На правах рукописи

Матросова Татьяна Владимировна

КЛИМАТ И РАСТИТЕЛЬНОСТЬ АНАДЫРСКОГО ПЛОСКОГОРЬЯ

ЗА ПОСЛЕДНИЕ 350 ТЫС. ЛЕТ

(ПАЛИНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

ОСАДКОВ ОЗЕРА ЭЛЬГЫГЫТГЫН)

25.00.25 – геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Москва 2009

Работа выполнена в лаборатории геологии и палеогеографии кайнозоя СевероВосточного комплексного научно-исследовательского института ДВО РАН Научные руководители: кандидат географических наук Ложкин Анатолий Владимирович кандидат географических наук Галанин Алексей Александрович

Официальные оппоненты: доктор географических наук Борисова Ольга Кимовна кандидат географических наук Каревская Инесса Андреевна

Ведущая организация: Тихоокеанский институт географии Дальневосточного Отделения Российской Академии Наук, Владивосток

Защита состоится «9» октября 2009 г. в «1100» на заседании диссертационного совета Д 002.046.04 в Институте Географии РАН по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29; факс (495) 9590033; e–mail: [email protected]

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института Географии РАН.

Отзывы в 2–х экземплярах, заверенных печатью учреждения, просьба направлять по адресу: 119017, Москва, Старомонетный пер., 29; факс (495) 9590033;

e–mail: [email protected] Автореферат разослан «26» августа 2009 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат географических наук И. С. Зайцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Полярные области оказывают большое влияние на формирование климата нашей планеты. Для реконструкции палеоклимата проводится изучение климатических сигналов, зафиксированных в таких естественных архивах, как лед покровных ледников, морские и континентальные отложения.

Арктические ландшафты и экосистемы чутко реагируют даже на незначительные климатические колебания, которые отражаются в изменениях видового состава и структуры растительных сообществ, смещениях границ их ареалов. Наиболее информативны для палеогеографических реконструкций озерные отложения, поскольку они представляют собой непрерывные летописи.

В Северном полушарии последовательную информацию об истории климата и окружающей среды с плиоцена дают немногочисленные морские керны [Kotilainen, Shackleton, 1995; Keigwin, 1998; Aksu et al., 1988; Speilhaugen et al., 1997]. Важные палеоклиматические данные для позднего неоплейстоцена Арктики получены в результате исследований в арктических регионах Сибири [Северный…, 1970; и др.], море Лаптевых и на архипелаге Северная Земля [Melles et al., 1994; и др.], при бурении ледникового щита в Гренландии (GRIP, GISP2) [Grootes et al., 1993; и др.].

Данные по континентальным районам Арктики и особенно по СевероВостоку Азии до настоящего времени были получены по разрозненным разрезам, плохо датированным. Результаты международного комплексного изучения осадков оз. Эльгыгытгын («Палеоклиматическая запись озера Эльгыгытгын: предварительные исследования» (проект NSF ATM 96–15768); и др.) могут восполнить этот пробел. Озеро (67°30 с. ш., 172°05 в. д.) расположено на севере Анадырского плоскогорья и возникло около 3,4 млн. л. н. [Layer, 2000] в результате падения метеорита [Гуров, Гурова, 1980а, 1980б; Гуров и др., 1983]. Мощность осадков, формировавшихся практически непрерывно в течение всего четвертичного периода, составляет около 370 м [Niessen et al., 2000;

Niessen et al., 2002; Nissen, 2007]. Таким образом, оз. Эльгыгытгын является одним из древнейших арктических озер Земли и представляет собой уникальный объект для палеоклиматических исследований на основе палинологических данных.

Цель и задачи исследования. Основная цель работы заключается в реконструкции растительности и климата Анадырского плоскогорья за последние 350 тыс. лет на основе палинологического изучения осадков оз. Эльгыгытгын. В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1) выявить особенности формирования рецентных спорово-пыльцевых спектров донных отложений оз. Эльгыгытгын на границе вода – осадок;

2) изучить спорово-пыльцевые спектры отложений оз. Эльгыгытгын (керны скважин PG 1351, LZ 1024) и выделить пыльцевые зоны, отражающие изменения растительности и климатических условий;

3) на основе комплексного подхода (привлечение палинологических, радиоуглеродных, термолюминесцентных, палеомагнитных, геохимических данных) установить последовательную смену растительности Анадырского плоскогорья за последние 350 тыс. лет;

4) реконструировать климат и провести корреляцию со смежными регионами и морскими изотопными стадиями.

Фактический материал и личный вклад автора. Работа выполнена в лаборатории геологии и палеогеографии кайнозоя СВКНИИ ДВО РАН в рамках программы НИР лаборатории «Эволюция природной среды и климата Дальнего Востока в позднем кайнозое», проекта ATM–0117406 «Centennial-toMillenial-Scale Climatic Fluctuation in Northeast Siberia during the Last Glacial Cycle» и по Государственному контракту № 43.700.12.0034 от 14 апреля 2003 г. Минпромнауки на исследования оз. Эльгыгытгын, при поддержке грантов: проект РФФИ 03–05–64294, проект РФФИ 06–05–64129. В основу работы положены результаты исследований кернов скважин, полученных в результате трех международных экспедиций в 1998, 2000, 2003 гг. и предоставленные автору для проведения палинологического анализа. Были изучены осадки по скважинам PG 1351 и LZ 1024 глубиной 12,8 и 16,7 м соответственно. Для анализа рецентных спектров исследованы отложения 56 скважин (LZ 1024–1079) глубиной 0–2 см. Всего было просмотрено 373 образца. Из них проб было просмотрено палинологом Б. В. Белой и передано автору.

Защищаемые положения:

1) рецентные спорово-пыльцевые спектры осадков оз. Эльгыгытгын отражают состав современной растительности кустарниковых тундр Анадырского плоскогорья;

2) в пределах Анадырского плоскогорья на протяжении последних 350 тыс. лет установлены повторяющиеся изменения растительного покрова от лиственничных лесов до арктических тундр, что свидетельствует о пяти теплых и четырех холодных климатических интервалах;

3) для спорово-пыльцевых спектров, характеризующих теплые эпохи, выявлена закономерная последовательность пыльцевых зон: зона Betula, зона Alnus, зона Pinus s/g Haploxylon.

Научная новизна. Впервые на основе палинологических и геохронологических данных установлены непрерывные изменения природной среды Анадырского плоскогорья за последние 350 тыс. лет. Развитие растительности в теплые эпохи выражается в последовательной смене фаз: кустарниковая березовая тундра сменяется крупнокустарниковой ольховниковой тундрой. Затем широкое распространение получают представители секции Pinus s/g Haploxylon. Получены первые доказательства наличия потепления климата на СевероВостоке Азии в конце поздненеоплейстоценового похолодания.

Практическая значимость. Полученные новые сведения будут использованы для составления стратиграфической схемы Чукотки. Установленные закономерные колебания палеоклимата могут быть учтены при создании моделей будущих климатических изменений. Данные о рецентных споровопыльцевых спектрах осадков оз. Эльгыгытгын могут быть использованы для интерпретации палинологических данных по соседним регионам Арктики и Субарктики. Результаты изучения озерных отложений могут служить надежной основой для корреляции осадочных отложений разных фаций.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 26 работ, из них 10 в журналах из списка ВАК. Результаты исследований докладывались на Международном палинологическом семинаре «Пыльца как индикатор состояния окружающей среды и палеоэкологические реконструкции»

(г. Санкт-Петербург, 2001), на Международной рабочей конференции «Оз.

Эльгыгытгын» (г. Лейпциг, Германия, 2004), на Дальневосточной региональной конференции, посвященной памяти А.П. Васьковского (95-летие) «Геология, география и биологическое разнообразие Северо-Востока России» (г. Магадан, 2006), на Всероссийской научной конференции «Чтения памяти академика К. В. Симакова» (г. Магадан, 2007).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 155 наименований. Общий объем составляет 197 страницы и включает 17 рисунков, 8 таблиц, 5 приложений.

Автор выражает искреннюю благодарность научным руководителям к.г.н. А.А. Галанину и к.г.н. А.В. Ложкину за советы, всестороннюю помощь при написании диссертации. Особую признательность хочу выразить к.г.н.

П.С. Минюку, д.г.н. В.Н. Смирнову, к.н.г. О.Ю. Глушковой (СВКНИИ ДВО РАН, Магадан), Т.В. Сапелко (Институт Озероведения РАН) за внимание и ценные замечания.

Глава 1. Физико–географическая и геологическая характеристика Анадырское плоскогорье (рис. 1) расположено в центральной части Чукотки. Абсолютные отметки вершин плоскогорья редко достигают 1 000 м.

Плоскогорье сложено вулканитами Охотско-Чукотского вулканогенного пояса. Климат территории резко континентальный. В геоботаническом отношении растительность Анадырского плоскогорья относится к подзоне южных кустарниковых и типичных тундр.

Оз. Эльгыгытгын (см. рис. 1) находится на севере Анадырского плоскогорья на высоте около 500 м. Климат формируется под влиянием воздушных масс, приходящих с юга и севера, что отражается в сочетании континентальных и океанических климатических признаков. Среднегодовая температура составляет -10,3С. Средняя температура января -28,4С, средняя температура июля +8,3С. Среднее количество осадков в январе составляет 21,5 мм, среднее количество осадков в июле – 47,4 мм. Кустарниковая растительность развита очень слабо. Преобладают кустарничково-лишайниковые тундры, которые относится к горному варианту подзоны типичных тундр.

Рис. 1. Орографическая схема Чукотки [по Е.А. Мясникову. Геодинамика…, 2006]: а) – горные хребты и основные водоразделы; б) – впадины. Хребты: 1 – Олойский, 2 – Анюйский, 3 – Чуванский, 4 – Щучий, 5 – Осиновский, 6 – Пекульней, 7 – Пегтымельский, 8 – Чантальский, 9 – Экитыкский, 10 – Искатель, 11 – Генканый, 12 – Золотой, 13 – кряж Алганский, 14 – Рарыткин, 15 – Майнопылгинский, 16 – Южно-Майнский. Впадины: Т – Чаунская, С – Ванкаремская, У – Анадырская, Ф – Анюйская Исследованием озера занимались В.С. Обручев, И.А. Некрасов, И.В. Васецкий, В.Г. Желтовский, Ф.Б. Раевский, Е.П. Гурова, В.И. Фельдматов, В.Ф.

Белый, О.Ю. Глушкова, М.И. Райкевич, Ю.П. Кожевников, И.В. Дорогой, И.А.

Черешнев, М.Б. Скопец, В.Г. Харитонов. Как объект палеогеографических исследований оз. Эльгыгытгын привлекло внимание в конце 90-х годов. На озеро состоялось три экспедиции, в результате которых получены новые данные по изменению растительности и климата со среднего неоплейстоцена.

В геологическом прошлом кратер озера являлся ограниченной и постоянной площадью сноса. Отсутствуют крупные реки, впадающие в озеро. Все это позволяет предположить, что главной причиной изменения палеообстановок внутри бассейна являлся климат. Осадки озера накапливались в течение всего четвертичного периода и содержат длительные непрерывные климатические летописи. В связи с этим озеро представляет уникальный объект для палеоклиматических исследований.

Глава 2. Изученность четвертичной палеогеографии Чукотки По исследованию четвертичной палеогеографии Чукотки накоплен большой материал это работы С. В. Обручева (1939), Н. В. Сакса (1953), В. М.

Пономарева (1953), О. М. Петрова (1966), М. В. Муратова (1973), С. Ф. Биске (1978), А. А. Свиточа (1980), В. Ф. Иванова (1984), Н. Б. Верховской (1986, 1987) и др. В общих чертах определены этапы развития растительности и климата в плейстоцене и голоцене, указывающие на прогрессирующее похолодание климата.

Анализ опубликованных данных показал недостаточную изученность неоплейстоценовых отложений. Выделенные стратиграфические интервалы в ряде случаев имеют противоречивые характеристики растительности и климата. Отсутствуют надежные датировки. Наиболее изучены отложения последнего оледенения, которое характеризуется широким распространением тундростепей и максимальным похолоданием климата. Пыльцевые летописи озерных осадков, полученные в рамках международных проектов «Глобальные изменения прошлого» («Past Global Changes Project»), «Палеоклимат арктических озер и эстуариев» («Paleoclimates from Arctic Lakes and Estuaries»), «Полюс – Экватор – Полюс» («Pole – Equator – Pole Paleoclimates Project»), позволили выполнить реконструкцию растительности и климата с конца позднего неоплейстоцена до современности. Непрерывная пыльцевая летопись осадков оз. Эльгыгытгын в сочетании с геохронологическими, палеомагнитными и геохимическими данными позволяет установить последовательные этапы изменения растительности и климата со среднего неоплейстоцена до современности.

Материалом для исследования послужили образцы из кернов осадков оз. Эльгыгытгын (скважины PG 1351, LZ 1024, LZ 1024–1079). Палинологические пробы отбирались через 5–10 см. Рецентные пробы из донных отложений (скважины LZ 1024–1079) были отобраны с глубины 0–2 см. Для извлечения пыльцы и спор из озерных отложений была использована методика обработки палинологических проб озерных отложений, предложенная Дж. Иверсеном [Textbook…, 1997].

Препараты изучались под световым микроскопом Amplival при увеличении в 400–600 раз. Определение пыльцы и спор проводилось с использованием атласов-определителей и эталонной коллекции пыльцы и спор современных растений лаборатории геологии и палеогеографии кайнозоя СВКНИИ ДВО РАН.

Для статистического анализа в каждой пробе при наличии достаточного количества пыльцы подсчитывалось не менее 300 пыльцевых зерен. При химической подготовке образцов (объемом 3 см3) в них добавлялись таблетки с определенным количеством «экзотических» спор (Lycopodium clavatum), что позволяет определять концентрацию пыльцы в 1 см3 осадка, а при датировании определенных уровней также количество пыльцы, выпадавшей на единицу поверхности (1 см2) в год (скорость накопления пыльцы, PAR). Процентные соотношения считались двумя способами: 1) количество пыльцы и спор принималось за 100%; 2) количество пыльцы принималось за 100%, а процентное содержание спор рассчитывалось как относительная величина от 100% всей пыльцы. Результаты спорово-пыльцевого анализа оформлены в виде таблиц и диаграмм, выполненных с помощью компьютерных программ Microsoft Excel, TILIA, TILIAgraph, CorelDraw. В главе также приведены основные понятия и принципы, используемые при описании палинологических данных (споровопыльцевой спектр, палинозона (пыльцевая зона).

При реконструкции растительности применялся метод аналогов. Для ископаемых спектров подыскивались аналогичные современные споровопыльцевые спектры [Клопотовская, 1973]. Этот метод положен в основу компьютерной программы «метод аналогов» (неформальное название). Эту программу создал M. Duvall (Бейтс колледж, штат Мейн, США). Программа включает данные о 310 современных спектрах из донных осадков озер Северо-Востока Сибири и Аляски, а также о координатах и высотной отметке каждого современного образца. Эти данные сопоставляются со споровопыльцевыми спектрами фоссильных образцов. C помощью SCD – метода «статистического коэффициента» [Overpeck et al., 1985] – можно оценить, насколько найденный современный аналог соответствует ископаемому спектру.

Для реконструкции палеоклиматов использовались специальная компьютерная «климатическая» (неформальное название) программа [Андерсон, Ложкин, 2004]. Она позволяет определить климатические параметры для каждого местонахождения современного спектра-аналога, который определен для ископаемого спектра. Программа включает в себя информацию о климате, распределенную по глобальной координатной сетке с ячейками 0,5° по широте и долготе. Основой этой информации являются данные метеорологических станций. Для каждого ископаемого образца получаем климатическую информацию, которая может включать климатические данные по нескольким местоположениям. В этом случае выбирается среднее арифметическое значение [Андерсон, Ложкин, 2004].

Использование актуалистических моделей при реконструкции растительности по ископаемым спектрам подразумевает непременное изучение современного спектра и его сравнение с составом растительности. Было изучено 56 поверхностных проб (скважины LZ 1024–1079) из донных отложений озера.

В спорово-пыльцевых спектрах рецентных проб преобладает пыльца группы древесных и кустарниковых растений (60–80%). Доминирует пыльца Alnus (28–55,6%). Содержание пыльцы Pinus s/g Haploxylon 1,5–24,7%, Betula – 13,6–26,2%, Salix – 0,2–0,8%. Количество пыльцы группы кустарничковых и травянистых растений изменяется в пределах от 16,6 до 33,6%. В группе преобладает пыльца Poaceae (6,1–19%), Cyperaceae (1,4–15,1%). Споры представлены спорами Sphagnum (0,6–4,1%), Lycopodium alpinum (0,2–0,4%), Lycopodium pungens (0,2–0,3%), Huperzia arctica (0,2–0,7%), Selaginella rupestris (0,5–3,6%), Polypodiaceae (0,3–1,7%). Такие спектры характеризуют южные кустарниковые тундры.

При сравнении состава современной флоры и спорово-пыльцевых спектров установлено, что главную роль при формировании спектров оз. Эльгыгытгын играет заносная пыльца. Кустарниковая растительность в окрестностях озера представлена 2 родами (Betula и Salix). В спорово-пыльцевом спектре, кроме этих двух родов, была определена пыльца Pinus s/g Haploxylon и Alnus, которые не растут в районе озера. При интерпретации ископаемых пыльцевых спектров содержание пыльцы Pinus s/g Haploxylon менее 25% и Alnus менее 35% следует считать ее занесенной с соседних территорий. Пыльца Chenopodiaceae, споры Lycopodium alpinum, L. pungens тоже занесены ветром.

В рецентных спектрах озера установлено довольно низкое содержание пыльцы местных растений – ивы, верескоцветных, трав, что не соответствует их ландшафтной роли.

Рецентные спорово-пыльцевые спектры осадков озера Эльгыгытгын отражают региональные особенности развития современной растительности Анадырского плоскогорья.

В работе использовалась стратиграфическая шкала четвертичной системы, принятая Межрегиональной Стратиграфической Комиссией от 18 ноября 2005 г. [Стратиграфический…, 2006]. Для определения границ этапов неоплейстоцена и голоцена использовались геохронологические данные: некалиброванные радиоуглеродные датировки и термолюминесцентные определения возраста осадков оз. Эльгыгытгын [Nowaczyk et al., 2002; Forman et al., 2007;

Juschus et al., 2007], а также геохимические и палеомагнитные данные [Nowaczyk et al., 2002; Minyuk et al., 2007; Melles et al., 2007].

Глава 4. Литология и спорово-пыльцевые спектры осадков Разрезы скважин PG 1351 и LZ 1024 представлены различными илами, расчлененными на ряд пачек, отличающихся по текстурным особенностям и цвету осадков.

Для каждой пробы были получены спорово-пыльцевые спектры. На пыльцевой диаграмме скважины PG 1351 выделено 14 пыльцевых зон (рис. 2), на диаграмме LZ 1024 – 23 пыльцевые зоны (рис. 3). Пыльцевые зоны объединены в три группы.

Первая группа представлена в скважине PG 1351 зонами Eg1, Eg5, Eg9, Eg11, Eg12, в скважине LZ 1024 – зонами Е23, Е19, Е12, Е8, Е6, Е5. Спектры этих зон отличаются высоким содержанием группы кустарничковых и травянистых растений. Доминируют пыльца Poaceae (до 90%), Artemisia (до 38%), Papaveraceae (до 18%), споры Selaginella rupestris (до 80%), и отмечается крайне низкое (0,2-10%) содержание или отсутствие пыльцы кустарников.

Вторая группа пыльцевых зон – Eg2, Eg3, Eg4, Eg10 (скважина PG 1351) и Е18, Е17, Е16, Е15, Е13, Е7 (скважина LZ 1024) – характеризуется более высоким содержанием пыльцы кустарников: Pinus s/g Haploxylon (до 5%), Betula (до 25%), Alnus (до 15%). В группе кустарничковых и травянистых растений появляется пыльца Ericales (до 10%), Artemisia составляет до 10% и, как и в первой группе, доминирует пыльца Poaceae (до 60%), возрастает роль пыльцы Cyperaceae (8–20%). Количество спор Sphagnum больше, чем в первой группе (до 15%).

Третья группа пыльцевых зон – Eg6, Eg7, Eg8, Eg13, Eg14 (скважина PG 1351) и Е22, Е21, Е20, Е14, Е11, Е10, Е9, Е4, Е2, Е1 (скважина LZ 1024) – отражает резкое увеличение количества пыльцы кустарников Pinus s/g Haploxylon (до 60%), Betula (до 50%), Alnus (до 50%).

Пыльцевые диаграммы по скважинам PG 1351 и LZ 1024 хорошо сопоставляются между собой (зона Eg1 с зоной Е19; Eg2 с E18, Eg3 с E17+E16+E15, Eg4 с E14+Е13; Eg5 с Е12; Eg6 с Е11, Eg7+Eg8 с Е10+Е9; Eg9 с Е8; Eg10 с E7, Еg11 с Е6; Eg12 с Е5+Е4+Е3; Eg13 с Е2, Еg14 с Е1) (см. рис. 2, 3) и дополняют друг друга. Все это совместно с полученными датировками позволяет рассматривать колонки скважин как единый разрез и восстанавливать по нему этапы изменения растительности Анадырского плоскогорья со среднего неоплейстоцена до настоящего времени.

Глава 5. Реконструкция растительности и климата Анадырского плоскогорья за последние 350 тыс. лет Для ископаемых спорово-пыльцевых спектров скважины PG 1351 с помощью компьютерной «Программы аналогов» были определены современные аналоги. Почти для всех образцов были установлены статистические коэффициенты (SCD), характеризующие степень сходства современных и ископаемых спектров. Все ископаемые спектры, за исключением уровней 84; 199; 221,4 и 228,9 см, имеют аналоги среди современных спорово-пыльцевых спектров (SCD < 0,4). Вместе с тем, спектры зон Eg1–Eg5, верхней части зоны Eg9 и зон Eg9–Eg11 имеют относительно слабые аналоги. Очень хорошие аналоги характеризуют зону Eg7, нижнюю часть зоны Eg8 и зону Eg13. Хорошие аналоги имеют спорово-пыльцевые спектры верхней части зоны Eg4, Eg6 и верхней части зоны Eg14. Палеоклиматические реконструкции по очень хорошим и хорошим аналогам более надежны, в то время как реконструкции по более отдаленным возможным аналогам требуют осторожности [Матросова и др., 2004].

Пыльцевые зоны с преобладанием травянистых растений (Е23, Eg1/Е19, Eg5/Е12, Eg9/Е8, Eg12/Е5+Е4+Е3) (см. рис. 2, 3) относятся к ледниковым эпохам и отражают развитие травянистых тундр. Для этих зон отмечаются слабые аналоги. Их использование может вызывать сомнение. Аналоги сосредоточены на о. Врангеля, где климат арктический морской. Скорее всего, пыльцевые спектры с преобладанием травянистых растений характеризуют более континентальные условия климата. Наиболее распространенным кустарником была ива, очевидно, представленная стелющимися формами. Betula, Alnus и Pinus s/g Haploxylon отсутствовали в окрестностях озера. Редкая пыльца этих таксонов, вероятно, была принесена ветром. Низкие процентные концентрации и PAR отражают растительный покров вокруг оз. Эльгыгытгын, менее сомкнутый, чем в настоящее время, и сменяющийся ландшафтами, лишенными растительности.

Пыльцевые зоны с «промежуточными спектрами» (Eg2/E18, Eg3/E17+E16+E15, Eg4/E13+Е14, Eg10/E7, Еg11/Е6) (см. рис. 2, 3) относятся к интерстадиалам (?) среднего (Eg2/E18, Eg3/E17+E16+E15, Eg4/E14+Е13) и позднего неоплейстоцена (Eg10/E7, Еg11/Е6) и совмещают в себе черты ледниковых и межледниковых спектров.

Изменения в содержаниях пыльцы, особенно для Betula, в этих спектрах проявляются отчетливо, но вариации в пыльцевой концентрации и PAR относительно тонкие и свидетельствуют, что степень изменения растительности в межстадиалы не была такой значительной, как в течение межледниковья.

Статистический коэффициент для этих зон показывает «возможное сходство», что требует осторожного использования определенных современных аналогов при реконструкциях.

Современные аналоги пыльцевых спектров для зон с доминированием пыльцы древесных и кустарниковых растений (Е22, Е21, Е20, Eg6/Е11, Eg7+Eg8/Е10+Е9, Eg13/Е2, Еg14/Е1) (см. рис. 2, 3) находятся на территориях с растительностью, сходной с современной, или южнее, что позволяет отнести эти спектры к межледниковьям.

Возможные аналоги современной растительности были найдены практически для всей летописи оз. Эльгыгытгын, но наиболее близкие аналоги имеют спорово-пыльцевые спектры, отражающие межледниковые эпохи.

Рис. 2. Спорово-пыльцевая диаграмма осадков оз. Эльгыгытгын (скважина PG 1351): Р – радиоуглеродные данные; Т – термолюминесцентные Рис. 3. Спорово-пыльцевая диаграмма осадков оз. Эльгыгытгын (скважина LZ 1024) (Геохронологические данные представлены термолюминесцентными датировками) Вполне возможно, что растительные сообщества, подобные современным, существовали на Анадырском плоскогорье со среднего неоплейстоцена, несомненно, изменяясь в количественном и пространственном отношениях.

Анализ спорово-пыльцевых спектров, характеризующих теплые эпохи, позволил выявить последовательную смену пыльцевых зон: зона Betula, зона Alnus, зона Pinus s/g Haploxylon. На пыльцевой диаграмме скважины PG (см. рис. 2) выделяется четыре теплые эпохи (пыльцевые зоны Eg2+Eg3+Eg4, Eg6+Eg7+Eg8, Eg11+Eg10, Eg13+Eg14). На пыльцевой диаграмме скважины LZ 1024 (см. рис. 3) отмечается пять теплых эпох (пыльцевые зоны Е22+Е21+Е20, Е18+Е17+Е16+Е15+Е14+Е13, Е11+Е10+Е9, Е7+Е6, Е1+Е2) и кратковременное потепление в позднеледниковье (зона Е4).

Выделенная характерная последовательность максимумов пыльцы древесных пород для теплых эпох позволяет предположить, что изменения климата происходили по одному «сценарию», что выражается в закономерной смене фаз растительности. Резкое увеличение доли пыльцы березы в спектрах характеризует начало потеплений климата и замещение травянистой тундры кустарниковой березовой, которая позднее сменяется крупнокустарниковой ольховниковой тундрой. Затем расширяется ареал представителей секции Pinus s/g Haploxylon. Начиная с межледниковья позднего неоплейстоцена, можно считать, что пыльца Pinus s/g Haploxylon принадлежит кедровому стланику.

Близкая последовательная смена пыльцевых зон характерна для голоценовых отложений оз. Гытгыкай и оз. Патриции (юг Анадырской депрессии) [Ложкин и др., 1998]. Зоны Betula и Pinus s/g Haploxylon отмечаются в голоценовых осадках оз. М. Кречет, оз. Сансет (Анадырская низменность) [Шило и др., 2005а, 2005б].

На основе палинологических данных и реконструкции растительности по кернам скважин PG 1351 и LZ 1024 выделяются четыре ледниковые эпохи, три межледниковья и два интерстадиала, которые сопоставляются с морскими изотопными стадиями. Палеогеографические построения для позднего неоплейстоцена и голоцена обеспечены радиоуглеродными и термолюминесцентными датировками. Реконструкция растительности и климата среднего неоплейстоцена основывается на установленной последовательности фаз развития растительности в межледниковья и сопоставлении пыльцевых спектров ледниковых эпох. Это позволило выделить в среднем неоплейстоцене одно межледниковье, две ледниковые эпохи и разделяющий их интерстадиал (?) и предположительно сопоставить их соответственно с МИС9, МИС8, МИС6 и МИС7.

Таким образом, палеоклиматическая летопись, отраженная в исследованном слое осадков оз. Эльгыгытгын, возможно, соответствует изотопным стадиям с 1-й по 9-ю и охватывает интервал около 350 тыс. лет.

Реконструкция палеоклиматов основана на оценке современных климатических условий для каждого местонахождения аналогов, которые были получены при сравнении современных спорово-пыльцевых спектров из различных районов Северо-Восточной Сибири и Аляски с ископаемыми спектрами.

Палеоклиматические реконструкции выполнены для скважины PG (рис. 4).

Рис. 4. Палеоклиматическая реконструкция по спорово-пыльцевым спектрам осадков оз. Эльгыгытгын.

Средний неоплейстоцен Климат межледниковья среднего неоплейстоцена (МИС9) (рис. 5) был теплее современного. Растительность в это время была представлена лиственнично-березовыми лесами. В заключительные фазы межледниковья широко была распространена лесотундра.

Наступившее ледниковье (МИС8) (см. рис. 5) привело к значительному сокращению древесной и кустарниковой растительности. Господствовали травянистые тундры с представителями ксерофитных сообществ. Климат был холодным и сухим, но более влажным, чем в последующие ледниковые эпохи.

Стоит отметить, что реконструкции растительности и климата для ледниковых эпох затруднены, поскольку их полные современные аналоги в современных (межледниковых) условиях отсутствуют.

Во время последующего интерстадиала (?) (МИС7) (см. рис. 4, 5) происходило неоднократное изменение климата. Средние температуры июля, за редким исключением, были на 1–6С ниже, чем современные. По данным спорово-пыльцевого анализа выделяется три потепления климата и два похолодания. Растительность первых двух потеплений характеризовалась развитием тундры с кустарниковой березой и ольховником. Вполне возможно, что потепления были довольно значительными, но при этом не достигали современного уровня теплообеспеченности. Третье потепление проявилось в широком распространении ольхово-березовой тундры. В течение похолоданий преобладали злаковые тундры с ксерофитными сообществами.

Рис. 5. Сопоставление пыльцевых зон по скважинам PG1351 и LZ 1024 с морскими изотопными стадиями.

Спектры ледниковой эпохи, сопоставляемой с МИС6 (см. рис. 5), сходны с пыльцевыми спектрами второй ледниковой эпохи позднего неоплейстоцена, которые выделяются как наиболее «холодные» [Гричук и др., 1975; Биске, 1978; Верховская, 1986; 1987 и др.]. Климат был резко континентальным и сухим. Широкое распространение получили тундростепи. Кустарниковая растительность была приурочена к долинам рек и сохранялась в рефугиумах.

Поздний неоплейстоцен В начале межледниковья позднего неоплейстоцена (МИС5) (см. рис. 4, 5) температура в июле была выше современной на 2–4С. Влажность в первой половине межледниковья увеличивалась за счет летних осадков, вторая половина характеризовалась преобладанием зимних осадков. Реконструкции растительности позволяют предположить, что границы распространения лиственницы и древовидной березы располагались, как минимум, на 300 км севернее современных. В середине межледниковья сформировался пояс кедрового стланика.

Во время первой ледниковой эпохи позднего неоплейстоцена (МИС4) широкое распространение получили тундростепные сообщества с плаунком сибирским. Климат был резко континентальным и сухим.

Интерстадиал позднего неоплейстоцена (МИС3) (см. рис. 4, 5) был относительно теплым. Наиболее значительное потепление климата отмечается в начале интерстадиала. Июльская температура колеблется от +3 до +10°С, количество осадков января изменяется от 18 до 30 мм, июля – от 40 до 53 мм.

Потепление климата вызвало расширение ареалов кустарниковой березы и ольховника. Последующее похолодание на протяжении интерстадиала привело к распространению арктических тундр. Климат был континентальный с холодной зимой и сухим непродолжительным летом.

Климат второй ледниковой эпохи позднего неоплейстоцена (МИС2) (см. рис. 4, 5) был континентальным с низкими январскими температурами и небольшим количеством осадков. Лето, вероятно, было достаточно теплым, но коротким и сухим. Доминировала арктическая тундра с ксерофитными сообществами. Развитие своеобразных тундростепей является характерной чертой растительности второго этапа ледниковой эпохи.

В конце ледниковой эпохи выделяется потепление климата (по результатам изучения скважины LZ 1024), которое можно сопоставить с интерстадиалом в интервале 15 000–16 000 л. н., выделенным ранее в Сибири [Кинд, 1974]. Кустарниковая ольхово-березовая тундра в это время достигала окрестностей оз. Эльгыгытгын. Вероятно, климат был теплее и влажнее современного. Наступившее затем похолодание климата привело к широкому распространению тундры с кустарниковой березой и ксерофильных сообществ.

Наиболее теплые условия с температурами июля +11…+12,4С и января -12…-18С были в начале голоцена (МИС1) (см. рис. 4, 5). Осадки в июле достигали максимума – 49–60 мм. Лиственница и древовидная береза значительно расширили свои ареалы. Кедровый стланик как важнейший компонент современных региональных сообществ получил распространение около 6 500– 7 000 л.н. Увеличение количества зимних осадков до 30 мм привело к формированию пояса кедрового стланика в его современных границах. Современные климатические условия установились около 700 л. н.

Летопись оз. Эльгыгытгын включает время экстремального изменения глобального климата и существенной перестройки растительных сообществ, которые хорошо коррелируются с морскими изотопными стадиями. Посредством корреляции выделенных пыльцевых зон с морскими изотопными стадиями их можно сопоставить с горизонтами Региональной стратиграфической схемы четвертичных отложений Северо-Западной Чукотки (рабочая схема) [Решения…, 1987], региональными горизонтами Западной Сибири [Стратиграфия…, 1982], пыльцевыми зонами керна скважины BDP–99–1 (оз. Байкал) [Shichi et al., 2007]. В целом, пыльцевая летопись осадков оз. Эльгыгытгын может служить надежной основой для региональных и межрегиональных стратиграфических и палеогеографических построений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлено, что рецентные спорово-пыльцевые спектры осадков оз. Эльгыгытгын отражают региональную растительность, что позволяет при расшифровке пыльцевых диаграмм осадков озера рассматривать изменения спорово-пыльцевого спектра как ответ растительности Анадырского плоскогорья на колебания климата. Пыльцевые спектры содержат большой процент заносной пыльцы кустарниковых растений Alnus и Pinus s/g Haploxylon. Процентное содержание пыльцы этих растений в современных спектрах можно использовать как показатель изменения границы распространения Alnus и Pinus s/g Haploxylon при интерпретации ископаемых спектров.

2. В периоды межледниковий и интерстадиалов широкое распространение получали кустарниковые сообщества. В наиболее теплое время древесная растительность продвигалась на север, как минимум, на 300 км.

Растительность во время ледниковых эпох характеризовалась развитием арктических тундр в сочетании с ксерофитными сообществами (Artemisia, Caryophyllaceae, Selaginella rupestris). В последнее межледниковье особенно широко распространялся кедровый стланик.

3. Для межледниковий и интерстадиалов среднего и позднего неоплейстоцена и голоцена установлена закономерная последовательность пыльцевых зон (максимум пыльцы Betula, максимум пыльцы Alnus, максимум пыльцы Pinus s/g Haploxylon), отражающая фазы развития растительности в теплые эпохи. Началу каждого потепления соответствует пик пыльцы кустарниковых растений, что подтверждается сопоставлением с палеомагнитными, геохимическими данными. Это позволяет рассматривать названные пики как реперы для корреляции с глобальными климатическими изменениями.

4. По палинологическим данным кернов скважин PG 1351 и LZ осадков оз. Эльгыгытгын были реконструированы этапы развития растительности и климата Анадырского плоскогорья начиная со среднего неоплейстоцена до современности. Было выделено 9 крупных перестроек растительного покрова, которые отвечают четырем ледниковым эпохам, трем межледниковьям и двум интерстадиалам. Получены палеоклиматические показатели для охарактеризованных интервалов.

5. Реконструкция растительности и климата интерстадиала (?) среднего неоплейстоцена свидетельствует о неоднократном чередовании относительно теплых и относительно холодных периодов. Выделяется три потепления и два похолодания климата.

6. Интерстадиал позднего неоплейстоцена был относительно теплым.

В наиболее теплые фазы (первая половина) на территории Анадырского плоскогорья широкое распространение получили травянистокустарниковые сообщества.

7. В конце ледниковой эпохи позднего неоплейстоцена отмечается потепление, когда климат был теплее современного.

8. Межледниковья, ледниковые эпохи и интерстадиалы, выделенные по данным палинологического изучения кернов скважин PG 1351 и LZ осадков оз. Эльгыгытгын, сопоставляются с морскими изотопными стадиями. Это позволяет предположить, что палеоклиматическая летопись, отраженная в исследованном слое озерных отложений, соответствует морским изотопным стадиям с 9-й по 1-ю и охватывает интервал около 350 тыс. лет.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Шило Н.А., Ложкин А.В., Андерсон П.М., Белая Б.В., Стеценко (Матросова) Т.В., Глушкова О.Ю., Бридхем-Гретти Дж., Меллес М., Минюк П.

С., Новачек Н., Форман С. Первая непрерывная летопись изменений климата и растительности Берингии за последние 300 тыс. лет // Докл.

Акад. наук. – 2001. – Т. 376, № 2. – С. 231–234.

2. Nowaczek N.R., Minyuk P.S., Melles M., Brigham-Grette, J., Glushkova O.Yu., Nolan M., Lozhkin A. V., Stetsenko (Matrosova) T.V., Andersen P. M., Forman S.L. Magnetostratigrahic results from impact crater Lake El’gygytgyn, northeastern Siberia: a 300 kyr long high-resolution terrestrial paleoclimatic record from the Arctic // Geophysical Journal International.

– 2002. – Vol. 150. – Р. 109–126.

3. Шило Н.А., Ложкин А.В., Андерсон П.М., Матросова Т.В., Котов А.Н.

Первые радиоуглеродные датировки и палинологическая характеристика верхнеплейстоценовых интерстадиальных озерных отложений Южной Чукотки // Докл. Акад. наук. – 2005. – Т. 403, № 6. – С. 821–823.

4. Шило Н.А., Ложкин А.В., Андерсон П.М., Важенина Л.Н., Матросова Т.В., Котов А.Н. Новые радиоуглеродные и палеоботанические данные о развитии ледниковых озер Чукотки // Докл. Акад.наук. – 2005. – Т. 404, № 5. – С. 687–690.

5. Шило Н.А., Андерсон П.М., Ложкин А.В., Котов А.Н, Браун Т.А., Матросова Т.В. Радиоуглеродные датировки и палинологическая характеристика озера Мелкое, бассейн р. Анадырь, Чукотка // Докл. Акад.наук. – 2006. – Т. 407, № 2. – С. 235–238.

6. Lozhkin A.V., Anderson P.M., Matrosova T.B., Minyuk P.S. The pollen record from El’gygytgyn Lake: implications for vegetation and climate histories of northern Chukotka since the late middle Pleistocene// Journal Paleolimnol.

– 2007. – № 1. – С. 135–153.

7. Ложкин А.В., Андерсон П.М., Матросова Т.В., Минюк П.С., БригхемГретте Дж., Меллес М. Непрерывная летопись изменений природной среды Чукотки за последние 350 тысяч лет // Тихоокеанская геология. – 2007. – Т.26, № 6. – С.53–59.

8. Ложкин А.В., Андерсон П.М., Матросова Т.В., Соломаткина Т.Б. Опыт изучения озерных пыльцевых летописей для реконструкции природной среды Берингии в четвертичный период // Вестник ДВО РАН. – 2008. – № 1 (137). – С. 24–32.

9. Шило Н. А., Ложкин А. В., Андерсон П. М., Важенина Л. Н., Глушкова О.

Ю., Матросова Т.В. Первые данные об экспансии Larix Gmelinii (Rupr.) Rupr. в арктические районы Берингии в раннем голоцене // Докл. Акад.

наук. – 2008. – Т. 422, № 5. – С. 1–3.

10. Матросова Т.В. Реконструкция растительности и климата Северной Чукотки за последние 350 тыс. лет (по палинологическим данным осадков оз. Эльгыгытгын) // Вестник СВНЦ ДВО РАН. – 2009.– № 2. – С. 24– 11. Стеценко (Матросова) Т.В., Трумпе М.А. Блок-диаграмма использования программы TILIA для обработки палинологических данных // Четвертичные климаты и растительность Берингии. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 1996. – С. 77–93.

12. Стеценко (Матросова) Т.В., Ложкин А.В. Непрерывная пыльцевая летопись изменений растительного покрова Чукотки в течение изотопных стадий 1–8 // Пыльца как индикатор состояния окружающей среды и палеоэкологические реконструкции: Палинолог. научн. конф., 22–26 марта 2001 г. – СПб: ВНИГРИ, 2001. – С. 206–210.

13. Андерсон П.М., Ложкин А.В., Белая Б.В., Стеценко (Матросова) Т.В.

Отражение современного пыльцевого дождя Чукотки в донных осадках озер // Четвертичная палеогеография Берингии. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2002. – С. 40–51.

14. Lozhkin A.V., Anderson P.М., Belaya B.V., Stetsenko (Matrosova) T.V. Vegetation and сlimate of Central Chukotka (Russia) since the Middle Pleistocene // AGU EOS Transactions. – 1999. – Vol. 80, № 46. – P. 485.

15. Матросова Т.В., Федорова И.Н. Методика извлечения пыльцы из озерных отложений // Методические аспекты палинологии. Материалы X Всерос. палинолог. конф., 14–18 окт. 2002 г. – Москва, 2002. – С. 139– 16. Минюк П С., Новачек Н.Р., Глушкова О.Ю., Смирнов В.Н., БригхемГретте Дж., Мелес М., Черепанова М.В., Ложкин А.В., Андерсон П., Матросова Т.В., Хуббертен Г., Белая Б.В., Борходоев В.Я., Форман С.Л., Асикайнен С., Лейер П., Нолан М., Прокеин П., Листон Г., Нантзингер Р., Шарптон В., Ниссен Ф. Палеоклиматические данные оз. Эльгыгытгын, Северо-Восток России (комплексные исследования) // Процессы постседиментационного намагничивания и характерные изменения магнитного поля и климата Земли в прошлом. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2003. – С. 91–136.

17. Матросова Т.В., Андерсон П.М., Ложкин А. В., Минюк П.С. Климатическая история Чукотки за последние 300 тыс. лет по данным пыльцевой летописи оз. Эльгыгытгын // Климатические летописи в четвертичных осадках Берингии. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2004. – С. 26–42.

18. Ложкин А.В., Андерсон П.М., Матросова Т.В. Пространственная и временная изменчивость природной среды Севера Дальнего Востока в позднем плейстоцене и голоцене // Квартер-2005: Материалы IV Всерос.совещ. по изуч. четвертич. периода, г. Сыктывкар, Респ. Коми, 23– авг. 2005г. / Ред. И. П. Юшин; Ин-т геологии Коми науч. центра УрО РАН. – Сыктывкар: Геопринт. – 2005. – С.228-230.

19. Ложкин А.В., Андерсон П.М., Матросова Т.В. Непрерывные пыльцевые летописи озерных отложений Севера Дальнего Востока // Палинология:

теория и практика, XI Всерос. палинолог. конф., 27сент. – 1 октября г. – Москва: ПИН РАН, 2005. – С. 138-139.

20. Ложкин А.В., Андерсон П.М., Браун Т., Важенина Л.Н., Глушкова О.Ю., Котов А.Н, Матросова Т.В. Оледенение Анадырской низменности (по данным осадков озер) // Страницы четвертичной истории СевероВостока Азии. – Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2005. – С. 4–22.

21. Lozhkin A.V., Anderson P.M., Маtrosova T.V. Vegetation and climate history of the El’gygytgyn Lake region // Leipziger Geowissenschaften, 2006. – Band 15/16. – P. 23–24.

22. Маtrosova T.V., Minyuk P.S., Glushkova O. Yu., Smirnov V.N. Vegetation in the El’gygytgyn Lake area and recent pollen data // Leipziger Geowissenschaften, 2006. – Band 15/16. – P. 24–25.

23. Матросова Т.В. Современные спорово-пыльцевые спектры Анадырского плоскогорья (оз. Эльгыгытгын). // Геология, география и биологическое разнообразие Северо-Востока России: Материалы Дальневост. регион. конф., посвящ. памяти А.П. Васьковского и в честь его 95-летия (Магадан, 28–30 нояб. 2006 г.)/ Отв. ред. И.А. Черешнев. – Магадан:

СВНЦ ДВО РАН. – 2006. – С.159– 24. Ложкин А.В., Матросова Т.В., Андерсон П.М. Климат плейстоцена и голоцена на Северо-Востоке Сибири // Проблемы корреляции плейстоценовых событий на Русском Севере, междунар. совещ., 4-6 декабря 2006. – СПб, 2006. – С.58–59.

25. Матросова Т.В. Климат и растительность среднего плейстоцена Чукотки (по палинологическим данным) // Чтения памяти академика К.В. Симакова:Тез. докл. Всерос. науч. конф., (Магадан, 27–29 нояб. 2007 г.) / Ред. И.А. Черешнев. – Магадан: СВНЦ ДВО РАН. – 2007. – С.126–127.

26. Матросова Т.В. Климат и растительность голоцена континентальной Чукотки (по палинологическим данным осадков района озера Эльгыгытгын)// Научная молодежь – Северо-Востока России: сб. материалов II Межрегиональной конференции молодых ученых (Магадан, 29–30 мая, 2008 г.)/ отв. ред. А.П. Бульбана, О.А. Шарыпова. – Магадан: ООО «Полиарк», 2008. – С. 146–148.