CC BY
60
УДК 551 ББК 26.237
В.В. Украинцева , И.Н. Поспелов
о новом комплексном методе реконструкции климатов и прогнозировании климатических изменений в будущем
Представлен принципиально новый метод реконструкции климатов прошлого и прогнозирования изменений климата в будущем, который основан на использовании данных метода спорово-пыльцевого анализа, современных метеоданных и данных о солнечной активности. В основе этого метода лежит использование «Индексов сходства» (Similarity Indexes). Индексы сходства рассчитываются для таксонов зонального уровня («Общий состав»), для доминантов и содоминантов пыльцы, спор растений в составе споровопыльцевых спектров в отложениях любого генезиса и возраста. По индексам сходства объективно прослеживается связь между компонентами ископаемых и современных спорово-пыльцевых спектров, и, следовательно, между растительностью прошлого, современной растительностью и климатом. Предлагаемый новый метод позволяет реконструировать основные элементы климатов прошлого и отклонения их основных элементов от элементов современного климата. Прогноз климата может быть дан для любого района исследований путём использования реконструированных основных элементов климата, современных метеорологических данных и данных о солнечной активности, выраженной в числах Вольфа (W).
Ключевые слова:
главные элементы климата в прошлом, индекс сходства (SI), ископаемые спорово-пыльцевые спектры, рецентные спорово-пыльцевые спектры, растительность зонального уровня, современные метеоданные, солнечная активность, спорово-пыльцевой анализ, фитохрон, числа Вольфа (W).
Проблема прогноза изменений климата в будущем - ближайшем и отдаленном - одна из важнейших проблем современности. Над этой проблемой работают многие научные коллективы [34] и Межправительственные комиссии разных стран [31]. Она напрямую связана с проблемой реконструкции изменений климата в прошлом, т.к. дать надежный прогноз любого явления или события можно лишь в том случае, если иметь представление о том, как развивались те или другие явления или события в прошлом и каково их современное состояние.
Как известно, для реконструкции климатов прошлого очень широко используются данные метода спорово-пыльцевого анализа. В основе этого метода лежит принцип актуализма: «There is only one fact in pollen analysis that always holds true: a pollen grain of a plant species came from of specimen of that species» [32, с. 137]. Но есть еще и другой факт, который всегда остается верным: пыльца, споры растений, оседая на поверхность Земли, формируют спорово-пыльцевые спектры (СПС). Что такое СПС? Это понятие трактуется в литературе все еще по-разному. Наиболее точное определение этого понятия дали, на наш взгляд, В.П. Гричук и Е.Д. Заклинская [8]. Под спорово-пыльцевым спектром ими понимается совокупность пыльцы, спор растений как выпадающих на современ-
ную земную поверхность, так и обнаруживаемых в ископаемом состоянии, выраженная в виде процентного соотношения составляющих.
Принято, что состав СПС современных поверхностных проб формируется в течение 50-и лет и отражает состав растительности зонального и (или) локального уровней того или другого района. Доминирующая растительность любого из районов Земли является отражением факторов природной среды, среди которых климату принадлежит решающая роль. Идея климата, как ведущего фактора природной среды, обуславливающего распределение растительности на Земле, является старейшей идеей, и в то же время она принимается в современных трудах по фитогеографии [3; 4; 9; 14; 17;18; 20; 30; 33] и многих других. Эта идея принята нами при разработке принципиально нового метода реконструкции климатов прошлого на основании данных метода споровопыльцевого анализа.
Из приведенного выше ключевого определения спорово-пыльцевого спектра вытекает связь между составом ископаемых СПС и составом СПС современных поверхностных проб. Эта связь выражается через критерий, который был недавно установлен и назван «Индекс сходства» (Similarity Index) [23]. Этот индекс позволяет осуществлять надежную корреляцию
Среда обитания
Terra Humana
фоссильных спорово-пыльцевых спектров на зональном и фитоценотическом уровнях. Через «Индексы сходства» реализуется возможность выразить связь, существующую между компонентами современного растительного покрова и компонентами растительного покрова (а, следовательно, и климата), которые существовали в прошлом в любом из районов исследований.
Этот новый прием оценки ископаемых СПС был успешно реализован при изучении торфяника из бассейна реки Фомич, юго-восточная часть полуострова Таймыр [24; 25; 27; 28]. Используя оригинальные данные М.И. Нейштадта и Л.Н. Тюлиной [15], мы рассчитали индексы сходства для шести компонентов СПС из склоновых отложений реки Майн, притока реки Анадырь: Betula, Alnus, Abies, Pinus pumila, Larix, Salix. Вычисленные индексы работают надежно на выводы авторов, сделанные 100 лет назад! Это дает основание быть уверенным в том, что применение индексов сходства при палинологических исследованиях позволит исключать элемент субъективизма при палеогеографических реконструкциях и корреляциях, о котором в свое время писал В.П. Гричук [7].
Одной из главных задач географической науки является разработка прогнозирования изменений природных условий, их показателей. Тысячи ученых, многие научные коллективы разных стран изучают современный климат и климаты прошлого нашей планеты, что в конечном итоге направлено на прогноз изменений климата и проявления изменений его разных элементов в будущем - наводнений, засух, землетрясений, цунами и т.д. Согласно А.А. Борисову [1], под изменениями климата следует понимать смену одного типа климата другим; изменения внут-ритиповые есть колебания. При этом под климатом, как компонентом географической среды, понимается многолетнее состояние атмосферы, включая режим погоды, сложившиеся в непрерывном процессе взаимодействия ее со всеми географическими факторами, а также обусловленное деятельностью человека [2].
В настоящее время для реконструкции климатов прошлого на основании данных метода спорово-пыльцевого анализа используется палеофлористический метод Иверсена-Гричука [6], зональный метод [17; 20; 21; 22], ряд математических методов.
Разработанный новый метод реконструкции климатов прошлого и прогнозирования изменений климата в будущем базируется на зональном принципе. В его
основе лежит использование «Индексов сходства», которые рассчитываются для таксонов зонального уровня («Общий состав»), растений доминантов и содоминан-тов в составе спорово-пыльцевых спектров отложений любого генезиса и возраста. Именно здесь необходимо отметить, что понятие «Общий состав» спорово-пыльцевых спектров, введенное в практику спорово-пыльцевого анализа В.П. Гричуком и Е.Д. Заклинской [8], - понятие интегральное. Это фундаментальное понятие биогеографического уровня, которое имеет важнейшее значение при реконструкции зональных типов растительности и ландшафтов, их эволюции во времени и в пространстве и, несомненно, при реконструкции климатов прошлого. Именно «Общий состав» спорово-пыльцевых спектров, как рецентных, так и ископаемых, отражает зональную структуру растительных ассоциаций. Однако в работах зарубежных коллег это понятие практически не используется. К сожалению, эта тенденция стала проявляться и в работах некоторых специалистов по спорово-пыльцевому анализу в нашей стране, в особенности в связи с применением программы Tilia-Graph при построении спорово-пыльцевых диаграмм. При таком подходе с водой выплескивают ребенка: «Общий состав» - ценнейший инструмент при палеобиогеографических реконструкциях, стратиграфических построениях и корреляциях природных явлений и событий. Именно здесь еще раз следует подчеркнуть, что «Общий состав» споровопыльцевых спектров является источником информации о сообществах растительного покрова зонального уровня, а, следовательно, и климата. Климат развивается длительно и устойчиво, поэтому основные закономерности, установленные для современного климата, могут быть распространенны на климаты прошлого времени и использованы для прогнозных построений.
Представленная ниже методика реконструкции климата с использованием «Индексов сходства» разработана на результатах изучения конкретного геологического разреза. Это верховой торфяник мощностью 2, 62 м на левом берегу реки Фомич, юго-восточная часть полуострова Таймыр (71° 42’ с.ш , 108° 03’ в.д.) (рис.1) [24; 25; 27; 28].
Этот торфяник формировался в течение всего голоцена. Формирование его прекратилось 500±60 лет BP(1400-1470 гг. A.D.), когда он был перекрыт слоем песка. Торфяник надежно датирован семью радиоуглеродными датами (табл. 1).
Таблица 1 Перечень радиоуглеродных дат в стратиграфической последовательности, полученных по пробам торфов взятых из торфяника II надпойменной террасы р. Фомич
Номер образца Лабора- торный номер 14С возраст (BP) Календарный возраст
2 ЛУ-5139 500±60 1400-1470 гг. н.э.
3 ЛУ-5141 3660±60 2135-2079 гг. до н.э.
4 ЛУ-5142 5720±60 4669-4463 гг. до н.э.
5 ЛУ-5143 7040±60 5985-5841 гг. до н.э.
6 ЛУ-5144 7530±70 6443-6261 гг. до н.э.
7 ЛУ-5145 8150±60 7315-7065 гг. до н.э.
8 ЛУ-5140 10500±140 10650-10275 гг. до н.э.
Рис. 1. Схема района исследований (квадратом показано местоположение района исследований; треугольником - местоположение исследованного торфяника).
По результатам спорово-пыльцевого анализа проб, взятых из этого торфяника, построена диаграмма, отображающая изменения относительного обилия таксонов растений, пыльца и споры которых установлены в отложениях, и позволяющая представить характер изменения расти-
Рис. 2. Спорово-пыльцевая диаграмма отложений второй надпойменной террасы р. Фомич. Условные обозначения: 1 - пыльца деревьев, 2 - пыльца кустарников и кустарничков, 3 - пыльца трав и мелких кустарничков, 4 - споры Bryophyta, Pterydopheta; литологический состав: 5 - поверхностный
слой дернины, 6 - песок, 7 - торф, 8 - супесь.
Среда обитания
Terra Humana
Индексы сходства, рассчитанные для таксонов зонального и фитоценотического уровней, в составе спорово-пыльцевых спектров проб, взятых из торфяника II надпойменной террасы реки Фомич
-з а л ю ^ оц % AD/14C дата (BP) Larix gmelinii (зональ- ный уровень) Larix gmelinii (фитоцено- тический уровень) Duschekia fruticosa Betula nana s.l. 1 О ea О. о и 2 Poaceae Musci Sphagnum spp.
% SI % SI % SI % SI % SI % SI % SI % SI
1 - г. -г СО __ 90 10 12,6 1,00 З2,0 1,0 24,1 1,00 21,7 1,00 25,0 1,00 2,2 1,00 68,0 1,00 20,8 1,00
2 500±60 12,0 0,95 52,0 1,6 8,4 0,З5 17,5 0,80 84,8 З,40 1,8 0,81 21,5 0,З1 76,4 З,67
3 З660±60 1З,4 1,10 28,0 0,9 20,0 0,82 24,7 1,14 З5,0 0,00 44,6 0,65 48,4 З,З2
4 5720±60 11,2 0,90 З5,2 1,1 4З,1 1,79 12,6 0,58 22,0 0,00 99,4 1,46
5 7040±60 З,6 0,28 16,З 0,5 54,5 2,26 2З,2 1,06 З0,0 1,40 10,0 4,54 9З,0 1,З6 0,4 0,02
б 75З0±70 З,7 0,29 24,0 0,75 З0,0 1,24 З2,0 1,47 З6,0 0,00 94,0 1,З8 0,8 0,04
7 8150±60 5,7 0,45 24,1 0,75 З5,7 1,48 ЗЗ,0 1,52 74,7 З,00 4,2 1,90 95,0 1,З9 1,0 0,05
S 10500±140 4,0 0,З1 19,0 0,59 48,0 1,99 20,0 0,92 84,0 З,З6 8,0 З,6З 95,6 1,40 0,З 0,01
Q З,З 0,26 8,5 0,26 З4,0 1,41 41,5 1,90 З7,4 1,50 6,7 З,04 89,5 1,З2 2,4 0,11
тельности и климата района исследований течение всего голоцена (рис. 2).
Для таксонов зонального уровня («Общий состав») и ряда дифференцирующих таксонов, использованных при построении диаграммы, рассчитаны индексы сходства, отражающие связь между компонентами СПС фоссильных проб и соответствующими компонентами СПС поверхностной пробы, взятой рядом с исследованным торфяником в лиственничном лесу зонального типа (табл. 2).
Вышеприведенная диаграмма и графики индексов сходства (рис. 3) дают наглядное представление об эволюции растительности района исследований в течение голоцена на уровне зон и фитоценотичес-ком уровне.
В результате установлено два типа фи-тохронов: тундровый (11 4) и лесной (111 4). Термином «фитохрон» нами обозначен тип растительности, существовавшей на исследуемой территории в определенный период времени в прошлом и характеризующейся определенным сочетанием индексов сходства для групп пыльцы и спор растений зонального и фитоценотическо-го уровней. Тундровый фитохрон характерен для интервала времени 10500±140 -7040±60 лет назад; лесной - для интервала времени 5720±60 - 500±60 лет - современность [22; 24]; краткая их характеристика приведена в таблице 3.
Методика. При реконструкции климатов прошлого на основании данных спорово-пыльцевого анализа следует использовать следующие приемы.
1. «Общий состав» ископаемых СПС и «Общий состав» СПС современных поверхностных проб следует подразделить на четыре группы, соответствующие четырем группам жизненных форм растений: (1) пыльца деревьев, (2) пыльца кустарников и кустарничков, (3) пыльца трав и мелких кустарничков (Cassiope, Dryas, Vaccinium, другие кустарнички), (4) споры споровых растений.
2. Выявить доминанты и кодоминанты в составе ископаемых СПС и в составе СПС современных поверхностных проб.
3. Рассчитать «Индексы сходства» для вышеназванных таксонов «Общего состава», доминантов и кодоминантов. Индексы сходства рассчитывается по следующей формуле:
X/Y= SI,
где X - содержание пыльцы, спор любого таксона в ископаемом спорово-пыльцевом спектре, выраженное в процентах;
Y - содержание пыльцы, спор того же самого таксона в составе спорово-пыльцевого спектра современной поверхностной пробы;
SI - индекс сходства (Similarity Index) [23].
Индекс сходства - это и есть тот критерий, который позволяет выразить связь, существующую между компонентами ископаемых СПС и соответствующими компонентами современных поверхностных проб. В числовом значении - это десятичная дробь, выражаемая в следующем виде: SI > 0, графически - это точка на оси координат. Прием расчета индексов сходства наглядно иллюстрирует таблица 4.
Таблица 3 207
Фитохроны, установленные по палинологическим данным, для низовий р. Фомич
(юго-восток полуострова Таймыр)
Общий состав СПС Фитохрон
№ образца, литология, глубина 14С дата (лет назад) BP Де- Ре- вья Кус-тарники + кустар-нички Травы + мелкие кустар-нички Спо- ровые расте- ния Ha3BaHHe Ин- декс Краткая характеристика
Индекс сходства
1, поверх. проба, 0-1 см 1953-2003 гг. 1,00 1,00 1,00 1,00 Larix gmelinii II 4 Лес лиственничный (Larix. gmelinii), сомкнутость 0,3-0,6, высота 7-10 м, диаметр - 10-20 см; кустарнички - Betula nana+ Ledum palustre, сомкнутость 0,20,5. Musci - d (cop. 3) - sol.
2, торф, 3-12 см 500±60, 1400-1470 гг. н.э. 0,95 0,34 0,61 1,99 L. gmelinii, Sphagnum sPP. II 3 Лес лиственничный (Larix gmelinii), Betula nana и Duschekia f.ruticosa встречались спорадически; Sphagnum spp. - d; Musci - кон-доминанты
3, торф, 12-30 см 3660±60, 2135-2079 гг. до н.э. 1,10 1,31 0,35 1,42 L. gmelinii, Betula exilis, Duschekia fruticosa II 2 Лес лиственничный (L.gmelinii), в подлеске B. nana и D. fruticosa (кондоминанты); Sphagnum spp. и Musci были представлены почти в равных соотношениях
4, торф, 45-55 см 5720±60, 46694463 гг. до н.э. 0,90 0,90 0,16 2,24 L. gmelinii, Duschekia fruticosa, Musi II 1 Лес лиственничный (L.gmelinii), в подлеске D. fruticosa, B. nana (редко); Musci - d; встречались Dryas crenulata, Huperzia selago ssp. arctica
5, торф, 95-105 см 7040±60, 5985-5841 гг. до н.э. 0,28 0,83 0,41 2,25 Duschekia fruticosa, Betula exilis, Musci I 4 Тундры - аналоги современных тундр южного типа; D. fruticosa и B. nana - кондоми-нанты; Musci - d
6, торф, 145-155 см 7530±70, 6443-6261 гг. до н.э. 0,29 0,52 0,35 2,54 Betula exilis, Duschekia fruticosa, Musci I 4 Тундры - аналоги современных тундр южного типа; B. nana - d, D. fruticosa - cd; Musci -d
7, торф, 195-205 см 8150±60, 7315-7065 гг. до н.э. 0,45 0,80 0,46 2,16 Duschekia fruticosa, Betula exilis, Larix gmelinii , Musci I 3 Лесотундра с участием L. dahurica, в кустарниковом ярусе B. nana, D. fruticosa, Ledum decumbens; Musci - d; встречались плауны и хвощи
8, торф, 255-265 см 10500± 140, 1065010275 гг. до н.э. 0,31 0,80 0,33 2,37 Duschekia fruticosa, Betula exilis, Salix, Musci I 2 Тундры - аналоги современных тундр южного типа с участием D. fruticosa - d, B. nana, ив (Salix pulchra, S. polaris); Musci - d; сфаг-ны и хвощи встречались спорадически
9, супесь, 300-310 см 0,26 1,55 0,46 1,63 Betula exilis, Duschekia fruticosa., Musci I 1 Тундры - аналоги современных тундр южного типа, B. nana - d , D. fruticosa - cd, L. dahurica встречалась спорадически; Musci - d; присутствовали Sphagnum spp. и Eguisetum spp., Lycopodium spp., Botrychium sp.
Среда обитания
Terra Humana
Рис. 3. Графики индексов сходства для группы таксонов «Общего состава» фоссильных СПС (деревья; кустарники и кустарнички; травы и мелкие кустарнички; споровые растений) и дифференцирующих таксонов (Larix dahurica s.l., Duschekia fruticosa, Betula exilis s.l., Poaceae, Cyperaceae, Musci, Sphagnum spp.).
Индекс сходства можно рассчитать для любого из компонентов ископаемых СПС; однако этот индекс может быть получен только в том случае, если изучение фос-сильных и рецентных проб производится сопряжено.
4. Методом ареалограмм выявить район совместного произрастания растений до-минантов и кодоминантов, определенных в составе фоссильных СПС; этот район является районом-аналогом для фоссильных таксонов зонального и фитоценотичекого уровней. Данные метеостанции, расположенной в районе-аналоге или данные
ближайших к нему метеостанций, полученные путем интерполяции, правомерно использовать для реконструкции элементов климата в районе исследований.
5. При реконструкции целесообразно использовать следующие элементы климата: средняя температура июля (или августа для арктических и горных районов), средняя температура января, среднегодовая температура, сумма температур выше нуля градусов С; сумма осадков за год; сумма осадков за период с температурами выше нуля градусов С, выраженная в процентах от суммы осадков за год. Сумму температур за весь
Таблица 4
Индексы сходства, рассчитанные для группы пыльцы деревьев в составе спорово-пыльцевых спектров отложений II надпойменной террасы р. Фомич (Ukraintseva, 2005)
Пыльца
N пробы, литология Деревьев Larix gmelinii Дальнезаносная пыльца деревьев
Кол- во % SI Кол- во % SI Кол- во % SI
1, пов. проба 78 18,6 1,00 53 12,6 1,00 25 5,9 1,00
2, торф 91 16,0 0,86 68 12,0 0,95 23 4,0 0,68
3,торф 63 20,0 1,10 42 13,4 1,06 21 6,6 1,10
4, торф 60 13,4 0,72 50 11,2 0,88 10 2,2 0,37
5, торф 18 4,6 0,25 14 3,6 0,28 4 1,0 0,17
6, торф 14 4,3 0,23 12 3,7 0,29 2 0,6 0,10
7, торф 29 5,9 0,32 28 5,7 0,45 1 0,2 0,03
8, торф 20 4,2 0,22 19 4,0 0,32 1 0,2 0,03
9, супесь 31 5,9 0,31 17 3,3 0,26 14 2,6 0,44
период со средней суточной температурой выше нуля °С получаем путем сложения с нарастающим итогом сумм температур за отдельные полные и неполные месяцы, входящие в этот период [17]. Сумма температур является интегральной характеристикой температурного режима, которая отражает ресурсы тепла, обусловленные радиационным балансом любой территории.
6. Реконструкция элементов климата, названных выше, производится по следующей формуле:
г = R • SI (1),
п п п ' ' ’
где гп - любой из перечисленных выше элементов климата, реконструируемых для района исследований;
Кп - любой из перечисленных выше элементов современного климата района-аналога;
SI14 - «Индексы сходства» зонального уровня, которые рассчитываются для элементов «Общего состава».
Вышеперечисленные элементы климата и индексы сходства, которые используются при реконструкции, обозначены для удобства их применения при расчетах следующим образом:
К1 - средняя температура июля (°С);
К2 - средняя температура января (°С);
К3 - среднегодовая температура, (°С);
К4 - сумма температур воздуха выше 0°С;
К5 - сумма осадков за год (мм);
К6 - сумма осадков за период с температурами выше нуля градусов цульсия, выраженная в процентах от суммы осадков за год;
511 - индекс сходства для группы пыльцы деревьев;
512 - то же для группы пыльцы кустарников и кустарничков;
г - реконструируемые соответственно вышеперечисленные элементы климата.
В нашем, конкретном, случае вышеприведенная формула (1) принимает следующий вид: г1-6 = R1_6 • SI1 или SI2 (2)
Естественно, что в каждом конкретном случае число элементов климата при проведении реконструкций может варьироваться, что зависит от конкретных задач, стоящих перед исследователями.
Введя в формулу (2) перечисленные выше элементы климата района - аналога (Rl-R6) и индексы сходства ^^, SI2), получаем соответствующие реконструированные элементы климата: г1, г6.
Пример расчета. Реконструируем среднюю температуру июля (г 1) и сумму осадков за год (г5) по SIl.
Г1 = R1 • SI1 ^ = 12,3° ; SI1 = 1.1 г1 = 12.3 ° • 1,1= 13,5° г5 = ^ • Б11;
Я = 837 мм ; SI, = 1,1;
5 _ 1 ’
г = 837мм • 1,1 = 920,7 мм.
5 ’ ’
Аналогичным способом рассчитывается любой из элементов климата.
Результаты и обсуждение. Для реконструкции вышеназванных элементов климата в бассейне р. Фомич нами использованы данные метеостанции поселка Хатанга, расположенной в 200 км от района наших исследований на северном пределе распространения редкостойных лесов, образованных лиственницей гмелина Larix gmelinii ^ирг.) Rupг. Это единственная лесообразующая порода лесотундровых редколесий и северо-таежных горных лесов в восточной части Таймыра; южнее, в среднем течении р. Котуй, к ней изредка примешивается ель. Самые северные в мире редколесья и даже редкостойные леса находятся в нижнем течении правого притока Хатанги - реки Лукунской под 72°35’ с.ш. Настоящие северотаежные леса начинаются по долине р. Котуй несколько южнее ее впадения в Хатангу; их «острова» встречаются также в долине р. Фомич, причем для них свойственно наличие комплекса характерных таежных видов сосудистых растений и мхов [16].
209
Среда обитания
Terra Humana
210 Таблица 5
Показатели теплообеспеченности и влагообеспеченности бассейна реки Фомич в течение последних 10500±140 лет ВР
Время AD/ BP yrs Фито- хрон Индекс сходства Температура, 0° С Осадки, мм Тип кли- мата
SIi SI2 июля января средняя за год ГГ за 5-9 месяцы S за год S за 5-9 месяцы/ % от S за год
1953-2003 гг. II4 1 1 12,3 -33,8 -13,4 837 348 203/58,0 Лес- ной
500±60 II3 0,95 0,34 11,7(-0.6) -32,1(-1,7) -12,7(-0,7) 795(-42) 312(-36) 193/62,0 «
3660±60 II, 1,1 1,31 13,5(+1,2) -37,2(+3,4) -14,7(+1,3) 921(+84) 383(+35) 223/58,0 «
5720±60 II1 0,90 0,90 11,1(-1,2) -30,4(-3,4) -12(-1,4) 753(-84) 313(-35) 183/58,0 «
7040±60 I4 0,28 0,83 10,2(-2,1) 10,2(-2,1) -11,2(-2,2) 695(-142) 289(-59) 168/58,3 Тунд- ровый
7530±70 I3 0,29 0,52 6,4(-5,9) -17,6(-16,2) -7,1(-6,4) 435(-402) 181(-167) 106/58,6 «
8150±60 I, 0,45 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162/58,0 «
10500±140 I, 0,32 0,80 9,8(-2,5) -27(-6,8) -10,7(-2,7) 670(-167) 278(-70) 162/58,0 «
I, 0,26 1,41 19 -52,4 -20(-6,6) 1266(+329) 539(-191) 336/62,0
81: - группа деревьев; 812 - группа кустарников и кустарничков
Рис. 4. Графики, иллюстрирующие характер теплообеспеченности и влагообеспеченности бассейна р. Фомич в течение последних 10500-11000 лет.
Данные, которые получены в результате реконструкции шести вышеперечисленных элементов климата для бассейна р. Фомич, представлены в таблице 5 и на рисунке 4.
По количественным характеристикам элементов климата и их динамике на графиках в бассейне р. Фомич отчетливо прослеживается два типа климата - тундровый и лесной; эти два типа климата полностью соответствуют двум типам фитохронов, установленных ранее для этого региона [24; 25; 27; 28] (табл. 3). При реконструкции элементов климата, которые характеризуют фитохрон лесного типа, в вышеприведенную формулу вводили индекс сходства 81х; для фитохрона тундрового типа в формулу вводили индекс сходства 812. Проведенные реконструкции названных выше элементов климата показала, что при 81 > 0,5
сразу получаем реконструируемые элементы климата; при 81 < 0,5 - получаем отклонения от современных значений любого из элементов климата; вычтя полученную величину отклонения из современного его значения, получаем значение реконструированного элемента климата.
Тундровый тип климата приходится на интервал времени 10500±140 лет ВР (10650-10275 гг. до н.э.) - 7040±60 лет ВР (5985-5841 гг. до н .э.). Этот тип климата господствовал здесь в течение более 3500 лет. Для него характерны менее теплые, чем в ХХ столетии, летние сезоны: Т составляла 9,8-10,2°С (12,3°С) (здесь и далее в скобках даны элементы современного климата); суммы температур за период выше нуля °С (далее £Ту1-1Х) достигали б70-695°С (837°С). Зимние сезоны были более теплые, чем в XX столетии: Т1 со-
ставляла -27... -28°С (-33,8); более высокими были среднегодовые температуры воздуха: -10,7... -11,2°С (-13,4°С); годовое количество осадков было меньше, чем ХХ столетии, причем 58% их выпадало в течение безморозного периода.
Коренная перестройка климата происходит между 7040-5720 гг. ВР: тундровый тип климата сменяется лесным типом климата. Это нашло отражение в изменении растительного покрова: тундры современного южного типа с участием ольховника или ольхи кустарниковой (Duschekia fruticosa), господствовавшие в этом регионе почти 3500 лет (фитохрон 114), сменяются лиственничными лесами, образованными лиственницей гмелина (фитохрон 1114) (табл. 3). Здесь следует подчеркнуть, что Duschekia fruticosa является мощным эдификатором южных тундр. Сообщества с Duschekia fruticosa - это хороший диагностический признак подзоны южных тундр [14].
Лесной тип климата приходится на интервал времени 5720±60 лет ВР (46694463 гг. до н.э.) - 500±60 лет ВР (1400-1470 гг. н.э.) - современность. Тепло- и влаго-обеспеченность в этот временной интервал возрастают (табл. 5). Летние сезоны становятся более теплыми, чем летние сезоны 7040±60 лет ВР и летние сезоны ХХ столетия: Т месяцев повышается до 11,1-11,7°С, максимально - до 13,5°С; сумма положительных температур за безморозный период также повышается до 595-753°С, максимально - до 921°С. Однако зимние сезоны стали более холодными, чем зимние сезоны в интервале времени 10500±140 лет ВР (10650-10275 гг. до н.э.) -7040±60 лет ВР (5985-5841 гг. до н.э.); Т: составляют -30,4 ... -37,2°С; среднегодо-
Список литературы:
вые температуры понизились до -12,0 ... -12,7°С, максимально до -14,7°С; количество осадков за год возрастает до 313-383 мм, причем большая их часть (58-62%) приходится на безморозный период.
Представленные выше характеристики двух типов климата, данные табл. 5 и рис. 4 свидетельствуют о том, что в первую половину голоцена (10500-7040 лет ВР) климат в этом регионе был достаточно устойчив (табл. 5). Лишь 7530±70 лет ВР произошло резкое похолодание: средние температуры воздуха в июле снижались до 6,4°С (+12,3°С); £ Т у1 _ 1Х снижается до 435°С (837°С); однако зимние температуры были значительно выше, чем в ХХ столетии: Т: достигала -17,6°С (-33,8°С); повышалась и среднегодовая температура до - 7,0°С (-13,4°С). Но уже 7040±60 лет ВР, т.е. через 490 лет, климатический режим, который был здесь до этого похолодания, практически восстанавливается. Причем, летние сезоны в течение первой половины голоцена были менее теплые, чем летние сезоны ХХ столетия, тогда как зимние сезоны были более теплые, чем зимние сезоны ХХ столетия. Отклонения по всем реконструированным элементам - отрицательные в сравнении с элементами климата ХХ столетия.
Климат второй половины голоцена, начиная с 5720±60 лет ВР и вплоть до современности, характеризуется попеременными колебаниями: (ср. данные табл.5).
Таким образом, приведенные данные (табл. 5, рис. 4), позволили впервые составить объективное представление о характере тепло- и влагообеспеченности бассейна р. Фомич (71° 42' с.ш., 108° 03' в.д.) в течение всего голоцена.
Окончание следует
[1] Борисов А.А. Палеоклиматы территории СССР. - Л., 1965. - 112 с.
[2] Борисов А.А. Климаты СССР в прошлом, настоящем и будущем. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1975. -434 с.
[3] Вальтер, Г. Растительность земного шара. Эколого-географическая характеристика. Т. 2. - М.: Прогресс, 1974. - 423 с.
[4] Вальтер, Г. Растительность земного шара. Эколого-географическая характеристика. Т. 3. - М.: Прогресс, 1975. - 429 с.
[5] Гричук В.П. Применение пыльцевого анализа для реконструкции физико-географических условий прошлого // Второй Всесоюзн. географич. съезд 25-31 января 1947 г.. Тезисы докладов по секции физической географии. - М.-Л.: Изд-во АН СССР. 1948. - С. 36-38.
[6] Гричук В.П. Опыт реконструкции некоторых элементов климата северного полушария в атлантический период голоцена // Голоцен. - М.: Наука, 1969. - С. 41-57.
[7] Гричук В.П. Палеоботаническое обоснование стратиграфического расчленения четвертичных отложений на территории СССР // Проблемы современной палинологии. - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1984. - С. 51-54.
[8] Гричук В.П., Заклинская Е.Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. - М.: Госизд. географ. лит., 1948. - 223 с.
[9] Келлер Б. А. Главные типы и основные закономерности в растительности СССР. Т. I. - 1938. - С. 132181.
Среда обитания
Terra Humana
212 [10] Купецкий В.Н. Ландшафты замерзающих морей / Дисс. ... д-ра географ. наук. - СПб: СПбГУ, 1998. -
194 с.
[11] Купецкий В.Н. В Арктику мы вернемся / Сб. статей. - Магадан, 2005.
[12] Ловелиус Н.В. Исследование погодичных и многолетних изменений температуры воздуха в Субар-ктике Средней Сибири и радиального прироста Larix gmelinii на Ары-Масе.- Исследование природы Таймыра. Выпуск 1. Закономерности пространственного размещения и взаимосвязи климата, растительности, почв, животного мира. Ландшафты. - Труды Государственного биосферного заповедника «Таймырский». - Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2001. - С. 50-69.
[13] Ловелиус Н.В. Метеорологические условия Хатанги и сопредельных территорий // Таймыр. Малочисленные народы. Природные условия. Фауна. - Санкт-Петербург-Хатанга, 2001. - С. 69-84.
[14] Матвеева Н.В. Зональность в растительном покрове Арктики. - СПб., 1998. - 220 с.
[15] Нейштадт М.И., Тюлина Л.Н. К истории четвертичной и послечетвертичной флоры района р. Майн, притока Анадыря // Труды Арктического института. Т. XL. - Ленинград: Изд-во Главного управления северного морского пути. 1936. - С. 259-280.
[16] Поспелова Е.Б., Поспелов И.Н. Флора сосудистых растений Таймыра и сопредельных территорий. Часть 1. Аннотированный список флоры и ее общий анализ. - М.: Товарищество научных изданий КМК, 2007. - 457 с.
[17] Савина С.С., Хотинский Н.А. Зональный метод реконструкции палеоклиматов голоцена // Развитие природы территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене. - М.: Наука, 1982.- С. 231-244.
[18] Сочава В.Б. Географические аспекты сибирской тайги.- Новосибирск: Наука, 1980. - 256 с.
[19] Справочник по климату СССР. Вып.33, часть 2. Температура воздуха и почвы. - Л.: Гидрометеоиз-дат, 1966. - 287 с.
[20] Украинцева В.В. Реконструкция климатов прошлого по палинологическим данным // Известия РАН. Сер. Географическая. - 1992, Т. 6. - С. 90-95.
[21] (Украинцева В.В.) Ukraintseva V.V. Vegetation Cover and Environment of the «Mammoth Epoch» in Siberia / Ed. L. Agenbroad, J. Mead, R. Hevly. - The Mammoth Site, SD, 1993. - 309 p.
[22] Украинцева В.В. Растительность и климат Сибири эпохи мамонта /Ред. В.Н. Ловелиус, Ю.М. Карба-инов. - Красноярск: Восточно-Сибирский филиал Международного института леса, 2002. - 192 с.
[23] (Украинцева В.В.) Ukraintseva V.V. Use of the index of similarity for the assessment of fossil spore-pollen spectra // Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 314-318.
[24] (Украинцева В.В., Поспелов И.Н.) Ukraintseva V.V., Pospelov I.N. The first data on the history and evolution of vegetation and climate in the northern part of the Anabar Plateau in the Holocene // Современные проблемы палеофлористики, палеофитогеографии и фитостратиграфии. - Труды Международной палеоботанической конференции. Москва, 17-18 мая 2005 г. Вып. 1. - М.: ГЕОС, 2005. - С. 319324.
[25] Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Первые данные об истории и эволюции растительности и климата северной части Анабарского нагорья в голоцене // XI Всероссийская палинологическая конференция «ПАЛИНОЛОГИЯ: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА». Мат-лы конф. 27 сентября -1 октября 2005 г. - М., 2005. - С. 261-262.
[26] Украинцева В.В., Поспелов И.Н. О связях состава растительности и состава спорово-пыльцевых спектров поверхностных проб (устье р. Оленья, полуостров Таймыр) // Известия РАН. Серия Географическая. - 2006, № 3. - C. 97-109.
[27] Украинцева В. В., Поспелов И.Н. Первые данные к истории растительности и климата в северной части Анабарского нагорья в голоцене // География и природные ресурсы. - 2006, № 3. - С. 87-94.
[28] Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Первые данные об истории и эволюции растительного покрова и климата севера Анабарского нагорья в голоцене // Исследование природы Таймыра. Вып. 5. Четвертичная история, климат, почвы, флора и растительность, животный мир. - Красноярск: Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2006. - С. 19-35.
[29] Украинцева В.В., Поспелов И.Н. Биостратиграфические свидетельства об экстремальных наводнениях в голоцене: полуостров Таймыр, Россия // Фундаментальные проблемы квартера: итоги изучения и основные направления дальнейших исследований. Мат-лы V Всероссийского совещания по изучению четвертичного периода. Москва, 7 - 9 ноября 2007 г. - М.: ГЕОС, 2007. - С.424-427.
[30] Шумилова Л.В. Ботаническая география Сибири. - Томск: Изд-во Томского ун-та, 1962. - 439 с.
[31] ACIA Scientific Report. - Cambridge University Press, 2007. - 1024 p.
[32] Fegri K. аnd Iversen, J. Textbook of pollen analysis / 4 th ed. - New York: Hafner, 1989. - 328 p.
[33] Tukhanen S. Climatic Parameters and Indices in Plant Geography. - 1980.
[34] Serreze, M.C.and Barry, R.G. The Arctic Climate System. - Cambridge University Press, 2005.
[35] Solanki S.K., Usoskin I.G., Kromer B., Schussler M., Beer J. Unusual activity of the Sun during recent decades to the previous 11,000 years // Nature. - 2004, № 431. - Р. 1084-1087.
