Статья: Палиноспектры голоценовых полигонально-жильных структур острова Белый и долины реки Тамбей на полуострове Ямал

Палиноспектры голоценовых полигонально-жильных структур острова Белый и долины реки Тамбей на полуострове Ямал

Ландшафты Арктики при всей своей простоте обладают своеобразной внутренней структурой. Живые организмы находятся в экстремальных условиях обитания, температурный фактор- основное экологическое ограничение, поэтому влияние температурных изменений на связи между отдельными группами живых организмов здесь гораздо выше. Даже незначительные изменения условий могут приводить к заметным изменениям растительного покрова, почв и других компонентов ландшафта.

Объектом исследования данной статьи является история развития растителдьного покрова полигонально-жильных структур, сформировавшихся в течение голоцена в пределах подзоны современных арктических тундр на территории острова Белый 73°14'39.1"с.ш., 70°13'16.4" в.д. и в долине реки Тамбей (71°41'54.63" с.ш., 71°24'29.95" в.д.) на северо-востоке полуострова Ямал. Эти точки расположены на западе и востоке подзоны арктических тундр. К подзоне арктических тундр относится северная оконечность полуострова, примерно до 71°20' с.ш. ^[1]. Если долина реки Тамбей, как и все восточное побережье полуострова находится под воздействием Обской губы, то на о. Белый, особенно его на западное побережье воздействует Карское море (рис. 1).

Рис. 1. Местоположение палинологически изученных голоценовых полигонально-жильных структур на острове Белый и на пойме р.Тамбей.

Голоценовые повторно-жильные льды широко распространены и на острове Белый и на низких элементах рельефа - на поймах рек и озер близ пос. Тамбей на севере Ямала. В пределах этих территорий преобладает аккумулятивный тип рельефа, который представлен различными по возрасту и генезису геоморфологическими уровнями. В районе долины р.Тамбей выделяются среднеплейстоценовая и позднеплейстоценовая морские равнины, комплексы позднеплейстоценовых морских, лагунно-морских, озерных и аллювиальных террас, голоценовая пойма и лайда, на о.Белом выделяется комплекс морских террас и лайда ^[2]. Всюду развиты песчаные раздувы.

Средняя годовая температура воздуха на этой территории -10…-11 °С. Средние январские изотермы имеют меридиональное, изменяясь от -22 °С на западе до -28 °С на востоке зоны. Средняя июльская температура воздуха в арктической тундре возрастает с северо-запада (4 °С) на юго-восток (10 °С). Условия для зимовки растений суровые -- средний из абсолютных минимумов температуры воздуха за зиму (год) составляет -48…-43 °. Продолжительность безморозного периода в арктической тундре колеблется в пределах 49-64 дней, сумма положительных температур - менее 707 °С (а выше 5 °С - менее 614 °С), что является существенным ограничением прироста биомассы в теплый период года (http://www.activestudy.info/klimat-arkticheskoj-tundry). Режим увлажнения в тундре - избыточный. Количество осадков составляет 250-310 мм за год и возрастает с севера на юг. Установление снежного покрова отмечается в начале октября. Продолжительная и холодная зима благоприятствует накоплению снега, но сильные зимние ветры сдувают его. Высота снежного покрова составляет всего 28-43 см. Весной разрушение устойчивого снежного покрова заканчивается в арктической тундре к концу июня.

Ветровой режим в приземном слое воздуха характеризуется высокой повторяемостью сильных ветров. Средние за год скорости ветра составляют 6-9 м/с и наибольшие на побережье. Здесь отмечается максимум повторяемостей сильных ветров (15 м/с и более) - более 50 дней. Зимой и в переходные сезоны преобладают юго-западные ветры (40- 65% случаев), а летом -- северные. (http://www.activestudy.info/klimat-arkticheskoj-tundry). Ветровой режим играет важную роль для формирования палиноспектров в пределах таких открытых ландшафтов как тундра. Из-за преобладания юго-западных ветров весной, на поверхность выпадает пыльца преимущественно древесных пород, произрастающих за сотни километров к юго-западу. Преобладание северных ветров в летний сезон приводит к тому что в летних палиноспектрах представлены в основном тундровые виды растений.

В подзоне арктических тундр на водоразделах в основном встречаются следующие полидоминантные фитоценозы: лишайниково-моховые, мохово-лишайниковые, кустарничково-моховые и кустарничково-лишайниковые. Участие травянистых растений злаков, осок и разнотравья варьирует от спорадического до значительного. Весьма существенную роль в структуре растительного покрова играют травяно-моховые тундры и травяно-моховые болота. В речных долинах и на месте спущенных озер формируются лугоподобные сообщества ^[3].

В низовьях реки Тамбей растительность представлена различными видами лишайников, главным образом кладонией ^[4], мхов, тундровых трав в основном пушицы узколистной и Шейхцера, разных видов осок, местами - стелющейся карликовой ивой. Распространены осоково-гипновые полигональные болота на торфяно-глеевых почвах.

На о. Белом распространены приморские заливные луга и мелкокочковатые моховые тундры (рис. 2) с гипновыми мхами, среди которых присутствуют лишайники (кладония, пельтигера). Травяной покров состоит главным образом из осок пушиц узколистной и Шейхцера и злаков: дюпонтии Фишера, зубровки редкоцветной. Заросли арктофилы рыжеватой окаймляют понижения, приуроченные обычно к берегам термокарстовых озёр ^[5].

а б

в г

д е

Рис. 2. Растительность острова Белый: а - в -терраса, г - небольшое озеро, д-е - приморские заливные галофитные луга (тампы). Фото с сайтов http://two-hitchhikers.ru/priroda-arkticheskogo-ostrova-belyiy/ и http://severok1979.livejournal.com/95859.html

В последние годы исследователями отмечается тенденция к «позеленению» Арктики ^[6], хотя на территории арктических тундр эта тенденция проявляется не так заметно, как, например, в северной лесотундре. Тем не менее появление ольховника отмечается в растительных сообществах на плакорах, там, где раньше его не было, увеличивается также роль травянистых сообществ. По сути в настоящий момент мы наблюдаем смену одного стабильного состояния на другое. Подобные изменения происходили и ранее, о чем свидетельствуют палинологические данные. Изучение повторно-жильных льдов позволило зафиксировать колебания в составе пыльцевого дождя в голоцене.

Основной метод исследования - палинологический, дополнительно использованы результаты химического и анализа повторно-жильных льдов и данные по ¹⁴С датированию голоценовых многолетнемерзлых отложений в изученных районах. Для решения поставленной задачи- реконструкции истории развития полигольнально-жильных структур, были палинологически изучены как повторно-жильные льды, так и вмещающие их отложения. В качестве основы для интерпретации использованы результаты изучения поверхностных проб и разных растительных подзон Ямала и разных фациальных обстановок ^[7]. В процессе палинологического анализа использовались эталоны пыльцы современной растительности Ямала. Особое внимание уделено морфологии пыльцевых зерен карликовой березки.

Палинологическая характеристика субфоссильных спектров

При интерпретации палинологических данных в Арктике и Субарктике криогенный фактор практически не учитывается, в то время как многие особенности палиноспектров обусловлены формированием в холодном климате в зоне многолетнемерзлых пород. Решение проблемы интерпретации результатов палинологического анализа в зоне развития многолетнемерзлых пород складывается из решения частных вопросов. Оценка концентрации пыльцы и спор на территории тундровой зоны и исследование палиноспектров из повторно-жильных льдов - это обоснование дополнительных критериев оценки и интерпретации палиноспектров.

Для палиноспектров из отложений в пределах подзоны арктических тундр наиболее низкая концентрация характерна для поверхностных отложений пляжа и речных осушек, а наиболее высокая - для поверхности высокой поймы или лайды (табл. 1).

Таблица 1. Средние значения концентрации пыльцы экз./см2 в поверхностных пробах в Российской Арктике и Субарктике. По данным А. Васильчук ^[7]

палиноспектр полигольнальный арктический тундра

Исследование субфоссильных палиноспектров отложений пляжа Карского моря и Обской губы показало, что современные палиноспектры в отложениях разного гранулометрического состава могут резко различаться, особенно по составу дальнезаносных компонентов. Это, на наш взгляд, связано с вариациями концентрации пыльцы и спор в отложениях пляжа, где пыльца и споры находятся под постоянным волновым воздействием (табл. 2). Содержание пыльцы и спор (%) в отложениях пляжа Карского моря и Обской губы показывает, что гидродинамические процессы и режим осадконакопления в первую очередь определяют особенности палиноспектров пляжевых фаций, а информация о составе окружающей растительности содержится или в неявном виде или вообще искажена. Между гранулометрическим составом пляжевых осадков и степенью отражения растительного покрова в палиноспектрах, как правило, прослеживается отчетливая зависимость - в грубозернистых разностях привнос древних и дальних палиноморф значительно выше, иногда они даже могут преобладать над современными пыльцой и спорами.

Проведенные исследования субфоссильных палиноспектров на о.Белом показали, что в их составе доминирует пыльца злаков и осок, которая в сумме составляет более 60%, отражая преобладание растений этих семейств в растительном покрове. Пыльца остальных встречающихся в растительном покрове семейств также отмечается, но, как правило, единично, часто не соответствуя их роли в фитоценозах. Для субфоссильных спектров характерно сравнительно высокое содержание заносной пыльцы сосны обыкновенной (до 10%) и сибирского кедра (до 13%), содержание пыльцы ели в большинстве изученных образцов составило около 2%. Очевидно, это фоновые региональные значения. Роль пыльцы кустарников карликовой березки и ольховника несущественна (1-4%), пыльца ивы встречена в единственной поверхностной пробе (непосредственно рядом с растением), пыльца полыни встречается единично.

В субфоссильных палиноспектрах в долине р.Тамбей доминирует пыльца осок, которая составляет около 5,2-16,8%, а также злаков (3,5-12%), что примерно соответствует участию этих семейств в растительном покрове. Пыльца иных растений, встречающихся в растительном покрове, отмечается, как правило, единично, часто не соответствуя их роли в растительных сообществах. Для субфоссильных спектров характерно сравнительно высокое содержание заносной пыльцы сосны обыкновенной (до 8-9%) и сибирского кедра (до 10-12%). Содержание пыльцы ели в большинстве изученных образцов составило менее 2%, карликовой березы - до 18%, ольховника (дюшекии) не более 5-8% ^[8]. Сравнивая состав поверхностных проб отметим, что характеристика субфоссильных палиноспектров очень близка. Вариации содержания пыльцы древесных пород, кустарников, а также основных групп травянистых растений злаков, осок, верескоцветных находятся в одном диапазоне, что очевидно соответствует подзоне арктических тундр. Различие отмечается для пыльцы кустарников, содержание пыльцы карликовой березки и ольховника в долине р.Тамбей несколько выше, что связано с болле южным расположением долины р. Тамбей.

Таблица 2. Содержание пыльцы и спор (%) в отложениях пляжа Карского моря и Обской губы