Природные условия времени заселения древним человеком Чагырской пещеры (Алтай)

В настоящее время при реконструкции среды обитания древнего человека приоритетным является комплексный междисциплинарный естественно-научный подход. При этом палеореконструкции природных условий горных территорий затрудняются особенностями строения древнего и современного рельефа, влиянием макро-, мезо- и микроклимата, возможным переотложением геологических осадков, недостаточным количеством материала для прямого датирования и т.д. Между тем в таких районах часто наблюдается концентрация археологических памятников разного возраста.

Одним из ведущих методов исследования отложений культурных слоев является спорово-пыльцевой. К настоящему моменту накоплен значительный палинологический материал по палеолитическим стоянкам Алтая [Болиховская и др., 2011; Болиховская, Маркин, 2002; Болиховская, Шуньков, 2005; Деревянко и др., 1999, 2000; Малаева, 1995, 1998, 1999; Природная среда…, 2003].

В данной статье представлены результаты палинологического исследования отложений Чагырской пещеры, где, как и в пещере Окладникова, обнаружены

«дежетоидные» артефакты, сопоставимые с мустьер-скими комплексами Закавказья, Юго-Западной Европы и Передней Азии [Деревянко, Маркин, Зыкин, 2009]. Изучение археологиче ского материала этих двух памятников позволило выделить сибирячихин-ский вариант, который отличается от других вариантов среднего палеолита Алтая [Деревянко, 2010].

Район и объект исследования

Чагырская пещера (51о26′34,6′′ с.ш., 83о09′18,0′′ в.д.) находится в среднегорном поясе на левом берегу р. Чарыш, дренирующей отроги северного склона Ти-гирецкого хребта (Краснощековский р-н Алтайского края). Она имеет северную экспозицию, расположена на высоте 25 м над уровнем реки, приустьевой частью выходит на вертикальную поверхность уступа цокольной террасы высотой 50–60 м, сложенной серыми массивными нижнесилурийскими известняками. В пещере два зала площадью ок. 130 м2. Один из них дает начало трем почти полностью погребенным горизонтальной и вертикальным галереям. Субтерраль-ная толща пещеры включает семь литологических образований, среди которых выделяются голоценовые

Археология, этнография и антропология Евразии 1 (53) 2013 © Рудая Н.А., 2013

(слои 1–4) и плейстоценовые (слои 5–7) отложения. Палеолитические артефакты приурочены к шестому слою [Деревянко и др., 2010].

Климат района, в котором находится Чагырская пещера, континентальный со средней температурой января –14,5 ^оС, июля +17,9 ^оС. Годовое количество атмосферных осадков составляет 430 мм [Атлас…, 1991]. Современная растительность в окрестностях памятника представлена настоящими горно-степными дерновинно-злаковыми степями с участием ковылей Stipa zalesskii , S. cappilata , S. pennata , спиреи Spiraea trilobata , шиповника Rosa spinosissima . В схеме ботанико-географического районирования Алтая исследуемая территория относится к среднечарышскому таежно-кустарниково-лесостепному району Колыван-ско-Чарышского таежно-кустарниково-степного округа Западно-Алтайской провинции. Растительность района в целом отличается мозаичностью и включает как степные группировки, так и ассоциации остеп-ненных лугов, кустарники [Огуреева, 1980]. Широтно простирающиеся Тигирецкий и Коргонский хребты, расположенные южнее пещеры, первыми встают на пути влажных западных ветров, что обеспечивает развитие лесной и луговой растительности в их нижних частях, в т.ч. широкое распространение черневой тайги и лесов с сосной сибирской [Куминова, 1960].

Возраст отложений, содержащих палеолитические артефакты

Материалом для радиоуглеродного датирования послужил коллаген, выделенный по новому методу [Talamo, Richards, 2011] из костей бизона с признаками использования человеком (нарезки), найденных в шестом слое (табл. 1). По образцам из слоев 6б и 6в/1 получены даты в пределах 52–45 и > 52 тыс. л.н. Это позволяет отне сти данные отложения к финалу ермаковского (зырянского) оледенения или MIS4

(по: [Bassinot et al., 1994]). Применение комплекса геологических методов также дает основания заключить, что большая часть толщи шестого слоя сформировалась в указанное время и представляет собой тулинский лесс [Маркин, 2011], заключительная фаза образования которого соответствует четвертой стадии морской изотопной шкалы [Zykina, Zykin, 2008].

Методы и материалы

Для палинологического анализа в 2008–2009 гг., из всех слоев с интервалом 15–20 см было отобрано 103 образца (по 50–100 г сухого вещества). Их обрабатывали по сепарационной методике В.П. Гричу-ка [Пыльцевой анализ, 1950], объединенной с методом обработки палинологических проб (по: [Faegri, Iversen, 1989]). Перед сепарированием осадка в тяжелой жидкости к нему добавляли плавиковую кислоту для удаления силикатов. Подсчет пыльцевых зерен и спор проводился с помощью светового микроскопа с увеличением ×400. Для определения их таксономической принадлежности использовались определители и атласы [Куприянова, Алешина, 1972, 1978; Reille, 1992, 1995, 1998].

Образцы, приготовленные для спорово-пыльцевого анализа, были использованы также для подсчета непыльцевых палиноморф (НПП). Результаты палинологических исследований отражены на диаграммах, построенных с помощью программ Tilia и TiliaGraph [Grimm, 1991]. Кластерный анализ спорово-пыльцевых спектров с учетом их стратиграфической приуроченности проведен с применением программы CONISS [Grimm, 1987].

Типы растительности выделены на основании полученных палинотаксонов спорово-пыльцевых спектров методом биомизации [Prentice et al., 1996]. Суть метода состоит в том, что каждый палинотаксон в зависимости от его жизненной формы, экологии и от-

Таблица 1. AMS ¹⁴C-даты, полученные по костям Bison sp., найденным в шестом слое Чагырской пещеры

Слой, горизонт Материал 14C-дата, л.н. Лабораторный номер 6б, гор. 4 Фрагмент трубчатой кости > 52 000 MAMS 14353 6б, гор. 4 »         »        » > 52 000 MAMS 14354 6в/1, гор. 1 Фрагмент ребра 45 672 ± 481 MAMS 13033 6в/1, гор. 1 Фрагмент трубчатой кости > 52 000 MAMS 14355 6в/1, гор. 2 Фрагмент ребра 48 724 ± 692 MAMS 13034 6в/1, гор. 3 Фрагмент трубчатой кости 50 524 ± 833 MAMS 13035 6в/1, гор. 3 »         »        » > 52 000 MAMS 14356 6в/1, гор. 3 »         »        » > 52 000 MAMS 14357 6в/1, гор. 3 »         »        » > 52 000 MAMS 14358 ношения к некоторым климатическим показателям попадает в определенный функциональный тип растительности (ФТР), а если слагающие его виды имеют разную экологию, то в несколько. Результат распределения таксонов по ФТР выражается в виде ФТР-так-сонной матрицы. Функциональные типы растительности объединяются в биомы, образуя ФТР-биомную матрицу. Набор определенных ФТР характеризует определенный биом. В итоге создается таксон-биомная матрица, в которой каждый палинотаксон отнесен к одному или нескольким биомам.

Количественно близость совокупности таксонов палинологического образца к определенному биому (вес биома) рассчитывается по формуле [Ibid.]:

где A_ik – близость совокупности таксонов палинологического образца i к биому k ; ∑ _j – сумма всех таксонов палинокомплекса; δ_ij – попадание в таксон-биомную матрицу для биома i и таксона j ; p_ik – содержание таксона в процентах; θ_j – порог попадания таксона в расчеты, выраженный в процентах. Математическая операция по извлечению квадратного корня применяется для того, чтобы стабилизировать разное процентное содержание таксонов и повысить чувствительность метода к таксонам, не показывающим большого обилия. Попадание таксона в ФТР и биомы имеет определенный статистический порог (принятый 0,5 %), который необходим для исключения таксонов с единичным содержанием пыльцевых зерен или переотложенных форм. Результат реконструкции выражается количественно в виде веса каждого биома в определенном спектре. Для его расчета метод опирается на положения нечеткой логики. Определяющим будет биом с наибольшим весом, а при наличии нескольких с одинаковым весом – тот, в котором наименьшее количество ФТР.

Прежде чем применять метод биомизации для отложений Чагырской пещеры, расположенной в горной местности, его протестировали на 47 субфоссильных спорово-пыльцевых спектрах, полученных в различных горных ландшафтах Российского Алтая [Рудая, 2010]. Биомизация показала, что совпадение реально существующих типов растительности и реконструируемых по субфоссильным спектрам составляет 61 %. Для оценки согласованности наблюдаемых и полученных при реконструкции биомов был применен статистический критерий каппа [Monserud, 1990]. Значение каппа, рассчитанное по табл. 2, составляет 0,42, что свидетельствует о заметной согласованности [Prentice et al., 1992]. Этот хороший результат позволяет использовать метод биомизации для интерпретации данных палинологического анализа отложений Чагырской пещеры.

Таблица 2. Сравнение численных значений реконструированных биомов и реально наблюдаемых в точках отбора проб

Наблюдаемые	Реконструированные
	Степь	Холодные листопадные леса	Тайга
Степь Холодные листопадные леса Тайга	10 0 7	0 1 1	6 4 18

Результаты анализа и интерпретация палинологических данных

Спорово-пыльцевые записи разрезов 2008 и 2009 гг. в Чагырской пещере позволили выявить не сколько палинологических комплексов, границы которых не всегда совпадают с границами литологических слоев. На основании полученных таксонов были выделены функциональные типы растительности и соответствующие им доминирующие биомы (табл. 3).

Палинологическая характеристика дается как по отдельным литологическим слоям, так и по функциональным кластерам.

Слой 1. Преобладают травянистые палинотаксоны с заметным участием полыней ( Artemisia ), сложноцветных (Asteroideae, Cichorioideae) и злаков (Poaceae). Для времени накопления слоя характерны степи, по составу палинологических спектров соответствующие современным (рис. 1, 2).

Слой 2. По сравнению со слоем 1 повышается доля пыльцы Cichorioideae и разнотравья. Причиной увеличения количества пыльцевых зерен Cichorioi-deae – подсемейства сложноцветных, включающего большое число синантропных видов и сорняков (одуванчик, осот), – может быть хозяйственная деятельность людей, обитавших в пещере (см. рис. 1, 2).

Слой 3 (описание по разрезу 2009 г.). Доминируют травянистые палинотаксоны с участием Asteroideae, Cichorioideae и разнотравья. Увеличивается процент пыльцы сосны сибирской ( Pinus sibirica ) и обыкновенной ( P. sylvestris ), спор папоротников. В целом реконструируются степные сообщества, хотя возрастает влияние и лесной компоненты (см. рис. 1, 2).

Слой 4. Видимо, заполнение антропогенного происхождения (в разрезе 2009 г. отсутствует). Доминирует пыльца Cichorioideae. Заметно участие маревых, злаков и полыней (см. рис. 1).

Слой 5. Данный слой, в отличие от трех вышележащих, характеризуется повышенным содержанием пыльцы древесных. В спектрах верхней части значительна доля пыльцевых зерен хвойных: Pinus sibirica , P. sylvestris , пихты Abies и ели Picea (см. рис. 2, 3).

Таблица 3. Доминирующие биомы, реконструируемые по палинологическим данным из отложений Чагырской пещеры

Биомы	ФТР	Таксоны
Тундра Холодные листопадные леса Тайга Степь	Арктоальпийские полукустарнички Злаки Осоки Вересковые Бореальные листопадные Холодные бореальные вечнозеленые хвойные Эвритермные бореальные вечнозеленые хвойные Вересковые Бореальные листопадные Бореальные вечнозеленые хвойные Умеренно-бореальные кустарники Эвритермные бореальные вечнозеленые хвойные Вересковые Степные травы и кустарнички Злаки	Duschekia fruticosa, Betula sect. Nanae , Saxifraga Poaceae Carex Ericales Betula sect. Albae, Larix Pinus sibirica Pinus sylvestris Ericales Betula sect. Albae, Larix Picea Lonicera Pinus sylvestris Ericales Asteraceae (включая Artemisia ), Apiaceae, Brassi-caceae, Caryophyllaceae, Chenopodiaceae, Faba-ceae, Geraniaceae, Lamiaceae , Plantago, Pole-monium, Ranunculaceae, Rosaceae, Rubiaceae, Valerianaceae Poaceae

Древесные                           Травы                   Споры НПП

40 80   20                             20 40 20 60 20 20   20 20                            20               50       20*100 300 '        ‘            2 4 6

шт                    Сумма квадратов

Рис. 1. Результаты палинологического исследования слоев 1–4 разреза 2008 г. (квадраты К7, Л7). Др./Тр. – соотношение древесной и травянистой растительности.

ьиЬвскнэЬноя aeapiojaisv aeaoeod а ваз Bq bj asaoBjadAo etsiiugpv douo и iqhAURu етЛэ

Х1Ш aeqjaH J оберем J аваэв1иошп J aeaoeiqny J esoiqeo$ J aeaoeinuedujeo J aeaoeAiew J SniHAjOAUGO J aeaoeiuejdQ -* эеэоеиеиэ|ел -1 aeaoeuo6A|Od ^ aeaoeidv-1 aeaoeoissejg J эеэое1ше1J aBaoBiiAqdoAjBO-1 эваов8оу -1 шшрцещ J эваэв|пэипиву J aBaoBipodouaqo J

_______ aeapiouoqoio ejpaqdg ^J

X"BSJ эаЛ)-9еием pas e/njog J edX)-9eqiv pas ein)9g J dds ein)9g J эеэоеиу J еээу J $9iqv J dds snuij J suisgAiXs snuia

Рис. 2. Результаты палинологического исследования слоев 1–3, 5 разреза 2009 г. (квадраты Л8, Н8). Др./Тр. – соотношение древесной и травянистой растительности; ХЛЛ – холодные листопадные леса.

поид

8 £ 8 8 8

Ф Ф Ф Ф Ф

5656 б ф ф ф боб

Ф Ф ^Ф ф ф ф оббббб

§8858888

ОО о douo и iqhqiriRU еннАэ eneaiy *

эваэвзоу ■ шпдэнвщ £ аеээе|пэипиеу L аеээеюдЛэ^

эврцвдио ,

ШПиЛЩО1Э1^¹ " SU пи эр I J

BBpiAjg1

uinipodopAj1 iunipueid,

Х1Ш dBqjdH* • * ^e " oBeiueid¹ ;• uiniuouiqod¹. • aBaoBinv, • аеээвшошп^J • авээвивиэ|вл^ > ■ -авээвившпу :

BSOiqBDsV : эвээв|nuвdшвэ■^, : aBdOBAiB^¹ : -

SninAjOAUOO J :    _ uojeBoujBiod L ;

8пи6вав13* : - aBaoB!in^J :

aBaoBiuBjao^ ; - -эваэвиЬ6А|оу *• : аваэвдв^^ -9B9oeidv£:- -aBaoBoissBjg '- — аваэв1швт^-:-   - aBaoB||AqdoAjBO J - авэрюиоцэ1Э^ P ■ *

эвээвоуJ 1 aBaoBipodouaqo* :■

В181шеу\/^Ж '• bjpeqddV : aBaoBUBinssojg-¹ :

' euqdBQ¹ : bjboiuoj* : snukbBO¹ *-

XljBS^ : Bsooqnjj Bqaqosna, : 9BUBN pes Bin)ogL :-eeqiv pes Bimeg1 5- dds Bimag *■ * - -dds эваовиу^-:- ■ -xueq1 :

везу*- j” ■ - sqqvL ■- - -dds snuid ^ > ■ -suisbaiAs snuid1-; 1 ■

8 ^

l ■ I ■

I.I

■ Mdaioeu)!

Рис. 3. Результаты палинологического исследования слоев 3, 5–7 разреза 2008 г. (квадраты Л6, М7).

douo и мЬятяи вннАэ

«HhediHahHOx

Рис. 4. Результаты палинологического исследования слоя 6 разреза 2009 г. (квадраты Л8, М8, Н8).

Рис. 5. Результаты палинологического исследования слоев 6В2 и 7 разреза 2009 г. (квадраты Л8, М8).

Усл. обозн. см. рис. 2.

Слой 6а. В целом преобладает пыльца травянистых растений (Poaceae, Asteroideae, Cichorioideae) и реконструируются степные сообщества, хотя в верхней части слоя еще значительно участие хвойных (рис. 3, 4).

Слои 6б и 6в/1. Абсолютно доминирует пыльца травянистых растений. В палиноспектрах разреза 2008 г. существенно возрастает участие злаков, а в спектрах разреза 2009 г. – Cichorioideae и Asteroideae. Методом биомизации реконструируются степные ценозы (см. рис. 3, 4).

Слой 6в/2. В единственном образце из этого слоя в разрезе 2009 г. до 80 % доходит доля пыльцы древесных, представленных в основном сосновыми. В двух пробах из разреза 2008 г. отмечаются пыльцевые зерна злаков, Betula spp. и Asteroideae (см. рис. 3, 5).

Слой 7. Для него характерна низкая концентрация пыльцы и спор, многие пробы «пустые». Из четырех репрезентативных спектров (содержание пыльцы и спор в образцах позволило насчитать статистически значимое количество зерен) по трем реконструируются таежные биомы, а по одному – холодные листопадные леса (см. рис. 3, 5).

В слоях 5 и 6 разреза 2008 г. выделены кластеры, границы которых не совпадают с границами литологических слоев (см. рис. 3).

Кластер I (глубина 35–95 см). Он объединяет спорово-пыльцевые спектры слоя 5 и верхней части слоя 6а.

Отличительной особенностью кластера является относительно высокое процентное содержание пыльцы древесных ( Pinus sibirica , P. sylvestris , Picea ). В верхней части слоя 6а отмечено наибольшее в подразделениях шестого слоя ее количество. Травянистые таксоны представлены в основном сложноцветными (включая Cichorioideae и Artemisia ), злаками и маревыми.

Кластер II (глубина 95–130 см). В него входят па-линоспектры нижней части слоя 6а и верхней слоя 6б. Для кластера характерно резкое уменьшение содержания пыльцы древесных пород, хотя в некоторых спектрах оно все еще достигает 20 %.

Кластер III (глубина 130–160 см). Он включает спорово-пыльцевые спектры нижней части слоя 6б и верха слоя 6в/1. Здесь почти полностью исчезает пыльца деревьев. Другой особенностью является увеличение роли злаков.

Доминирующим биомом, реконструируемым для всех трех кластеров, является степь.

Образцы из нижней части слоя 6в/1, а также из слоев 6в/2 и 7 разреза 2008 г. содержат пыльцевые зерна и споры в минимальных концентрациях, что делает кластеризацию нецелесообразной (см. рис. 3).

Непыльцевые палиноморфы представлены в основном хламидиоспорами эндомикоризного гриба Glomus, который встречается во всех геологических слоях и может служить показателем почвенной эрозии, в т.ч. и в результате человеческой деятельности [van Geel et al., 2003]. В голоценовых слоях встречены остатки раковинной амебы Arcella arenaria var. compressa, космополитного вида, обитающего в моховых подушках или влажной лесной подстилке; и яйцевые оболочки круглого червя власоглава Trichuris trichiura, являющегося паразитом толстой кишки только человека.

Интерпретация данных, полученных по палинологическим записям разрезов 2008 и 2009 гг., позволяет реконструировать существование степей и сухого климата во время накопления отложений голоценового возраста (слои 1–3), а также плейстоценовых – нижней половины слоя 6а, слоев 6б и 6в/1.

В Западной Сибири отложения ермаковского стадиала формировались в условиях тундровых и лесотундровых ландшафтов, которые лишь в конце эпохи сменились северотаежными. Климат менялся от арктического в начале оледенения к умеренно-холодному бореальному в период относительного потепления и вновь к холодному в конце стадиала [Волкова, 1969; Волкова, Кулькова, 1984]. Согласно палинологическим данным, в таежной части Северо-Западного Алтая на заключительном этапе ермаковского времени отмечаются две фазы развития природной обстановки [Природная среда…, 2003]. Первая, c относительно влажным и холодным климатом, характеризуется высоким содержанием пыльцы ели и сосны обыкновенной при резком снижении концентрации пыльцы березы и полном отсутствии пыльцевых зерен широколиственных растений в палинологических спектрах. Во время второй фазы массивы еловой тайги заметно сократились, что отражает изменение климата на более сухой. Распространение степной тундровой и лесотундровой растительности стадии MIS4 фиксируется также в палинологических записях, полученных при глубоководном бурении на оз. Байкал. В бассейне р. Селенги существовали маревые и разнотравно-злаковые степи. Резко-континентальный климат был холодным и аридным [Bezrukova et al., 2003].

Результаты спорово-пыльцевого анализа шестого слоя Чагырской пещеры, вмещающего палеолитические артефакты, в целом хорошо согласуются с полученными при исследовании этих отложений другими естественно-научными методами. Согласно палинологическим материалам, а также данным о видовом составе фауны крупных млекопитающих [Васильев, 2009], шестой слой, вероятно, формировался в условиях относительно сухого климата и господствования степных ландшафтов. Это не противоречит общей схеме развития природной обстановки в финале ермаков-ского стадиала на юге Западной и Восточной Сибири.

Возрастание роли лесных формаций или лесостепи в районе среднего течения Чарыша, что предполагает повышение влажности климата, реконструируется во время накопления пятого слоя и верхней половины слоя 6а. Природные условия в период формирования седьмого слоя также характеризуются развитием лесной растительности.

Заключение

На основе геологических, палинологических и палеонтологических данных, а также результатов прямого датирования можно предположить, что отложения, включающие технокомплекс сибирячихинской культуры Чагырской пещеры, накапливались в период, соответствующий концу четвертой стадии морской изотопной шкалы, и относятся к финалу ермаковского оледенения. В это время в условиях сухого холодного климата в окрестностях Чагырской пещеры были распространены степные ландшафты.