CC BY
26
УДК 56.074.6
ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОЗЕРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ОЗ. ВОЖАНСКОЕ (ВОСТОК ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ), С ПРИМЕНЕНИЕМ МИКРОПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО
МЕТОДА
Б01: 10.24412/1728-323Х-2021-3-39-44
П. С. Турковский, аспирант,
Российский государственный педагогический
университет им. А. И. Герцена,
Санкт-Петербург, Россия,
С. Т. Ремизова, доктор
геолого-минералогических наук,
профессор, Российский государственный
педагогический университет,
Санкт-Петербург, Россия,
Е. М. Нестеров, доктор пед. наук,
профессор, зав. каф. геологии и геоэкологии,
Российский государственный педагогический
университет, [email protected],
Санкт-Петербург, Россия,
Д. К. Макаров, аспирант,
Российский государственный педагогический
университет им. А. И. Герцена,
Санкт-Петербург, Россия
Проводимое микропалеонтологическое исследование донных озерных отложений озера Вожанского, расположенного на востоке Ленинградской области, являющееся частью масштабного проекта палеогеографической реконструкции эволюции озер северо-запада России с привлечением комплекса палеоэкологических методов, позволило установить наличие многочисленных индикаторных ископаемых форм ветвистоусых рачков Qadocera в структурированном танатоценозе озера. Полученные данные по видовому и количественному составу ископаемых остатков, а также их морфологии в интеграции с данными по распределению органического вещества по разрезу позволили соотнести с ними схему количественного распределения Cladocera в разрезе оз. Вожанское и сделать палеоэкологические выводы об эволюции данной озерной экосистемы в голоцене. Основной задачей проводимого исследования являлась, таким образом, интеграция статистики нахождения остатков ветвистоусых рачков Cladocera с эволюцией озер востока Ленинградской области в голоцене.
This micropaleontological study of the lake bottom sediments from Lake Vozhanskoye, located in the east of the Leningrad Region, which was a part of a large-scale project of paleogeographic reconstruction of the evolution of lakes in northwestern Russia, applying a complex of paleoecologi-cal methods allowed us to establish the presence of numerous fossilized index forms of Cladocera species in the thanatocenosis of the lake. With regards to the obtained data on the species and quantitative composition, as well as the morphology of fossilized remains, coupled with the data on the distribution of organic matter in the sequence allows for making paleoeco-logical conclusions about the evolution of the lake ecosystem during the Holocene. Thus, the main objective of this study was to integrate the statistics of the Cladocera fossilized forms findings with the evolution of lakes in the eastern Leningrad Region during the Holocene.
Ключевые слова: палеоэкология, палеогеография, кладоцеры, донные отложения, голоцен, микропалеонтология.
Keywords: paleoecology, paleogeography, Cladocera, bottom sediments, Holocene, micropaleontology.
Введение. Важным элементом палеоэкологических исследований является воссоздание истории развития континентальных водоемов в голоцене. Микрофауна озер, в частности ветвис-тоусые рачки С1аёосега, выступает в качестве важнейшего индикатора для определения условий и реконструкции состояния палеосреды [5]. Для разнообразных природных событий прошлого она предоставляет изобилие материала для палеогеографических реконструкций и разного рода интерпретаций (например, оценка кислотности среды, насыщенности воды кислородом и т. д.) [6]. Ценность надотряда ветвистоусых рачков в качестве индикатора связана с их широким стратиграфическим и географическим распространением, а также с высокой степенью сохранности и обилием ископаемых остатков С1аёосега в донных озерных отложениях [5, 6]. Перспективное использование микрофоссилий С1аёосега для палеоэкологических реконструкций эволюции озер обусловлено прежде всего их жизненным циклом, крайне чувствительным к изменениям окружающей среды [12]. Любые изменения климата, трофических условий, состава воды, уровня насыщенности воды кислородом отражаются в танатоценозе озера [1].
Исследуемый объект — Вожанское озеро — находится в пределах Бокситогорского района Ленинградской области. Озеро является частью
Волжского ската Тихвинской водной системы [2]. В северной части в озеро впадает река Со-минка, на юге из него берет начало река Горюн, впадающая в р. Чагода [3]. Площадь озера составляет 2,12 км2. Форма озера вытянута в направлении с северо-запада на юго-восток. Периметр озера вместе с периметром острова на юге составляет 13,9 км. Длина равняется 3 км, ширина 1,3 км, глубина от 1,1 до 5,3 м.
Модели и методы. Полевые работы на озере производились в течение двух полевых сезонов 2014—2015 гг. В северной части озера, вблизи одного из палов (опор для крепления тросов) в 100 м к югу от впадения реки Соминка, была пробурена скважина, поименованная ВЖ2015/1 [7]. Бурение производилось в зимний период со льда с помощью озерного бура. При подъеме керна производилось полевое литологическое описание осадков, измерялась мощность керна, далее все образцы маркировались и помещались в пластиковые тубы. Мощность всего опробованного разреза осадков озера Вожанское составила 800 см [7]. Относительно разреза донных озерных отложений озера Вожанское из предыдущих отборов, произведенных кафедрой геологии и геологии РГПУ им. А. И. Герцена, было проведено радиоуглеродное датирование интервала осадков на глубинах 760—780 см, его возраст составил 7390 ± 70 лет (ВР) [4].
В ходе лабораторной части исследований использовалась усовершенствованная стандартная методика работы с субфоссильными остатками животных, в которую нами были внесены определенные модификации, по увеличению концентрации KOH на пробу, обусловленные высоким содержанием органического вещества в образцах. На камеральном этапе изучения донных озерных отложений для озера Вожанское был применен микрофаунистический анализ изменений видового и количественного состава группы ветвисто-усых ракообразных (Cladocera) [7, 8].
Результаты и обсуждение. По результатам микропалеонтологического исследования озера Вожанское было выявлено, что доминирующей пелагической планктонной формой в составе танатоценоза оз. Вожанское является род Bosmina подрод (Eubosmina) семейства Bosminidae [12]; в течение всего интервала опробования доля ее фоссилизированных остатков существенно превышает 50 %, а пик численности для данного разреза прослеживается в интервале 150—170 см от кровли [11] [8]. Это позволяет структурировать танатоценоз озера Вожанское как танатоценоз с преобладанием кладоцер и выделить тип таксо-танатоценоза с доминированием босмин, анало-
гичным образом вверх по разрезу увеличивается доля второй по численности видовой формы — Bosmina \ongirostris, с 30 до 45 %, однако пиковые количественные значения данной формы приблизительно соответствуют провалам в численности подрода Eubosmina для того же интервала [8]. Данные по изучению морфологии остатков босмин позволили установить следующую динамическую ситуацию в отношении крупных и м ел-ких форм — в изучаемом озере мелкие и крупные формы босмин сосуществуют всю историю развития водоема [5].
Основной задачей проводимого исследования является интеграция статистики нахождения остатков ветвистоусых рачков С1аёосега с эволюцией озер востока Ленинградской области в голоцене.
Как видно из рис. 1, при распределении микрофауны по разрезу:
— минимумы отмечены на глубинах:
• 600 — снижение количества фоссилий Bosmina (Eubosmina) в пробах;
• 520 — увеличение снижения численности Bosmina (Eubosmina) в пробах;
• 380 — дальнейшее уменьшение численности Bosmina (Eubosmina) в пробах;
• 300 — уменьшение численности Bosmina (Eubosmina);
— максимумы отмечены на глубинах:
• 580 — резкое увеличение в пробах численности фосилий Camptocercus к^;
• 500 — повышение численности индикаторного рода Bosmina (Eubosmina);
• 390 — повышение количества фоссилий Daph-nia в пробах;
• 310 — повышение количества фосиллий Bos-mina \ongirostris в пробах.
Сопоставляя эти значения с корреляционной схемой распределения С1аёосега (рис. 1), можно выделить следующие особенности:
— Колебания численности индикаторных форм Bosmina \ongimstris и Daphnia на глубине 390 и 500 см носят выраженный ритмический характер [6, 11].
— Доминирование в танатоценозе озера рода Bosmina (Eubosmina), который чрезвычайно зависим от уровня аэрации водного бассейна, подтверждает тезис о последовательном увеличении проточности водоема, так как проточность водоема напрямую влияет на насыщение кислородом вод, что в свою очередь создает наиболее благо -приятные экологические условия для развития и размножения представителей рода Bosmina [5, 8].
При анализе графика потерь при прокаливании и сопоставлении его с распределением остат-
Схема количественного распределения видов С1аёосега в разрезе оз (скважина ВЖ-2015/1) Вожанское
Мощность ЕпЬгкт^пл Возтпа Camptocercus А1опа Ешошта ¡опугойт ВарЫпа Гес1 ецМШа О О ©—I4D<N<N<N<N<N О Литою. ^о — ^ч со г- -.л -ног^^чо о-нгчт А1опа т т О ©^н^нс^ А1опе11а папа X Р1еигохш СНуйогш "Р. СЫёопёае "РА-
разреза (см) к<монка ||1м1ии1м ||М1111ГЦ| III' II ............1||||| Шш ............... УнЫ ПИН ШпУ и и
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
600
640
680
720
760 800
Вода (Н20)
Монотонные темно-серые иглы
Коричневатые илы насыщенные детритом
Монотонные темно-серые иглы
Монотонные серые иглы
Серые иглы с четко выраженной слоистостью и примесью терригенного материала
Темно-серые иглы с четко выраженной слоистостью и примесью терригенного материала
Условные обозначения: • точки опробования разреза;
^ количество четко идентифицируемых образцов с1аёосега на препарат.
П. Турковский 2017 ©
Рис. 1. Схема распределения микрофауны по разрезу
ков С1аёосега по разрезу можно выделить следующие закономерности:
— Снижение концентрации Бе в разрезе отложений свидетельствует о зрелости ландшафтов, с которых производился снос, а также о смене гидрологических условий и кислотности вод. Низкий диапазон изменения содержания металла подчеркивает незначительные колебания условий его накопления. Существенное содержание элемента изменяется в пределах подошвы и кровли разреза. Первый визуально выделяемый минимум совпадает с карбонатным максимумом в графике потерь при прокаливании (рис. 2), а также увеличением количества Са0, что свидетельствует об изменении химических параметров воды в пользу более щелочных [9]. Это уверенно
подтверждается визуальными наблюдениями изменений морфологии микрофоссилий С1аёосега, их переход к сложноустроенным формам с выраженными антеннами и гребными л опастями [1, 6]. Второй, более резкий (на 10 % больше фонового) скачок содержания Бе приходится на границу темно-серых и серых илов. Снижение содержания карбонатов, абсолютный максимум органического вещества на этой границе и существенное увеличение концентрации малых элементов в комплексе может свидетельствовать об обмелении водоема и увеличении его кислотности (эвтрофика-ции) [9]. Данное предположение подтверждается железо-марганцевым и железо-кальциевым, а также стронций-кальциевым модулями, достигающими на этой отметке пиковых значений.
Распределение органического вещества в донных отложениях оз. Волжанское
(скважина ВЖ-2015/1)
500 градусов 1000 градусов
иишли
I ■ г 1111111 к 1111111
0
40
80
120
160
200
240
280
320
360
400
440
480
520
560
600
640
680
720
760 800
Вода (Н20)
Монотонные темно-серые иглы Коричневатые илы, насыщенные детритом
Монотонные темно-серые иглы
Монотонные серые иглы
Серые иглы с четко выраженной слоистостью
и примесью терригенного материала Темно-серые иглы с четко выраженной слоистостью и примесью терригенного материала
© Литологическая колонка: Турковский П. С., 2017 г.
© Графики распределения органического в-ва: Харитончук А. Ю., Турковский П. С. 2018 г.
Рис. 2. Потери при прокаливании
В дальнейшем концентрация металла плавно снижается ближе к кровле разреза, что в комплексе с увеличением процентного содержания кремния, алюминия и титана указывает на усиление интенсивности водотока и увеличение его щелочности (смена умеренно застойных условий на проточные).
Заключение. Сопоставляя результаты комплексного палеоэкологического исследования для Вожанского озера, можно сделать следующие выводы:
• В течение всей голоценовой эпохи Вожанское озеро эволюционировало из относительно застойного холодноводного послеледникового бассейна в динамичный проточный водоем.
• Колебания в численности микрофоссилий в танатоценозе в корреляции с показателями распределения химических элементов в осадках озера указывают на значительное улучше-
ние аэрирования водного бассейна и повышение температуры воды в озере, а также выявляют ряд локальных климатических событий в истории развития палеогеографического района [10].
Наблюдаемое соотношение органического вещества (по данным измерений потерь при прокаливании) в донных отложениях озера и резкое увеличение количества микрофосил-лий Bosmina \ongirostris в пробах на глубине 400—500 см, в совокупности с температурным максимумом, восстановленным по геохимическим показателям, указывает на установление крайне благоприятных для биоты внешних климатических условий. Это, в свою очередь, позволяет произвести корреляцию периода осадконакопления в озере в интервале от 400 до 500 см с атлантическим климатическим оптимумом голоцена [9].
Библиографический список
1. Вербицкий В. Б., Биолого-продукционная характеристика и эколого-физиологические аспекты культивирования Bosmina Longiгostгis О. Б. Ми11ег как стартового живого корма для личинок рыб: дис. ... канд. биол. наук, ВНИИПРХ, Москва, 1984.
0710080711050308040505051110030603030406080911090307
2. Нестерова Л. А., Формирование и эволюция ландшафтов восточной части Ленинградской области: дис. ... канд. географ. наук, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет», Санкт-Петербург, 2004.
3. Широкова В. А., Снытко В. А., Низовцев В. А., Нестеров Е. М. Тихвинский водный путь — объект исследований историко-научной экспедиции // Тихвинская водная система: кол. монография / Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена; Институт истории естествознания и техники им. С. И. Вавилова РАН. Санкт-Петербург, 2012. С. 49—59.
4. Морозов Д. А., Коваленков С. В., Фомичева М. Н., Нестеров Е. М. Предварительные данные по геохимии озерных отложений озера Вожанское / Науки о Земле и цивилизация: сб. матер. Международной молодежной конференции». 2012. С. 45—50.
5. Смирнов Н. Н. Историческая биоценология пресноводных биоценозов. — Товарищество научных изданий КМК, Москва, 2010. С. 5—6, 29, 71—77.
6. Смирнов Н. Н. Итоги изучения ветвистоусых ракообразных в СССР // Вестник зоологии, институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова АН СССР. — М.: 1986. — С. 3—9.
7. Турковский П. С., Фомичева М. Н., Харитончук А. Ю., Попков Н. Б. Некоторые сведения о методе микрофаунис-тического анализа на примере разреза донных озерных отложений озера Вожанское // Методы и средства исследования природы и общества: Сб. материалов 9-ой Международной молодежной школы-конференции. — М.: Меридиан, 2016. — C. 152—153.
8. Турковский П. С., Ремизова С. Т. Предварительные результаты микропалеонтологического исследования донных отложений оз. Вожанское. — «Геология, геоэкология, эволюционная география». Коллективная монография. «Сетевое объединение вузов «Педагогические кадры России», Российский государственный университет им. А. И. Герцена, факультет географии, кафедра геологии и геоэкологии. 2015. С. 131—134.
9. Харитончук А. Ю., Нестеров Е. М., Турковский П. С., Ремизова С. Т. Распределение органического вещества в донных отложениях озера Вожанское (Ленинградская область) по результатам измерения потерь при прокаливании // В сборнике: География: развитие науки и образования: Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 155-летию со дня рождения Владимира Ивановича Вернадского / Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, факультет географии, НОЦ Экология и рациональное природопользование, Институт водных проблем Севера КарНЦ РАН, Институт озероведения РАН, Русское географическое общество. —М., 2018. — С. 371—375.
10. Balcer M. D., Korda N. L., Dodson S. I. 1984. Zooplankton of the Great Lakes: A guide to the identification and ecology of the common crustacean species, pp. 5—7, pp. 54—56. The University of Wisconsin Press, Madison. 1984.
11. Korhola A., Rautio M. Cladocera and other brachiopod crustaceans. In: Smol, J. P. H., Birks, J. B., Last, W. M. (Eds.), Tracking Environmental Change Using Lake Sediments Zoological Indicators vol. 4. Kluwer Academic, Dordrecht, 2001. P. 5—41.
12. Szeroczynska K. and Sarmaja-Korjonen, K. Atlas of Subfossil Cladocera from Central and Northern Europe. Friends of the Lower Vistula Society, Swiecie, 2007.
A PALEOECOLOGICAL STUDY OF LAKE VOZHANSHANSKOYE SEDIMENTS (THE EAST LENINGRAD REGION) APPLYING MICROPALEONTOLOGICAL ANALYSIS TECHNIQUES
P. S. Turkovsky, post-graduate student, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia, S. T. Remizova, Ph. D. in Geology and Mineralogy, Dr. Habil., Professor, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia,
E. M. Nesterov, Ph. D. in Pedagogy, Dr. Habil., Professor, Head of Department of Geology and Geoecology, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia,
D. K. Makarov, post-graduate student, Herzen State Pedagogical University of Russia, [email protected], St. Petersburg, Russia References
1. Verbickiy V. B., Biologo-produkcionnaya harakteristika i ekologofiziologicheskie aspekty kul'tivirovaniya Bosmina Longiros-tris O. F. Muller kak startovogo zhivogo korma dlya lichinok ryb: dis. ... kandidata biologicheskih nauk [Biological characteristics and ecological and physiological aspects of Bosmina longirostris O. F. Muller cultivation as a starter live food for fish larvae: Ph. D. thesis in Biology], VNIIPRH, Moscow. 1984 [in Russian].
2. Nesterova L. A., Formirovanie i evolyuciya landshaftov vostochnoj chasti Leningradskoj oblasti: dis. ... kandidata ge-ograficheskih nauk, [Formation and evolution of landscapes in the eastern part of the Leningrad Region: Ph. D. thesis in Geographical Sciences]. Gosudarstvennoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego professional'nogo obrazovaniya Rossijskij gos-udarstvennyj pedagogicheskij universitet, Sankt-Peterburg. 2004 [in Russian].
3. Shirokova V. A., Snytko V. A., Nizovtsev V. A., Nesterov E. M. Tihvinskij vodnyj put' — ob'ekt issledovanij istoriko-nauchnoj ekspedicii. — "Tihvinskaya vodnaya sistema", Kollektivnaya monografiya. [The Tikhvin waterway as an object of research of the historical-scientific expedition. "The Tikhvin Water System", Collective Monograph] Rossijskij gosudarstvennyj pedagogicheskij universitet im. A. I. Gertsena; Institut istorii estestvoznaniya i tekhniki im. S. I. Vavilova RAN. Sankt-Peterburg. 2012. P. 49—59 [in Russian].
4. Morozov D. A., Kovalenkov S. V., Fomicheva M. N., Nesterov E. M. Predvaritel'nye dannye po geohimii ozyomyh otlozhenij ozera Vozhanskoe. — "Nauki o Zemle i civilizaciya. Materialy Mezhdunarodnoj molodezhnoj konferencii". Sbornik, [Preliminary data on the geochemistry of the Lake Vozhanskoye sediments. "Earth Sciences and Civilization. Proceedings of the International Youth Conference". Collection], 2012. P. 45—50 [in Russian].
5. Smirnov N. N. Istoricheskaya biocenologiya presnovodnyh biocenozov. [Historical biocenology of freshwater biocenoses]. Tovarishchestvo nauchnyh izdanij KMK, Moscow. 2010. P. 5—6, 29, 71—77 [in Russian].
6. Smirnov N. N. Itogi izucheniya vetvistousyh rakoobraznyh v SSSR, [Results of Cladocera crustaceans study in the USSR]. Vestnik zoologii, institut evolyucionnoj morfologii i ekologii zhivotnyh im. A. N. Severcova AN SSSR, Moskva. 1986. P. 3—9.
7. Turkovskiy P. S., Fomicheva M. N., Kharitonchuk A. Yu., Popkov N. B. Nekotorye svedeniya o metode mikrofaunistichesko-go analiza na primere razreza donnyh ozyornyh otlozhenij ozera Vozhanskoe. "Meridian": Metody i sredstva issledovaniya prirody i obshchestva". Sbornik materialov 9-oj mezhdunarodnoj molodezhnoj shkoly-konferencii. [Preliminary information on the method of microfaunistic analysis using the samples from the column of bottom lake sediments of Lake Vozhanskoye. "Meridian": Methods and Tools for the Study of Nature and Society". Proceedings of the 9th International Youth School Conference]. 2016. P. 152—153 [in Russian].
8. Turkovskiy P. S., Remizova S. T. Predvaritel'nye rezul'taty mikropaleontologicheskogo issledovaniya donnyh otlozhenij oz. Vozhanskoe. "Geologiya, geoekologiya, evolyucionnaya geografiya". Kollektivnaya monografiya. [Preliminary results of mi-cropaleontological study of the Lake Vozhanskoye bottom sediments. Geology, geoecology, evolutionary geography. Collective monograph]. "Setevoe ob'edinenie vuzov "Pedagogicheskie kadry Rossii", Rossijskij gosudarstvennyj universitet im. A. I. Ger-cena, fakul'tet geografii, kafedra geologii i geoekologii. 2015. Pp. 131—134 [in Russian].
9. Kharitonchuk A. Yu., Nesterov E. M., Turkovskiy P. S., Remizova S. T. Raspredelenie organicheskogo veshchestva v donnyh otlozheniyah ozera Vozhanskoe (Leningradskaya oblast') po rezul'tatam izmereniya poter' pri prokalivanii. V sbornike: Geografiya: razvitie nauki i obrazovaniya. Materialy Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 155-letiyu so dnya rozhdeniya Vladimira Ivanovicha Vernadskogo. [Distribution of organic matter in bottom sediments of Lake Vozhanskoe (the Leningrad Region) according to the results of the loss on ignition measurements. From the collection: Geography: development of science and education. Materials of the International Scientific and Practice Conference dedicated to the 155th anniversary of Vladimir Ivanovich Vernadsky]. Rossijskij gosudarstvennyj pedagogicheskij universitet im. A. I. Gertsena, fakul'tet geografii, NOC Ekologiya i racional'noe prirodopol'zovanie, Institut vodnyh problem Severa KarNC RAN, Institut ozerovedeniya RAN, Russkoe geograficheskoe obshchestvo. 2018. P. 371—375 [in Russian].
10. Balcer M. D., Korda N. L., Dodson S. I. 1984. Zooplankton of the Great Lakes: A guide to the identification and ecology of the common crustacean species. P. 5—7, 54—56. The University of Wisconsin Press, Madison. 1984.
11. Korhola A., Rautio M. Cladocera and other brachiopod crustaceans. In: Smol, J. P. H., Birks, J. B., Last, W. M. (Eds.), Tracking Environmental Change Using Lake Sediments Zoological Indicators. Vol. 4. Kluwer Academic, Dordrecht, 2001. P. 5—41.
12. Szeroczynska K., Sarmaja-Korjonen K. Atlas of Subfossil Cladocera from Central and Northern Europe. Friends of the Lower Vistula Society, Swiecie. 2007.
