На правах рукописи
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Печатная или на правах рукописи, 21.09kb.
- Удк 796/799: 378 , 770.24kb.
- На правах рукописи, 399.58kb.
- На правах рукописи, 726.26kb.
- На правах рукописи, 1025.8kb.
- На правах рукописи, 321.8kb.
- На правах рукописи, 552.92kb.
- На правах рукописи, 514.74kb.
- На правах рукописи, 670.06kb.
- На правах рукописи, 637.26kb.
центральной части Приволжской возвышенности в голоцене
Стратиграфия торфяников Приволжской возвышенности и особенно их эволюция в голоцене изучены явно недостаточно. Обзор немногочисленных сведений о строении торфяных залежей изучаемой территории приведен в главе II. Необходимо уточнить, что методологические вопросы классификации торфов и торфяных залежей, а также изучение их физико-химических свойств не являются целью данных исследований. Строение торфяных залежей интересует нас лишь в плане возможности реконструкции развития растительности болот в течение голоцена. Тем не менее, проделана большая работа по изучению и обобщению материалов по данным вопросам и предложена своя классификация торфов и торфяных залежей.
8.1. Виды торфа и их классификация
Несмотря на то, что общая заболоченность изучаемой территории составляет всего около 0,5%, болота играют важную роль в сложении растительного покрова Приволжской возвышенности. В итоге проведенного ботанического анализа торфяных разрезов и анализа имеющихся литературных данных выявлено 35 видов торфов, принадлежащим к девяти подтипам и трем типам. Для каждого вида рассчитана в процентном соотношении встречаемость на изучаемой территории, приведена степень разложения и определен торфообразующий фитоценоз. Наибольшую встречаемость имеют торфа низинного типа (более 70%), наименьшую – верхового (10%). Среди торфов низинного типа наиболее распространены торфа топяного подтипа (31,3%), менее – лесо-топяного (26%), еще меньше – лесного (13%). Однако первое место по встречаемости среди всех видов занимает древесно-осоковый торф (14,4%), второе – древесно-тростниковый древесно-травяной группы (7,7%). Ничтожное распространение имеет древесно-сфагновый низинный вид, встреченный лишь однажды. В топяном подтипе самый распространенный осоковый вид торфа (9,1%), наименьшая встречаемость – у шейхцериевого вида торфа (0,96%). Среди торфов переходного типа лидируют торфа топяного подтипа (12,6%), намного опережая лесного (4,8%) и, особенно, лесо-топяного подтипов (2,4%). Самые распространенные: сфагновый переходный и осоково-сфагновый переходный торфа – около 5%. В верховом типе также наибольшую встречаемость имеют торфа топяного подтипа – около 8%. Наиболее часто встречающийся – сфагновый мочажинный торф (1,9%), несколько реже – ангустифолиум торф (1,4%) и пушицево-сфагновый (1,4%).
8.2. Виды строения торфяных залежей и их классификация
На территории центральной части Приволжской возвышенности по данным Торффондов (1944, 1948) находится около 540 торфяников общей площадью около 7920 га. Преобладают торфяники с площадью от 1 до 50 га. Средняя глубина торфяной залежи около 1,8 м. Однако, необходимо отметить, что в настоящее время многие торфяники уже не существуют: их торф выбран, многие затоплены, застроены. В основу предложенной классификации торфяных залежей положены принципы, разработанные С.Н. Тюремновым (1949, 1976), Н.И. Пьявченко (1958), Н.В. Благовещенской (2004, 2005). При сравнении торфяной залежи с современным видом болотного массива была использована классификация болотных массивов центральной части Приволжской возвышенности И.В. Благовещенского (2006). В итоге выделено 4 типа, 9 подтипов и 23 вида (32 варианта) торфяных залежей. Для каждого вида определена встречаемость на изучаемой территории и приведена средняя степень разложения. Наибольшее распространение имеют торфяные залежи низинного типа (более 69%), менее распространены залежи переходного (около 22%) и верхового (около 7%) типа. Ничтожное распространение имеют залежи смешанного типа (1%). Полученные данные в общих чертах хорошо согласуются с таковыми Н.И. Пьявченко (1958) для торфяников всей лесостепи.
8.3. История растительности болот в голоцене
На территории центральной части Приволжской возвышенности по классификации И.В. Благовещенского (2006) все болота подразделены на два типа: болота пойм и низких (первых) надпойменных террас (они составляют около 69%) и болота водоразделов и высоких надпойменных террас (около 31%). Прежде всего, установлены основные закономерности по динамике торфонакопления в различные периоды голоцена отдельно для данных типов болот изучаемой территории. В пойменных болотах наименьший прирост торфа наблюдался в торфяных залежах ольхового вида (0,27 мм/год), наибольший – осоково-гипнового вида (0,55 мм/год). Наибольшая скорость торфонакопления пойменных торфяников в голоцене наблюдалась в АТ-2-периоде (0,55 мм/год), наименьшая – в SA- периоде (0,37 мм/год). В водораздельных болотах самый маленький прирост торфа был характерен для торфзалежей сосново-сфагнового вида верхового типа (0,25 мм/год) и переходного лесо-топяного вида (0,31 мм/год), а самый большой – для торфяных залежей комплексного вида топяного подтипа, верхового типа (2,47 мм/год) и многослойных топяных низинного типа (0,79 мм/год). Что касается скорости торфонакопления по различным периодам голоцена, здесь уместно привести данные отдельно по типам торфяных залежей, поскольку условия их формирования имеют существенные отличия. Торфяные залежи низинного типа наибольший прирост имели в AT-2- периоде (0,58 мм/год), наименьший – в AT-1 (0,45 мм/год). В торфяниках с переходной залежью прослеживается та же закономерность, но значения прироста существенно меньше (соответственно 0,41 в АТ-2 –периоде и 0,25 мм/год в АТ-1- периоде). Торфяные залежи смешанного и верхового типов имели наибольший прирост в SA- периоде (соответственно 0,66 и 0,92 мм/год), наименьший – так же, как и в залежах низинного типа – в AT-1 (0,30 и 0,35 мм/год). Наибольшая скорость торфонакопления всех водораздельных торфяников наблюдалась в SA- периоде (0,59 мм/год), наименьшая – в АТ-1- периоде (0,39 мм/год).
На основании анализа данных по палинологии, ботаническому составу торфов, торфообразующим фитоценозам, стратиграфии торфяных залежей, радиоуглеродному датированию, а также динамике торфонакопления в различные его периоды установлены и в работе приведены основные закономерности в эволюции растительности болот с каждым видом (и вариантом) их торфяной залежи.
Реконструкция растительности болот
в пространственном и временном аспектах
Несмотря на то, что растительность болот является интерзональным элементом ландшафта, все же геологические, геоморфологические и (в меньшей степени) климатические особенности различных районов изучаемой территории определили свои характерные черты болотообразовательного процесса в течение голоцена.
Существенным отличием болотообразовательного процесса Западного района является значительный прирост торфа в SA-периоде – в среднем 0,60 мм/год. Самый маленький прирост торфа отмечен в AT-1 (0,40 мм/год) и в SB- периодах (0,43 мм/год). Начало торфообразования здесь относится к BO- периоду. Самые древние - ивово-осоково-разнотравные, березово-разнотравные и ольхово-разнотравные евтрофные пойменные болота имеют торфяную залежь низинного типа многослойного лесотопяного вида строения. Из водораздельных болот: мезотрофные березово-сосново-пушицево-сфагновые с торфяной залежью переходного типа, лесотопяного подтипа и вида строения; волосистоплодно-осоково-сфагновые виды болот с залежью низинного типа, топяного подтипа, осоково-сфагнового вида. Самые молодые – мезотрофные и мезо-олиготрофные топяно-осоково-сфагновые сплавинные болота с залежью верхового типа комплексного вида. Они имеют субатлантический возраст. Болотообразование в Восточном районе в основном началось лишь в AT-периоде. Это евтрофные дернистоосоковые и манниковые болота с залежью низинного типа, топяного подтипа, осокового вида и многослойного топяного видов строения. Из водораздельных болот самые старые – мезотрофные топяно-осоково-сфагновые и волосистоплодно-осоково-сфагновые с торфяной залежью переходного типа, топяного подтипа и вида строения здесь имеют позднеатлантический возраст. Самые молодые – евтрофные гипновые болота с залежью низинного типа, гипново-низинного вида - субатлантического возраста. Небольшой прирост торфа здесь, в отличие от Западного района, был в SA- периоде (0,44 мм/год), наибольший - в AT-2 и SB-1 во времена климатического оптимума. (0,47 мм/год). Средний прирост торфов в течение всего времени формирования залежей здесь несколько ниже (0,47 мм/год), чем в Западном (0,49 мм/год) районе. В Северном районе процесс образования растительности пойменных болот начался в BO- периоде. Самые старые – евтрофные березово-разнотравные и ивово-осоковые болота с низинным типом залежи, древесно-осокового вида строения. Водораздельные болота начали формироваться лишь в эпоху климатического оптимума. Наименьший прирост торфа наблюдался в AT-1 периоде (0,30 мм/год), наибольший – в AT-2- периоде (0,61 мм/год). Средняя скорость торфонакопления на болотах в течение голоцена была такой же, как в Западном районе (0,49 мм/год). Особенности болотообразования в Северо-Западном палинологическом районе схожи с таковыми в Северном районе. Самые древние торфяные отложения бореального возраста также имеют ивово-осоковые, березово-разнотравные и ольхово-разнотравные пойменные болота с лесо-топяным подтипом залежи (в данном случае с многослойным лесо-топяным видом). Однако процесс формирования растительности некоторых водораздельных болот здесь начался намного раньше – в AT-1 периоде. Самый низкий прирост торфов (0,27 мм/год) также отмечался в SA и AT-1- периодах (0, 33 мм/год), а самый высокий (0,57 мм /год) - в AT-2. Средняя скорость торфонакопления по разрезам в Северном районе была ниже, чем в предыдущих - 0,46 мм/год. Начало болотообразовательного процесса в Северо-Восточном районе приходится лишь на AT-1-период. В районе не встречено ни одного более старого болота. Как правило, все болота – пойменные. Данных о распространении водораздельных болот не имеется. Также как и в предыдущих трех районах наименьший прирост торфа отмечался в SA (0,35 мм/год) и в AT-1- периодах (0,45 мм/год). Наибольший – в AT-2 (0,72 мм/год). Средняя скорость (0,53 мм/год) – самая высокая на всей изучаемой территории, что, на наш взгляд, связано с мощными водоносными горизонтами и наличием крупных рек в этом районе. В Южном районе процесс формирования растительности самых старых как пойменных, так и водораздельных болот начался в BO-1- периоде. Самая низкая скорость накопления осадков отмечалась, как и в других районах (кроме Западного) в SA (0,28 мм/год) и AT-1- периодах (0,35 мм/год). Существенное отличие – высокая скорость торфонакопления в BO- периоде (0,60 мм/год). Видимо гидрологические и климатические условия в это время были самыми благоприятными для высокой биологической продуктивности болотных растений. В целом, средняя скорость торфонакопления здесь самая низкая – 0,41 мм/год.
На основании полученных данных по стратиграфии и истории растительности болот с различными видами залежей, обобщенных данных по встречаемости торфяных залежей и особенностям болотообразования в различных районах в работе приводится обобщенная схема распространения и развития растительности болот изучаемой территории в голоцене.
Бореальный период (8 000 – 9 500 лет назад). На изучаемой территории появляются первые болотные массивы, чему благоприятствовал гидрологический режим: обильное грунтовое питание, высокая минерализация вод и хорошая их проточность. Однако сухой и прохладный климат периода не способствовал как широкому распространению болот, так и их биологической продуктивности. Наиболее благоприятные условия для образования болот были в Южном (0,60 мм/год), Северном (0,52 мм/год) и Западном районах (0,50 мм/год). Во всех районах в BO- периоде условия для образования пойменных болот были намного лучше (прирост торфа один из самых высоких – 0,52 мм/год), нежели водораздельных: болот этого возраста крайне мало и их образование приурочено лишь к самому концу периода.
Атлантический ранний период (8 000 – 6 000 лет назад). Климатические условия мало изменились по сравнению с бореальным периодом. Произошел небольшой сдвиг лишь в сторону потепления. Уменьшение проточности водоемов приводит к уменьшению роли высокопродуктивных древесных и древесно-крупнотравных ценозов, что явилось причиной снижения скорости торфонакопления в пойменных (0,43 мм/год), и водораздельных (0,37 мм/год) болотах на всей территории. АТ-1- период – время образования самых старых водораздельных болот Западного, Северо-Западного и Южного районов и большинства пойменных болот во всех районах.
Атлантический поздний период (6 000 – 4 500 лет назад). Климатический оптимум голоцена с оптимальным соотношением тепла и влаги приводит и к максимальной биологической продуктивности растительности болот. Скорость торфонакопления как в пойменных, так и в водораздельных болотах Приволжской возвышенности резко возрастает, и в большинстве - становится максимальной. Именно в это время формируется большинство болот водоразделов и высоких надпойменных террас, расширяется сеть пойменных болот. Вследствие бурного роста торфяной залежи уменьшается приток элементов минерального питания и общая проточность поверхности болота. Указанные изменения часто приводят к снижению роли древесного яруса или его полному выпадению из состава растительности болот.
Суббореальный период (4 500 – 2 500 лет назад). Климат SB- периода был неоднородным: в начале еще сохранялся благоприятный температурный режим и влажность климата, в конце - происходит довольно резкий сдвиг в сторону уменьшения осадков. Но самым существенным фактором, определившим развитие растительности болот, явилось, на наш взгляд, значительное понижение уровня грунтовых вод в начале SB- периода. Сокращаются площади болот, а процесс образования новых существенно замедляется. Нами не встречено ни одного пойменного болота этого возраста. Практически во всех болотах в это время наблюдается повышенная степень разложения торфа, во многих – перерывы в осадконакоплении, угольные прослойки и, как следствие, резкое снижение скорости накопления торфа. В пойменных болота она упала в среднем до 0,46 мм/год, в водораздельных – до 0,47 мм/год. На болотах существенно возрастает роль древесного яруса и менее влаголюбивых видов.
Субатлантический период (2 500 – по настоящее время). Прохладный и влажный климат периода способствовал расширению площади болот и их биологической продуктивности. В водораздельных болотах – она самая высокая – 0,59 мм/год. Уменьшается до минимума роль древесного яруса в сложении растительности как пойменных, так и водораздельных болот. Это время образования современных сплаванных, а также водораздельных евтрофных гипновых болот. Осушение и разработка многих болот в последние годы приводит к вторичному облесению и появлению суходольных видов, а также к последующей евтрофикации растительных сообществ.
Выводы
Эволюция лесных, степных, болотных и антропогенных растительных сообществ, а также палеогеографические условия в голоцене ранее были изучены крайне слабо.
1. Применение комплекса методов оказалось очень эффективным при реконструкции истории растительности и палеогеографических условий голоцена.
2. Шесть подтипов диаграмм характеризуют шесть палинологических и природных районов: Западный, Восточный, Северный, Северо-Западный, Северо-Восточный и Южный. Вся территория характеризуется Южнорусским типом диаграмм. Для всех подтипов диаграмм характерны единые региональные черты: 17 основных и 5 второстепенных палинологических и контактных уровней. Полученные 27 радиоуглеродные датировки позволили провести подробную периодизацию голоцена изучаемой территории. Для территории центральной части Приволжской возвышенности можно выделить 12 палинологических и соответственно лесорастительных зон, последовательно сменяющихся в течение голоцена.
3. Основные древесные и травянистые растения изучаемой территории в том или ином соотношении находят свое отражение в спорово-пыльцевых спектрах. В субфоссильных и фоссильных отложениях обнаружены диаспоры 74 семейств. При этом все основные 13 семейств, на долю которых приходится около 70% состава всей флоры изучаемой территории, встречаются в спорово-пыльцевых спектрах. При изучении зависимости между составом фитоценозов и продуцируемыми ими спорово-пыльцевыми спектрами получены поправочные коэффициенты, коэффициенты корреляции, показатели встречаемости растений и их пыльцы для каждой древесной породы. Все они специфичны для каждого природного района. При анализе встречаемости кустарников, травянистых растений, мхов и их пыльцы и спор в спектрах выяснилось, что для каждого семейства характерны свои соотношения этих показателей, практически одинаковые для всех районов. Выявленные закономерности в формировании спектров необходимо учитывать всем исследователям при реконструкции растительности прошлого данной территории по палинологическим данным.
4. На основании комплексного подхода восстановлены история растительности и физико-географические условия каждой из 12 зон голоцена, а также основные направления сукцессионного процесса формирования растительности. Растительность территории менялась следующим образом: степная (AL/DR- 3, DR-3, PB) → лесостепная (ВО-1, ВО-2) → лесная (АТ-1, АТ-2, SB-1, SB-2) → лесостепная (SA-1, SA-2, SA-3). Наименьшая облесённость территории была в позднем дриасе (от 11 000 до 10 300 лет назад). Наибольшая – с конца позднеатлантического до конца раннесуббореального периодов (от 5 000 до 3 200 лет назад), что связано с климатическими факторами. Кратковременное максимальное облесение лесостепи наблюдалось также в среднесубатлантическое время (от 700 до 300 лет назад), причиной которого явилось резкое снижение антропогенной нагрузки на ландшафты территории.
5. Коренными следует считать следующие лесные сообщества: березово-сосновые и сосново-березовые (зеленомошные, сероватовейниковые, папоротниковые, остепненные); березовые (дубравные, заболоченные, остепненные, крупнотравные); сосново-широколиственные (сосново-дубовые, сосняки сложные); сосново-елово-широколиственные; широколиственные (дубняки сложные, липово-дубовые, липовые дубравные); сосново-березово-широколиственные; сосновые (зеленомошные, долгомошные, сфагновые, лишайниковые, черничники, брусничники, грушанковые, остепненные, горные) леса. Коренные степные сообщества: луговые (злаково-разнотравные, дерновинно-злаковые, ковыльные) степи; каменистые степи. Несмотря на раннее заселение человека изучаемой территории (начиная с палеолита), существенные и заметные антропогенные изменения в растительном покрове степей начались лишь с позднесуббореального периода (около 3 000 лет назад) с массовым развитием земледелия. Сокращение площади лесов и появление вторичных формаций относится к началу субатлантического периода (около 2 500 лет назад).
6. Лесообразующая роль каждой древесной породы в течение голоцена была неоднозначной и определялась комплексом причин: климатическими, эдафическими, экологическими и антропогенными.
7. Классификация торфов содержит 35 видов торфов принадлежащих к 9 подтипам и трем типам, для каждого вида характерны своя встречаемость и торфообразующие фитоценозы. Классификация торфяных залежей - 4 типа, 9 подтипов, 23 вида и 32 варианта. У каждого - своя динамика торфонакопления на протяжении голоцена.
8. Начало образования пойменных болот относится к ВО-1- периоду, массовое распространение – к АТ-1. Водораздельных – к АТ-1- периоду, массовое распространение – АТ-1/АТ-2. Сплавинных водораздельных болот – к SA- периоду. В различных районах изучаемой территории были свои особенности болотообразовательного процесса. Самые древние пойменные и водораздельные болота обнаружены в Южном районе – раннебореального возраста. Наибольшая биопродуктивность растительных сообществ пойменных болот была в ВО-2 и АТ-2- периодах, водораздельных – в АТ-2 и SA- периодах. Наименьшая – в обоих типах болот в SB- периоде.
9. Восстановлена история растительности пойменных и водораздельных болот с каждым видом и вариантом торфяной залежи. Основной общий ход сукцессионных процессов растительности пойменных болот можно наметить следующим образом: ВО: евтрофные древесные, древесно-крупнотравные, древесно-осоковые с высокой скоростью торфонакопления → АТ-1: сокращение древесного яруса, осоковые, тростниковые, древесно-гипновые со снижением скорости торфонакопления → АТ-2: выпадение древесного яруса, осоковые, тростниковые, осоково-гипновые сообщества с максимальной скоростью торфонакопления, расширение площадей болот → SB: перерывы в осадконакоплении, пожары, сокращение площади болот, господство ольховых, ивовых, березовых, древесно-осоковых сообществ. После пожаров смена на гипновые, древесно-гипновые, осоково-сфагновые евтрофные → SA: снижение до минимума древесного яруса. Господство тростниково-осоковых, осоковых, гипновых ценозов. На современном этапе после осушения болот смена на древесные сообщества.
На водораздельных болотах общий ход сукцессий проявлялся следующим образом: ВО: евтрофные древесно-тростниково-осоковые ценозы с участием зеленых мхов с высокой скоростью торфонакопления → АТ-1: евтрофные гипновые, сфагновые, осоково-сфагновые ценозы. очень редко мезотрофные шейхцериево-сфагновые. Снижение скорости торфонакопления → АТ-2: расширение площади болот, максимальная биопродуктивность евтрофных осоковых, осоково-сфагновых и моховых сообществ. Смена евтрофных на мезотрофные древесно-сфагновые, осоково-сфагновые, шейхцериево-сфагновые, сфагновые. В южном районе – первые олиготрофные пушицевые → SB: сокращение площади болот, перерывы в осадконакоплении, пожары. Господство мезотрофных древесно-осоковых, древесно-сфагновых, древесных, пушицевых ценозов. В конце периода смена на олиготрофные пушицевые, пушицево-сфагновые, сосново-пушицевые. После пожаров – олиготрофные осоково-сфагновые, пушицевые, осоково-кустарничково-сфагновые или сфагновые мочажинные ценозы → SA: самая высокая скорость торфонакопления, выпадение древесного яруса. Расширение роли мезотрофных и олиго-мезотрофных (реже олиготрофных) шейхцериевых, магелланикум, ангустифолиум ценозов, сфагновых мочажинных, редко сосново-сфагновых и пушицево-сфагновых сообществ.
10. Восстановление истории растительности и воссоздание физико-географических условий на протяжении всех периодов голоцена позволили закрыть белое пятно в изучении эволюции растительных экосистем центральной части Приволжской возвышенности в голоцене. Таким образом, цель данной работы можно считать достигнутой.