CC BY
7ВОЗРАСТ БОЛОТ МОРДОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ПРИРОДНОГО ЗАПОВЕДНИКА
12 1 1 Е.Ю. Новенко ' , Н.Г. Мазей , Д.А. Куприянов
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Россия
e-mail: lenanov@mail.ru 2Институт географии РАН, Россия
Представлены результаты изучения торфяных залежей и радиоуглеродных датировок базальных горизонтов торфа 20 болот, расположенных на территории Мордовского государственного заповедника. Для исследования были выбраны болота, имеющие атмосферное или водно-грунтовое питание и образовавшиеся путем суходольного заболачивания. Полученные данные показали, что возраст базальных горизонтов торфа находится в интервале от 9000 до 1400 кал. л.н., болотообразовательный процесс протекал в течение всего голоцена, и находился под влиянием пожарного режима территории. Ключевые слова: болотообразовательный процесс, голоцен, Мордовский государственный природный заповедник, радиоуглеродные датировки
Исследования истории болотообразовательного процесса в лесной зоне европейской части России в настоящее время особенно актуальны. Болота играют ключевую роль в накоплении углерода и оказывают влияние на содержание парниковых газов в атмосфере. В условиях меняющегося климата текущего столетия изучение возраста болот и выявление факторов, определяющих болотообразовательный процесс на протяжении голоцена, в особенности, оценка роли климатических условий в формировании и развитии болот, приобретает большое значение для решения вопросов охраны окружающей среды.
В Мордовском государственном природном заповеднике имени П.Г. Смидовича болота широко распространены, а также имеют различный генезис и положение в рельефе (Гришуткин, 2011). В ходе палеоэкологических исследований были детально изучены и подробно датированы торфяные залежи четырех болот: Клюквенное, Долгий Мост, Кордон Стеклянный и Столбовое. Параллельно с изучением модельных объектов в течение нескольких полевых сезонов было проведено бурение, описано строение торфяной залежи и отобраны образцы базальных горизонтов болот для определения абсолютного возраста и образцы для определения ботанического состава торфа. Как показали исследования болотообразовательного процесса в полесских ландшафтах (Дьяконов и др., 2020), пожары оказывали большое влияние на развитие болот в голоцене. В ходе исследований болот в Мордовском заповеднике в полевых условиях фиксировались угольные прослои в торфяных кернах, отмечалось наличие обугленных растительных остатков, проводилась фотофиксация прослоек угля. К настоящему времени собраны данные о строении и возрасте 20 болот заповедника (рис. 1).
43°12' «'30'
Жегаловское-4, 9 - Жегаловское-5, 10 - Саровское, 11 - Клюквенное, 12 - Малое, 13 -Поперечное, 14 - Сухое, 15 - Краевое, 16 - Кордон Стеклянный, 17 - Жегаловское-1, 18
- Долгий мост-2, 19 - Долгий мост-1, 20 - Жегаловское-3.
Fig. 1. Location of the study peatlands. Legend: 1 - Stolbovoe, 2 - Dubok, 3 - Dalekoe, 4
- Proseka-2, 5 - Zhegalovskoe-2, 6 - Myagkoe, 7 - Proseka-1, 8 - Zhegalovskoe-4, 9 -Zhegalovskoe-5, 10 - Sarovskoe, 11 - Klukvennoe, 12 - Maloe, 13 - Poperechnoe, 14 -Suchoe, 15 - Kraevoe, 16 - Kordon Steklyannyi, 17 - Zhegalovskoe-1, 18 - Dolgyi Most-2, 19 - Dolgyi Most-1, 20 - Zhegalovskoe-3.
Нами были рассмотрены небольшие по площади болотные геосистемы (от 0.5 до 12 га), расположенные на поверхности моренно-водноледниковых равнин и 2-й надпойменной террасы реки Мокши. Для исследования были выбраны болота, имеющие атмосферное или водно-грунтовое питание и образовавшиеся, преимущественно, путем суходольного заболачивания. Болота, расположенные в карстовых воронках, пойменные болота в анализ включены не были, поскольку на их развитие большое влияние оказывают гидрогеологические условия территории и вклад климатического фактора часто выявить затруднительно. Определение возраста базальных горизонтов торфа проведено в ЦКП «Радиоуглеродной лаборатории и электронной микроскопии» Института географии РАН и в Институте природопользования НАН Беларуси. Калибровка радиоуглеродных дат была проведена в программе Calib7.1 с использованием калибровочной кривой IntCal13 (Reimer et al., 2013).
Исследования ботанического состава торфяных залежей болот показали, что все изученные болота имеют схожее строение торфяной залежи. В качестве примера на рис. 2 представлены результаты изучения ботанического состава торфа 10 болот.
Жегаловское 1 см Жегаловское 2 сы Жегаловское 3 Поперечное сы Дубок
Рис. 2. Строение торфяных залежей изученных болот. Условные обозначения: 1 -уголь; 2 - обугленный торф; 3 - Sphagnum живой; 4 - торф слаборазложившийся: 4а -сфагновый, 4b - пушициево-сфагновый, 4c - древесно-сфагновый, 4d - древесно-осоковый, 4e - пушициевый; 5 - торф среднеразложившийся: 5а - травяно-сфагновый, 5b - древесный, 5c - древесно-сфагновый, 5d - древесно-травяной, 5e - осоковый, 5f -древесно-осоковый, 5g - пушициево-сфагновый; 6 - торф хорошо разложившийся: 6а -древесно-травяной, 6b - древесно-осоковый, 6c - травяной, 6d - травяно-сфагновый, 6е
- осоково-травяной; 6f - травяной; 7 - песок.
Fig. 2. Peat stratigraphy of the studied peatlands.
Legend: 1 - charcoal; 2 - charred peat; 3 - living Sphagnum; 4 - low decomposed peat: 4a
- Sphagnum, 4b - Eriophorum-Sphagnum, 4c - wood-Sphagnum, 4d - wood-Carex, 4e -Eriophorum; 5 - peat middle decomposed: 5a - herb-Sphagnum, 5b - wood, 5c - wood-Sphagnum, 5d - wood-herbal, 5e - Carex, 5f - wood-Carex, 5g - Eriophorum-Sphagnum; 6 peat highly decomposed: 6a - wood-herbal, 6b - wood-Carex, 6c - herbal, 6d - herb-Sphagnum, 6e - Carex-herbal; 6f - herbal; 7 - sand.
Радиоуглеродные датировки начала торфонакопления в болотах Мордовского заповедника показали, что болотообразовательный процесс протекал почти на протяжении всего голоцена (рис. 3, табл. 1).
Возраст базальных горизонтов торфа находится в интервале от 9000 до 1400 кал. л.н. (календарных лет назад). Самым древним болотом оказалось Жегаловское-3, имеющее радиоуглеродную датировку базального горизонта 8740±110 (IGSB-1859), а самым молодым болото Столбовое, возраст которого 1360±80 (ИГ РАН 5778). Однако, если рассматривать возраст начала торфонакопления в изученных болотах, то можно выделить две
Возраст, тыс. кал. лет назад
Рис. 3. Распределение вероятностей календарного возраста датировок базальных горизонтов торфа в изученных болотах. Номера болот на рисунке совпадают с рис. 1.
Fig.3. Distribution of the probability of calibrated 14C basal peat dates in studied peatlands. Number of peatlands in the figure corresponds to the Table 1.
Таблица 1. Возраст базальных горизонтов торфа из болот Мордовского государственного природного заповедника
Table 1. The radiocarbon dates of peatland basal layers in Mordovian state natural reserve
№ п/п Название болота Координаты Глубина, см Лаборатор ный номер 14С возраст лет назад Интервал календарного возраста лет назад, 25 (вероятность)
1 Столбовое N 54°47'11" E 43°26'22" 130-135 ИГ РАН 5778 1360±80 1073-1163 (0.085) 1169-1408 (0.915)
2 Дубок N 55°47'7" E 43°26'28" 65-68 IGSB-1866 2340±75 2630-2702 (0.100)
3 Далекое N 55°47'1" E 43°26'18" 45-47 IGSB-1865 2750±75 2746-3009 (0.976) 3011-3036 (0.019) 3050-3056 (0.005)
4 Просека-2 N 54°46'35" E 43°26'9" 45-49 IGSB-1863 3420±75 3479-3539 (0.064) 3542-3860 (0.936)
5 Жегаловское-2 N 54°47'26" E 43°18'7" 60-65 IGSB-1858 3425±75 3481-3537 (0,055) 3545-3868 (0,945)
6 Мягкое N 54°45'44" E 43°23'49" 73-78 IGSB-1910 3485±90 3499-3501 (0.001) 3509-3531 (0.010) 3556-3985 (0.986) 4053-4060 (0.003)
7 Просека-1 N 54°46'36" E 43°26'23" 40-44 IGSB-1862 3580±75 3650-3658 (0.006) 3691-4087 (0.994)
8 Жегаловское-4 N 54°46'32" E 43°19'4" 92-95 IGSB-1860 4030±80 4294-4729 (0.884) 4736-4742 (0.004) 4748-4820 (0.112)
9 Жегаловское-5 N 54°46'27" E 43°18'47" 96-100 IGSB-1861 4760±80 5315-5612 (0.992) 5632-5641 (0.008)
10 Саровское N 54°47'18" E 43°22'07" 70-75 IGSB-1909 4775±105 5289-5742 (1.000)
11 Клюквенное N 54°46'39" E 43°26'48" 220-225 ИГ РАН 4793 5850±90 6449-6883 (1.000)
Продолжение таблицы 3 Continuation of Table 3
12 Малое N 54°46'48" E 43°24'14" 185-190 IGSB-1913 5970±120 6532-158 (1.000)
13 Поперечное N 54°46'58" E 43°26'11" 121-125 IGSB-1864 6060+100 6672-7171 (1.000)
14 Сухое N 54°45'20" E 43°21'49" 145-150 IGSB-1912 6070±120 6670-7245 (1.000)
15 Краевое N 54°46'05" E 43°25'57" 93-98 IGSB-1911 6245+110 6894-7342 (0.944) 7347-7417 (0.056)
16 Кордон Стеклянный N 54°53'23" E 43°34'30" 245-250 ИГ РАН 4996 6580+80 7324-7590 (1.000)
17 Жегаловское-1 N 54°47'16" E 43°18'43" 104-107 IGSB-1857 6690+100 7420-7732 (1.000)
18 Долгий мост-2 N 54°45'45" E 43°18'05" 180-185 ИГ РАН 5775 7290+100 7944-8330 (1.000)
19 Долгий мост-1 N 54°45'45" E 43°18'05" 265-270 ИГ РАН 4990 7550+80 8185-8480 (0.976) 8493-516 (0.024)
20 Жегаловское-3 N 54°47'15" E 43°18'26" 170-174 IGSB-1859 8740+110 9537-9966 (0.826) 9983-10154 (0.174)
возрастные группы (рис. 3). Первая группа (9 болот) образовалась в среднем голоцене между 8500 и 6500 кал. л.н. Вторая группа (4 болота) имеет позднеголоценовый возраст, болота начали формироваться в период 42003500 кал. л.н.
В среднем голоцене для первой половины атлантического периода с 8.8 до 7.6 тыс. кал. л.н. был характерен теплый и относительно влажный климат (Ы^епко et а1., 2019), который способствовал накоплению торфа. В этот временной интервал начали развиваться 4 болота из среднеголоценовой возрастной группы. Однако, остальные болота образовались в течение поздней фазы атлантического периода голоцена между 7.6 и 6.5 тыс. кал. л.н., когда климатические условия стали значительно суше. Второй максимум болотообразования, приуроченный к периоду между 4.2 и 3.2 тыс. кал. л.н. соответствует суббореальному потеплению. Согласно климатическим реконструкциям для центральных районов Восточно-Европейской равнины -это наиболее сухой период за весь голоцен (Novenko et а1., 2019). Низкий уровень болотных вод, восстановленный по ризоподным данным для болот на Среднерусской и Валдайской возвышенностях, и высокая степень гумификации торфа в разрезах болот свидетельствуют о дефиците влаги в болотных геосистемах в летний период.
Сопоставление датировок базальных горизонтов торфяных залежей болот с реконструкциями изменения пожарных режимов на рассматриваемых ключевых участках в голоцене (Дьяконов и др., 2017; Коуепко е! а1., 2018) позволило выделить следующую закономерность. Возраст большинства болот совпадает со временем увеличения частоты и интенсивности пожаров на территориях, окружающих болота. Исследования болот в Мордовском заповеднике выявили высокую концентрацию микро- и макрочастиц угля в
основании торфяных залежей, обнаружены хорошо различимые прослои угольков и обугленного торфа. Известно, что после сильных лесных пожаров, сопровождавшихся гибелью древостоя, меняется водный баланс территории главным образом за счет уменьшения испарения и увеличения поверхностного стока на наклонных поверхностях (Пьявченко, 1985). Но если в хорошо дренированных местообитаниях заболачивание после вырубок и пожаров - это временное явление, то уменьшение испарения в условиях плоского рельефа моренно-водноледниковых равнин и 2-й надпойменной террасы реки Мокши приводило, очевидно, к необратимым процессам образования болот. Можно также предположить, что некоторые изученные болота в течение своего развития сгорали до минерального дна или в них выгорала значительная часть торфяной залежи, как это наблюдалось после катастрофического пожара 2010 года (Гришуткин, 2012). Возможно, этот процесс протекал неоднократно, а затем накопление торфа в депрессиях рельефа возобновлялось. Например, в болотах Просека-1,2, Жегаловское-3 и Мягкое глубина торфа составляет всего 40-50 см, при этом возраст этих болот около 3500 кал. л.н. Болота насыщены углем. Выделяются не просто тонкие прослойки угля, а слои обугленного торфа до 10 см (рис. 2). Возможно, формирование этих болот началось раньше, а возраст базальных горизонтов торфа показывает время начала восстановления болотной геосистемы после пожара.
Полученные данные о возрасте базальных горизонтов торфа и строении торфяных залежах в 20 болотах Мордовского заповедника показали, что болотообразовательный процесс на рассматриваемой территории протекал в течение всего голоцена и находился под влиянием пожарного режима. В периоды, когда частота пожаров возрастала, активизация процессов заболачивания была вызвана изменениями водного баланса плоских и слабо дренируемых равнин после гибели древостоя.
Исследования выполнены при поддержки проекта РФФИ 20-05-00234.
Список литературы
Гришуткин О.Г. 2011. Площадь и территориальное распределение болот в Мордовском государственном природном заповеднике // Труды Мордовского государственного заповедника имени П.Г. Смидовича. Вып. 9. С. 280-281.
Гришуткин О.Г. 2012. Влияние пожаров 2010 года на болотные экосистемы Мордовского государственного природного заповедника // Труды Мордовского государственного заповедника имени П.Г. Смидовича. Вып. 10. С. 261-265.
Дьяконов К.Н., Новенко Е.Ю., Мироненко И.В., Куприянов Д.А., Бобровский М.В. 2017. Роль пожаров в динамике ландшафтов юго-восточной Мещёры в голоцене // Доклады Академии наук. Т. 477. № 2. С. 233-239.
Дьяконов К.Н., Новенко Е. Ю., Мазей Н.Г., Кусильман М.В. 2020. Возраст болот и этапы болотообразования в полесских ландшафтах Восточно-Европейской равнины // Доклады Академии наук. Т. 492. № 2. С. 87-93.
Пьявченко Н.И. 1985. Торфяные болота, их природное и хозяйственное значение. М.: Наука. 152 с.
Bbm. 26. 2021
Novenko E., Tsyganov A., Payne R., Mazei N., Volkova E., Chernyshov V., Kupriyanov D., Mazei Yu. 2018. Vegetation dynamics and fire history at the southern boundary of the forest vegetation zone in European Russia during the middle and late Holocene // Holocene. Vol. 28(2). P. 308-322.
Novenko E.Y., Tsyganov A.N., Babeshko K.V., Payne R.J., Li J., Mazei Y.A, Olchev A.V. 2019. Climatic moisture conditions in the north-west of the Mid-Russian Upland during the Holocene // Geography, Environment, Sustainability. Vol. 12. P. 188-202.
Reimer P.J., Bard E., Bayliss A. et al. 2013. IntCal13 and Marine13 Radiocarbon Age Calibration Curves, 0-50,000 Years cal BP // Radiocarbon. Vol. 55. P. 1869-1887.
References
Grishutkin O. G. 2011. The area and territorial distribution of bogs in the Mordovian State Nature Reserve // Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve. Vol. 9. P. 280-281. [In Russian]
Grishutkin O. G. 2012. The impact of the 2010 fires on the swamp ecosystems of the Mordovian State Nature Reserve // Proceedings of the Mordovia State Nature Reserve. Vol. 10. P. 261-265. [In Russian]
Diakonov K.N., Novenko E.Yu., Mironenko I.V., Kupriyanov D.A., Bobrovsky M.V. 2017. The role of fires in the dynamics of landscapes of the South-Eastern Meschera in the Holocene // Doklady Earth Sciences. Vol. 477 (2). P. 233-239. [In Russian]
Diakonov K.N., Novenko E.Yu., Mazei N.G., Kusilman M.V. 2020. The age of peatlands and stages of the peatland formationin Polissye landscapes of the East European plain // Doklady Earth Sciences. Vol. 492 (2). P. 87-93. [In Russian]
Piavchenko N. I. 1985. Peat bogs, their natural and economic significance. Moscow: Nauka. 152 p. [In Russian]
Novenko E., Tsyganov A., Payne R., Mazei N., Volkova E., Chernyshov V., Kupriyanov D., Mazei Yu. 2018. Vegetation dynamics and fire history at the southern boundary of the forest vegetation zone in European Russia d uring the middle and late Holocene // Holocene. Vol. 28(2). P. 308-322.
Novenko E.Y., Tsyganov A.N., Babeshko K.V., Payne R.J., Li J., Mazei Y.A, Olchev A.V. 2019. Climatic moisture conditions in the north-west of the Mid-Russian Upland during the Holocene // Geography, Environment, Sustainability. Vol. 12. P. 188-202.
Reimer P.J., Bard E., Bayliss A. et al. 2013. IntCal13 and Marine13 Radiocarbon Age Calibration Curves, 0-50,000 Years cal BP // Radiocarbon. Vol. 55. P. 1869-1887.
THE AGE OF PEATLANDS IN THE MORDOVIA STATE NATURE
RESERVE
E.Yu. Novenko1,2, N.G. Mazei1, D.A. Kupriyanov1
1 Lomonosov Moscow State University, Russian Federation 2Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Russian Federation
e-mail: lenanov@mail.ru
The paper presents new data of peat stratigraphy and radiocarbon dating of basal peat layers from 20 peatlands located in the Mordovian State Natural Reserve. Peatlands with atmospheric or water-ground nutrition and formed by forest paludification were selected for the study. The obtained results show that peat inception age ranged from 9000 to 1400 cal years BP. The process of peatland formation continued throughout the Holocene and was influenced by the fire regime of the territory. Key words: peatland formation, the Holocene, radiocarbon dating, the Mordovia State Nature Reserve
