ЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ
УДК 551.79(571.1)
Г. Г. Русанов1, И.И. Тетерина2
1Алтайская государственная академия образования им. В.М. Шукшина 2Сибирский государственный индустриальный университет
КАРПОФЛОРА И МИКРОФАУНА В ОТЛОЖЕНИЯХ ВЫСОКОГОРНЫХ ОЗЕР ЮГО-ВОСТОЧНОГО АЛТАЯ - ИНДИКАТОРЫ КЛИМАТА ВТОРОЙ ПОЛОВИНЫ
ГОЛОЦЕНА
Наличие ископаемых карпофлоры, моллюсков и остракод в озерных отложениях Горного Алтая ранее было установлено в низкогорном и среднегорном поясе до абсолютных высот 1750 - 1815 м. Это позволило повысить надежность определения относительного возраста вмещающих отложений и палеогеографических реконструкций [1]. На высотах более 2100 м до недавнего времени была известна лишь ископаемая карпофлора из отложений в верховьях бассейна Чулышмана в долине реки Богояш [1].
В 2008 г. были отобраны образцы на мик-рофаунистический и карпологический анализы из средне-верхнеголоценовой части отложений, накапливавшихся в моренно-подпрудных озерах, расположенных в интервале абсолютных высот 2326 - 2474 м в Тархатинской котловине, долинах хребта Сайлюгем и озере Киндыктыкуль у подножия хребта Чихачева. Ниже приводятся результаты карпологических (аналитик Е.А. Пономарева) и микрофауни-стических (аналитик И.И. Тетерина) определений. Эти результаты позволяют сделать предварительные выводы о климатических изменениях в высокогорье Юго-Восточного Алтая во второй половине голоцена. Также возможно сравнить их с результатами климатических реконструкций (по палинологическим данным) отложений озер Груша и Ак-Холь югозападной части Тувы [2], которые находятся на тех же абсолютных высотах всего лишь в 50 км к северу от рассматриваемого района.
Моренно-подпрудные озера и их отложения. В долине реки Нарын-Гол у подножия хребта Чихачева на абсолютной высоте 2474 м (по GPS) находится моренно-подпрудное озеро Киндыктыкуль длиной 2,5 км и шириной 1,85 км. На его восточном берегу в 300 м южнее впадения в озеро реки Нарын-Гол вскрыта верхняя часть разреза озерных отложений. Под болотноторфянистой почвой (0,15 м) залегает серый мелкозернистый алевритистый песок видимой
мощностью 0,85 м с включениями гравия и мелкой плоской гальки дисковидной формы. На глубине 0,45 м находится прослой (0,1 м) торфа, радиоуглеродный возраст которого (определен Л.А. Орловой) составляет 2115 ± 70 лет (СОАН-7411).
В юго-западной части хребта Сайлюгем в истоках реки Джазатор на абсолютной высоте 2350 м находится моренно-подпрудное озеро Тунгурюк длиной 2,1 км и шириной 0,55 км. В недавнем прошлом уровень воды в нем был на 1,5 - 2,0 м выше современного. Узкая осушенная прибрежная часть днища озера сложена гравийными песками, разбитыми морозобойными трещинами, содержащими многочисленные раковины моллюсков хорошей сохранности.
У выхода долины реки Узноик из хребта Сайлюгем в Тархатинскую котловину на поверхности конечно-моренного комплекса на абсолютной высоте 2370 м между двумя моренными валами находится небольшое (150x60 м) озеро, которое в настоящее время наполняется водой лишь во время весеннего снеготаяния, а уже к середине июля полностью пересыхает. Осушенное днище озера разбито каменными кольцами диам. до 3 м, и только в центре сохранились органоминеральные илы (сапропели) коричневого цвета.
Тархатинское моренно-подпрудное озеро длиной 1,25 км и шириной 0,5 км расположено в центре одноименной котловины на абсолютной высоте 2326 м. Уровень воды в нем при максимальном заполнении на 12 м выше современного. Полого наклонная поверхность осушенной части днища озерной котловины заболочена. На юго-западной оконечности этой котловины на нее наложена наземная дельта впадающего в озеро ручья. Эта дельта формировалась в условиях межстадиального потепления, разделяющего субатлантические стадии похолодания (историческую и актру). Дельтовый аллювий в прибрежной части перекрыт пачкой озерных илов и песков, с просло-
-76 -
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (11), 2015
ем гиттии в основании, радиоуглеродный возраст которой (определен Л.А. Орловой) составляет 320 ± 40 лет (СОАН-7409) и соответствует стадии похолодания актру. Эта пачка формировалась при более высоком уровне озера, чем дельтовый межстадиальный аллювий.
Осушенная часть днища котловины Тарха-тинского озера разбита морозобойными трещинами, осложнена торфяными буграми высотой до 1 м и пятнами-медальонами, диаметр которых составляет 2 - 3 м. Два таких пятна находятся на его южном берегу 0,5 км западнее моренной подпруды на высоте 2 м над современным уровнем воды и расположены на 0,3 м одно над другим. Нижнее пятномедальон сложено озерными темно-серыми глинами (33,39 %) с примесью песка (19,94 %) и очень высоким (46,67 %) содержанием карбоната кальция. Глины насыщены мелким гравием. Верхнее пятно-медальон представлено желтовато-белым рыхлым озерным мергелем, в котором содержание карбоната кальция составляет 88,89 %, незначительны примеси глины (9,72 %) и песчано-алевритовой фракции (1,38 %). Желтоватый цвет мергелю придает аутигенный лимонит, содержание которого достигает 5 %.
На северо-восточном окончании хребта Сайлюгем в 3 км от монгольской границы в верховьях бассейна реки Ташанта на абсолютной высоте 2353 м находится небольшое (2,5x2,0 км) котловинообразное понижение, ориентированное в субширотном направлении. В левом борту долины Ташанты открывается выход из этой котловины шириной 1,1 км, перекрытый мощным (шириной 500 м) моренным валом высотой до 40 м над днищем котловины. Этот моренный вал оставлен ледником, спускавшимся в долину Ташанты с хребта Чихачева. В результате моренного подпружи-вания в котловине образовалось озеро, которое в максимум своего развития имело глубину не менее 20 м. Плоское, ныне сухое днище этой котловины заполняют озерные отложения неустановленной мощности, покрытые с поверхности тонкой желтовато-белой корочкой соли. Отложения вскрыты небольшими закопушками лишь на глубину до 0,5 м, представлены серыми глинами (83,48 %) с незначительной (1,44 %) песчано-алевритовой примесью и повышенным (15,08 %) содержанием карбоната кальция. Глины содержат мелкие раковины водных моллюсков, оставшиеся неопределенными, дресву и щебень с окружающих склонов, обломки костей млекопитающих.
Ископаемая карпофлора и микрофауна. Из песков озера Киндыктыкуль с глубины 0,6 м
выделен карпологический комплекс: Nitella sp. (4 оогонии), Potamogeton filiformis Pers. (3 эндокарпа), Potamogeton perfoliatus L. (5 эндокарпов), Carex ex gr. A (5 орешков), Heleo-charis palustris R. Br. 5. /. (3 орешка), отражающий фрагмент водно-болотной растительности с участием водоросли Nitella sp. и видов рода Potamogeton. Отмечаются и растения околоводной флоры (Carex ex gr. A, Heleo-charis palustris R. Br. 5. /.).
Из песков озера Тунгурюк определены многочисленные раковины моллюсков Lymnaea auricularia torquilla West, и Lymnaea auricular-ia bactriana Hutton. В песке, заполнявшем эти раковины, обнаружены створки остракод: Ilyocypris bradyi Sars, Candona Candida (O.F. Mull.), Cyclocypris laevis (Mull.), Limnocythere inopinata (Baird.), Paralimnocythere negadaevi Popova.
В илах озерной котловины в устье реки Уз-ноик с глубины 0,2 м определены раковины моллюсков: Limnaea peregra (O.F. Mull.), Ani-sus (Gyraulus) acronicus Gr., а также мелкие створки раковин Euglesa и Pisidium. В них содержатся и многочисленные остракоды Cyclocypris laevis (Mull.), Cyprinotus salinus (Brady), Eucypris crassa Mull., Cypris pubera Mull., Candona Candida (Mull.), Candona (Pseu-docandona) stagnalis Sars, Paralimnocy there negadaevi Popova, Limnocythere inopinata (Baird). Из этих же илов выделена ископаемая семенная флора Potamogeton gramineus L. (4 эндокарпа), Potamogeton filiformis Pers. (4 эндокарпа), Potamogeton cf. lucens (3 эндокарпа), Potamogeton natans L. (10 эндокарпов), Potamogeton perfoliatus L. (15 эндокарпов), Potamogeton pusillus L. (2 эндокарпа), Potamogeton sp. (40 обломков), Poaceae gen. indet. (1 тегмен), Carex ex gr. А (более 100 орешков), Carex ex gr. В (5 орешков), cf. Cyperus sp. (7 орешков), Polygonum aviculare L. (4 орешка), Polygonum cf. hydropiper L. (3 орешка), Polygonum persicaria L. (2 орешка), Polygonum sp. (4 обломка), Batrachium sp. (более 500 плодиков), Potentilla anserina L. (10 плодиков), Thlaspi arvense L. (2 семени), Hippuris vulgaris L. (2 эндокарпа).
Серые глины Тархатинского озера в большом количестве содержат обломки раковин моллюсков и створки остракод: Candona
(Pseudocandona) sarsi Hartw., Limnocythere inopinata (Baird.), Ilyocypris bradyi Sars, Cyclocypris laevis (Mull.). По численности основу комплекса составляют первые два вида, вторые два представлены единично. Из глин выделен карпологический комплекс: Chara sp. (более 100 оогоний), Nitella sp. (5 оогоний),
-77 -
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (11), 2015
Potamogeton filiformis Pers (10 эндокарпов), Potamogeton cf. perfoliatus L. (5 эндокарпов), Potamogeton pusillus L. (более 50 эндокарпов), Potamogeton sp. (более 30 обломков эндокарпов), Carex ex gr. В (3 орешка), Batrachium sp. (1 орешек), cf. Apiaceae gen. indet. (1 тегмен).
Из мергелей Тархатинского озера выделена многочисленная и разнообразная фауна умеренно теплолюбивых, эвритермных, солоноватоводных и эвригалинных остракод (Ilyocypris tuberculata Brady, Cyclocypris laevis (Mull.), Candona Candida (Mull.), Candona (Pseudocan-dona) sarsi Hartw., Candona caudata Kaufm., Stenocypris grata, Cypridopsis vidua (Mull.), Po-tamocypris variegata (Br. et Norm.), Limno-cythere inopinata (Baird.)) и масса личиночных форм всех видов. Створки раковинок остракод хорошей сохранности, тонкие и прозрачные. Кроме того, обнаружены раковины моллюсков Armiger crista (Linne) и Planorbis sp. Из мергелей выделен и карпологичекский комплекс: Chara sp. (более 500 оогоний), Potamogeton pectinatus (1 эндокарп), Potamogeton filiformis Pers (2 эндокарпа), Potamogeton sp. (обломки эндокарпов), Poaceae gen. indet. (2 тегмена).
В северо-восточной части хребта Сайлюгем в верховьях бассейна Ташанты из озерных глин выделены остракоды, представленные видами: Cyclocypris laevis (Mull.), Cyclocypris globosa Sars, Eucypris crassa Mull., Eucypris lutaria Mull., Eucypris foveatus Popova, Cyprino-tus sp., Limnocytherina sanctipatricii Br. et Rob., Limnocythere manjetschensis Negad., Limno-cythere inopinata (Baird.). Створки крупные, тонкостенные, хорошей сохранности. Встречено много личиночных форм, особенно видов Eucypris и Limnocythere. Из этих же глин выделен ископаемый семенной комплекс: Chara sp. (3 оогонии), Nitella sp. (19 оогоний), Potamogeton filiformis Pers. (3 эндокарпа), Potamogeton perfoliatus L. (2 эндокарпа), Potamogeton sp. (1 обломок), Zannichellia palustris (12 эндокарпов), Poaceae gen. indet. (10 тегме-нов), Chenopodium cf. rubrum L. (4 семени), Chenopodiaceae gen. indet. (2 обломка), Batrachium sp. (обилие плодиков), cf Brassicaceae gen. indet. (1 обломок).
Анализ всех приведенных данных дает возможность сформулировать следующее.
1. Карпофлора из отложений озера Киндык-тыкуль отражает начало перехода к стадиальному похолоданию и увлажнению климата. Радиоуглеродный возраст погребенного торфа, залегающего выше по разрезу, соответствует начальному этапу первого стадиального похолодания климата в первой половине субатлантического периода позднего голоцена, соот-
ветствующего исторической стадии похолодания Горного Алтая. Моллюски, которые обнаружены в песках озера Тунгурюк, населяют горные олиготрофные холодные водоемы с песчаным дном и богатой растительностью. Так, вид Lymnaea auricularia bactriana Hutton известен в горных озерных водоемах Казахстана (бассейн реки Иртыш), встречается и севернее (бассейн реки Енисей). Остракоды представлены эвритермными и эвригалинными видами. Вероятно, они отражают похолодание и увлажнение, соответственно, и повышение уровня озера во время последней стадии похолодания актру [3].
2. Моллюски из илов котловины Узноик -обитатели мелких временных водоемов, а моллюски рода Euglesa характерны для теплых мелководных постоянных водоемов [4]. Кроме того, в илах содержатся многочисленные умеренно теплолюбивые и эвритермные, эврига-линные и солоноватоводные остракоды. Створки раковин хорошей сохранности, крупные, тонкостенные, часто встречаются личиночные формы всех видов. Вид Cyprinotus salinus - типичный галобионт, обитающий в водоемах с соленостью воды не ниже 2 %о. Cypris pubera - весенне-летний вид, обитающий в хорошо прогреваемых богатых растительностью мелководных водоемах [5].
В илах среди карпофлоры доминирующими и разнообразными в видовом отношении являются представители рода Potamogeton. Практически все виды рдестов эвритермные, солоноватоводные, a Potamogeton natans - локальный термофил. В количественном отношении господствует лютик водный, что свидетельствует о прогрессирующем похолодании. Менее разнообразны, чем рдесты, представители рода Polygonum - растения, в основном, береговой зоны водоемов. Семейство Сурег-асеае представлено осоками (Сагех) и сытью (Cyperus). Из мезофитов отмечаются Potentilla anserina, Thlaspi arvense, Polygonum aviculare. Характерной особенностью (по заключению Е.А. Пономаревой) является микстохронность. Встречаются семена и плоды одного вида и синхронные отложениям, и занесенные из современных растительных ассоциаций. Многие карпоиды несут следы транспортировки, много обломков, погрызов животными (особенно эндокарпов рдестов). Очевидно, все эти процессы происходили в пределах одновозрастной толщи, а переотложение карпоидов осуществлялось из слоя в слой при формировании вмещающих отложений в условиях частого и сильного колебания уровня озера вплоть до его полного осушения.
-78 -
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (11), 2015
3. Тархатинское озеро во время накопления серых глин было пресным (на что указывают высокие содержания пресноводных остракод Ilyocypris bradyi Sars, Candona (Pseudocandona) sarsi) либо его осолонение еще только начиналось. Численное преобладание в комплексе раковин видов Ilyocypris и Candona не противоречит утверждению, что летняя температура воды в озере не превышала 15 °С [3, 5]. Очевидно, накопление глин происходило в переходный период к потеплению климатического оптимума голоцена (атлантического периода). Рдесты представлены эвритермными, солоноватоводными видами, способными обитать в водоемах с соленостью воды не ниже 6 %о [6]. По-видимому, к этому времени уровень озера понизился, оно стало бессточным, хорошо прогреваемым на мелководье, началось его осолонение и карбонатонакопление.
Комплекс остракод из озерного мергеля, как и наличие самого мергеля, свидетельствует о том, что во время его накопления Тархатинское озеро было бессточным, мелководным и солоноватым. Вид Cyclocypris laevis образует популяции высокой плотности при температуре воды 20 - 23 °С, а его обилие может свидетельствовать о неустойчивости гидрологического режима палеоводоема. В комплексе отмечается присутствие видов Stenocypris, Ро-tamocypris, Cypridopsis; это весенне-летние формы, обитающие в прогреваемых, богатых растительностью водоемах и переносящие колебания солености [3, 5]. В мергеле обнаружены раковины моллюсков Armiger crista (Linne) и Planorbis sp., это обитатели богатых растительностью теплых мелководий, не переносящие сезонного пересыхания 4]. Особенностью карпофлоры в мергеле является обилие водоросли Chara, а разнообразие видов рдестов уменьшается. Рдесты представлены единичными экземплярами. Эти виды указывают на еще более высокую (от 10 до 18 %о) соленость озерных вод [6]. Харовые водоросли предпочитают воды с повышенным содержанием кальция, образуют в водоеме сплошные заросли, и, успешно конкурируя с другими растениями, обедняют состав подводных растительных группировок. Видовой состав семенного комплекса, наличие самого мергеля, а также фауна остракод и моллюсков свидетельствуют о том, что во время накопления мергеля Тархатинское озеро было бессточным, солоноватым (не ниже 10 %о), с обильной водной растительностью. В летнее время на мелководьях (до 2 м) оно могло прогреваться до температуры не ниже 20 °С. Карбонатонакопление в бес-
сточных озерах умеренного пояса происходит в условиях достаточно сухого и теплого климата со среднеиюльскими температурами не ниже 20 °С [7]. В сухом климате катионы кальция менее подвижны и накапливаются в результате повышенного испарения [8], а при повышении температуры ускоряются химические реакции и скорость выпадения в осадок углекислого кальция прогрессивно возрастает [9]. Наличие в мергеле аутигенного лимонита говорит о колебаниях уровня водоема, в результате чего восстановительные условия могли сменяться окислительными. Карпофлора из серых глин и мергелей Тархатинского озера по заключению Е.А. Пономаревой датируется поздним голоценом, и, вероятно, отражает условия климатического оптимума (атлантического периода) голоцена.
4. В верховьях бассейна Ташанты фауна остракод представлена умеренно теплолюбивыми, эвритермными и эвригалинными видами. Здесь не встречены представители родов Candona и Ilyocypris, явно выраженных фри-гофилов. Однако установлено большое количество крупных, тонкостенных раковин Eucypris и Herpetocypris, а также раковин Cyclocypris globosa. Эта фауна отражает условия теплого мелководного солоноватого бессточного озера, прогревавшегося в летнее время, вероятно, до температуры не ниже 15-20 °С, на что указывает и повышенная карбонатность глин [3, 5]. Карпофлора состоит в основном из водных форм: водоросли {Chara, Nitella), рдесты (Potamogeton), занникеля (Zannichellia), обилие плодиков водного лютика (Batrachium). Отмечается группа растений мезофитов, представителей семейств Chenopodiaceae и Brassi-сасеае. Эта флора также, очевидно, отражает условия относительно теплого мелководного солоноватого бессточного озера, прогревавшегося в летнее время, вероятно, до температуры не ниже 18-20 °С.
5. Моренно-подпрудные озера образовались в самом конце позднего неоплейстоцена на заключительных этапах деградации последнего оледенения. Стратиграфически значимым видом остракод является Limnocythere inopina-ta, этот вид характерен для позднего неоплейстоцена и голоцена, обнаружен в отложениях всех рассмотренных выше озер. К верхненеоплейстоценовым и голоценовым отложениям приурочены виды Candona caudata, Cypridopsis vidua и Cyprinotus salinus, которые в голоцене приобретают массовое развитие, вид Candona stagnalis приурочен только к отложениям голоцена. В целом возраст отложений моренно-подпрудных озер Юго-Восточного
-79 -
Вестник Сибирского государственного индустриального университета № 1 (11), 2015
Алтая по фауне остракод датируется не детальнее, чем конец позднего неоплейстоцена - голоцен. Это вполне сопоставимо с началом осадконакопления в озерах Груша (14660 л.н.) и Ак-Холь (13380 л.н.) Юго-Западной Тувы [2]. Однако климатические реконструкции по карпологии и микрофауне прямо противоположны подобным реконструкциям по палинологическим данным, полученным из отложений озер Груша и Ак-Холь [2].
6. Карпофлора и микрофауна свидетельствуют, по мнению авторов, о том, что, по крайней мере с середины голоцена во время межстадиальных потеплений климат высокогорья был существенно теплее и суше, чем современный. В результате озерные воды могли прогреваться в летнее время до 20 °С (для сравнения, в озере Узунколь (долина Буйлю-гема, Юго-Восточный Алтай), расположенном на абсолютной высоте 2273 м, в настоящее время температура воды летом в приповерхностном слое не превышает 15 °С, а на глубине - 9 - 11 °С [10]). В эти периоды повышение летних температур в высокогорье ЮгоВосточного Алтая на 5 - 6 °С приводило к смещению ландшафтных поясов на 400 - 500 м выше своего современного положения [1]. Очевидно, что в периоды потеплений и аридизаций уровни озер не только понижались, но и испытывали значительные колебания, а некоторые из озер, вероятно, могли полностью пересыхать. Озера становились бессточными, происходило осолонение озерных вод, повышались их общая минерализация, жесткость и щелочность, развивалась пышная водная растительность. Озера отличались ярко выраженной эв-трофностью, богатством воды углекислым кальцием, периодическим дефицитом кислорода в воде, что могло приводить к сезонным заморам. На это могут указывать значительные содержания личиночных форм остракод. Такие заморы в придонных слоях эвтрофных озер аридных областей наблюдаются летом вследствие полного потребления кислорода [9]. На засушливые условия указывает и хорошая сохранность раковин остракод и моллюсков. В аридной зоне, где из-за недостатка влаги ослаблена водная миграция, и где в осадке господствует щелочная или нейтральная среда, кальций всегда в избытке. Растворение раковинного вещества ослаблено или отсутствует. Поэтому в таких условиях раковины сохраняются чаще и в хорошем состоянии, которое зависит преимущественно от местных условий диагенеза [9]. Во время стадиальных похолоданий и увлажнений климата уровень озер повышался, температура озерных вод в летнее
время могла понижаться до 15 °С и ниже. В эти периоды озера становились олиготрофны-ми проточными. Происходило их опреснение, понижение уровня минерализации, жесткости и щелочности, в результате очень резко снижалось карбонатонакопление.
Выводы. На основании изучения видового состава ископаемых семян, моллюсков и остракод делаются выводы о климатических изменениях в высокогорье Юго-Восточного Алтая во второй половине голоцена.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бутвиловский В.В. Палеогеография последнего оледенения и голоцена Алтая: событийно-катастрофическая модель. -Томск: изд. ТГУ, 1993. - 252 с.
2. Бляхарчук Т.А. Реконструкция лесной и высокогорно-степной растительности юго-западной части Тувы с позднелед-никовья до современности // География и природные ресурсы. 2008. № 1. С. 89 - 96.
3. Коваленко А.Л. Современные остра-коды бассейна Днестра. - Кишинев: Штиинца, 1976. - 180 с.
4. Старобогатов Я.И. Класс Двустворчатые моллюски. Класс Брюхоногие. - В кн.: Определитель пресноводных беспозвоночных Европейской части СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. С. 123 - 351.
5. Броншейн З.С. Ostracoda пресных вод. Ракообразные. - В кн.: Фауна СССР. - Л.: Изд-во АН СССР, 1947. Т. 11. Вып. 1. - 339 с.
6. Буракова А.Т. Распознавание озерной обстановки и окружающего палеоландшафта по остаткам высших растений // Вестник ЛГУ. 1986. Серия 7. Геология, география. Вып. 2. С. 71 - 75.
7. С т р ахов Н.М. Основы теории литогенеза. Т. 2. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 574 с.
8. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. - М.: Недра, 1975. - 339 с.
9. Толстикова Н.В. О возможности использования моллюсков для реконструкции палеолимнологических условий в древних озерах аридного и гумидного климата. - В кн.: Палеолимнология озер в аридных и гумидных зонах. - Л.: Наука, 1985. С. 62- 85.
10. Бородавко П.С., Ахматов С.В. К географии озер Юго-Восточного Алтая // Вестник ТГУ. Серия «Науки о Земле». 2003. №3 (IV). С. 32-34.
© 2015 г. Г.Г. Русанов, И.И. Тетерина Поступила 11 декабря 2014 г.
-80-