Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Голоценовая фауна двустворчатых моллюсков залива Петра Великого (Японское море)

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лутаенко, Константин Анатольевич, Владивосток

/

ч

У ¿<>

3

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Дальневосточное отделение Институт биологии моря

На правах рукописи

ЛУТАЕНКО Константин Анатольевич

Голоценовая фауна двустворчатых моллкзМов залива Петра Великого (Японское море): история и условия формирования

03.00.16 - Экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный консультант: доктор биологических наук

А.И. Кафанов

Владивосток - 1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение............................................................................................................3

Глава 1. Изученность голоценовой малакофауны Приморья (историко-

библиографический обзор)........................................................................................7

Глава 2. Материал и методы его изучения..................................................12

Глава 3. Физико-географическое описание района работ..........................30

Глава 4. Природная среда Приморья и сопредельных областей в

голоцене.............................................................. -.................................40

Глава 5. Голоценовая история малакофауны^..:..'.....................................63

5.1. Описание местонахождений малакофауны, археологических стоянок и разрезов прибрежно-морских отложений...........................................................63

5.1.1. Обнажения отложений и прибрежные террасы................................63

5.1.2. Раковинные кучи.................................................................................70

5.1.3. Скважины, пробуренные в прибрежно-морских отложениях.........80

5.2. Основные этапы развития малакофауны..............................................89

5.2.1. Ранний голоцен....................................................................................89

5.2.2. Средний голоцен.................................................................................95

5.2.3. Поздний голоцен.................................................................................119

5.3. Геохронология малакофауны................................................................131

5.4. Локальное распространение моллюсков в голоцене..........................138

Выводы...........................................................................................................147

Литература.....................................................................................................151

Приложение...................................................................................................178

3

Введение

Голоценовые фауны моллюсков интенсивно изучаются в последние десятилетия в различных районах умеренных и высоких широт Мирового океана. Это связано с рядом причин - высокой таксономической исследованнбстью раковинных брюхоногих и двустворчатых моллюсков, хорошей сохранностью и широкой распространенностью морских голоценовых осадков, доступностью многих обнажений голоцена на побережьях и легкостью отбора макрофауны. Моллюски являются индикаторами палеоэкологических и климатических изменений, хотя и не столь чувствительными, как некоторые другие группы организмов, и могут использоваться для расчленения и корреляции голоценовых отложений. Наиболее детальные исследования голоценовой малакофауны в последнее время проведены в морях, омывающих Европу (Petersen, 1981; 1986а; Ь; 1991; 1993; Peacock, 1989; и др.), в некоторых арктических и субарктических районах - Белом море (Говберг, 1970; Говберг и др., 1974), Гренландии (Funder, Weidick, 1991), Шпицбергене (Salvigsen et al., 1992; Hjort et al., 1995), на побережье Перу (DeVries, Wells, 1990; Sandweiss et al., 1996) и Аргентины (Gordillo, 1991; Aguirre, 1993; Codignotto, Aguirre, 1993; Aguirre, Whatley, 1995a; b; Aguirre et al., 1995). Традиционно обширные исследования биогеографии, палеоэкологии и стратиграфии голоцена по фауне моллюсков проводятся в Японии (Akamatsu, 1969; Hatae et al., 1973; Matsushima, Ohshima, 1974; Ohara, Taira, 1974; Matsushima, 1982; 1984; 1989; 1993; Matsushima, Nara, 1987; Takagi et al., 1990; Matsushima, Yamashiro, 1992; Nakagawa et al., 1993a; b; Akamatsu et al., 1995).

Двустворчатые моллюски составляют значительный компонент раковинных куч (shell middens) - пищевых остатков древнего человека, поэтому многие зооархеологические исследования посвящены составу, палеоэкологическим и тафономическим особенностям малакофауны из археологических памятников. Использование фаунистических материалов из раковинных куч расширяет возможности четвертичной малакологии.

Хотя по четвертичным, в том числе и голоценовым моллюскам Японского моря опубликовано значительное количество работ по сравнению с

другими районами северо-западной части Тихого океана, многие вопросы -формирование фауны в ходе климатических смен, вдольбереговые миграции и влияние на них системы течений, прецизионная хронология вселения и исчезновения видов различной биогеографической природы в разных районах моря, интерпретация комплексов в стратиграфических построениях - остаются недостаточно изученными. Их решение представляет интерес как для исторической биогеографии, палеоэкологии, понимания закономерностей четвертичного фауногенеза, так и для геологии и палеогеографии шельфа. Поэтому автором диссертационной работы в течение последних 10 лет проводилось изучение голоценовых и современных моллюсков в зал. Петра Великого - одном из крупнейших заливов Японского моря. Наши исследования существенно облегчило то, что к началу 1980-х гг. фауна ВгуаМа этого района была в значительной степени таксономически изучена (Скарлато, 1981), а также то обстоятельство, что и в российском, и в японском секторах моря уже были выполнены специальные работы по морским голоценовым моллюскам. Велика и степень региональной изученности развития природной среды в голоцене, хотя иногда полученные данные трудно сопоставимы в силу особенностей национальных наук.

Среди других обстоятельств, способствовавших проведению исследований можно указать на то, что на побережье зал. Петра Великого, в отличие от других районов Приморья, имеется целый ряд обнажений морских осадков, содержащих фауну хорошей сохранности, и широко раскопанные археологами памятники неолита - железного века с раковинными кучами. Ценные данные по геохронологии малакофауны, впервые на Дальнем Востоке России датировавшейся методом ускорительной масс - спектрометрии, называемом революционным в силу огромных возможностей для датирования малых количеств карбонатного вещества, были получены сотрудниками Тихоокеанского института географии ДВО РАН и Тихоокеанского океанологического института ДВО РАН при содействии лабораторий США, что также позволило перейти на новый интерпретационный уровень исследований.

Целью нашей работы было изучение состава и последовательности развития (истории формирования) фауны двустворчатых моллюсков зал. Петра Великого в голоцене и ее эколого-биогеографических особенностей. Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи, которые и определили структуру работы:

• изучить видовой состав двустворчатых моллюсков на разных этапах голоценовой истории;

• рассмотреть экологические и зонально-географические аспекты фауны на фоне климатических и палеогеографических изменений голоцена;

• исследовать хронологическую последовательность вселения и исчезновения (локального и регионального вымирания) тепловодных видов моллюсков;

• проследить локальные различия в распространении моллюсков на разных этапах голоцена;

• установить видовой состав современной сублиторальной фауны моллюсков малоизученных районов зал. Петра Великого для сравнительных целей;

В ходе проведенных исследований была также опубликована серия статей, уточняющих таксономию и номенклатуру представителей ряда семейств Bivalvia из Японского моря; обсуждение этих вопросов ввиду ограниченности обьема диссертационной работы не приводится, но опубликованные результаты таксономических уточнений и переопределений широко использованы при интерпретации особенностей голоценовой истории фауны.

Выполнение настоящей работы на разных этапах было бы невозможно без помощи и консультаций специалистов и коллег: к.б.н., доцента Г.Н. Воловой (ранее ДВГУ), к.г.-м.н. Г.А. Евсеева (ИБМ ДВО РАН), к.б.н., доцента В .А. Ракова (ДВГУ), сотрудничество с которым позволило мне участвовать в зооархеологических работах в южном Приморье, д.г.н., проф. A.M. Короткого (ТИГ ДВО РАН), д.б.н. А.И. Кафанова (ИБМ ДВО РАН), акад. A.B. Жирмунского (ИБМ ДВО РАН), покойного акад. O.A. Скарлато (ЗИН РАН). Я признателен д.б.н., проф. Н.К. Христофоровой (ДВГУ), к.б.н. Г.М. Каменеву

(ИБМ ДВО РАН), Г.А. Евсееву, А.И. Кафанову, к.г.-м.н. В.Д. Худику (ДВГИ ДВО РАН), взявшими на себя труд прочитать работу и сделавшими ряд ценных замечаний.

Хочу особо поблагодарить моих коллег, с которыми я участвовал в выполнении совместных работ по изучению природной среды южного Приморья - директора Берегового исследовательского центра ДВГУ, к.г.н. Ю.А. Микишина и заведующего Лабораторией палеокеанологии ТОЙ ДВО РАН, к.г.н. С.А. Горбаренко, передавших мне ряд ценных сведений о радиоуглеродных датировках и материалы по скважинам. Ряд материалов и сведений, преимущественно по современным моллюскам, был также передан к.б.н. A.B. Чернышевым (ИБМ), A.B. Мартыновым (ЗИН РАН), Т.А. Белан (ДВНИГМИ), Г.М. Каменевым. Японские исследователи д-ра К. Тайра (К. Taira, Hokkaido University of Education), M. Акамацу (M. Akamatsu, Historical Museum of Hokkaido), С. Фудзи (S. Fujii, Fujii Laboratory for Geological Environment), Й. Матсусима (Y. Matsushima, Kanagawa Prefectural Museum), A. Судзуки (A. Suzuki, Hokkaido University of Education) и ряд других любезно снабдили меня необходимой и часто малодоступной литературой и переводами с японского. Настоящее исследование выполнялось в период работы в Зоологическом музее ДВГУ и Институте биологии моря ДВО РАН, сотрудники и администрация которых оказывали поддержку. Я признателен отечественным (РФФИ) и зарубежным организациям и фондам, финансировавшим данные исследования.

7

Глава 1.

Изученность голоцеиовой малакофауны Приморья (историко-библиографический обзор)

Первые сведения о находках моллюсков в отложениях морского генезиса, имеющих небольшой возраст, можно найти в работе Д.И. Мушкетова (1910). Изучая геологическое строение юго-восточного Приморья, он обратил внимание на следы древней береговой линии зал. Петра Великого и связанные с ними фаунйстические остатки, впервые указав на одно из немногочисленных местонахождений голоцеиовой малакофауны на побережье Уссурийского зал.: "Недалеко от с. Шкотово ... есть очень интересное обнажение - на три сажени выше современного уровня моря, аршинной полосой, протягивается по откосу слой раковин, тех же видов ... как и ныне живущие в Уссурийском заливе" (Мушкетов, 1910, с. 479). Видовой состав и эколого-тафономические особенности малакофауны этого местонахождения были затем изучены лишь в конце 1980-х гг. (Лутаенко, 1988).

Некоторые данные о моллюсках из "современных" отложений п-ова Муравьева-Амурского и о-ва Русского приводит П.В. Виттенбург (1910, 1916). Этот автор в ряде случаев, по-видимому, имел дело не с естественными обнажениями, а с археологическими стоянками, на что указывают приводимые им слишком высокие гипсометрические уровни. Позднее в работах геологического и палеогеографического характера лишь упоминается о находках малакофауны, но без указания конкретных видов и зачастую без описания разрезов (некоторые приводимые родовые названия столь архаичны, что не позволяют даже приблизительно судить о характере таксонов). Так, 3. Барановская (1934), исследовавшая рельеф Амурского зал., отмечала в ряде пунктов наличие слоев раковин, лежащих выше современного уровня моря. Аналогичные указания имеются и в некоторых других работах, опубликованных в основном до 1960-х гг., когда в Приморье еще не проводилось широких и планомерных геологических и палеогеографических исследований голоцена (Овсянников, 1929; Ганешин, 1956; Власов, 1957; Денисов, 1959, Соловьев, 1959, 1963, и др.). Из археологических статей следует

упомянуть работу Г.И. Андреева (1958), в которой приводится наиболее полный к тому времени комплекс моллюсков, обнаруженных в "раковинных кучах".

Специальные исследования голоценовой малакофауны в северо-западной части Японского моря начались с конца 1960-х гг. (Евсеев, 1970, 1971). Их особенностью явилось широкое использование кернов, полученных при помощи вибропоршневой трубки (Евсеев, 1981), что важно при изучении маломощных грубообломочных отложений открытого шельфа. Проанализированные Г.А. Евсеевым (1975, 1976, 1979, 1980, 1981) материалы из батиметрического диапазона от 10-20 м до 50 м позволили впервые оценить стратиграфическое значение морских голоценовых моллюсков для региона, их тафономические особенности и выявить смену субфоссильных "сообществ" (повторяющихся ассоциаций видов) в ходе послеледниковой трансгрессии. В районе зал. Петра Великого им изучалась малакофауна зал. Восток (Евсеев, 1974, 1975, 1976). Последние материалы касаются б. Киевка и Уссурийского зал. (Евсеев, Кияшко, 1995а; б). Стратиграфическая схема Евсеева (1981), отличающаяся от общепринятых положением климатического оптимума голоцена, помещаемого им в поздний субатлантик, и многие видовые определения требуют уточнения и пересмотра с учетом новых таксономических и геохронологических данных.

Большой вклад в изучение голоценовых моллюсков Приморья внес В.А. Раков с соавторами (Раков, 1995; 1998; Раков, Бродянский, 1985; Раков, Толстоногова, 1991, 1996; Толстоногова, Раков, 1992; Бродянский, Раков, 1988; 1996а, б; Бродянский и др., 1995; Раков и др., 1996а; б; Кузьмин, Раков, 1998; Раков, Вострецов, 1998; ВгосПашк!, Иакоу, 1992; Яакоу, ЬШаепко, 1997), продолживший пионерные работы гидробиологов А.И. Разина (1925, 1926), И.М. Мещеряковой (1963), Е.В. Краснова и др. (1977) по анализу состава и экологических особенностей малакофауны из археологических стоянок -"раковинных куч". Раковинные кучи раннего железного века пользуются широким распространением на побережье зал. Петра Великого и, как впервые было установлено, содержат богатейшие в видовом отношении комплексы

моллюсков. Во второй половине 1980-х гг. археологами были открыты и более древние - неолитические - раковинные кучи в б. Бойсмана, которые сразу же стали интенсивно изучаться с точки зрения голоценовой фаунистики и палеоэкологии (Джалл и др., 1994; Раков, 1995; Бродянский, Раков, 1996; Раков и др., 1996а; б; Раков, Вострецов, 1998). Морские моллюски известны также из неолитической стоянки в пещере Чертовы Ворота в среднем Приморье (Худик, 1991). Зооархеологические данные по моллюскам уже привлечены к анализу распространения, палеоэкологического и климатостратиграфического значения малакофауны в северо-западной части Японского моря (Раков и др., 19966; Lutaenko, 1993а; Taira, Lutaenko, 1993; Rakov, Lutaenko, 1997), что позволило существенно пересмотреть представления об этапности развития фауны региона, хронологическом распространении тепловодных, индикаторных видов.

Разрозненные сведения о находках моллюсков в кернах скважин, пробуренных в донных отложениях шельфа, и обнажениях на побережье (морских террасах), содержатся в целом ряде геолого-палеогеографических работ (Кулаков, 1973; Марков и др., 1975, 1979; Алексеев, 1978; Алексеев, Голубева, 1980; Короткий и др., 1980; Марков, 1983; Павлюткин и др., 1984). Эти данные носят в основном случайный характер и не включают полные видовые списки, правильность определений иногда сомнительна, и на данном этапе для палеофаунистического анализа они представляют исторический интерес, а для палеогеографов и стратиграфов - как индикаторы морского генезиса отложений. Исключением является статья Ю.И. Берсенева с соавт. (1983), где приведены достаточно надежные и стратиграфически привязанные списки моллюсков из скважин, пробуренных в открытой части зал. Посьета.

С конца 1980-х гг. фауна двустворчатых (и частично брюхоногих) моллюсков зал. Петра Великого начинает изучаться автором настоящей работы (Лутаенко, 1988; 1991а; 1993; Lutaenko, 1993а). Наши материалы касаются преимущественно мелководных полузакрытых бухт и происходят из скважин, пробуренных в прибрежно-морских отложениях, и из естественных и антропогенных обнажений. Впоследствии автор также присоединился к зооархеологическим исследованиям, проводящихся на стоянках неолита -

раннего железного века, с целью вовлечения этих интересных данных в палеогеографический и фаунистический анализ (Джалл и др., 1994; Раков и др., 19966; Rakov, Lutaenko, 1997). Две работы обзорного типа на английском и японском языках (Lutaenko, 1993; Taira, Lutaenko, 1993) частично суммируют результаты как русских, так и японских исследователей по голоценовой малакофауне Японского моря к 1991 г. и представляют собой предварительную попытку рассмотреть зоогеографические особенности бассейна, в том числе и в связи со становлением системы течений. В других работах уточнено систематическое положение и номенклатура ряда видов Bivalvia, долгое время неверно идентифицировавшихся в литературе, и широко встречающихся в голоценовых отложениях региона (Кафанов, Лутаенко, 1996; 1997; 1998а; б; Lutaenko, 1993b; 1997b; Kafanov, Lutaenko, 1997; 1999; Amano et al., 1999). .

На основе собственных и литературных данных по Японии нами также предложена прогнозная модель эколого-фаунистических изменений в бассейне Японского моря в ходе глобального потепления - повышения температуры морских вод и уровня моря (Лутаенко, 1999).

Одной из попыток пересмотреть существующие в литературе представления о развитии голоценовой фауны моллюсков Приморья является серия публикаций палеогеографов Г.А. Джонса и Я.В. Кузьмина (Джонс, Кузьмин, 1995; Кузьмин, 1995; Кузьмин, Раков, 1998; Jones et al., 1996), �