видимо, под лугово-степной растительностью) [4]. В финале этого периода для Западного Прибайкалья отмечается формирование эоловых образований.

В юго-западном Забайкалье позднеголоценовое время характеризовалось увеличением сухости, похолоданием климата. Произошло исчезновение широколиственных пород, темнохвойные леса уступили место сосново-березовым, началось остепнение ландшафта, возобновление эоловой деятельности и наступление многолетней мерзлоты [1].

Субатлантический период голоцена

В Западной Сибири возобновились процессы почвообразования. Для лесостепной территории Новосибирского Приобья сформировались черноземы (вещелоченные и оподзоленнные) и серые лесные почвы.

Для Красноярской котловины под природным комплексом подтайги-лесостепи формируются темносерые лесные, дерново-лесные, буроземные почвы, а в сильно остепненных участках - черноземы. Для приенисейских участков Северо-Минусинской и Южно-Минусинской котловин под природными комплексами степь-лесостепь происходит формирование сочетания почвенных комплексов черноземов (выщелоченных, оподзоленных, обыкновенных) в степном ядре котловин с темно-серыми и дерново-лесными почвами в ко-лочных и парковых лесах.

Для Западного Прибайкалья и юго-западного Забайкалья конец голоцена характеризуется становлением современных ландшафтов.

Выводы

• 1.    Климат являлся ведущим фактором, влияющим на смену почвенных покровов. Биоклиматические условия голоцена отличались не только для каждого временного периода голоцена, но и в пределах этих периодов.

• 2.    Географическое положение регионов Сибири (Западной, Средней и Восточной), орографическая изоляция, особенности циркуляции воздушных масс и другие причины определяют региональные черты различия палеоклиматических характеристик и особенностей развития почвенно-растительного покрова для этих регионов в голоцене.

• 3.    В каждый временной период голоцена – современного межледниковья – непрерывность почвообразовательных процессов приводила к формированию зональных типов почвенного покрова. Существовала флуктуация почвенных зон как во времени, так и в пространстве. Были локальные изменения в пределах широтной и региональной зональности вследствие пожаров, близкого уровня грунтовых вод, опустыревания и др.

• 4.    Изучение и корреляция природных условий голоценового межледниковья как наиболее доступного для изучения поможет в понимании биоклиматических процессов более древних межледниковых периодов Сибири.