Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Этапы эволюции природной среды Вятского края в позднеледниковье и голоцене

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Текст научной работыДиссертация по географии, кандидата географических наук, Жуйкова, Ирина Александровна, Москва

Институт географии РАН Вятский государственный педагогический университет

На правах рукописи УДК 551.

Жуйкова Ирина Александровна

ЭТАПЫ ЭВОЛЮЦИИ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ВЯТСКОГО КРАЯ В ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЬЕ И ГОЛОЦЕНЕ (по результатам спорово - пыльцевого анализа)

11.00.04 - Геоморфология и эволюционная география

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

Научный руководитель -доктор географических наук, профессор М.М. Пахомов

лг

! /

Москва -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................... 3

ГЛАВА 1. Положение Вятского края в системе широтной зональности

Русской равнины: рельеф, климат, растительность.............. 6

ГЛАВА 2. Строение и размещение торфяников на территории

Вятского края............................................................................ 27

ГЛАВА 3. Палинологическая изученность позднеледниковых и

голоценовых отложений Вятского региона и смежных

территорий................................................................................ 44

ГЛАВА 4. Соотношение субрецентных спорово-пыльцевых спектров с характером растительности участков опорных

разрезов....................................................................................... 65

ГЛАВА 5. Строение и палинологическая характеристика изученных

разрезов...................................................................................... 85

ГЛАВА 6. Этапы эволюции растительности и климата в

позднеледниковье и голоцене.................................................. 137

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................. 161

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................... 164

ВВЕДЕНИЕ

Изучение природы на протяжении геологически длительных отрезков времени подчинено решению вопросов стратиграфии, палеогеографических особенностей циклов седиментогенеза, эволюции флоры, растительности, климата и т.д. Но все эти вопросы применительно к столь короткому отрезку времени как голоцен, охватывающий "лишь" 10 последних тысяч лет, имеют свои особенности. Они выражаются прежде всего в значительно большей детальности реконструкций природы прошлого, поскольку геологические осадки (торф, аллювий, гиттия) сохранились несравненно полнее, и продолжается их седи-ментационный цикл. Кроме того, голоценовый отрезок времени непосредственно переходит в современность, поэтому детальность палеогеографических реконструкций здесь подчинена двум важным задачам: правильной эколого-исторической оценке современного состояния природы и необходимости увидеть современную природу в качестве завершающего (на данный момент) этапа общей эволюционной линии природы. Эти два момента (при наличии детальных реконструкций) позволяют видеть перспективное продолжение выявленной тенденции развития природы, а значит - полученные материалы могут быть использованы и для целей географического прогноза. Важным моментом изучения растительности голоцена, особенно в субатлантике, является то, что такие реконструкции (например для хроносреза 1000-1500 лет назад, когда влияние человека на природу было минимальным) позволяют сравнить природу в "чистом виде" с её современным состоянием. Иначе говоря, исследования истории растительности голоцена - это ретроспективный мониторинг природной среды, позволяющий увидеть плоды хозяйственной деятельности человека в конкретном регионе.

Палинологические данные по истории растительности голоцена какого-либо района пополняют банк данных в глобальном масштабе. Пространственно-географическая цепь этих данных позволяет полнее видеть эволюцию при-

роды больших территорий, широтных ландшафтных зон. Вятский регион, как один из связующих между центральными районами Европейской России и Уралом, в отношении изученности голоценовых отложений оставался мало исследованным. Это и диктовало цели и задачи нашей работы. Они сводятся к следующему.

Целью нашего исследования является реконструкция растительности Вятско-Камского региона в голоцене (на уровне формаций и ландшафтных зон) по палинологическим данным и их использование в качестве индикационных показателей эволюции климата от позднеледниковья до современности.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи.

Дать характеристику современных ландшафтно-климатических условий Вятского края как завершающей фазы развития природы региона в целом.

Дать детальную палинологическую характеристику изученных разрезов торфяников, высокой поймы р.Вятки, сапропелевого оз.Шекень.

На основе полученных палинологических данных выполнить детальные реконструкции растительности с тем, чтобы показать эволюционную линию смен типов ландшафта и формаций от позднеледниковья к современности.

На основе климато-индикационного анализа последовательных флоро-фитоценотических комплексов осуществить реконструкцию основной тенденции и второстепенных колебаний климата региона в голоцене.

Осуществить хроно-стратиграфическое деление (с использованием С14 датирования) и корреляцию опорных разрезов между собой и с аналогичными наиболее изученными разрезами центральных районов Европейской России.

Торфяные отложения являются хорошим аккумулятором растительных остатков на макро- и микроуровне и служат достаточно точным источником данных об окружающей их растительности. Поэтому в качестве основного объекта исследования нами были выбраны торфяники, а также - озёрные и аллювиальные отложения. Для торфяников и отложений поймы образцы на

спорово-пыльцевой анализ отбирались из расчисток естественных и искусственных обнажений. Озёрные отложения (сапропель) были отобраны в результате зимнего бурения со льда. Всего было изучено 8 разрезов, в том числе 6 торфяников с подстилающими их породами. В основу работы положены материалы полевых исследований на территории Кировской области, проводившихся в период с 1996 по 1998 год.

Основным методом исследований являлся спорово-пыльцевой анализ. Всего было проанализировано спорово- пыльцевым методом 278 образцов. Реконструкции климата выполнена с помощью информационно - статистического метода (Климанов В.А., 1976 и др.). Значение материалов по детальным ланд-шафтно-климатическим реконструкциям голоцена возрастает, если они снабжены радиоуглеродными датировками, на основе которых можно проводить корреляцию полученных данных и реконструированных событий. Всего для торфяников было получено 24 С14 даты. Даты откалиброваны по принятой шкале (Stuiver at al., 1986).

В диссертации рассматриваются фундаментальные вопросы эволюции природной среды Вятско-Камского Приуралья в голоцене. Научная новизна работы заключается в том, что впервые на основе изучения отложений различного генезиса методом спорово- пыльцевого анализа детально рассмотрена история становления таёжных ландшафтов на восточной окраине Русской равнины (в пределах Кировской области) в позднеледниковье и голоцене. На основе полученных данных осуществлена реконструкция климата. Впервые основные этапы развития природы нашего региона были обеспечены серийными радиоуглеродными датировками, что позволило установить возраст болот Вятского края и скоррелировать палеогеографические события между Центром, Вятско-Камским регионом и Уралом.

Материалы диссертации использованы в работе по проекту РФФИ РАН "Становление таёжных лесов Вятско-Камского Приуралья в связи с изменениями климата за последние 12000 лет" по гранту № 97-05-65604.

ГЛАВА 1. Положение Вятского края в системе широтной зональности Русской равнины: рельеф, климат, растительность

1.1 Рельеф

Территория Кировской области расположена на северо-востоке Русской равнины. В пределах Вятского края все формы рельефа относятся к трём основным генетическим группам: тектонические формы, формы гляциального цикла, эрозионные формы. Кроме того, на пространствах зандровых равнин встречаются эоловые формы рельефа в виде древних дюн.

В рельефе области (рис. 1) преобладают пластово-холмистые равнины с общим наклоном поверхности с северо-востока на юго-запад. Перепад абсолютных высот составляет 281 м (от 56 до 337 м). Наибольшие высоты (337 м) расположены на северо-востоке области в пределах Вятско-Камской возвышенности, которая тянется в меридиональном направлении от верховий Вятки и Камы на север до широтного отрезка р.Камы. В пределах этой возвышенности преобладают отметки 250-300 м. В средней части области с севера на юг протягивается Вятский Увал, который представляют собой гряду из нескольких поднятий : Кукарское, Уржумское, Верхосунское , Вожгальское, Ивкинское, Киро-во-Чепецкое, Сырьянское, Поломское, Микулинское, Шкарское (Исупова, 1997). Северная часть Вятских Увалов представляет слабо расчленённое плато со средними высотами до 200 м, а центральная и южная, с высшими точками 284 и 210 м, изрезана глубокими речными долинами и оврагами.

На севере области проходит главный водораздел между Волжским и Северодвинским бассейном - Северные Увалы, которые тянутся почти в широтном направлении вдоль 60°с.ш. Максимальная отметка Северных Увалов в пределах области составляет 251 м и находится на водоразделе притоков рек Лузы и Кузюга, в основном же преобладают высоты в пределах 200 - 220 м. Че-пецко- Кильмезское водораздельное плато с высотами 180-200 м примыкает с востока к центральной части Вятского Увала.

5

ti íl M ».r . n» 1 I .

Л^у / í v

/

yv

Íwití'wlthrt

^StuiHtui I

Я'МишлЯН

L.

»^«¡ÍMÍI

fíIFj .

П. ]

f ?ÍS J r

\t

v v > '

i ./ Г

Л. \ ✓ i \

H í

: ten

Vi -i« £

i,

fUfrtuí* Ня&С*л. П.» i |П]

H-vi A

B W*

fftíii* с

KíNC^ÜF Z O

^' "" O ф

Y

UlpOtDffrttcicoe _

(T- \ ^ Ч

С-щна.с-оТг-! И

Q SU^jrlMJ ^ НИРОЗй Щ"НЧ|р„вг,.:;

Им[на»«Ы t& в ' „ la ni;

. b п*«...............йТ™ ■■ ...

Щ

x i

(5 *

и

о

в а

/V. . ' 1" .

Bfiíiiñr:iuíe[ iiíc

f T7

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

jlíWMBeij]

V, ч f tSi горючие слаяпы горф

V i нефть

/ р А железные руды

- медные руды

О фосфориты

Ш ги ПС

В известняки

я строительные пески

в гравий

в глина

минеральные краски

t источники минеральных под

Примечание. ..:.,ya:; ; "м* ысстсрожденнд даны знаками

фиолетового цвета

Рис. !. Физическая карта Кировской области, масштаб 1:2 500 ООО (по Атласу Кировской области, 1997)

К формам гляциального цикла относятся обширные низины, покрытые флювиогляциальными и древ неаллювиальными песками. Верхневятская низменность, с высотами 150-189 м, которая протянулась между Северными Увалами и Вятско-Камской возвышенностью, является древней долиной стока ледниковых вод. Кирово-Котельничская (Средневятская) низменность тянется почти в том же направлении, по левобережью Вятки к западу от Вятского Увала. Низменность сложена флювиогляциальными и древ неаллювиальными отложениями, преобладают высоты 80-120 м. В западной части области находятся Свечинские Увалы - равнина с отметками до 200 м, протягивающаяся с запада на восток на 125 км. Юго-запад области занимает Ярано - Когшагская равнина, а в западную часть области заходит Ветлужская низина. Кильмезская низменность, с преобладающими высотами 120-140 м, расположена в юго-восточной части области в бассейне р. Кильмезь и к северу от неё. Низина имеет наклон с севера на юг - с уменьшением высот от 150 до 60 м.

На территории области чётко обозначены четыре геоморфологических пояса (рис. 2), которые являются следствием неоднократных оледенений на территории Вятского края. Северная часть области до линии п. Юрья - с. Сине-горье относится к поясу моренных равнин и включает в себя южную часть Северодвинских Увалов и среднюю часть полосы Северных Увалов. Пояс полесий и ополий, представленный низинами, пересекает область с северо- востока на юго-запад. Он начинается Камско-Вятской (Верхневятской) ложбиной стока ледниковых вод. Возле г. Кирса низкий водораздел между реками Вятка и Кама пересекает болотистая ложбина, к которой приурочены крупные торфяные массивы ; Дымное, Кирсинское, Лычное (см. главу 2) и др. К западу от Вятского Увала пояс полесий расширяется и к нему относится южная покатость Северных Увалов, Кировская (Средневятская) низменность, которая на западе сменяется Котельничской низменностью, и Яранское ополье. Кировская и Котель-ничская низменности представляют собой плоские песчаные низины (ложбины стока ледниковых вод), среди которых лишь изредка встречаются

Рис. 2 Схема геоморфологического районирования Кировской области (по Кузницыну, 1997)

- границы геоморфологических районов

Ш

- пояс моренных равнин

Ш

- пояс полесии и ополйи

- пояс водноэрозионных возвышенностей

- Кильмезская запдровая равнина

- границы морфотектонических регионов

пологие и невысокие поднятия с покровными суглинками. Эти особенности рельефа способствовали сильному заболачиванию территории, поэтому в пределах Котельничской низменности также расположены крупные торфомассивы, среди которых наиболее типичный - торфяник Чистое.

Пояс водноэрозионных возвышенностей включает в себя Вятско-Камскую возвышенность, Чепецко-Кильмезское водораздельное плато, центральную часть Вятского Увала, высокое правобережье нижней Вятки.

Кильмезская низменность занимает юго-восточную часть Вятского края. Её поверхность в основном выстлана песками зандрового происхождения, позднее перевеянными (Кузницын,1997), подтверждением чего является наличие реликтового дюнного рельефа, в пределах которого в настоящее время широко распространены сосновые леса.

1.2 Климат

По классификации Б.П.Алисова территория Кировской области отнесена к континентальному климату умеренного пояса, где преобладающим является континентальный воздух умеренных широт. В целом климат области следует считать умеренно-континентальным с холодной многоснежной зимой и с умеренно-тёплым коротким летом, неустойчивым по температурному режиму и осадкам в течение года.

Равнинный, слабо всхолмленный рельеф и отсутствие горных преград на севере, юге и западе способствует свободному проникновению воздушных потоков. Область подвержена влиянию влажных циклонов с Атлантического океана, холодных воздушных масс из Арктики. Изредка сюда проникает тропическая воздушная масса из пустынь Средней Азии. Область в значительно большей степени подвержена циклонической деятельности (62,1% ), чем антициклонической ( 37,9 % ). В связи с преобладанием активной циклонической деятельности, территория Вятского края круглый год находится под влиянием

ветров западных направлений. Летом большее влияние оказывают отроги Азорского антициклона и северо-западные вторжения.

Кировская область относится к зоне достаточного увлажнения, осадки выпадают каждый второй день. Особенности рельефа определяют неравномерное распределение по территории осадков ( рис. 3) и снегового покрова. Их больше всего на северо-востоке области, на западных склонах Северных Увалов и Вятских Увалов. В среднем за год по области выпадает от 500 до 680 мм осадков, на севере - 590-680 мм, на юге - 500-550 мм, из них 60-70% приходится на летнее время. По расчётным данным (Френкель,1996) на водоразделе рек Вятки и Камы в среднем выпадает 750-800 мм осадков.

Среднемесячные температуры воздуха на территории области, несмотря на значительные размеры, колеблются слабо. Средняя годовая температура воздуха для северной части области ( Опарино ) составляет 1,1 °С, в центре ( Киров ) она равна 1,6°С, на юге ( Вятские Поляны ) - 2,9°С. Континенталь-ность климата чётко прослеживается в суточном, месячном, сезонном и годовом ходе температуры воздуха. Так , средняя годовая амплитуда температур воздуха по области равна 30-33°, амплитуда абсолютных температур равна 8190°, абсолютный максимум достигает +36 -4-38°, абсолютный минимум минус 45-50°С. В годовом ходе температур вся северная половина области на 1-2° холоднее южной: на севере средняя температура января составляет минус 14,4°С, июля - + 16,4°С, а на юге минус 13,8°С и +19,1°С соответственно. Суммы положительных температур на юге достигают 2500°, в центральных районах -2100-2300°, на севере - 2000°. Продолжительность вегетационного периода на севере составляет 100-110 дней, на юге - 120-130 дней (Атлас Кировской области, 1997), таким образом на севере он на 3 недели короче, чем на юге, что и обуславливает значительные различия в растительном покрове северной и южной половины области.

УСЛОВНЫЕ ЗНАКИ ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА (а С)

«■»-14 1 ■ Изотермы января Изотермы июля -51 Абсолютный минимум гемператусы Абсолютный максимум гемпаратуры

ГОЛОВОЕ НОЛИЧЕСТВО ОСАДНОВ (в мм}

I

Зятсннег Лолявы \

450

500 550

500

650 700

50*

Длина стрелки соответствует повторяемости данного направления ветра в процентах от общего числа наблюдений без штилей

Масштаб стрелой I мм=2%

Рис. 3 Климатическая карта Кировской области

(карта - врезка к карте Кировской области. 1986)

1.3 Растительность

1.3.1 Общая характеристика растительности.

Вследствие большой протяжённости Вятского края с севера на юг, особенностей географического положения на восточной окраине Русской равнины, развития природы в голоцене, растительность данного региона весьма своеобразна: на территории Кировской области сошлись представители трёх разл�