CC BY
24
ПРИРОДНАЯ СРЕДА
УДК 551.8:502.4:55 ББК 28.1
Т.В. Напреенко-Дорохова, М.Г. Напреенко, А.В. Орлов, Д.А. Субетто
ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ОЗЕРА ЧАЙКА КАК ПРИМЕР ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА КУРШСКОЙ КОСЕ (КАЛИНИНГРАДСКАЯ ОБЛАСТЬ)
Выполнена реконструкция развития единственного крупного пресного водоёма Курш-ской косы на основе изучения донных отложений с помощью комплекса палеоэкологических методов: анализа содержания органического вещества, анализа ботанического состава макроостатков растений в торфах, радиоуглеродного датирования, батиметрической съёмки и данных литологического строения колонки отложений. Было выявлено, что озеро Чайка сформировалось около 500 лет назад. Озёрным условиям предшествовал период (5390-510 кал.л.н.) существования торфообразующих экосистем - влажных чер-ноольшаников и осоковых болот с участием ольхи. Песчаная прослойка, отделяющая озёрные сапропели от торфяной залежи, вероятно, является маркером начала «периода движения дюн», вызванного вырубками лесной растительности. К условиям формирования озера Чайка относятся как физические характеристики местности, так и антропогенные факторы.
Ключевые слова:
ботанический состав торфа, голоцен, донные отложения, Куршская коса, палеогеография, стратиграфия, Юго-Восточная Балтика.
Напреенко-Дорохова Т.В., Напреенко М.Г., Орлов А.В., Субетто Д.А. История формирования озера Чайка как пример взаимодействия природных и антропогенных факторов на Куршской косе (Калининградская область) // Общество. Среда. Развитие. - 2020, № 1. - С. 96-101. © Напреенко-Дорохова Татьяна Владимировна - кандидат географических наук, научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П. Ширшова
РАН, Москва; научный сотрудник, Балтийский федеральный университет им. И. Канта, Калининград; e-mail: tnapdor@gmail.com © Напреенко Максим Геннадьевич - кандидат биологических наук, научный сотрудник, Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва; e-mail: maxnapr@gmail.com
© Орлов Александр Владимирович - аспирант, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург; e-mail: 95orlov@rambler.ru
© Субетто Дмитрий Александрович - доктор географических наук, декан факультета географии, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена, Санкт-Петербург; e-mail: subetto@mail.ru
Куршская коса, включённая в список Всемирного наследия ЮНЕСКО - уникальное природное образование, отражающее не только красоту природных процессов, но и масштабы влияния на среду антропогенной деятельности. Происхождение и история формирования Куршской косы являются предметом исследований многих учёных на протяжении почти двух столетий. В этом вопросе немаловажную роль играет реконструкция развития отдельных участков косы, приуроченных к определённым её структурным частям.
Одним из своеобразных участков Курш-ской косы является район у пос. Рыбачьего, где на поверхность выходят моренные отложения неоплейстоцена и образуют пла-тообразный выступ. В центральной части
этого выступа расположено озеро Чайка (рис. 1) - единственный относительно крупный пресный водоём на Куршской косе.
Изучение истории и причин формирования озера Чайка может внести ясность в вопрос о формировании природной среды в центральной части Куршской косы, поскольку озёрные отложения надёжно сохраняют информацию о природных условиях прошлого, изменении климата, смене растительности, антропогенной деятельности.
Антропогенный фактор сыграл значительную роль в развитии природного комплекса Куршской косы. На протяжении более половины тысячелетия территория косы подвергалась активному воздействию человека, здесь проходил значимый транспортный путь, а число поселений было больше,
Рис. 1. Схема расположения района и объекта исследования
чем в настоящее время. Активная вырубка автохтонных лесов в ХУП-ХУШ вв. стала причиной практически полного обезлеси-вания и приведения в движение песчаных дюн. Так произошло событие, известное как «песчаная катастрофа», в результате которого изменился рельеф косы. Лишь в относительно недавнем прошлом движение дюн было остановлено путём создания вдоль-берегового песчаного вала - авандюны - и укрепления неустойчивых грунтов. Все леса, произрастающие на Куршской косе -вторичные, либо высаженные человеком. Учитывая, что озеро Чайка расположено на участке, где одними из первых возникли поселения человека на косе, антропогенная деятельность могла существенно сказаться на процессе развития экосистемы озера.
До настоящего времени палеолимно-логических исследований озера Чайка не проводилось. Все проведённые ранее исследования касались оценки экологического состояния, трофических, гидрохимических и гидробиологических характеристик, зоопланктона и флоры озера [1; 2; 6; 10-12]. Спорными являются вопросы, при каких условиях и когда сформировалось озеро, каким материалом сложена его котловина и как выглядела данная территория до формирования озера. Для ответов на эти вопросы были проведены работы, включающие батиметрическую съёмку, промеры мощности отложений и их отбор для последующих лабораторных анализов.
Материалы и методы исследования
Работы на озере производились с плавучей платформы, собранной на основе
катамарана для горных сплавов. Промер глубин осуществлялся при помощи размеченного торфяного геологического бура (модель ТБГ-1) с зондировочным челноком, поскольку использование эхолота для проведения батиметрической съёмки оказалось невозможным в виду малых глубин и большого количества взвешенного илистого материала. Батиметрическая карта озёра построена с применением программного обеспечения Golden Software Surfer 11.
В точке Ch-2 (N 55,15084°; E 20,82332°) была отобрана колонка донных отложений озера. Отбор кернов производился торфяным геологическим буром, модель ТБГ-66 с полуцилиндрической пробоот-борочной камерой длиной 100 см, диаметром 50 мм. Для последующих анализов с шагом через 1 см из колонки было взято 73 образца. Для 73 образцов был проведён анализ потери массы вещества при прокаливании по стандартной методике [17].
Для шести проб проведено определение степени разложения торфа [9] и выполнен анализ таксономической принадлежности макроостатков растений в торфах. Для идентификации остатков растений в торфах использовался ряд атласов и определителей [3-5; 7; 8].
Радиоуглеродное датирование трёх образцов выполнено методом ускорительной масс-спектрометрии (AMS) в ЦКП «Лаборатория радиоуглеродного датирования и электронной микроскопии» Института географии РАН совместно с Центром изотопных исследований Университета Джорджии (США). Калибровка данных проведена с помощью програм-
а
CD
а О
Рис. 2. Батиметрическая карта озера Чайка
мы CALIB, версия 7.1.0 14ChronoCentre, Queens University Belfast, с использованием калибровочной кривой IntCal13 [16]. При интерпретации данных в статье используется калиброванный возраст.
Результаты и выводы
Структура котловины озера. На основе данных промеров глубин составлена батиметрическая карта озера (рис. 2). В целом котловина озера Чайка ровная и плоская,
Таблица 1
Ботанический состав торфяных отложений озера Чайка
о
3
ю О
Глубина, см Степень разложения, % Тип и структура торфа Таксономический состав, %
155-160 90 Древесный ольховый торф (с осока-ми и вахтой) Растительные остатки - 60%, крупные веточки - 10%, бесструктурные частицы - 20%, песок - 10% Alnus glutinosa - 40 Carex acuta - 30 Carex sp. - 5 Menyanthes trifoliata - 20 Equisetum sp. - 3 Betula sp. - 1 Drepanocladus sp. - 1
165-170 95 Древесный ольховый торф Растительные остатки - 65%, крупные веточки - 8%, бесструктурные частицы - 20%, песок - 7% Alnus glutinosa - 77 Menyanthes trifoliata - 10 Carex sp. - 10 Equisetum sp. - 1-2 Betula sp. - 1 Thelypteris palustris - 1 ? Polygonum amphibium + ? Iris pseudacorus + Scirpus sp. +
185-190 95 Низинный осоковый торф Растительные остатки - 77%, бесструктурные частицы - 15%, песок - 5%, комки сапропеля - 3% Carex sp. - 65 Menyanthes trifoliata - 15 Неопределённые травянистые остатки - 10 Alnus glutinosa - 8 Equisetum sp. - 2 Phragmites australis + ? Typha latifolia + ? Galium sp. +
205-210 95 Низинный древесно-осоковый торф Растительные остатки - 85%, бесструктурные частицы -10%, песок - 1-2%, комки сапропеля - 3-5% Carex sp. - 40 Carex riparia - 15 Carex pseudocyperus - 3 Alnus glutinosa - 27 Неопределённые травянистые остатки - 15
230-235 90 Древесный ольховый торф Растительные остатки - 80%, бесструктурные частицы - 15%, песок - 7-10% Alnus glutinosa - 93 Carex riparia - 5-7 Неопределённые травянистые остатки +
245-250 70-80 Древесный ольховый торф Растительные остатки - 85%, бесструктурные частицы - 10-12%, песок - 2-3% Alnus glutinosa - 92 Carex riparia - 7 Неопределённые травянистые остатки - 1
имеет вытянутую с запада на восток форму. Глубины в озере не превышают 1,6 м. Наиболее глубокие места в озере связаны с дноочистительными работами, которые были выполнены на некоторых участках в 1980-х гг. и в 2017 г. В местах с наибольшей мощностью отложений (около 2 м) глубины в среднем около 0,5 м.
Структура донных отложений. Литоло-гическое описание слоёв колонки из озера Чайка позволяет разделить всю толщу донных отложений на три части: мощный нижний торфяной горизонт (256-142 см), тонкий прослой песка (142-138 см) и верхний маломощный слой сапропелей (138-100 см).
С целью выяснения типа и структуры торфа, а также характера торфообразую-щих экосистем в разные временные отрезки для шести образцов из торфяной части колонки был проведён анализ ботанического состава макроостатков растений (табл. 1), позволяющий провести предварительную реконструкцию развития растительных сообществ на исследуемом участке.
Результаты анализа потери массы вещества при прокаливании, полученные для образцов донных отложений из колонки С^2, представлены на графике (рис. 3) и подтверждают первичное литологическое описание.
Результаты радиоуглеродного датирования образцов представлены в таблице 2.
На основании данных литологического строения колонки отложений озера Чайка, графика динамики содержания органического вещества (рис. 3), результатов анализа ботанического состава торфа (табл. 1), результатов радиоуглеродного датирования образцов (табл. 2) была составлена реконструкция условий формирования озера Чайка и развития территории междюнной равнины (пальве) в районе пос. Рыбачьего.
Таблица 2 Абсолютные датировки образцов колонки Ch-2
Глубина, см Лабораторный индекс IGA-NAMS Радиоуглеродный возраст, лет назад Интервал калиброванного возраста на 1s
начало-конец вероятность
139140 6839 385±20 340-347 460-499 0,135 0,865
190191 6836 2740±20 2792-2831 2837-2853 0,722 0,278
247248 6840 4430±20 4973-5022 5027-5044 0,755 0,245
Реконструкция описывает смену природных условий на территории, занимаемой современным озером Чайка на протяжении почти 5000 лет. В отобранной колонке к собственно донным отложениям озера следует относить только горизонты сапропеля в верхней части колонки, нижележащие торфяные отложения сформировались на территории пальве до возникновения озера в ходе развития предшествующей озеру лесо-болотной экосистемы.
Анализ полученных данных позволил выделить три стадии развития экосистемы озера Чайка.
1. Стадия лесо-болотного комплекса черноольшаников. До возникновения озера Чайка на его месте, по всей видимости, располагалась неглубокая котловина, занятая топкими черноольшаниками. Это подтверждают данные анализа ботанического состава самых нижних слоёв торфа (232-256 см, =4450-5390 к.л.н.), где преобладают (свыше 90%) остатки ольхи чёрной (Alnus glutinosa), а среди немногочисленных остатков травянистых растений встречаются корешки осоки береговой (Carex riparia) - прибрежно-водного гигрофита, ха-
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260
Глубина, см
Рис. 3. Динамика содержания органического вещества. Штриховкой отмечена доля органического вещества, без штриховки - доля минерального вещества.
CD Ci
О
о
3
ю О
рактерного для сильно влажных, периодически затапливаемых ольшаников [13; 19].
Вышележащие торфяные отложения (174-232 см, =2050-4450 к.л.н.) характеризуются более сильной минерализацией и наличием сапропелевой фракции. Изменяется и состав остатков торфообразу-ющих растений: преобладающими становятся травянистые виды, происходит переход к древесно-осоковому и осоковому торфам. Среди остатков отмечены явно гидрофильные виды (Equisetum, Phragmites, Typha, Carex pseudocyperus). Доля деревьев значительно сокращается (менее 10%). Таким образом, минерализация древесного торфа, по всей видимости, связана с увеличением увлажнения и развитием более обводнённого открытого водно-болотного сообщества с небольшим участием ольхи.
В расположенных выше горизонтах торфа (142-174 см, =510-2050 кал.л.н.) наблюдается смена минеральной составляющей с глинистой на песчаную - сказывается влияние эолового песка, привносимого с постепенно обезлесиваемых дюнных гряд, доля песка в торфе после отмучивания достигает 10%. Древесные остатки ольхи вновь начинают доминировать (40-70%), изменяется состав и соотношение травянистых видов (табл. 2), что указывает на развитие типичного влажного черноольшаника.
Таким образом, в период 5390-510 кал.л.н. на исследуемой территории происходило развитие черноольшаников и осоковых болот с участием ольхи. Последние активно развивались в периоды большего обводнения территории.
2. Период движения дюн. Песчаную прослойку, разделяющую горизонты торфа и сапропеля, логичнее всего отнести к периоду активного движения дюны Болотной (Брухберг) в сторону посёлка Рыбачий (Росситтен), вызванного вырубками лесной растительности в данной части Куршской косы.
Массовое сведение лесов на всей территории Куршской косы, судя по литературным данным [14; 15; 18], происходило в ХУП-ХУШ вв. Однако датировка в зоне контакта песчаной прослойки и перекрывающих её слоёв озёрных отложений (са-пропелей) имеет возраст 479,5 кал.л.н., т.е. может быть отнесена к периоду =1470-1520 гг., что на 200-250 лет раньше массового сведения лесов на Куршской косе [15]. В то же время О. Шлихт указывает, что документально заносы территорий песком засвидетельствованы уже в XVI вв. [18]. Очевидно, на участках косы, наиболее рано заселённых и освоенных человеком, как, в частности, в районе пос. Рыбачьего (Rossitten), про-
цессы уничтожения лесов и возобновления движения кочующих дюн имели место уже в ХУ-ХУ1 вв. После сведения лесов дюны пришли в движение, и территория пальве, где расположено современное озеро Чайка, в короткий промежуток времени была занесена песком, что могло способствовать гибели черноольховых лесо-болотных сообществ, накоплению воды в естественном понижении рельефа и образованию постоянного водоёма. Со временем влияние эолового переноса песка с дюны снизилось (после лесопосадочных работ для сдерживания движения дюн), и в отложениях озера начала постепенно снижаться доля минеральных осадков (эоловый песок).
Изначально озеро Чайка, возможно, имело меньшую площадь и иную форму. Тем не менее, картографические данные [14] говорят о существовании озера уже в 1560-1570-х гг. с очертаниями, близкими к современным.
3. Озёрная стадия. Начало озёрного осадконакопления связано с возникновением локального водоёма в естественном понижении рельефа на месте исчезнувшего леса. В дальнейшем озеро стало использоваться в качестве водоприёмника осушительной системы, что вызвало подъём уровня воды и подтопление берегов.
Современные озёрные отложения в озере Чайка представлены двумя горизонтами. В горизонте 131-138 см отложения представлены светло-оливковым опес-чаненным сапропелем, в горизонте 100131 см - тёмно-оливковым опесчаненным сапропелем. Смена окраски отложений, по всей видимости, связана с активизацией сельского хозяйства на водосборе озера Чайка (территория пальве к югу от озера Чайка со стороны Куршского залива) и использованием озера в качестве водоприёмника орошительной системы, что усиливает процессы эвтрофикации озера.
В настоящее время уровень воды в озере Чайка нестабилен и год от года может значительно меняться. В ходе значительного падения уровня воды (отмечен в августе 2019 г.) на мелководных участках озера Чайка обнажаются значительные по площади участки «сапропелевых полей», которые, в случае длительного сохранения мелководного режима, могут стать субстратом для запуска повторного процесса болотоо-бразования и перехода озера в экосистему низинного болота. Высокий трофический статус водоёма и малые глубины так же способствуют развитию болотной растительности и зарастанию берегов.
Эти процессы, по-видимому, случались в прошлом, на что указывают историче-
ские данные в литературных источниках Благодарности
[18], повествующие о гнездовании здесь Полевые работы, анализ ботаническо-
большого количества чаек и сборе местны- го состава торфяных отложений, анализ
ми жителями их яиц, что предполагает на- потери массы при прокаливании и его ин-
личие менее обводнённого режима экоси- терпретация выполнены в рамках гранта
стемы. Kосвенно об этом свидетельствует и РНФ 18-77-00030, датирование осадков за
топонимические данные: довоеппое пазва- счёт средств грапта РФФИ №18-05-80087,
ние озера Чайка - «Möwenbruch», т.е. «чая- обобщение данных в рамках государствен-
чья топь», или «чаячье болото», по пе озеро. пого задания ИО РАН (тема № 0149-2019-
В целом же, в настоящее время озеро 0013). Авторы выражают благодарность
Чайка является крайне уязвимым объек- руководству и сотрудникам национально-
том, который зависит как от изменения го парка «Журшская коса» за помощь в про-
факторов среды, так и антропогенного ведении исследований и предоставление
воздействия. литературных источников.
Список литературы:
[1] Герб MA., Ланге E.K., Лятун M^., Полунина Ю.Ю., Ежова Е.Е., Чибисова Н.В. Оценка экологического состояния озера Чайка ^уршская коса) по гидробиологическим и гидрохимическим показателям // Известия KFry. - 2014, № 34. - С. 52-б0.
[2] Губарева И. Ю., Герб M. А. Гигрофильная флора озера Чайка (Национальный парк ^ршская коса) // Проблемы изучения и охраны природного и культурного наследия национального парка Журш-ская коса»: сб. науч. ст. Вып. 10. - ^лЕнинград: Изд-во БФУ им. И. ^нта, 2014. - С. 25 - 44.
[3] Домбровская А.В., Юзренева M.M., Тюремнов С.Н. Атлас растительных остатков, встречаемых в торфе. - M.-Л.: Государственное энергетическое изд-во, 1959. - 90 с.
[4] ^ц Н.Я., ^ц С.В., Скобеева Е.И. Атлас растительных остатков в торфах. - M.: Недра, 1977. - 37б с.
[5] ^роткина M^. Ботанический анализ торфа // Mетоды исследования торфяных болот. Под ред. M^. Нейштадт. Ч. 2. - M.: Народный комиссариат земледелия РСФСР, 1939. - С. 5-59.
[6] ^зьмин С.Ю. Оценка экологического состояния водоёмов ^ршской косы гидробиологическими методами // Проблемы изучения и охраны природного и культурного наследия национального парка Журшская коса»: сб. науч. ст. / Сост. И.П. Жуковская. Вып. 4. - Kалининград: Изд-во РГУ им. И. ^нта, 200б. - С. 95-102.
[7] Mатюшенко В.П. Определение осок в торфе по корешкам // Mетоды исследования торфяных болот / Под ред. M^. Нейштадт. Ч. 1. - M.: Народный комиссариат земледелия РСФСР, 1939. - С. 93-102.
[8] Mатюшенко В.П. Определение древесных остатков в торфе // Mетоды исследования торфяных болот / Под ред. M^. Нейштадт. Ч. 1. - M.: Народный комиссариат земледелия РСФСР, 1939. - С. 103-115.
[9] Пьявченко Н.И. Степень разложения торфа и методы её определения. - ^асноярск: ^асноярский рабочий, 19б3. - 55 с.
[10] Рыльков О.В., Быкова О., Ермакова Т. Исследование озера Чайка: рукопись. - Рыбачий: Mатериалы школьного лесничества пос. Рыбачий, 1998.
[11] Цыбалёва Г.А., Kузьмин С.Ю. Зоопланктон дюнных озёр ^ршской косы // Гидробиология и их-тиопатология: Сб. науч. тр., посвящённый 120-летию со дня рождения Надежды Станиславовны Гаевской. - Kалининград: KFry, 2009. - С. 124-131.
[12] Цыбалёва Г.А., Kузьмин С.Ю. Зоопланктон прибрежной зоны озера Чайка в национальном парке Журшская коса» // Проблемы изучения и охраны природного и культурного наследия национального парка Журшская коса»: Сб. науч. статей. Вып. 9. - Kалининград, 2013. - С. 91 - 100.
[13] Douda J., Boublik K., Slezak M., Biurrun I., Nociar J., Havrdova A., Doudova J., Acic S., Brisse H., Bru-net J., Chytry M., Claessens H., Csiky J., Didukh Ya., Dimopoulos P., Dullinger S., FitzPatrick U., Guisan A., Horchler P.J., Hrivnak R., Jandt U., Kacki Z., Kevey B., Landucci F., Lecomte H., Lenoir J., Paal J., Paternoster D., Pauli H., Pielech R., Rodwell J.S., Roelandt B., Svenning J.-Ch., Sibik J., Silc U., Skvorc Z., Tsiripidis I., Tzonev R.T., Wohlgemuth T., Zimmermann N.E. Vegetation classification and biogeography of European floodplain forests and alder cars // Applied Vegetation Science. - 2015, № 19(1). - P. 147-1б3.
[14] Mager F. Die Landschaftsentwicklung der Kurischen Nehrung. - Königsbeg: Gräfe und Unser Verlag, 1938. - 240 p.
[15] Paul K.H. Morphologie und Vegetation der Kurischen Nehrung // Nova acta Leopoldina (Abh. der deutch. Akad. der Naturforscher zu Halle). - Leipzig, 1944. - Bd. 13, N.96. - 378 p.
[16] Reimer P.J., Bard E., Bayliss A., Beck J.W., Blackwell P.G., Bronk Ramsey C., Buck C.E., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Haflidason H., Hajdas I., Hatta C., Heaton T.J., Hogg A.G., Hughen K.A., Kaiser K.F., Kromer B., Manning S.W., Niu M., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Turney C.S.M., van der Plicht J., 2013. IntCal13 and MARINE13 radiocarbon age calibration curves 0-50000 years calBP. Radiocarbon 55(4): DOI: 10.2458/azu_js_rc.55.16947.
[17] Santisteban J.I., Mediavilla R., López-Pamo E., Dabrio C.J., Blanca Ruiz Zapata M., José Gil García M., Castano S., Martinez-Alfaro P.E. Loss on ignition: a qualitative or quantitative method for organic matter and carbonate mineral content in sediments? // Journal of Paleolimnology, 2004. - 32(3), pp. 287-299.
[18] Schlicht O. Die Kurische Nehrung in Wort und Bild. - Königsbeg: Gräfe und Unser Verlag, 1927. - 180 p.
[19] Slezák M., Hrivnák R., Petrásová A. Numerical classification of alder carr and riparian alder forests in Slovakia // Phytocoenologia, 2014. - 44(3), pp. 283-308.
1G1
о
