К оценке микроклимата Денисовой пещеры

Среди задач современного палеолитоведения одной из наиболее важных является реконструкция условий обитания первобытного человека. Для ее решения привлекаются в первую очередь разные методы палеогеографии, позволяющие реконструировать климатическую и природную ситуацию в древности. Основную палеогеографическую информацию содержат пыльца и споры растений, кости крупных и мелких млекопитающих и другие органические остатки, извлеченные из плейстоценовых отложений палеолитиче ских стоянок. Однако в ходе геологической истории плейстоценовые осадки претерпели значительные постседиментационные преобразования, существенно изменились окружавшие ландшафты и рельеф местности, направления ветров и склоновые процессы. Поэтому палеогеографические реконструкции представляют в основном общую усредненную картину природной обстановки, лишенную конкретных сведений о локальных условиях обитания первобытных сообществ.

Перечисленные факторы в большей степени характерны для тафономии палеолитических поселений, расположенных на террасовых уровнях речных долин и других формах рельефа, т.е. для стоянок т.н. открытого типа. В отличие от них на стоянках закрытого типа, расположенных внутри карстовых полостей, накопление осадка шло относительно медленно, а их сингенетические преобразования, как правило, менее динамичны. При этом с эпохи палеолита почти не изменились конфигурация и объем пещерной полости, в которой жил первобытный человек. Пещерные стоянки позволяют подойти к пониманию конкретных пространственных и температурных условий обитания палеолитического человека.

Анализ температурного режима в Денисовой пещере, расположенной в северо-западной части Алтайских гор, позволил получить новые важные сведения для реконструкции условий обитания в ней первобытного человека [Природная среда…, 2003]. Пещера находится на правобережье долины р. Ануй, в уступе отвесной стены юго-западной экспозиции на относительной высоте около 30 м. Она состоит из системы коротких субго- ризонтальных и пологонаклонных галерей различных размеров, сообщающихся через центральный зал. Общая площадь пещеры составляет 270 м2, объем – 330 м3.

Для оценки климатического режима пещеры на протяжении 2002 – 2004 гг. проводились замеры температуры воздуха в четырех точках внутри полости и в четырех точках в ее окрестностях. Точки 1 и 2 расположены в глубине пещеры, в пределах южной галереи, соответственно в 10 и 5 м от ее устья. Точка 3 находится в центральном зале пещеры в 15 м от входа, точка 4 – у ее капельной линии, а точка 5 – на предвходовой площадке. Точка 6 расположена в 500 м от пещеры на первой террасе левого берега Ануя на отметке 4,5 м над урезом реки, точка 7 – в 400 м от пещеры на правобережном конусе выноса на высоте 30 м над рекой, т.е. на уровне самой полости и точка 8 – в 300 м от пещеры на первой правобережной террасе на относительной отметке 5 м. Измерения проводились четыре раза в день – в 9, 12, 15 и 18 часов.

Результаты замеров сведены в отдельные графики средних, минимальных и максимальных температур по месяцам, точкам измерений и времени наблюдений. Также построены сводные графики динамики средней дневной температуры в точках измерений для каждого месяца и года.

Как показали измерения, температура воздуха внутри пещерной полости гораздо стабильнее, чем за ее пределами (рис. 1). Градиент дневных колебаний минимален в глубине пещеры, несколько повышается в центральном зале, заметно возрастает у капельной линии и достигает максимума на предвходовой площадке.

Рис. 1. Колебания средней дневной температуры в точках измерений в июле.

Сравнительный анализ колебаний средней дневной температуры в пещере и ее окрестностях в октябре, декабре, апреле и июле показал, что осенью температура воздуха в глубине пещеры изменяется от –3 до 5°С, в центральном зале – от –4 до 10°С, у капельной линии – от –8 до 13°С. В это же время колебания температуры на предвходовой площадке составляют от –10 до 25°С. На первой террасе долины Ануя минимальная температура составляет –12°С, а максимальная достигает 18°С. Зимой температура колеблется в южной галерее пещеры от –13 до 1°С, в центральном зале – от –18 до 0°С, у капельной линии – от –23 до 1°С. Изменения температуры на предвходовой площадке находятся в пределах от –25 до 5°С. На уровне первой террасы температура опускается до –27°С, а ее максимальный показатель составляет 4°С. Весной диапазон изменений температуры составляет в глубине пещеры от –4 до 3°С, в центральном зале – от –5 до 4°С, у капельной линии – от –7 до 12°С. На предвходовой площадке температура колеблется от –7 до 22°С. На первой речной террасе минимальная температура составляет –9°С, а максимальная достигает 8°С. Летом температура колеблется в южной галерее от 6 до 13°С, в центральном зале – от 8 до 22°С, на предвходовой площадке – от 8 до 40°С. В нижнем ярусе долины минимальная температура составляет 11°С, а ее максимальный показатель поднимается до 31°С.

Размах колебаний летних дневных температур, выраженный величиной стандартного отклонения (рис. 2), имеет минимальное значение в глубине пещеры и несколько возрастает в центральном зале и у капельной линии.

Рис. 2. Размах колебаний средней дневной температуры в точках измерений в июле.

При этом в центральном зале он в два-три раза меньше, чем на открытом воздухе. Сходные показатели для остальных месяцев года свидетельствуют, что стены пещеры и воздушная масса внутри нее обладают высокой инерционностью, обеспечивая стабильность температуры в течение дня.

Анализ динамики среднемесячных дневных температур показал, что в ноябре в долине Ануя происходит резкое снижение температуры воздуха и до февраля ее значения остаются ниже, чем в пещерной полости. Температурный режим ноября колеблется в южной галерее от –8 до 3°С, в центральном зале – от –13 до 1°С. В то же время в долине Ануя его диапазон составляет от –23 до 7°С. В декабре это соотношение практически не меняется, при снижении всех показателей на 3 – 4°С. В январе средняя температура в долине Ануя находится в пределах от –18 до –22°С, в центральном зале пещеры она держится на уровне –16°С, в южной галерее –12°С. В феврале температура воздуха в долине колеблется от –5 до –10°С, а в пещере поднимается до –2…–7°С. В марте дневные температуры в пещере и за ее пределами почти выравниваются, при этом размах температурных колебаний в пещере в три раза меньше, чем в долине. В апреле воздух в центральном зале прогревается быстрее, чем в глубине полости и температура на этих участках пещеры выравнивается, поднимаясь соответственно до 0 и –1°С. Показатели наружного воздуха в это время составляют 5 – 8°С. В мае температурный режим в долине становится более благоприятным, чем внутри пещеры. В это время температура в южной галерее поднимается до 3°С, в центральном зале – до 5°С, а в долине достигает 23°С. С июня разница температурных условий в пещере и на открытом воздухе выражена достаточно отчетливо – температура в глубине пещеры держится в интервале 5 – 9°С, в центральном зале – от 10 до 12°С, а на открытом воздухе – от 13 до 24°С. В июле средняя температура составляет в южной галерее 7°С, в центральном зале 13°С, за пределами пещеры 20°С. В августе происходит дальнейшей прогрев скального массива и относительное выравнивание температуры внутри пещеры – в южной галерее она поднимается до 10°С, а в центральном зале составляет 13°С. Заметные изменения температурного режима происходят в сентябре. Средние дневные показатели опускаются на предвходовой площадке пещеры до 4°С, а на уровне первой террасы Ануя – до 2°С. Температура в глубине пещеры становится выше, чем в центральном зале и за ее пределами – в южной галерее она составляет 5°С, в центральном зале 3°С. В октябре существенных изменений в долине не происходит – днем температура на уровне первой террасы составляет 3°С, на предвходовой площадке пещеры 6°С. В то же время средняя температура в пещере неуклонно снижается, составляя в южной галерее и в центральном зале 2°С. В ноябре наступает следующий температурный цикл, когда средняя и минимальная температуры на открытом воздухе становятся ниже, чем в пещере.

Согласно аналитическим данным, для годичной динамики температур характерны те же тенденции, что и для средних месячных и дневных показа- телей. Температура воздуха в течение года в пещере более стабильна, чем за ее пределами. Летом она ниже, чем на открытом воздухе, а зимой выше.

С эпохи плейстоцена до настоящего времени объем пещерной полости, ее конфигурация, состав скальных пород, обеспечивающий их теплопроводность, практически не изменились. Поэтому, можно предположить, что установленные общие закономерности динамики температурного режима в пещере были характерны для нее и в плейстоцене, во время обитания там палеолитического человека. Связь и зависимость микроклимата пещеры и внешних условий оставались постоянными, менялась только амплитуда температурных различий в пещере и за ее пределами.

Таким образом, наиболее благоприятный естественный температурный режим в пещере по сравнению с внешними условиями существовал с ноября по февраль. Неоднократные похолодания климата в плейстоцене могли приводить к увеличению этого периода с октября по март или апрель. В любом случае с мая по сентябрь реальные температурные параметры были более благоприятными за пределами пещерной полости.

В предлагаемой реконструкции рассматриваются только естественные процессы теплообмена между воздушными массами в долине Ануя и внутри пещеры, а также скальными породами, слагающими стены полости. В ней не учитываются многие другие существенные факторы, в том числе активная жизнедеятельность первобытного человека в пещере и ее окрестностях. Например, если в относительно небольшом по площади центральном зале и в узких галереях пещеры развести костер, то произойдет резкое локальное повышение температуры. Изогнутые аркообразные стены и свод пещеры концентрируют тепло в центральной части карстовой полости, а сквозное отверстие в верхней части свода служит естественным дымоходом, обеспечивающим хорошую тягу. Такая конфигурация пещерной полости делает ее исключительно удобной для обитания человека в зимнее время. Летом ситуация, видимо, менялась. Температурный режим в долине становился более благоприятным, чем внутри пещеры. Поэтому с наступлением теплого периода жизненная активность палеолитического человека перемещалась, скорее всего, на сезонные охотничьи стоянки, игравшие важную роль в годовом хозяйственном цикле первобытных коллективов.