CC BY
17
ШЕМШИШНШ
ПРИРОДНАЯ СРЕДА
УДК 551.89 ББК 26
О.А. Дружинина
ПАЛЕОЛИМНОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ПРИБАЛТИКЕ (КАЛИНИНГРАДСКАЯ ОБЛАСТЬ) В 2010-2020 гг.: НОВЫЕ ДАННЫЕ О ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ПОЗДНЕГО ПЛЕЙСТОЦЕНА И ГОЛОЦЕНА
Представлены результаты первого десятилетия (2010-2020 гг.) целенаправленных па-леолимнологических работ в Калининградской области. Комплексный анализ, включающий литологический, геохронологический, палинологический, диатомовый, хирономид-ный, геохимический, палеомагнитный и палеоизотопный методы, позволил получить результаты, детализирующие динамику природных условий юго-восточной Прибалтики за последние 16 тыс. лет. В ходе научных работ впервые для региона выполнены палео-климатические реконструкции для конца плейстоцена - начала голоцена, представлена детальная картина динамики растительного покрова, получены сведения о важнейших геохимических процессах, происходивших в водоемах и на окружающих территориях в поз -днеледниковое и голоценовое время.
Ключевые слова:
Калининградская область, палеогеография, палеолимнология, поздний плейстоцен, голоцен, природная среда, юго-восточная Прибалтика.
Дружинина О.А. Палеолимнологические исследования в юго-восточной Прибалтике (Калининградская область) в 2010-2020 гг.: новые данные о природной среде позднего плейстоцена и голоцена // Общество. Среда. Развитие. - 2022, № 1. - С. 125-130. - DOI 10.53115/19975996_2022_01 _125-130 © Дружинина Ольга Александровна - кандидат географических наук, Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена; научный сотрудник, Атлантическое отделение Института океанологии РАН, Санкт-Петербург; e-mail: olga.alex.druzhinina@gmail.com
Калининградская область занимает особое положение в истории развития отечественной палеогеографической науки. В силу различных исторических и социально-экономических причин этот регион долгое время оставался одним из самых малоизученных в палеогеографическом отношении на территории Прибалтики. В довоенный период область активно изучалась восточно-прусскими палеогеографами, в сферу интересов которых попали вопросы геологии, стратиграфии, тектоники, сейсмологии, палеогидрологии, палеоботаники [2], однако поступательный процесс изучения этой территории был прерван Второй Мировой войной. После войны не произошло полной и разноплановой преемственности в развитии палеогеографической тематики - интенсивно развивались лишь отдельные научные
направления, прежде всего необходимые для восстановления и развития народного хозяйства страны: вопросы геологии и стратиграфии [7], а также проблемы океанологии, включая палеогеографию Балтийского моря [1; 11]. В результате Калининградская область на долгое время оказалась вне фокуса палеогеографической науки, и лишь в начале XXI века вновь возник интерес к палеогеографическим проблемам данной территории и их целенаправленное изучение [3]. С этого момента начинается новый, современный этап в развитии палеогеографических исследований в регионе [4-6; 9; 10; 13-17].
Основная научная проблема, активно изучаемая в течение двух последних десятилетий, связана с эволюцией природной среды юго-восточной Прибалтики в конце плейстоцена и в голоцене [3]. Для ее
Рис. 1. А - район исследований на карте Европы. Б - объекты исследований на Виштынецкой возвышенности (Калининградская область РФ)
о
решения с 2009 г. на территории области проводятся экспедиционные работы, направленные на поиск и изучение объектов палеогидросети с целью реконструкции изменения природных обстановок поздне-и послеледниковья [5]. Наиболее интересные - полученные и ожидаемые - результаты, касающиеся динамики природных процессов, связаны с палеолимнологиче-скими исследованиями.
Озерные отложения представляют собой ценнейшие архивы палеогеографической и палеоэкологической информации. Благодаря длительности и непрерывности осадконакопительного процесса, а также комплексности и разноплановости информации, содержащейся в озерных осадках, исследования донных отложений озер предоставляют уникальную возможность детального описания природных процессов, происходящих в самом водоеме и в приозерных ландшафтах.
Впервые на территории Калининградской области многоплановые палеолим-нологические работы были проведены в 2010 году в рамках междисциплинарного проекта «Эволюция природной среды юго-восточной Прибалтики и этапы заселения региона» (РФФИ 09-06-00150). В течение последующих нескольких лет активно велись рекогносцировочные исследования, проводился отбор проб, геохро-
нологическая привязка и аналитическая обработка обширного объема полевых данных наиболее перспективных объектов палеогидросети - озер Виштынецкой возвышенности - Камышового, Чистого, Проточного, относящихся к числу древнейших водоемов юго-восточной Прибалтики [8; 9; 17; 19].
Материалы и методы
Объекты исследований и географическая характеристика региона. Главными объектами палеолимнологических исследований на территории Калининградской области являются озера, расположенные на Виштынецкой конечно-моренной возвышенности (северной части Балтийской моренной гряды). Данная территория представляет собой самый высокий участок Калининградской области с высотами, превышающими 150-200 метров над уровнем моря, с разнообразным расчлененным рельефом и мозаичным характером распространения четвертичных отложений (глин, валунных суглинков, песков и пес-чано-гравийного материала). Крупные моренные холмы и массивы разделены глубокими понижениями, многие из которых заняты озерами или верховыми и низинными болотами. Под луговой, болотной и лесной растительностью (светлыми сосновыми, еловыми, широколиственными ле-
сами, а также черноольшанниками) формируются различные типы почв - от болотных низинных перегнойно-торфяных до бурых лесных. Климат возвышенности характеризуется избыточным увлажнением, мягкой зимой со средней температурой января -4,5°С и нежарким летом со средней температурой июля +17,5 °С.
В 2010-2015 гг. проведено бурение на озерах Камышовое (бывш. Dobauen; N 54°22ч; Е 22°42ч; 192 м над ур.м.), Проточное (N 52° 24ч; Е 22° 36ч; 154 м над ур.м.), Чистое (бывш. Billenau; N 54°38ч; Е 22°72ч; 202 м над ур.м.). Пробоотбор проходил с плота и со льда с использованием торфяного бура (диаметр пробоотборника 5 см, длина 1 м); отобраны колонки донных осадков мощностью 9,6 м (Камышовое), 8,7 м (Проточное) и 4,1 м (Чистое).
Методы исследований. Все три озера подробно изучены в литологическом и геохронологическом отношении [9]. Палинологический анализ образцов донных осадков применялся при исследовании оз. Чистое и Камышовое [9; 15]. Для последнего комплекс аналитических методов включал также диатомовый, хирономид-ный, геохимический, палеомагнитный и палеоизотопный анализы [17].
Результаты и обсуждение
Совокупность данных, полученных за первое десятилетие палеолимнологиче-ских работ, позволила существенно детализировать общие существующие взгляды о позднеледниковой эпохе и голоцене в рассматриваемом регионе и наметить актуальные научные проблемы для последующего изучения.
Природно-климатические условия конца плейстоцена - начала голоцена. Прибалтика, и в частности, ее юго-восточная часть, относится к территориям, покрытым ледниковым покровом во время максимума Валдайского (Вислинского) оледенения. Вопросы дегляциации данного региона в значительной степени остаются дискуссионными из-за отсутствия целенаправленных исследований в данном направлении, однако можно утверждать, что с начала дегляциации в конце плейстоцена и в течение раннего голоцена природная среда этого региона претерпела многочисленные кардинальные изменения. По имеющимся на настоящий момент данным, картина природной динамики юго-восточной Прибалтики выглядит следующим образом [15; 17].
1. Бёллинг-аллерёд. Палеотемпера-турные данные, имеющиеся для региона,
свидетельствую о быстром повышении летних температур примерно с 16,2 до 13,7 тыс.л.н., когда среднеюильские значения составляли +16...+17 °C и выше. Некоторое незначительное и, вероятно, кратковременное похолодание зафиксировано данными хирономидного анализа около 14,5 тыс.л.н., однако и в этот период реконструированная температрура составляла + 16°^ С 13,7 по 11,9 тыс.л.н. общее направление температурного тренда изменилось на понижение. Среднеиюль-ские температуры в аллерёде колебались в пределах +15...+ 16,5°^ Полученные палеоботанические данные демонстрируют достаточно высокий процент содержания пыльцы сосны (Pinus, до 75%) и березы (ВеЫ1а, до 35%) в пыльцевых спектрах озер Камышовое и Чистое, что свидетельствует о распространении на рассматриваемой территории сосново-березовых лесов.
2. Поздний дриас. Полученная пале-отемпературная кривая отражает начало позднедриасового похолодания более быстрым, по сравнению с предыдущим интервалом, снижением летних температур после —12,7 тыс.л.н. Примерно за 300 лет среднеиюльская температура упала на 3°^ Переход к более холодному и кон-тинетальному климату в начале позднего дриаса совпровождался, вероятно, усилением ветров в осенне-зимний период, о чем могут свидетельствовать и повышенные значения отношения MnO/Fe2O3, отражающие высокое содержание кислорода в поверхностных слоях вод за счет интенсивного ветрового перемешивания. Данные геохимического анализа свидетельствуют также о высокой интенсивности эрозионных процессов в первую «300-летнюю» фазу позднего дриаса: этот временной интервал характеризуется повышенным содержанием таких элементов как SiO2, А1^3, и ТЮ2 в донных осадках оз. Камышовое. В то же время, вторая половина стадиала характеризуется большей климатической нестабильностью, и, по-видимому, существованием интервалов с более мягкими и влажными зимами. Так, например, в около 12 тыс. л.н в спо-рово-пыльцевом спектре оз. Камышовое возрастает количество пыльцы сосны и березы и сокращается - можжевельника (/итретт). Одновременно меняются кривые показателей магнитной восприимчивости и изотопов 813С, указывая на некоторое смягчение климата. С 11,9 по 11,5 тыс.л.н. начинается период постепенного повышения летних температур, однако значения остаются в пределах, характер-
о
ных для позднего дриаса и не превышают + 14,5 ° C. Вероятно, главной особенностью перехода от позднего дриаса к голоцену является рост влажности и общее смягчение климатических условий за счет снижения континентальности климата в данной части Прибалтики.
Имеющиеся палеоботанические данные свидетельствуют, что позднедриа-совый растительный покров также претерпел заметные изменения. Нарастание континентальности климата при переходе от аллереда к позднему дриасу отразилось в увеличении доли сосны в составе лесов. Вероятно, даже в наиболее суровую в климатическом отношении первую фазу позднего дриаса леса на рассматриваемой территории не исчезают (так, например, доля сосны в спорово-пыльцевом спектре Камышового в этот период составляет до 60%), но плотность растительного покрова сокращается, о чем свидетельствуют повышенные показатели эрозионных процессов. Наиболее холодные интервалы отмечены повышенным содержанием пыльцы можжевельника и полыней (Artemisia) в спорово-пыльцевом спектре, в то время как, смягчение климатических условий и рост увлажненности во второй фазе ста-диала и при переходе к голоцену фиксируется по возрастающему распространению березы.
3. Ранний голоцен. По данным проведенных исследований, в эту эпоху продолжается период климатической нестабильности. Колебания температур подтверждаются и результатами геохимического анализа раннеголоценовых озерных отложений, отражающего реакцию абиотических компонентов на короткопериод-ные климатические осцилляции, которые зафиксированы ~11,4; 11,2; 10,7; 10,4; 9,7; 9,3 и 8,2 тыс.л.н. При этом, во время похолоданий летние температуры оставались на значениях, характерных для позднего дриаса, а потепление, сравнимое с алле-редом, наступило, по-видимому, только после 9,7 тыс.л.н., когда значение средне-июльской температуры достигло отметки + 15..+15,2 °C. Относительно стабильное повышение температуры реконструировано после 9,5 тыс.л.н., однако рост летних температур происходил постепенно.
Безусловно, климатическая нестабильность нашла отражение и в раннеголоце-новых спорово-пыльцевых спектрах. При незначительном изменении густоты растительного покрова доля березы и сосны в составе лесов колеблется при постепенном возрастании количества последней. При-
мерно с 11,0 тыс.л.н. в лесах юго-восточной Прибалтики появляется вяз (и\ти$), с 10,4 тыс.л.н. широкое распространение в составе лесов получает лещина (Согу1и), а позднее - с 9,7 тыс.л.н. - всё большее значение приобретают широколиственные породы.
Геохимические особенности седиментаци-онных процессов. Проведенный геохимический анализ донных отложений оз. Камышовое позволил получить предварительные результаты об основных особенностях седиментации и природных условиях позднего плейстоцена и голоцена, в которых они протекали [17, 19].
Согласно полученным данным, в бассейне оз. Камышовое с момента образования озера — 15,0 и до 11,4 тыс.л.н. преобладал терригенный тип осадконако-пления. Под терригенными понимаются отложения, содержащие элементы ^Ю2, Al2O3, ТЮ2 ^О, Ге^3, Zr), поступающие в водоем в результате физического выветривания при разрушении коренных пород (морены и флювиогляциальных отложений) с общим количеством органического вещества и карбонатов не более 10%. Высокое содержание терригенных элементов в нижних слоях осадочной колонки указывает на преобладающую роль эрозионных процессов в осадконакоплении с момента дегляциации рассматриваемой территории и образования озера. Вероятно, существенный вклад в увеличение минеральной фракции осадков вносили эоловый перенос и склоновые процессы, связанные с таянием мертвого льда. Локальные пики терригенных элементов (наряду с высоким содержанием органического вещества в осадках) наблюдались также в суббореаль-ном (3,8-3,1 тыс. л.н.) и субатлантическом (1400-600 л.н.) периодах, что связано с интенсификацией эрозионных процессов, движущей силой которых могла быть деятельность человека.
В период с 11,4 до 5,2 тыс. л.н. значительную роль в осадконакопление играли хемогенные отложения. Они содержат химические элементы, входящие в состав щелочно-карбонатной составляющей, -Na2O, СаО и образующиеся в результате процессов химического выветривания и осаждения. Среди основных причин увеличения доли карбонатов могли быть постепенное потепление климата и повышение влажности. Хвойная растительность, по-видимому, также была одним из факторов, влияющих на содержание карбонатов в осадках. Прослеживается связь между формированием лесов с преобладанием
хвойных пород, выщелачиванием карбонатов в водосборе озера и интенсивным их осаждением: повышенная подвижность карбонатов вызвана кислой рН почвы под хвойными лесами [18]. Эта же причина предварительно рассматривается в качестве основной и в отношении пика содержания карбонатов (с 3% до 20%) в верхней части колонки, датируемой 800-900 л.н.
И, наконец, третий тип осадконакопле-ния связан с органогенными отложениями, содержащими элементы, входящие в состав органоминеральных комплексов и связанные с образованием органического детрита: Zn, РЬ, Со, Р205 и МпО. Данный тип осадков является преобладающим в осадконакоплении оз. Камышовое примерно с 10,7 тыс. л.н. Связано это, прежде всего, с постепенным смягчением климатических условий, способствовавшим увеличению общей биопродуктивности территории и водоема.
Перспективы и направления будущих палеолимнологических исследований. Работы, проведенные в 2010-2020 гг., показали перспективность и целесообразность дальнейших комплексных исследований Виштынецкой возвышенности - природного района, ставшего ключевым для палеолимнологических и палеоэкологических исследований поскольку именно здесь находятся древнейшие объекты палеогидро-сети региона, донные отложения которых представляют собой архив непрерывных данных о палеосреде за последние 16 тыс. лет. В то же время расширение ареала рекогносцировочных палеолимнологиче-ских работ в Калининградской области будет способствовать дальнейшей пространственной и временной детализации данных.
Одним из направлений дальнейших палеолимнологических исследований станет изучение индикаторов антропогенного влияния на приозерные ландшафты на ранних этапах освоения юго-восточной Прибалтики - в каменном веке и в эпохи бронзы и железа. Хозяйственное освоение приозерных территорий способно оказать глубокое влияние на экосистемы озер, изменяя гидрологию водосбора, увеличивая эрозию и нагрузку поступающих в озеро геохимических элементов. Лесные олиготрофные озера являются особо чувствительным типом водоемов к подобным изменениям [12]. Поэтому несмотря на то, что ранее антропогенное давление на окружающую среду вследствие предполагаемой невысокой плотности населения и более примитивных методов хозяйство-
вания могло быть низким, даже незначительное увеличение поступления, например, питательных веществ в олиготрофное лесное озеро, какими являлись большинство изучаемых озер Виштынецкой возвышенности, могло отразиться в геохимии озерных осадков, фиксируя влияние антропогенных процессов на окружающие ландшафты.
З аключение
За первое десятилетие палеолимнологических работ на территории Калининградской области (2010-2020 гг.) получен обширный объем данных о динамике природной среды юго-восточной Прибалтики в конце плейстоцена и в голоцене. Результаты исследований позволяют существенно детализировать особенности эволюции природных условий данного региона: в ходе научных работ впервые для региона выполнены палеоклиматические реконструкции для конца плейстоцена -начала голоцена, представлена детальная картина динамики растительного покрова, получены сведения о важнейших геохимических процессах, происходивших в водоемах и на окружающих территориях в позднеледниковое и голоценовое время. Полученный массив данных является основой продолжающихся комплексных исследований и детальных палеогеографических реконструкций.
Благодарности
Автор выражает глубокую благодарность коллегам из РГПУ им. А.И. Герцена, Б ФУ им. И. Канта, СпбГУ, НИЦ «Прибалтийская археология», Вильнюсского и Потсдамского университетов, а также Nature Research Centre (Литва), принимавшим участие и поддерживающим полевые и аналитические работы на разных этапах палеолимнологических исследований в Калининградской области. Автор благодарит сотрудников Виштынецкого эколого-исторического музея за помощь в организации экспедиций в Нестеров-ском районе Калининградской области. Особые слова благодарности П.М. Долу-ханову, который с большим энтузиазмом принял приглашение присоединиться к палеогеографическим исследованиям на территории Калининградской области в 2009 году, но жизнь трагическим образом изменила эти планы.
В течение десяти лет палеолимнологи-ческие исследования финансировались из различных источников. Работы неоднократно поддерживались РФФИ (№ 09-06-
00150, 12-05-33013, 13-05-41457 РГО-а, 15-35-50721, 18-05-80087), внутренними грантами БФУ им. Канта (Л-2012-20892; Л-2013-42416). Хирономидный анализ донных осадков оз. Камышовое (лабораторная часть) проведен при поддержке проекта РНФ (№14-37-00047); палеокли-матические реконструкции - при поддержке проекта РНФ (№18-77-1001б). Аналитические геохимические исследо-
вания частично профинансированы в рамках госзадания ИО РАН (№0149-20190013). Часть лабораторных и аналитических работ, проведенных литовскими коллегами, финансировалась в рамках гранта S-MIP-17-133 (Research Council of Lithuania). Моделирование палеотемпе-ратур проведено при поддержке Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Project NA 760/5-1; DI 655/9-1.
о
Список литературы:
1] Блажчишин А.И. Палеогеография и эволюция позднечетвертичного осадконакопления в Балтийском море. - Калининград: Янтарный сказ, 1998. - 160 с.
2] Геологическая Изученность СССР. Том 6: Калининградская область РСФСР. - Вильнюс: Изд-во Инта геологии, 1970. - 132 с.
3] Дружинина О.А. Взаимодействие природы и общества в междуречье Немана и Вислы на рубеже плейстоцена и голоцена / Дисс. ... канд. геогр. наук. - Калининград, 2005. - 160 с.
4] Дружинина О.А. Исследование голоценовой растительности Юго-Восточной Прибалтики как показателя ландшафтно-климатических изменений окружающей среды // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2010, № 10-12 (31). - С. 38-44.
5] Дружинина О.А. Применение методов палеогеографии в изучении ранних этапов освоения Калининградской области // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». - 2011, № 1. - С. 84-89.
6] Дружинина О.А. О перспективах применения метода фитолитного анализа в палеолимнологии // Естественные и технические науки. - 2020, № 3. - С. 139-142.
7] Загородных В.А., Довбня А.В., Жамойда В.А. Стратиграфия Калининградского региона. - Калининград: Изд-во Деп-та прир. рес. по Сев.-Зап. рег., 2001. - 226 с.
8] Кублицкий Ю.А., Субетто Д.А., Мастерова Н.Н., Дружинина О.А., Сходнов И.Н. Реконструкция природно-климатических изменений в юго-восточной части Балтийского региона в голоцене по результатам исследований донных отложений оз. Проточное (Калининградская область) // Open Scientific Bulletin. - 2014, № 2. - С. 2.
9] Кублицкий Ю.А. Динамика природных условий в юго-восточной части Балтийского региона в позднем неоплейстоцене и голоцене / Дисс. ... канд. геогр. наук. - СПб.: РГПУ им. Герцена, 2016. - 150 с.
10] Напреенко-Дорохова Т.В. Палеоэкологическая реконструкция растительного покрова юго-восточной части Балтийского региона в голоцене / Дисс. ... канд. геогр. наук. - Калининград, 2016. - 174 с.
11] Юспина Л.Ф. Палеогеография Балтийского моря: По данным палинологии верхнечетвертичной осадочной толщи / Дисс. ... канд. геогр. наук. - Калининград, 2001. - 136 с.
12] Anderson N.J., Renberg I., Segerstrom U. Diatom and lake productivity responses to agricultural development in a Northern Swedish, boreal forest catchment // Journal of Ecology. - 1995, vol. 83. - P. 809-822.
13] Arslanov Kh.A., Druzhinina O., Savelieva L., Subetto D., Skhodnov I., Dolukhanov P.M., Kuzmin G., Chernov S., Maksimov F., Kovalenkov S. Geochronology of vegetation of South-East Baltic coast (Kaliningrad region) during Middle and Late Holocene // Geochronometria. - 2011, vol. 38 (2). - P. 172-181.
14] Bitinas A., Druzhinina O., Damusyte A., Napreenko-Dorokhova T., Guobyte R., Mazeika J. The lower reaches of the Nemunas river at the end of the Last (Weichselian) Glacial and beginning of the Holocene // Geological Quarterly. - 2017, vol. 61. - P. 156-165.
15] Druzhinina O., Subetto D., Stancikaite M., Vaikutiene G., Kublitsky J., Arslanov Kh. Sediment record from Kamyshovoe Lake, Kaliningrad Region: new data on history of vegetation in the late Pleistocene - early Holocene // Baltica. - 2015, vol. 28 (2). - P. 121-134.
16] Druzhinina O., Bitinas A., Molodkov A., Kolesnik T. Palaeoseismic deformations in the eastern Baltic region (Kaliningrad District of Russia) // Estonian Journal of Earth Sciences. - 2017, vol. 66 (3). - P. 119-129.
17] Druzhinina O., Kublitskiy Y., Stancikaite M., Nazarova L., Syrykh L., Gedminiene L., Uogintas D., Skipityte R., Arslanov Kh., Kulkova M., Subetto D. The Late Pleistocene - Early Holocene Palaeoenvironmental Evolution in the SE Baltic Region, Kaliningrad District, Russia: a new approach based on chironomid, geochemical and isotopic data from Kamyshovoe Lake // Boreas. - 2020, vol. 49 (3). - P. 544-561.
18] Gedminiene L., Druzhinina O., Stancikaite M. Regional variations of carbonates in postglacial sediments and response of physical sediment properties to climatic events and vegetation // Limnology and Freshwater Biology. - 2020, vol. 4. - P. 455-458.
19] Kublitskiy Y., Kulkova M., Druzhinina O., Subetto D., Stancikaite M., Gedminiene L., Arslanov Kh. Geochemical Approach to the Reconstruction of Sedimentation Processes in Kamyshovoye Lake (SE Baltic, Russia) during the Late Glacial and Holocene // Minerals. - 2020, vol. 10 (764). - P. 1-17.
