Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИЗУЧЕНИЕ ИСТОРИИ ОЗЁР МЕТОДОМ КОМПЛЕКСНОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА.

ВАК РФ 03.00.05, Ботаника

Автореферат диссертации по теме "ИЗУЧЕНИЕ ИСТОРИИ ОЗЁР МЕТОДОМ КОМПЛЕКСНОГО БИОЛОГИЧЕСКОГО АНАЛИЗА."



На правах рукописи.

Успенская Ольга Николаевна

І Изучение историк озёр методом комплексного биологического анализа.

Специальность 03.00.05 - ботаника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук.

ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА * 1979

Работа выполнена я Московском Государственном уняяе роите м в тресте *Таолторфраавадва" Ияяястеротва гвологжя РСФСР.

Научныеруноводятеля: члеи-корреепонхвнт АН СОСРт доктор

бяологяческяд наук, профессор Ыяхахл Вдадяыировяч Горле иже,

доктор бяологяческшс науя Нква Витальевна Хорх».

Официальные оппоненты: донтор географжчоскях иаук .

Марк Ильич Ввлшта»,

доктор географических науж Анастас «я Пактелвйыонояяа 1уэе.

Ведущее учреждение - Лаборатория сапропеле» Института торфа ■ АН БССР.

Защита состоятся

К

<8.<<<Л

19 Ш р.

я_часов на за седан «я спецяалкзяроваяного биоло

гячаского совета £.053.05.14 а МГУ но присуждении учёной ств-пеня каидядата наук в Большой биологической аудитория Биоло-гячвсяого факультета №7.

С диссертацией можно ознакомиться я библиотека факультета.

Автореферат разослан Ч iS.uAпу*_19 ^О г.

Уч§янЙ секретарь Совета доктор биологических наук

С.Т.Дьяков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР ЮТИКА РАБОТЫ

Акттальнооть проблемі. Сапропелі - отложения пресноводных водо-Ймов, содержащие не менее I5Í органического вещества,- пенное сырьЗ для использования в вародгои хозяйстве » Прииеияются оні в качестве удобрения, мннерадько-витаминноі подкормки для животных, в бальнеологи, ветеринарки, пря производстве стройматериалов, в качестве химического сырья. В качестве удобрения особенно эффективными ОНИ могут быть s ЕечернозЗшой 50НЄ, многие хозяйства нейтральних областей которой испытывают дефицит органического вещества и кальция в почвах.

Запасы сапропеле 8 в СССР оцениваются в 250 млрд. и3, яла 100 млрд. тонн 60Í5 влажности (Вейштадт и.И.,І96Є,І97б). В настоящее время их использование ярайне незначительно к не отвечает аотекцк-альннм возможностям громаднейших запасов «того полезного ископаемого. Одна із причин »того явления - недостаточная изученность состава ш свойств, стратиграфии и закономерностей формирования сап-ропелей. Постановление Плеаариого заседания Совета по торфу Президиума ВАЗХНЙЛ "О перспективах использования сапропеля в сельском хозяйства" от 29 ноября 1977 года одной нэ важнейянх задач текущего момента ставит усиление работ в этом направлении.

Сапропель - ресурс, полностью образовавшийся в голоцене. Сапропелевая задень - результат накопления осадков за всю нсторкю су-аествованяя водоема, насчитывающую гасячи ют. Повтому закономерности формирования состава я свойств отложений можно понять только подходя к их изучение с естественно-исторических, генетических позиций.

Из всех существуюяих методов исследования голоденовых отложений метод комплексного группового бяоаиалнза по В.В.Корд» (1953, i960) позволяет наиболее полно восстановить историю водоема.

Реяенккиж ХХТ съезда КПСС н рядом постановлений партии к правительства перед геологическими организациями поставлены большие задачи по расширению минерально-сырьевой базы страны. В частности, перед трестом "Геолторфраэведка" стоят задачи, связанные с совершенствованием методов разведки к оценки торфяных и сапропелевых ресурсов с целью их разностороннего использования в народном хозяйстве .

Цель работы. Установление связей биологического состава и химических свойств отложеннй и показ значения биологического анализа для комплексной оценки салрспелей на примере озёр Белого н черного Московской области Люберецкого района.

Основные задачи исследования. I.Изучить характерные особенности остатков организмов в иле. 2.Провести сравнение состава современного водного населения озёр Белого к Чёрного с составом остатков организмов а пелогене этих 09йр для сокращения жме еде го ся в настоящее время разрыва между изучением современного состояния оз§р и толщи их отложений. 3,Установить основные этапы истории озёр и стратиграфии их осадков и оценить значимость разных методов и приёмов биологического анализа отложений. 1.С помощью графического и математического методов связать биологические состав и химические свойства отложений.

Научная новизна. Полтчены новые данные о характере отражения в иле качественного и количественного состава населения современных озёр, полезные зря реконструкциях прошлого водоёмов. Определены основные этапы развития двух озёр Московской области в голоцене. Показана сравнительная значимость для восстановления голосеновой истории водоёмов послойного изучения в отложениях качественного к количественного состава остатков тканей высших растения, пыльны, оотатков животных, диатомовых и Других водорослей. Предложено включить а схему группового биоаналиэа по Н.В.Кордэ подсчёт суммарного количества остатков высоих растений. Получены новые данные в пользу кееротермки суббореального периода. Впервые применён приём вычисления коэффициента общности видов синхронных слоев отложений двух озёр для выяснения наличия связи их акваторий в прощлом.Впер-вые на конкретных примерах показана тесная "двойная" взаимосвязь биологического состава и химических свойств сапропелеЯ. Предложен системный подход к изучении сапропелевых отложений ка основе климатической схемы голоцена.

Практическая ценность.Для оценки сапропелевого сырья разработана модификация методики комплексного группового биоаналиэа Н.В. Еордз, занимающая трк-восемь часов времени на пробу (вместо пяти-десяти-шестидесятн часов по первоначальной методике). Представлена предварительная классификация видов сапропелеЯ по биосоставу. Выполнено более 500 рисунков, которые после соответствушей обработки могут служить материалом для создания атласа остатков сапро-пелеобразояателей. Предложены некоторые дополнения к "Методическим указаниям по разведке озёрных месторождений сапропеля" треста "Ге-олторфраэведка".

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 5 статьях к доложены на У Всесоюзном симпозиуме по истории озёр (Иркутск, 1979),

з

Объём работы.Диссертация представлена в двух «гагах. Первая книга содержит 189 страниц сквозной нумерации. Из них 1X4 страниц печатного текста (введение, пять глав, выводы), 26 рисунков, таблиц объёмом в 17 страниц в список литературы из 310 названий. Вторая книга содержит 22 приложения объёмом 165 страниц сквозной нумерации, в той числе атлас остатков сапропелеобразователен, содержащие 550 рисунков, представленим в 42 таблицах.

Работа над диссертацией проводилась с 1974 по 1978 г.г. на кафедре низших растений Биологического факультета МГУ и в МвхневсксЙ комплексной тематической партии треста "Геолторфразведка".

СОДЕРЖАНИЕ ЕПСЛЕДОВАНИЯ.

I. Объект и метода исследования.

В период с сентября 1976 г. до сентября 1977 г. проводился ежемесячной отбор проб планктона с целы) оценки среднегодового качественного к количественного состава населения озёр Седого и Чёрного. Подсчёт организмов вёлся в камерах Ножотта различной ёмкости. Чтобы избежать неточностей, вытекавших из разновременности отбора сезонных проб, применён метод графической обработки, предложенный Е.Г.БоДяо (1978). Пробы пелогена брались илочерпателем Н.В,Яорда. Подсчёт остатков организмов в нём вёлся по методике ступенчатого счёта H.B.Kордэ. Сравнение содержания групп организмов в пяаяхтс-не н в педогене делалось по относительным цифрам. Проби сапропеля отбжралясь бурой ТБГ-І (ТУ треста Теолторфразведка") в 7 скважинах на оз.Белсш х в 5 сзважинах на оз. Чёрном. Отбор проб планктона, пелогена к сапропеля проводилея в одних и тех же точках озёр. Определение организмов велось до возможной степени детальности. Биологический анализ 30 проб донных отложений проведён по методике ступенчатого подсчёта Н.ВДорд» к по модифицированной нами методике Н.В.Кордэ. Остальные 150 проб отложений проанализированы только по модяфипированной методике. Для детализации состава остатков высших растений применялась отшвка растительного волокна на Оце с диаметром ячеек 0.25 ш, Название вида сапропеля по бно-составу давалось по предложенной вамх номенклатуре. Обиее наименование установленного вида сапропеля восток* жэ двух частей. Первая отражает биологический состав проби, вторая - минеральный. По второй части можно судить о соотношении в пробе между органической и минеральной составляющими, о содержания кальция х железа ж о преобладании глинистой или песчаной фракций в составе минерального вещества.

Ь

2. Планктон х пелогек.

Сравнение качественного и количественного состава планктона к пелогеиа озйр Белого ■ ЧЗрного покаэывает, что в велогенв происходят относительное накопления диатомовых, десмидиевых водорослей к ветвистоусых рачиов; остаются на той же, что к в планктоне» уровне протококковые водоросли; доля учаспя остальных групп организмов в пелогене нкже, чей в планктоне. В пелогене найдены споры, гетероцисты, колонн, оболочки трихомов воех якжов сянезелёных водорослей, имевшихся в планктоне, панциря воех видов диатоыовых,оболочки полуклеток всех десмидневнх водорослей, оотатхк многих видов протококковых водорослей, панциря в цисты представителей семейства Peridiniacaa«, дошли Traehelomenae и 3tro«ibcraoziaß, зигота вольвоксовых водорослей и оболочки HiacotrUS, пясти золотко-tui водороолей, доикки простейших, ябпа н панцири некоторых коловраток, хитиновые части скелета ветвистоусых рачков. Не навли своего отражения в пелогене многочисленные Criptasonadaceae, некоторые протококковые, простейшие, не имеющие доикков, большинство коловраток, практически нет в пелогене остатков Copepoda. Количественные соотношения между вндамн диатомовых н смнезелёных водорослей, имеющиеся в планктоне, сохраняется и в пелогене. 8 группе протококковых водорослей эти соотношен st я несколько исказились из-за невозможности определить в пелогене виды с невыразительными оболочками и колониальные, вследствие быстрого разрушения колониальной слхэя последних. Возрастание абсолютного количества остатков растений и кквотных в X мм3 отложений может служить показателей возрастания в прошлом глубины водоёмов, имеющих дефицит кислорода у два в периоды стагнации. Состав планктона и пелогена в литоральной и пелагической зонах озера Белого резких различий не имеют. О среднегодовой составе планктона по пелогену иожно Судеть только с учётом степени сохранности отдельных организмов, имеющихся в планктоне. Исходя из литературных данных н по результатам анализа нижележаних слоёв отложений, можно сделать вывод, что за последние десятилетня качественный и количественный состав планктона обоих озёр сильно изменелся, что нашло своё отражение в составе остатков поверхностного слоя ила. Последняя, современная стадия существования водоёмов не является следствием естественного ^:да история, а представляет собой результат деятельности человека .

Э, История озёр.

С поыокьв группового и видового комплексного биологического

анализа установлены весть стадий развития аз. Белого (см, рис.1).

X, Пребореальная илк раинedopeaльная стадия. В отяожвнюи преобладает днсти хризомояад в оотаткя выси их растет 8, гл.обр.жамы-ва. Около половкны всех животных остатков приходится ва долю губок. Среди я«большого количества гл.обр. донных видов два т оме й преобладает PianuiAria lata (ВгёЬ. JlT.Sa. - остаток хо ДО ДОЛЮ бив Ой бен-тосной флор» поздкеледннковья. Общее количество органически остатков я содержание органического вецества (5.5S6 на абс.сух.вещество) наименьшие по сравнению о отлокенкямк других стаи9; зольность. соответственно,- самая высокая. Осадки такого характера могли отлагаться в холодной, возможно слабо проточном, пресном водоёме,хорошо аэрируемом, ojurorpofно-хистрофного характера, о омолктельнымв условиями у глинисто-песчаного дха, в достаточное степени заросяем высшим! растениями. Прк слабой общей минерализации воды, возможно, пилось высокое отнопенке азота к фосфору. Высокозольные отложения »той стадия могут быть названы торфянхсто-хфизомонадовым илом.

II. Бореадьвая стадия. В отложениях преобладает остатхя высших растение, гл.обр. болотных видов, я синезелёных планктонных водорослей с АрЬаЫготелен , Дп&Ъ&впа Дхатомей ецВ меньше, чем на предыдуцвй стадия. Представлены они видами обраставкй к донными. В небольших количествах встречена холодолвбнвая древняя uavicuia. scutelloides W. Sa. - остаток аоэхнедеднхвовой диатомовой флор». Среди животных остатков возросло колвчество кеплэнктониых коряево-жек; спикул губок остаётся достаточно много. Количество органического вещества повысило» ДО Ю-12^. Всё »то - результат обмеления, сильного зарастания высоких растениями, хорошей прогреваемости водоёма. Озеро приобрело черты ещё большей, чем на предыдущей стадия, дистрофии. Аэрация его оставалась довольно херовей вследствие мелководное», окислительные условия j дна сохранились. Вода содержала некоторое количество органических загрязнений, в частности, альбуминовдниа азот. Уровень озера был на 5-6 метров ниже современного, что следует из сопоставления биологического состава проб прибрежных и глубинных скважин. Откладывались на «той стадии гл.обр. высокозольные торфянистые х цханофицейно-торфянистне или,

а у берегов - торф,

III. Атлантическая стадия. В отложениях преобладают остатки джатомеВ обрастаний С гл.обр. Уга«11&Па canatrueiis <Bhr. )Grua.

с разновидностями) и донных (гл.обр. виды рода iUvicula ) в более глубоких частях озера к протококковых (гл.обр. виды рода &е*пе-detcnue и Tetra&lran mjniniw (A.Br. J Напев. ) водорослей - В J.Jt/M

болей мелких. Среди циаиофнпей довольно многочисленны дсиние вждн ролов cjaorogloea я Lyngbya. Спякулы губок продолжает встречаться. Среди высякх растений довольно много остатков рдестов. Общее количество остатков организмов в I ш® енльяо возросла. Количество органического вещества составляет 37-70 Осадки такого состава Формировались в несколько повысившем свой уровень (по сравнению о предшествующей стадией), эвтрофном, слабо проточной, с восстановительными условиями у дна в периоды стагнации водоёме, чистой, но о некоторым количеством органических загрязнений в литоральной зоне, особенно в самой начале стадии. Количество неорганического азота в воде было не менее 5 мг/л, Уровень озера был не вине современного. Откладывались средне зольные протококковые н про-токонково-цваяофицейнав оргако-глинистые сапропеля в мелководных участках озера и дяатомово-цнанофкцейкые и днатомово-протококковые, иногда с примесью глины - в более глубоких,

- 17. Суббореальная стадия. В отложениях преобладают остатки сине зелёных водорослей (гл.обр. донные Lyngbya и Chlorogloea), численность диатомовых водорослей в более глубоких участках озера к протококковых в более мелких сильно упала. Среди диатомей возросло относительное количество видов обрастаний. Среди остатков высших растений усилилась роль рогоза, кашша, осок, тростника,зелёных мхов, а роль рдестов сократилась до швии/иа. Дали небольшую вспышку развития венланктонные корненожки. Содержание органического веаества составляет 70 - 79 наивысаее за всю историю существования озера. Отложения такого характера могли формироваться только в сильно обмелевшем, снизившем уровень, заболоченном по берегам, о признаками дистрофии, стоячей водоёме. Откладывались в нём малозольные циаиофацеоно-протоконковые, а в более глубоких местах - цианофлдейио-диатомоьые органические сапропеля, ж

7, Субатлантическая стадия. В отложениях снова повысилось содержание диатомовых водорослей (гл.обр. Helostre ltalica (Ehr.) Kiltz.) в более глубоких участках озера и протококковых (гл.обр. ВИДЫ SceneOesnuS ) в более мелких. Донных видов диатоиэй почти нет. Роль сианофицей снизилась. Среди остатков высших растений в значительных количествах появился роголистник, остатков болотных вкдоа стало меньше. Содержание органического вещества снизилось до 36 - 64 %, Отложения такого состава могли формироваться во вновь обводнявшемся, ставшем слабо проточным (иди сточным), эв-трофном водоёме с сильно заиленной оэВриой ванной, восстановительным* условиями у дна и поредевшими зарослями высших растений. От-

Условные знаки ;

Песок. Суглинок. Vi tfíopf-

альиыи слои р^З Судатдаипшчдосии слои. -1 Отяачтический слои.

\

M пикетов •> і г } ч »W

Расстояния я> 1 (Р J 50 (да I я> 1 SO 1 1 iff ' 1 2S

M пунктов отбора ярод / г ) V s t f г

?лц5им ллда, м И 9.0 Ч.ч Ч,г ss tut 3,9

Мощность сапропеля* - г,о V r/f Sit tf

Рис. Í. Onpamuqxiçitmixuà pû>pe$ £», дашз nû мгиматичесмш. слоям

кладнв&лксь в озере среднеэольнне, гл.обр. протококково-цианофя-пейныа органо-глжнистыв сапропеля в литоральной зоне к диатомовые ж дкатоиовс-чианофтаейкне оргаио-глкнистне в более глубоких участках.

ТІ. Современная стадия. Сильно эаялённый, слабо заросший внс-яхык растениями, слабопроточныЯ, с резко в осо та н овит ельны шг условия ия у два водоём, достигший наквысяего уровня эвтрофин пол влиянием деятельности человека. S придонных слоях воды присутствует сероводород в количестве до 13 wr/л. В планктоне в течение трёх весенних месяцев преобладает планктонные два томе я (m.odp.stepbaoo-dieous astraaa (Elu*. )Grun. et var. mloutulus (Kttfcz, ) Grúa. ), а в остальное время года - планктонные цяанофяцея (гл.обр.ЬуаеЬуа limietloa Learn.}. Как среди диатомовых, так и среди синезелёных водорослей повысилась численность галофилоэ. Воя донная я заросле-вая флора и фауна практически прекратили своё существование. Пол-яостью исчезли губки. Общее содержание остатков организмов в I мм* пелогена - наивысшее за всю историю озера. Отложения предотавляюг собой диатомовые сапропеля.

В развитии оз. Чёрного с помощь» группового к видового комплексного биоанализа отложений установлено пять стадий Сем.рис.2).

I. Бopeaльная стадия. S отложениях мелководной зоны озера Преобладает планктонные цнаиофяцен С АваЬаепа и Apbanisomenon) много, около W % от суммы всех органических остатков, обрывков тканей высших растений, имеется Phacotua lenticularia Eta. В отложениях более'глубокой зоны озера преобладают цисты хриэоыо-над, около 30 % от всех остатков водорослей приходится на долю дк-атомей, гл.обр. обрастателей и донных. Количество мезосапробов из числа диатомей наивысшее (около 18 %) за всю историю озера. Только в отложениях этой стадия наряду с Cyelotella comta (Qtr. ) Кiitг. в довольно большом количестве встречены с. осellata Pant, и с. kuetzingiana rhw, - остатки более ранней древнего-лоцеяовой глубоководной и холодолгбнвой флоры. Зольность отложений этой стадии самая высокая, около 80 В литоральной зоне начали откладываться харбонагы. Отложения такого состава могли образовываться в не слишком глубоком , достаточно прогреваемом летом, в значительной степени заросшей высшими растениями водоёме, соединяющем в себе черты бывшего олиготрофяого Сфлора Сусlotella), настоящего дястрофного (хризомовады, остатки высших растений) и будущего звтрофного С наличие Sjnedra ulna (tfitzsch. > Ehr., Stepbanodiacus astrtraa fEJir. )Grun., Меіозігл granulata (Ehr.)

Рис. 2. ¿¡грапги^оичшш роухя^ оз. Черного по хмгвгяач&хи* ama.

ю

Ralfs ) характера, о некоторый количеством органических загрязнений в вода. Питание озера осуществлялось грунтовыми водами,содержащими много кальция. Его уровень был приблизительно на 8 метров ниже современного. Откладывались на этой стадии високозольные глиннсто-нэвестеовистые дианофицейко-торфянистые сапропели в литоральной зоне и песчанистые хризомонадово-диатомовые в более глубоких местах.

II, Атлантическая стадия. Характеризуется резким преобладанием в отложениях диатомовых водорослей на всём своём протяжении, В осадках более глубокой зоны господствуют планктонные пелагические виды диатомей: Meloaira grarwlata (Ehr.)Ralf3, Cycloteilа

с out a (Ehr. )Küta. i ETagilaria cj-otottenaia Kitt., Synedra acus КGt»., Asterionella fonuoaa Hass. Имеются споры пела

гических Attbeya zachariasii Brun и Rhizosolenia longl-seta 2acJiariae. 8 более шлккх местообитаниях становится боль шим относительное содержание обрастателей (гл.обр. Fragll&ria construeaa с разновидностями). Только в отложениях рассматривав мой стадии в заметных количествах встречены наиболее часто упоминаемые в литературе как теплолюбивые Navicula efolonga Küts. и Cymbella ehrenbergii Küta. Имеется довольно большое количество родниковых и могущих обитать в родниках видов. Очень большую численность, особенно в первой половине AT имеют кальцефильные виды. Наибольшее количество меэосапробов (4.5 из числа диа томей было в самом начале данной стадии. Очень характерно присутствие большого количества известкоаистых оболочек Fhacotus lenticularis Ehr. Среди остатков животных организмов имеются пелагическая Bosaina coreeoaii Eairi. и планктонные коркенож яя: Sintlnncpsis cratera Hada » виды Arcella. Спикуду губок составляют 3 - 12 % от всех остатков животных. Водоём на этой ста дин был глубоким, сточным или проточный с небыстрым течением воды ввтрофный, чистый,*с достаточно хорошим кислородным режимом. Питание его осуществлялось в основном грунтовыми, родниковыми водами с большим содержанием кальция и других минеральных биогенных ' веществ. IIa данное стадии озеро имело наивысший уровень стояния вод за. историю существования и соединялось с оз.Балым в южной сво ей части. Откладывались о нём среднезольные диатомовые и диатомо-во-факотусовые органо-известковмстые и органо-известково-железис-тье сапропели.

III. Суббореальная стадия. В отложениях резко возрастает относительное обилие сине зелёных водорослей, гл.обр. донных ви-

НОВ С Chlorogloea, byngbya ), содержание диатомовых падает.Сре-ди дяатоы&й s более шлякх участках озере преобладает Fragilaria construen« et таг. venter et var. binodie. в глубоких местах

озера численное преимущество сохраняет планктонные вида, гл.обр. Ueloslxa gramilata, в этях местах повышено содержание хркзомо-над. Повышено в этой слое сугшарное содержание остатков высших растения: кашяа, рогоза, роголистника. Количество Xbacotua lenticularis снизилось; практически исчезли губки я планктонные корненожки. Водоём имел следующий характер: сильно обтлевпий,стоячий, с заросаиш болотистыми берегами, значительно днстрофирован-вый. Питание его осуществлялось по-прежнему грунтовыми водами, но менее обильными, реакция воды оставалась щелочной* Уровень был приблизительно на Э дотра ниже современного. Глубина воды в самом глубоком месте была не данее 12 метров. В отложениях этой стадии по сравнен«!) с предыдущей, понизилась зольность, соответственно повысилось содержание органического вещества к азота, наблюдается самое низкое содержание кремнезёма. Откладывались гл.обр. цканофицей-ные и цианофяцейно-торфянистые органо-известховистые сапропеля в мелких участках озера и гл.обр. цнанофицейно-хризоыонадовые оргаио--язвестково-делаэистые в более глубоких. К таким результатам,также как и на соответствующей стадии оз. Белого, могло привести только повышение сухости кляыата.

1У. Субатлантическая стадия. Отложения характеризуются возрастанием общего содержания диатомовых и падением обилия сикозе-леках водорослей. Численность планктонных видов увеличилась как среди дкатоыей (гл.обр. Meloaira itálica, atephanodiscue astraea ), так и цианофкцей. иного также Hcagllaria construana et -rax. venter et var. bin odia.- Интересна находка редкой диа-тоиеи Oentronella reicheltii Toigt на границе СЕД!И в количестве до 8000 экз/см3. Стало шяьще обилие кальцефильных диато-мей и несколько повысилось количество представителей родов Tabellarla и Eunotia. Повысилось количество протококковых водорослей (гл.обр. планктонный Anldatrodgamus miüutISB±mua Kor-echüt. Появились губкх к некоторое количество зелёных нитчаток. Имеется довольно много цист золотистых водорослей. Исчезли Hiaco-tus leatleolarie и роголнотнях. Среди остатков высших растений преобладает осоки, иейхцерия, каша, рогоз, тростник. 8 пределах этой стадии выделяется фаза, которую мы, вслед за Н .В .К op-дэ, назвали необо^еальной. Она характеризуется небольшим* максимумами содержания оотатков золотхотых, синезелёяых, зелЗнвх ннт-

чаты*, эвгленовых водорослей я высших растений; иа эти слои приходится такие наивысшее содержание галофобов среди днатошй.Можно сделать следующие выводы относительно характера водоёма на субатлантической стадии. Он несколько обводвился, но остался неглубокий, стал более эвтрофным, но черты дистрофия сохранились. Питание озера осуществлялось гл.обр. поверхностными и атмосферными водами. Грунтовые воды, питающие окружающий торфяник, достигали озера значительно обеднёнными минеральными элементами,во обогащенными гумусовыми веществами и железом. Усиление поступления с окружающего водосбора воды и продолжающееся заполнение озёрной ванны иламн привели к образованию слабого стока яэ озера. Реакция воды стала нейтральной и, возможно, даже кислой на некоторых фазах этой стадии. Общая зольность я, соответственно, содержание органического вещества остались приблизительно на уровне субборе-ального периода, терригенному сносу мешали эаторфованные берега. Перестали откладываться карбонаты. Откладывались сапропеля средней зольности, гл.обр. диатомовые, диатомово-торфянистые и диато-ыово-хрнэомонадовые органо-желе эистые,

У. Современная стадия, Мелкий, заросший высшими растениями и харой водоём, с наплывшими торфяными берегами, получивший в результате деятельности человека мощный подток автрофных, щелочных грунтовых вод. Осадки озера - диатомовые сапропелк. В его планктоне в 1977 году отмечено абсолютное доминирование золотистых водорослей.

Некоторые данные о прошлой изученных озёр содержатся в работах П.С.Гальдова (1913-1914), В^В.Кудряшсва (1924), И.И.Ыесяцева (1924), Н.КДексбаха (1925), Г.А.Кожевникова (1925), Наши данные подтвердили мнение, что оба Косанских водоёма образованы водами отступившего ледника и существуют не менее 10 - 12 тысяч лет.Полностью подтвердилось мнение В.В.Кудряшова о том, что колебания уровней озЗр обусловлены колебаниями влишта в голоцене, правда, это явленно не носило такого размаха, как он предполагал, в частности, уровень оз. Белого в АЕ был не выше современного. В противоположность выводу В,В.Кудряшова и И.И.Месяцева, в оз.Белом существует не менее ясная, чем в оз. Чёрном стратиграфия отложений, которая выявлена с помощью комплексного группового Опознализа. В противоположность мнению И.Й. Месядева подтвердился ВЫВОД В.В. Кудрявова о соединении двух озёр в АТ. Для выяснения наличия или отсутствия такого соединения в прошлом нами применена методика подсчёта коэффициентов общности видов диатомовых водорослей в от-

ложениях синхронных стадий существования водоёмов по формуле Сё-ренсена С T.sarensen, 194в)г К - X 100, где а - число ви-

дов на участке А, в - число видов на участке В, с - число видов,общих для участхов А и В, Для сравнения тот же коэффициент подсчитан для планктона соединённых в настоящее время озёр, Коэффициент общности видов в AI наибольший и почти равен коэффициенту для сов-решнного планктона, что ясно указывает на соединенна акваторий озёр в то время. По динамике содержания кальцефильных днатоивй в в синхронных слоях отложений исследованных озёр установлен« также, что соединение произошло во второй ноловине АТ. Что касается глубоких впадин на дне оз.Чёрного в северной его части и особенно на дне озЗелого в северо-восточной, то предполагаем, что они эворзнойного происхождения: бросается в глаза сходство Форш озёрных котловин озрелого к оз, Сомино Ярославской области (Ц.И.Нейштадт, 1960), хотя воронка оз. Белого почти в два раза менее глубокая.

4, Сравнение разных приёмов биологического анализа сапропелей.

Полученный каин фактический материал по 13 разрезам двух озёр позволяет определить сравнительную значимость разных приёмов биологического анализа сапропелей при восстановлении истории озёр и установления стратиграфии их отложений. *

Стратиграфическое разделение толщи отложений по пыльцевым диаграммам не везде совпадает с делением по групповому биоаналнэу.Результаты работы позволяет сделать влекущие выводы. В обоих озёрах по пыльце несколько преувеличивается слой раннеголоценовых или бо-реалышх отложений. Толща суббореальных и атлантических слоёв,ран-ная толп« отложений среднего голоцена Ы.И.Нейптадта, в оз. Чёрном определяется по методам И.И.Нейштадта и В,В.Корд» одинаково, а в оз. Белом по пальце эта граница проходит несколько ниже, чем по групповому бкоакализу. 8 некоторых пунктах озёр (2,7,8 оз. Белого) не удалось установить стратиграфию отложений по пыльце (неполные колонки). Во многих пунктах некоторые из границ можно проводитт на двух-нескольких уровнях в довольно широком интервале глубин, I , неоднозначно. Особенно плохо по пыльце определяется суббореальный период. По биостратификацнонннм колонкам границы периодов голоцена, вкличая суббореальяый, определяются очень чётко во всех изученных скважинах. Дхя того, чтобы сменился характер наземной древесной растительности, нужны сотни лет, тогда как даже за один вегетационный период сменяется несколько поколений микроскопических водных организмов, которые очень быстро реагируют на смену уело-

*

вий обитания. Поэтому при восстановлении проилого водоёма и установления стратиграфия сапропвлей предпочтительнее пользоваться методом биологического анализа остатков организмов - продуцентов самого водоЗш, а не привносимой в него с суши ІШЛЬЦОЙ.

Суммарное содержавне остатков высших растений повышается в бо-реальных (следствие усихання я заболачивания озёр) я субатлантичес-ккх С результат прогрессирующего зараотания заиленных к вследствие этого обмелевших водоёмов) отложениях. Заметное участке в образования вещества сапропеля высшие растения принимает преимущественно в ьелководных участках былых стадий существования озёр. Детальный анализ состава остатков высших растений в отложениях хорошо подтверждает наши выводы, сделанные на основании группового биоанализа, но самостоятельного значения при восстановлении истории водоёмов и стратификации отложений он но шеет в силу : а) ограниченности распространения высших растений в водоёма, б) возможности неоднозначного толкования результатов такого анализа.

Основные сапропелеобразователи в обоих озёрах - водоросли. Характер водоёма в прошлом за время его существования в голоцене достаточно полно определяется групповой альгологячесиой диаграммой, которая позволяет сделать выводы о глубине, проточности,степени зарастания высшими растениями, трофиоетя, кислородном и температурном рейте былого водоёма на разных стадиях его существования. Стадии существования водоёма и соответствующая зтим стадиям стратиграфия отложений легко устанавливается с помощью группового аль-гологичесяЬго анализа по вертикальной серии проб осадков, взятой в любом месте данного водоёма. Данные видового экологического анализа водорослей, в том числе диатомового, дополняют и уточняют результаты группового анализа, ас не изменяют границ сло5в, виделенных групповым методом. Методика количественного подсчёта остатков В.В.Ксрдэ, как ш убедились, расширяет возможности диатомового анализа при восстановлении прошлого водоёмов. Имея ведомость анализов, полученных по методике В.В.Яордэ, можно по каждой из проб ссуммировать количество экземпляров всех видов интересующей нас экологии я соотнести зту сушу с общей численность» дватомей в данной пробе. Сделав то же самое по всем пробам скважины, мокко уловить в прошлом водоёма изменения таких условий, которые определяются по видам не обязательно многочисленным и не обязательно входящим в доминирующие комплексы. На конкретных примерах мы показали также, что значительно большую информацию о прошлом водоёма можно получить опираясь на послойное кзменеяяе в отложениях

численности видов определённой экология, а не на изменение числа видов этой экологической группы,

Прн восстановлении прошлого водоёмов водоросли имеют главное значение. Если в отложениях водоёмов встречаются, например, десятки бедов высших растений, то количество видов водорослей исчисляется многими сотнями. Принадлежат водоросли к разным отделам, самостоятельным стволам биологической »волпцин и имеют в сумм© неизмеримо больтуг амплитуду требовательности в условиям окружающей среды, чем любая взятая отдельно группа организмов. Среди водорослей имеются ррувпы антагонистичные друг другу по отношению к условиям окружающей среды (диатомеи и цианофкцеи), и сопоставление их в одной количественной схеме, безусловно, не даёт ошибиться в выводах относительно характера зткх условий. Интересно, что даже в тех отложениях, в которых преобладают остатки, например, высших растений С уровень м пункта б оз.Белого), а водорослей мало С в навей примере около Ю 50, характер водоёма достаточно полно можно определить только водорослями.

5. Сопоставление биологического состава и химических свойств сапропелей.

Деление отложений изученных озёр на слои, соответствующие разным климатическим периодам голоцена подтверждается и химическими методами анализа. Зольность имеет наибольшую величину в преборе-альном и бореальном слоях, чему способствует невысокая минерализация воды бывших озёр, отсутствие густой облесёнкости окружавцей местности, окислительные условия у дна в оз. Белом, наибольшая проточиость в пребореальное время. Наименьшую величину имеет зольность на стадиях превращения озёр в стоячие водоёмы, в которых процесс минерализации органического вещества подавлен, а терригея-еый снос минимален. Каждый из слоев отложений, соответствующий разным климатическим периодам голоцена, характеризуется не только определённый биологическим составом, но и суммой присущих ему химических свойств, отличной от таковой других слоев. Пробы каждого генетического слоя однородны не только по зольности, но и по содержанию изученных нами макро- и микроэлементов, Ш ссуммировали данные по содержанию биологических и химических компонентов для каждого из слоев двух озёр и средние цифры привели в соответствующих приложениях к диссертации. С помощью графического и математического методов обработки результатов показано, что химические свойства к биологический состав сапропелей тесло взаимосвязаны. Эта связь обусловлена тем, что на распределение и накопление ыаогих

химических элементов в отложениях влияет биогеохимические и физи-но-хиыжчесяие барьеры, возникаюцяе к исчезавшие s водоёые в ходе его исторического развития, а такхе исходник состав организмов,за-хороняолихся а отложениях, разный ва разных стадиях существования этого водоёма. Раесмотрены возможные причины накопления « распределения в осадках двух озёр некоторых макро- и микроэлементов,Приводки некоторые примеры Сои* рис. 3,4 ),

S атлантическое время, как мы установили, оз. Чёрное обильно питалось богатыми кальцием грунтовый« водами; повышенное содержание в атлантическом слое марганца к железа связано с их осаждением в иелочной среде в ваде гидроокисей, карбонатов, фосфатов клк сульфидов (С.Я.Кузнецов,1970; А.И.Перельман,1968; В,И.Успенская, 1966). Второй максимум марганца н особенно железа в оз. ЧЗрном имеется в отложениях субатлантического временя. Это явно связано с соосаждевкем этих элементов с гуміновими веществами (К,К.Гиль-зея,И.И.Гинсбург,1930; Ф.П.Ыартянженене,1975), т.к. нам известно, что начиная о суббореала вокруг озера начало развиваться вазинное болото, к в озеро стали поступать богатые гумусовыми веществами, железом н марганцем болотные воды, В оз. Белом, как ш видели выше, условия образоваше я осадков отличались от условна в озДёрном. В соответствии.о этим железа в марганец ведут себя по другому. В бореальное время у два господствовали окислительные условия. Очевидно, что максимальное содержание марганца н железа в бо-реальвом слое связано с осаждением их на окислительном барьере (С .И .Ку знец ов, 1970; А.И.Перельман,i960,1975), Возможно, что некоторую роль в накоплении марганца в оз. Чёрном играот диатомовые водоросли (А.П.Виноградов,1957; В.И.Успейекая,196б). Кривые содержания фосфора и железа в отложениях двух исследованных озЗр почти точво соответствует друг другу по характеру; коэффициенты корреляции между этими двумя элементами очень высоки. Этот факт обменяется тем, что фосфор способен вступать в труднорастворн* ше соединения о железом, а также сорбироваться его гндроокислами (А. И.Пере льман,1975). Кроме физико-химического осаждения фосфора происходит также накопление этого элемента в остатками организмов. А.И.Перельман (1966) относит фосфор к элементам энергичного биологического накопления. Математический аналжэ показал, что фосфор подвижкиЯ довольно сильно положительно связан с еяне-эелЗкымх водорослями, а фосфор валовый - о дхатомеями. Накопление молибдена н бора в осадках наяих оз5р, повидиыоцу, связано главкам образом о аккумуляцией их водными организмам!. А.И.Перель-

ЗЭШООЫ-),SlOj (—)

1л вал.,яф1

Си ean.jMitti

Мп вал, Atefts

Со шал./ мг/tx

Mo Wt., мг/чг

\

Z

"А? ¿о to b Ъ 73 "So to b Wiö 35 ¡tob lö й?

TT—Г

основании Mi • им/ он г С-4

Xit/w&Q negs,f mtjJoe ¿ct.

<;t>cmae w, 7t м ascof. cyt-t

5 ea/s, MljKl

foc/pap nooe,

мг/mi et

7

Haut! /wutowf pcmi^toojeo

У

%а5е. et

СвО

Mi

щ

so.

¿A-,

Ш

CS

fft

\

\

"7 ¡55 IS |."." . | Диатомовые а. Ц Сихешенше 9. p

ix:

."25 Ш w~ tti äv töoo iivl> за 1$ 75 i i b ) J t b Зоротистые в.

^Süteutat^Dacm * динамика средних ящерканш рмничмас шшнехтов

Прочие остпатхи. ? w ™иям Имений да. Seme.

Зеленасті (—}, ¿tú¡ (-í%т afc.tyх.в^и

In «ад, ли/

Си «и,

Jfa ûafl., tejvi

\л

.U A. »

S T <¡> ie iii m аг Ъ> іів m übe ai?

сумма погмщеннш Хвсншний

Жшм nogtwtx,, jajпае е.*. Кщя

17Щ, y.afc.ci CaO

Состав Jû/ц у, ка uôc ty-ґ. і

О)

ЧЩюр поаещ/н Mf/m есе.

%0t #Л Sös MçO_

4-І

sé

от

CS

AT

s

"і 2àQ ¥X> too J5ô йор гчоо ш? wiv

I ikmmucmste f. I Ъйшогсовыев

"¡ w ? і

'i k ti

1 î ÍJ

tfuamtM6tie в.

Сттвтх? е.

Зыешая рост..

^^ Аржсхуе&ше ». р I flpwue остатки

Рис, 4. Днхшшхг средних содержании ряэмчныг чим іоне ч/по по смям от/кмекии oí. верного

шн относят их к элементам сильного биологического накопления. Очень высок коэффициент корреляции между молибденом валовым в сине зелёными водорослями для отлотений оз. Чёрного, Довольно высоки яоэффицкенты корреляции бора валового с сянеэелЗнымн к диатомовыми водорослями для отложений оз. Белого. Вообще, ка накопление и распределение в отложениях разных химических элементов влияет как биологический состав вещества сапропелей, так и физико-химические условия образования осадков. Оба эти фактора тесно переплетаются, но можно сказать, что в осадках наших озёр распределение молибдена, бора, азота общего, фосфора подвижного и валового связано главным образом с составом захороненных организмов, а распределение марганца, железа, пивка, меди, кобальта определяется главным образом разным» условиями осадконаксплззия. Обнаружена теснаt корреляционная связь мляду содержанием окися кальция я количеством оболочек Hiaootus, который считается руководящим организмом для из-вестковистьгх отложений (Н.В.Кордэ,i960), Математическая зависимость с доверительной вероятностью 0.999 (для выборки 97) между этими двумя показатедлин в отложениях оз. Чёрного выглядит следующим образом: СаО » 1.108 х ВВ + 6,168, гдэ ВВ - содержанке fhacotus в /6 от сушы всех органических остатков; СаО - содержание окиси кальция в % на абсолютно сухое вещество сапропеля.

Значение комплексного группового количественного биоанализа для изучения свойств и закономерностей формирования свойств сапропелей определяется тем, что с его помощью можно одновременно определить как состав организмов-сапропелеобразователей, так и характер, а также границы влияния в пространстве и времени на свойства отложений тех или кных условий осадкообразования. Подходя к изучению свойств сапропеля с естественно-исторических позиций, осуществляя параллельные биологические и химические исследования при изучении залежей этого полезного ископаемого, можно понять многие закономерности формирования его свойств и в итоге построить систему • комплексной оценки 8тих свойств,

Выводы.

Комплексный групповой количественный биоаналяз позволяет успешно решать такие задачи, как изучение состава и свойств, стратиграфии и закономерностей формирования сапропелей. Поэтому этот метод должен войти в практику исследования сапропелевых месторождений, что повысит качество геологоразведочных работ на сапропель,Поскольку смена условий осадконакопления на протяжении истории водоема к вещественный состав органической части сапропелей определяется в

основном групповым биоанализом с привлечением данных по экологии и количественному содержали» главным образом массовых видов, мзгодику Н.ВДорДЗ для массового применения возможно еде более упростить, использовав принцип подсчёта, применяешь при споропыльпевом анализе. Соответствующая работа ведётся нами в настоящее время. Для получения возможной информации, которую ыохет дать биологический анализ, при разведке и сценке сапропелевых месторождений по методическим указаниям треста "Геолторфразведка" (1976) предлагается следующее. Во всех отобранных образцах проводить групповой количественный биоаналнз по сокращённой, трёхчасовой или ещ§ более быстрой, разрабатываемой в настоящее время, методике. В одной из скважин, расположенной в зоне средних глубин озера, проанализировать пробы по более полной восьмичасовой методике с детальным определением состава органических остатков и пыльцевого спектра. Пробы каждого из генетических слоёв можно объединить и по этим сборным пробам проводить химические к другие специальные анализы для оценки качества сырья. Таких проб должно быть пять-десять на месторождениях, подобных изученным нами. 8 больших по площади сапропелевых месторождениях в водоёмах со сложным строением озёрной котловины сборные пробы можно делать по участкам (впадина, мелководная зона).

Tips разработке любых вопросов теоретического и практического характера предлагаем использовать климатическую схему голоцена Ш.И.Нейотадта или Блнтта-Сериандера) как систему подхода к изучению сапропелевых отложений. Колонка "древний голоцен или поздне-ледниховье - ранний голоцен или бореал - средний голоцен или Атлантика и суббореал - поздний голоцен или субатлавтииа" может быть получена с помощью комплексного бвоаналиэа в отложениях любого водоёма, при этом границы соответствующих слоёв по большей части определяются совершенно однозначно. К такой колонке можно привязать всё разнообразие свойств сапропеля, связать воедино многие разрозненные и пока не связанные друг с другом данные по составу его органического и неорганического вещества. В тех сравнительно редких случаях, когю изменения условий в истории водоёма произошш не под влиянием климата, комплексный биоаналнз всё равно выявит характер ж время этих изменений, а также нижнюю и верхнюю границы . влияния изменившихся условий иа отложения.

Естественно-исторический, генетический подход к изучению состава к свойств поможет установить закономерности формирования свойств сапропелей в разных частях одного и того же месторождения, в месторождениях разных геоморфологических районов СССР, разных

яиротных зоя, разных геохимических провинций к т.к.; поможет разобраться в чрезвычайной многофакторности, влиявшей на свойства сапропелей, и в конце-яонцов позволит построить систему прогнозной оценки запасов сапропелей СССР по их свойствам для лобого направления использования в хозяйстве страны.

Материалы диссертации опубликованы в работах:

1. О.Н.7спенская. Относительная численность видов в составе планктона и в пелогена оз. Белого Косяовской области. Научные доклады высшей школы, биологические науки, ботаника, А 8, 1979.

2. О.Й.Успенская. Роль биологического анализа в изучении истории озёр на примере оз. Белого Московской обл. Материалы к У Всесоюзному симпозиуму по истории озёр СССР в позднем кайнозое. Ирку тек, 1979,

3. 0.В.Успенская. Сопоставление значимости анализа остатков водорослей к высших растений при исследовании биологического состава сапропелей. Ыин.геол.РСФСР. Геолфонд РСФСР. Труды треста нГе-олторфраэведка", "Современный научно-технический уровень производства геологоразведочных работ на торф и сапропель'1. Ц.,1979,

О .Н .У спев екая, О.А.Калинин. Использование метода математического анализа для установления взаимосвязей химического и биологического состава сапропелей. Нин.геол.РСФСР. Геолфонд РСФСР. Труды треста "Геолторфразве дка". "Изучение состава и свойств торфа в целях его использования в народном хозяйстве". Ы.,1977.

5. О.П.Успенская, В.Ф.Новиченко. Протококковые водоросли в сап-ропелях. Там же,И.,1977.

6, О.Н.Успенская. История оз. Белого.Московской обл..восстановленная по данным биологического анализа. Ботанический журнал, Ч I, 1980.

Иэд-эо Московского уввверагтег*. Москва. К-9. ул. Герцена, 5/7. Тяютрафмя Изд-аа МГУ. Москва, Левгоры