Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Растительность и климат позднего дриаса внетропической области Северного полушария

ВАК РФ 11.00.04, Геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации по теме "Растительность и климат позднего дриаса внетропической области Северного полушария"

ИНСТИТУТ ГЕОГРАФИИ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

На правах рукописи

БОРИСОВА ОЛЬГА КИМОВНА

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И КЛИМАТ ПОЗДНЕГО ДРИАСА ВНЕТРОПИЧЕСКОИ ОБЛАСТИ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ

11.00.04 - геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

/

институт географии российской академии наук

Нй правах рукописи

БОРИСОВА ОЛЬГА КИМОВНА

РАСТИТЕЛЬНОСТЬ И КЛИМАТ ПОЗДНЕГО ДРИАСА ВНЕТРОПИЧЕСКОИ ОБЛАСТИ СЕВЕРНОГО ПОЛУШАРИЯ

11.00.04 - геоморфология и эволюционная география

Автореферат диссертации иа соискание ученой степени кандидата географических наук

Работа выполнена в лаборатории эволюционной географии Института географии Российской Академии Наук, г.Москва.

Научный руководитель - доктор географических наук

В.П.1^)ичук

Официальные оппоненты - доктор географических наук,...

профессор Л.р.серебрянный

кандидат географических наук, Е.А.Спиридонова

Ведущая организация - Государственный гидрологический

институт, г.Санкт-Петербург

Защита диссертации состоится 22 мая 1992 года на заседании Специализированного совета по геоморфологии и эволюционной географии Д.003.19.04. при Институте географии Российской Академии Наук по адресу:

109017, Москва Ж-17, Старомонетный пер., д.29, Институт географии РАН. 4

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института географии РАН.

Автореферат разослан "10* апреля 1992 года.

Ученый сезфетарь специализированного совета о^&у/к А.К.Маркова

Актуальность проблемы. В настоящее время, в преддверии прогнозируемого антропогенно обусловленного потепления, особый интерес представляют палеогеографические реконструкции для этапов быстрой перестройки ландшафтной оболочки Земли, происходившей под воздействием глобальных изменений климата в прошлом. Как показывают многочисленные палеогеографические данные, наиболее активно такая перестройка протекала на заключительном этапе последнего оледенения, в процессе потепления, неоднократно прерывавшегося похолоданиями продолжительностью 700-1000 лет. Наиболее глубоким и резкгод явилось заключительное похолодание позд-ьеледниковья - поздний дриас. В процессе быстрых климатических изменений элементы геосистем, обладающие разным характерным временем, необходимым для восстановления их равновесия с внешними условиями, реагируют на происходящие изменения климата несогласованно. В результате возникает неравновесное состояние геосистем. Изучение климатического феномена позднего дриаса может дать ключ к понимание причин и механизма быстрых климатических изменений и реакции геосистем на такие изменения.

Цели и задачи работы. Цель работы состоит в выявлении специфики и географической дифференциации растительности и климата позднего дриаса и анализе механизма возникновения этого похолодания. Для этого решались следующие задачи:

- определение места похолодания позднего дриаса в общей последовательности ландшафтяо-климатических изменений на протяжении позднеледшковья;

- эколого-ценотический анализ ископаемых флор поздйего дриаса по опорным разрезам;

- анализ степени, неоднородности растительности позднего дркаса в пределах зоны перйгляциальных. лесостепей Восточной Европы;

- ггалеоландшафтные реконструкции для стадии позднего дриаса по палеофдористическим данным;

- количественные реконструкции основных климатических показателей стадии позднего дриаса для внетропической области Северного полушария;

- анализ географических закономерностей и региональных особенностей проявления похолодания позднего дриаса.

Методика исследований. В основу реконструкций растительное-, ги положен метод эколого-ценотического анализа ископаемых флор. Источником палеоботанических данных для этого анализа посажало троведенное автором палинологическое изучение отложений позднего дриаса по опорным разрезам, исследованным при экспедиционных

работах лаборатории эволюционной географии ИГАН о участием автора, а также опубликованные палеоботанические данные других исследователей.

Количественные реконструкции основных климатических показателей получены при помощи палеофлористичёского метода, разработанного В.ПЛ^ричуком (1969 и др.).

Научная новизна работы. В результате проведенных исследова-

а) по палеоботаническим данным реконструированы региональные особенности изменений растительности и климата для внетропиче-ской области Северного полушария;

б) на основе анализа аколого-ценотических спектров ископаемых флор позднего дриаса показаны особенности строения и степень неоднородности растительности в зоне перигляциальных лесостепей Европы;

в) выдвинута гипотеза о связи характерного максимума пыльцы полыней в спорово-пыльцевых спектрах позднего дриаса с распространением луговой растительности;

г) показана связь структуры растительного покрова с региональными особенностями климата;

д) на основе единой методики реконструкций построены карты основных климатических показателей для внетропической области Северного полушария в позднем дриасе;

е) проведен анализ географических закономерностей проявления похолодания позднего дриаса в свете гипотез о причинах его возникновения.

Практическое значение. Полученные результаты изучения климатических и ландшафтных особенностей впохи поздаего дриаса позволяют полнее раскрыть сущность взаимодействия основных компонентов глобальной климатической системы в условиях быстрых изменений климата и оценить реакцию геосистем на такие изменения.

Аппробация. Результаты исследований докладывались на VI и VII Всесоюзных совещаниях по изучению четвертичного периода (1986 г., г.Кишинев и 1990 г., г.Таллинн), на VI Всесоюзной палинологической конференции (1989 г., г.Минск), на заседании Комиссии по изучению четвертичного периода, посвященном памяти В.Н.Сукачева (Сукачевские чтения) в 1989., на совещании Рабочей группы уш Двухстороннего советско-американского соглашения о сотрудничестве в области охраны окружающей среда (1988 г., г.Мадисон, США) и изложены в 7 публикациях.

Автор выражает глубокую признательность научному руководи-

А

тело работы профессору В.П.Гричуку за поставнную поддержу и благожелательную критику, а также' заведующему лабораторией эволюционной географии ИГАН профессору А.А.Величко и сотрудникам лаборатории, кандидатам географических наук Э.М.Зеликсон, К.В.Кременецкому и А.А.Андрееву за ценные консультации и практическую помощь.

Работа общим объемом 191 с. включает введение, Б глав и заключение, 37 рисунков, 8 таблиц и список литературы из 237 наименований, в том чисээ 110 на иностранных языках.

Содержание работы

В первой главе рассматриваются методические аспекты применения палеоботанических данных для реконструкции растительности и климатических условий позднеледниковья. Подробно рассмотрэн процесс формирования спорово-пыльцевого спектра и возникновения искажений в количественном соотношении его компонентов по сравнению с составом исходной растительности, которое происходит но всех этапах формирования спектра. Показаны преимущества использования состава ископаемых флор для реконструкций растительности и климата позднеледниковья при вспомогательной роли количественных соотношений компонентов спорово-пылъцевых спектров.

Анализ современной экологии и ценотической приуроченности видов растений, представленных в ископаемых флорах, и их совместного географического распространения позволяет выявить особенности эколого-ценотической структуры растительности проилого и степень ее пространственной неоднородности. Детальный спорово-пыльцевой анализ, осуществляемый на уровне определения родов и видов растешй, использован для палеоландаафтных реконструкций.

Применяемая в работе методика количественных реконструкций главных климатических показателей по палеофлористическим данным разработана В.П.Гричуком (1969, 1985 и др.). В ее основе лежит допущение о неизменности экологических требований еидов растений на протяжении позднечетвертичного времени. Для каждого вида растений строятся специальные диаграммы (климатограммы), отражающие те сочетания температур наиболее холодного и наиболее теплого месяцев года (января и июля) или "продолжительности безморозного периода и годовой суммы осадков, при которых существует в настоящее время данный вид. Совмещение климатограмм всех видов растений, входящих в ископаемую флору, позволяет найти пределы климатических параметров, допускающие совместное существование всей совокупности видов ископаемой флоры.

Поскольку границы ареала растения определяются преимущест-

венно требованиями растения к теплооСеспеченности и влажности, климатические условия в центре современной концентрации видов ископаемой флоры должны соответствовать климатическим условиям месте и времени формирования ископаемой флоры. Положение центра современной концентрации определяется путем построения ареало-граммы, то есть картографического суммирования ареалов видов ископаемой флоры. Взаимный контроль результатов реконструкций, полученных для данной ископаемой флоры методами ареалогра.чм и климатограмм, обеспечивает их большую надежность.

Во второй главе проанализированы основные ландшафтно-клима-тические изменения в эпоху деградации последнего оледенения во внетропической области Северного полушария (18-10 тысяч лет назад) . Накопленные к настоящему времени многообразные и независимые палеогеографические данные изучения покровного оледенения, глубоководных океанических осадков и современных ледниковых щитов демонстрируют наличие тесных связей, взаимозависимостей и Взаимовлияний внутри глобальной климатической системы оледенение - океан - атмосфера и позволяют реконструировать процесс климатических изменений на протяжении позднеледниковья.

Наибольшее похолодание, соответствующее максимальному распространению покровного (континентального) и морского оледенения, произошло около 18 тысяч лет назад, что устанавливается на основании датировок в краевых зонах Лаврентийского и Скандинавского ледниковых щитов и по положению максимума 6180 на изотопных кривых глубоководных океанических осадков. За 8000 лет, отделяющих максимум последнего оледенения от начала голоцена, в различных регионах Северного полушария среднегодовые температуры приземного слоя воздуха повысились на '5-15°С. Глобальное потепление на протяжении позднеледниковья происходило неравномерно. Этапы ускоренного потепления, реконструированные по резким изменениям изотопного состава кислорода в колонках океанических отложений и в ледниковых кернах, а также по сменам состава фауны планктонных фораминифер в северной части Атлантического океана, сопоставимы в пределах точности датирования с основными фазами быстрого объемного сокращения Лаврентийского ледникового покрова. .

' В результате поступления талых ледниковых вод по мере разрушения материковых льдов происходил подъем уровня Мирового океана, изменялась соленость и температура воды, структура водных масс и течений. Океан, также оказывал воздействие на процесс деградации- еледен&швгг как "прямое (ь условиях подъема уровня

океана части ледниковых покровов, выдвигавшиеся на шельф, подвергались быстрому разрушению, что в свою очередь приводило к дальнейшему ускорению стэка льда из вышележащих областей и уменьшению мощности ледников), так и посредством изменейий состава и циркуляции атмосферы, температуры воздушных масс и содержания в них водяного пара.

Процесс потепления неоднократно прерывался похолоданиями продолжительностью 700-1000 лет, которые объясняются реализацией обратных, связей внутри глобальной климатической системы. Наиболее глубоким и резким явилось заключительное похолодание позднеледниковья - поздний дриас, что подтверждается отчетливы-1ли пиками на кислородно-изотопных кривых, стадиальной подвижкой Скандинавского ледникового покрова, свидетельствами широкого распространения многолетней мерзлоты на севере Европы в этом временном интервале и другими палеогеографическими данными. Потепление на рубеже позднего дриаса и-голоцена также было весьма резким и заняло, возможно*, менее 100 лег.

Изучение ландшафтно-климатич^ских особенностей похолодания позднего дриаса, сравнимого по своему масштабу с условиями максимума оледенения, позволяет раскрыть механизм быстрых климатических изменений.

Третья глава посвящена палеогеографическим реконструкциям для эпохи позднего дриаса, основанным преимущественно на палеоботанических данных.

Спорово-пыльцевые спектры отложений позднего дриаса весьма однотипны на обширном пространстве Европы и свидетельствуют о резком сокращении доли лесных формаций в растительном покрове, последовавшем за расселением древесных пород в аллереде. Согласно реконструкции растительности этой эпохи, осуществленной В.П.Гричуком (1982), почти вся среднепшротная равнинная область континента в это время , была занята зоной перигляциалышх лесо-степей. Выявить степень и закономерности пространственной дифференциации растительного покрова в пределах этой зоны позволяет эколого-ценотический анализ ископаемых флор. С этой целью проведено сопоставление флор позднего дриаса по 4 ключевым участкам.

I. Разрез Понизовье расположен в верховьях бассейна р.Западной Двины, в области распространения сосново-березовой перигляциа-льной лесостепи. Разрез вскрывает толщу озерных отложений, заполняющих небольшую впадину предположительно термокарстового генезиса на i надпойменной террасе р.Каспли. Палинологическое

изучение этого разреза проводилось правде В.П.Гричуком и Б.А.Мальгиной (1965). Автором была детально изучена ископаемая флора горизонта с характерным для поздаего дриаса составом спо-рово-пыльцевых спектров. Пальцевая флора этого горизонта включает в себя"38 таксонов »/В лаборатории радиоуглеродного датирования ИГАН были получены три датировки по разрезу Понизовье, в том числе дата 10571^1108 (ИГАН-1140), подтверадавдая отнесение слоя озерных суглинков, подстилающего озерно-болотные отложения с типичной голоценовой палинологической характеристикой, к позднему дриасу.

2. Ключевой участок Подмосковье, куда входит палинологически изученный автором разрез пойменного аллювия р.Клязьмы в районе г.Павлов Посад, а также разрезы озерных отложений из близлежащих озер Нерское и Сомино. Спорово-пылъцевые диаграммы трех названных разрезов сходны во всех основных чертах, что послужило основанием для их взаимной корреляции. Флора нижнего горизонта из разреза Клязьма, относимого к позднему дриасу по стратиграфическим и палеоботаническим данным, дополнена определениями пыльцы йолыней и маревых из отложений озер Нерское и Сомино, полученными М.Х.Моносзон и В.П.Гричуком. Объединенная флора, позднего дриаса включает 55 таксонов.

3. В районе березовых редколесий позднего дриаса, на востоке Поморской низменности (Польша) расположена группа разрезов Нар-новец (|_а<:а1оиа, 1982). Группа включает три разреза, вскрывающих озерно-болотные отложения, заполняющие впадину ледниково-аккумулятивного холмистого рельефа. По разрезам имеются серия радиоуглеродных датировок и детальные палеоботанические данные, позволяющие уверенно выделить горизонт, относящийся к позднему дриасу. Ископаемая флора позднего дриаса включает в себя 38 таксонов.

4. Вблизи южной границы зоны перигляциальных лесостепей позднего дриаса расположен разрез Киколово (район г.Борисполь). Разрез вскрывает толщу органогенных отложений, подстилаемых озерными суглинками, Мощностью более 10 м. Радиоуглеродные датировки показывают, что слой озерных суглинков, залегающий в основании разреза, накопился в течение позднего дриаса: 9890^250 (ИГАН-984) и Н450±180 (ИГАН-983). Детальный спорово-пыльцевой анализ отложений позднего дриаса по разрезу Киколово, проведенный автором, позволил выявить ископаемую флору, включающую 60 видов.

На основании данных р современной эколого-ценотической при-

уроченности растений проведен анализ распределения видов изученных флор позднего дриаса по группам фитоценозов. Сравнение полученных эколого-ценотических спектров демонстрирует общее сходство этих флор. Около половины видов кавдой флоры является элементами различных лесных ценозов, всюду присутствуют степные элемента, значительную часть флор составляют элементы болотных и прибрекно-водных местообитаний, приблизительно одинаково участие водных растений, что объясняется общностью флювиального генезиса отложений, вмещающих ископаемые флоры. Таким образом, общая эколого-ценотическая структура растительности позднего дриаса была сходной на обширной территории от побережья Балтийского моря до центра Русской равнины. Однако отмеченное сходство не исключает существенных различий в эколого-ценотичвской структуре исследуемых флор.

Анализ количественных соотношений основных ценотических групп внутри сопоставляемых флор позволяет проследить тенденции изменения эколого-ценотических спектров как в широтном, так и в меридиональном направлении (рис.1). С запада на восток уменьшается роль растений тундровых ценозов. Заметно также убывание количества представителей светлохвойных и мелколиственных лесов и одновременное увеличение доли видов, обитающих в темнохвойных таежных лесах. В том хэ направлении сокращается роль растений болот и увеличивается участие видов степных ценозов. В составе флоры Подмосковья встречен ряд растений солонцеватых степей

(«triplex verrucifera М.В., Salicornia herbaceae L. И Дф. ).

Прослеженные широтные тенденции в изменении эколого-ценотичес-кого состава флор отражают дифференциацию растительного покрова эпохи позднего дриаса внутри зоны перигляциальных лесостепей, обусловленную возрастанием континентальное™ и засушливости климата с запада на восток.

Подобные тенденции намечаются и при сопоставлении эколого-ценотических спектров флор центральной и южной части области перигляциальных лесостепей, однако здесь более отчетливо отражены повышение летних температур и аридазация климата. Во флоре позднего дриаса из разреза Киколово полностью отсутствуют представители тундровых ценозов, единичны виды болот. Группа степных растений увеличивается, встречены также виды - обитатели солончаков (Halocrtemum strobilaceum (Pal 1. )М.В. , Suaeda ennfu--sa Ilj in, LimoniuiTi sp, ).

Для определения ближайших современных аналогов растительности позднего дриаса был проведен эколого-географический анализ

виды

тундровых ценозов '

I п

виды степных 8§ ВИДЫ ценозов, в т.ч. ад

болотных солонцеватых • Йё ценозов степей §§

соотношение видов -обитателей различных типов лесов

О 10 20!< 0 10 20 ЗОЯ 0 10 20 ЗОЯ 0 55« 0 20 40 60 80 100%

! ■ ■ ■ ■ ' ■ ' • '_I_L. 1 ■ ■ ■ ■ ■ ■ I-L. I—J-1-1-1—I-1—I-1-1-I

ш

I II-

II □

III □ IY I

1

С

: шй

Ш£

:

I шж

1 □ тш

Рио.1 Соотношение основных ценотических групп растений во флорах разрезов: I - Жарновец; II - Понизовье; Ш - Подмосковье; IV - Киколово.

виды светлохвойных лесов

виды мелколиственных и смешанных лесов виды темнохвойных лесов

ископаемых флор. Состав фитоценозов на территориях центров современной концентрации видов ископаемых флор соответствует эко-лого-ценотическим спектрам ископаемых флор и демонстрирует возможность существования сочетаний фитоценозов, близких к поздне-ледниковым, в растительном покрове небольших территорий. Однако растительность ледниковой эпохи не имеет полных и прямых аналогов в современном растительном покрове, что выражается картографически в появлении двух центров современной концентрации для гляциальннх флор.

Так, например, ареалогический анализ флоры позднего дриаса из разреза Понизовье позволяет выявить два- центра современной концентрации: первый находится в верховьях бассейна р.Вычегды, в зоне среднетаежных темнохвойных и сосновых лесов, второй расположен на Западном Алтае, где в растительном покрове сочетаются березовые лесостепи, сосново-березовые леса и заросли степных кустарников. Если в первом центре присутствуют такие типичные таежные растения, как Lycopodium clavatum L-, обычный для зеленомошных ельников Equisetum scirpoides Mich;:. И Характерные ВИДЫ СОСНОВЫХ боров Pteridium aquilinum (L.) Kuhn. И Spergula

sp., то во втором центре концентрации представлена группа растений, ограниченная в своем современном распространении степной

зоной: Artemisia sect. Seriphidium, Kuchia Schf-ad.., Ephedra distachya L..

pr ostfdta

(L. )

Для группы разрезов, Жарновец основной центр современной

концентрации находится в субальпийском поясе Скандинавских гор, в области субарктических океанических березовых лесов. Второстепенный центр расположен на северо-восточном макросклоне Восточного Саяна, где в современном растительном покрове сочетаются сосново-лиственничнне и березово-лиственничные леса, чередующиеся с луговыми степями. Центр концентрации для флоры Подмосковья располагается на Западном Алтае, в районе широкого распространения темнохвсйных лесов, где подножия горных склонов и днища межгорных котловин занимают заросли кустарников степного облика и участки настоящих и луговых степей. И, наконец, в полном соответствии с отмеченными выше особенностями эколого-цено-тического спектра, центр современной концентрации флоры позднего дриаса по разрезу Киколово находится в котловине оз.Зайсан, где в составе растительного покрова участвуют фитоценозы сухих степей и полупустынь и встречаются солончака.

Различия сопоставляемых флор отчетливо проявляются в особенностях построенных по ним ареалограмм. Для разреза Нарновец территория, где в настоящее время совместно встречается более 50*/. видов ископаемой флоры, охватывает область субарктических океанических лесов и лесотундры, а также северо- и среднетаеж-ные леса в европейском океаническом и умеренно-континентальном секторах. Соответствующая изолиния для флоры разреза Понизовье включает почти полностью умеренный лесной пояс Европы, средне-и южнотаежную лесную и лесостепную области Сибири. Для Подмосковной группы разрезов область совместного обитания половины видов ископаемой флоры еще более обширна и охватывает также зону разнотравных степей на юге Восточной Европы и Сибири. Расширение областей совместного обитания более чем половины видов ископаемых флор отражает усложнение структуры (увеличение комплексности) растительного покрова эпохи позднего дриаса под воздействием возрастающей с запада на восток континентальности. климата. , .

Формирование сложной мозаичной структуры растительного покрова и чрезвычайное богатство флоры позднего дриаса объясняются многообразием контролирующих экологических факторов, характерным для эпох, когда холодные и континентальные климатические условия создаются в относительно низких широтах, то есть в условиях достаточно высокой инсоляции. Если в теплые "лесные" эпохи только макрорельеф и до некоторой степени мезорельеф контролируют распределение растительных сообществ, ТО/В холодные эпохи с безлесной растительностью микро- и нанорельеф также от-

четливо проявляются в изменении таких важных экологических факторов, как величина инсоляции, глубина протаивания грунта, мощность снежного покрова и т.п.. Как отражение предельной дифференциации условий обитания возникает сложная структура растительного покрова, в котором сочетаются степные, тундровые, болотные и лесные фитоценозы, находят подходящие местообитания растения с различной экологической амплитудой. В растительном по- крове перигляциальных лесостепей позднего дриаса участки березовых, сосновых и темнохвойных лесов чередовались с открытыми ландшафтами, о чем свидетельствует характерное высокое содержание пыльцы трав, а также присутствие ряда типичных гелиофитов. Участие сибирского кедра, пихты и лиственницы в лесных ценозах позднего дриаса сближает эти леса с сибирскими и служит признаком высокой континентальности климата.

Разнообразие растений, образующих временные сообщества на грунтах с нарушенным или несформированным почвенным, покровом, а также растений - обитателей щебнистых грунтов во флорах позднего Дриаса (АтагапЪЬаз ар., Радоругит вр. И Др.) СВИДеТЭЛЬСТВувТ об активности эрозионных и склоновых процессов, сопровождавшихся нарушениями сплошности дернины. Возможно, одним из таких процессов являлась солифлюкция. Существование многолетней мерзлоты КОСВеННО ПОДТВерадаеТСЯ Присутствием А1паБ1ег -Ои^соБив 1_с)ь., современный ареал которого, как известно, не выходит за пределы области ее распространения.

Показательны также находки пыльцы галофитов во флоре позднего дриаса. Возможно, благоприятные для их расселения высокие концентрации легкорастворимых солей в почвенном растворе поддерживались за счет слоя многолетнемерзлйх пород, служившего препятствием, их выносу в более глубокие почвенные горизонты, как это происходит в настоящее время в условиях резко континентального климата в лесостепной зоне юга Сибири.

Господство открытых ландшафтов и засушливость климата позднего дриаса, на которую указывает постоянное присутствие типичных ксерофитов во флорах этой эпохи, способствовали активизации эоловых процессов. Данные палеогеоморфологических исследований подтверадают, что в позднем дриасе продолжалось лессонакопление и происходило развитие материковых дюн. На развитие эоловых процессов указывает также присутствие во флорах позднего дриаса некоторых псаммофитов - высокоспециализированных растений, приспособленных к обитанию на перевеваемых относительно сухих песках: СЬстюросЛит ро! увр&гтит I.., Согуврегтит F'Iaлtago га-

-llosa (Gilib.)Aschers. И Др..

Характерной особенностью спорово-пыльцевых спектров поздне-о дриаса является отчетливый пик содержания пыльцы полыни, рактуемый обычно как свидетельство распространения степной астительности. При этом столь высокое содержание пыльцы полы-эй не было характерно для отложений максимальной стадии после-аего оледенения, когда под воздействием специфических криоксе-этических условий степные элементы проникали'далеко за пределы зоих современных ареалов, формируя обширную дону перигляциаль^ а степей и лесостепей. Палеогеографические данные свидетель-гвуют о высокой степени сходства климатических условий стадии эзднего дриаса с условиями максимальной стадки последнего ола-)йения. Возникает вопрос, чем обусловлены характерные различия составе спорово-пыльцевых спектров этих стадий, и прежде все), каково происхождение максимума пыльцы полыни.

Как показывает анализ современной эколого-ценотической и жальной приуроченности европейских видов полыней, более 2/3 ¡осматриваемых видов полыней ныне распространены в степной и Ю0СТ9ПН0Й зонах. Однако, будучи "степными" растениями по ¡оей зональной приуроченности, полыни, как правило, ;йе входят собственно степные ценозы. Исключение составляют только виды

«ЦИИ Seriphidium, КОТОрЫв ЯВЛЯЮТСЯ ТИПИЧНЫМИ раСТвНИЯМИ CO-

1нцеватых степей и северных пустынь. В пределах лесостепной и ■епной зон полыни' из других секций входят либо в луговые [тоценозы, либо во временные сообщества,занимающие участки с рушенным или несформированным'почвенным покровом и1 щебнистые стообитания. Многочисленность, представителей этой группы стений во флорах позднего дриаса-позволяет предположить, что пыльца полыней, образовавшая характерный пик на спорово-пыль-вых диаграммах, частью принадлежит видам той же эколого-цено-ческой группы. Безусловно, в тех случаях, когда в горизонте с ксимальным содержанием пыльца полыней встречается пыльца пично степных растений, а построенная по данной ископаемой оре ареалограмма указывает на ее степной облик в целом, это ет основание заключить, что и в составе полыней важную роль рали степные вида.

Однако наибольший интерес представляет возможная приурочен^ сть пыльцы полыней, образующей максимум в позднем дриасе в эднеширотных и северных районах Европы, к луговым ассоциаци-. Правомерность такой трактовки отчасти подтверждается боль-< количеством представителей лугового разнотравья во флорах

позднего дриаса. Луговые ассоциации обладают высокой динамичностью развития, поскольку их формируют травянистые растения с коротким жизненным циклом. Луговые растения способны проникать в другие фитоценозы и переживать в их составе периоды, неблагоприятные для распространения собственно луговых ассоциаций. Экологическая пластичность луговых растений позволяет лугам существовать интразонально. Вероятно, в позднем дриасе, когда в среднеширотной области Европы господствовал континентальный, климат, благоприятный для многих индифферентных к теплу растений степной зоны, в растительном покрове широко распространились луговые фитоценозы, близкие к современным луговым сообществам степной зоны, в которых значительную роль играли луговые виды полыней. Собственно степные фитоценозы в средней широтной полос© Европы не получили широкого распространения в эпоху позднего "дриаса в силу ее недостаточной продолжительности.

Таким образом, палеогеографические реконструкции для позднего дриаса показывают, что эта холодная стадия, завершающая собою эпоху последнего оледенения, характеризовалась высокой динамичностью развития ландшафтов и крайней степенью их комплексности. Эти особенности обязаны своим возникновением аномально быстрому изменению климатических 'Условий на заключительной стадии позднеледниковья.

В четвертой главе рассмотрены главные региональные особенности истории развития растительности Северного полушария на протяжении позднеледниковья, то есть от максимума последнего оледенения до рубежа голоцена. На основании многочисленнных опубликованных палеоботанических данных выделено семь крупных регионов внетропической области Северного полушария, для которых по сменам господствующих растительных ассоциаций, отраженным в спорово-пыльцевых диаграммах, получены качественные кривые изменения теплообеспеченности на протяжении второй половины последнего оледенения и голоцена. Использованный способ построения неизбежно приводит к некоторому сглаживанию кривых: колебания, недостаточно глубокие или недостаточно продолжительные для смены господствующих растительных формаций, на этих кривых не отражаются. Однако такое сглаживание должно проявляться в равной мере во всех регионах.

Полученные качественные кривые теплообеспеченности позволяют провести анализ географических закономерностей проявления похолодания позднего дриаса на фоне общей последовательности климатических изменений позднеледниковья. На карте I (рис.2)

Рис.2. Проявления похолодания позднего дриаса во ' внетропической области Северного полушария.

[аком "+" показаны пункты, где достоверно установлено наличие (холодания во временном интервале 11-10- тыс. лет назад. Знаком

показаны пункты, где потепление в заключительной части поз-[еледниковья было постепенным и неуклонным, независимо от то-|, был ли достигнут современный термический уровень около 10,5 ю- лет назад.

Как показывает анализ палеоботанических данных, на террито-и Европы изменения, происходившие в растительном покрове на ютяжении позднеледниковья., отражают чередование потеплений и холоданий (межстадиалов и стадий) на фоне общего потепления, следовательности фаз развития растительности-? восстановлен-е по палинологическим данным, имеют ярко выраженные региона-ные особенности. Так, например, на территории Ирландии во емя потеплений распространялись вересковые и шикшевые пусто, во время похолоданий - перигляциальные тундры. В пределах нтрального Французского массива чередование фаз потепления и холодания отмечено сдвигами границы между субальпийским поя-

-14-

I

сом можжевельника и поясом сосновых лесов. В Греции эпохам потеплений соответствует распространение дубрав, во время похолоданий возрастает роль степных ценозов. На Русской равнине вс время межстадиала аллеред были распространены темнохвойные лесные ценозы, сменившиеся перигляциальными лесостепями в позднем дриасе. Потепление в начале голоцена привело здесь к широкому распространению сосновых и березовых лесов.

Амплитуда климатических колебаний, отраженная в сменах господствующих (растительных формаций, в целом уменьшается с север? на юг континента, однако наиболее характерная особенность европейского типа климатической кривой - наличие эпизода глубокого, хотя и кратковременного похолодания и аридазации, прервавшегс процесс потепления на заключительном етапе Ледниковой эпохи, 11-10 тыс. лет назад, прослеживается на всей территории Европы.

Палеоботанические данные по территории Сибири и северо-восточной Азии для второй половины последней ледниковой эпохи относительно немногочисленны и фрагментарны. На северо-западе Сибири последовательность фаз развития растительности указываем на наличие некоторого похолодания во временном интервале, соответствующем позднему дриасу Европы (так называемое норильское похолодание - Кинд, 1974). На большей части Сибири и Северо-Востока потепление протекало неуклонно, хотя и неравномерно, причем уже к началу голоцена термический уровень приблизился к современному.

На Дальнем Востоке на фоне направленного потепления, нараставшего от максимума оледенения до оптимума голоцена, прослеживаются колебания второго порядка, хотя и не столь ярко выражен-'ные, как в европейском регионе. Наиболее отчетливо проявляется похолодание, предшествующее голоцену (11-10 тыс. лет назад) и соответствующее позднему дриасу Европы и норильской стадии сар-танского оледенения.

В юго-восточном регионе перигляциальной области Северной Америки процесс продвижения границы лесов на север на протяжении позднеледниковья происходил не одновременно на разных участках, однако устойчиво и направленно. На основании смен господствующих растительных ассоциаций не установлено климатических колебаний второго порядка на фоне общего процесса потепления. 11-10 тыс. лет назад позднеледниковое потепление в юго-восточной части перигляциальной области Северной Америки еще не достигло современного уровня.

В юго-западной, аридной области Северной Америки климат по-

зднеледниковья был более прохладным и несколько более влажным, чем современный, что, подтверждается как палеоботаническими данными, так и реконструкциями древних береговых линий бессточных озерных систем Большого бассейна. 11-10 тыс. лет назад климат на юго-западе перигляциальной области был все еще холоднее современного. Температуры, близкие к современным, установились на этой территории 7-8 тыс. лет назад. Дальнейшие изменения растительности были вызваны преимущественно продолжавшейся аридиза-цией климата.

Изменения состава растительности на северо-западе перигляциальной области Северной Америки и на Аляске отражают постепенно нараставшее потепление и увеличение влажности на протяжении позднеледниковья и ранних этапов голоцена.

До недавнего времени предполагалось, что похолодание, соответствующее позднему дриасу Европы, не проявлялось нигде на территории Северной Америки. Однако за последнее десятилетие трудами канадских и американских палинологов был выявлен целый ряд разрезов в северо-восточном приатлантическом■регионе с признаками существенного похолодания во временном интервале 11-10 тыс. лет назад. Формации типа кустарниковых тундр с небольшим участием лесных ценозов, распространившиеся на территории восточной приатлантической области Канады в ходе позднеледникового потепления, около II тыс. лет назад сменились открытыми ландшафтами с разреженной растительностью. В ряде разрезов этому интервалу соответствуют мореноподобные суглинки, однако достоверные свидетельства стадиальной подвижки ледников пока не обнаружены. Юкнее, на территории Новой Англии процесс быстрого потепления ,.начавшийся около 15 тыс. лет назад, отражен в смене сосновых редколесий темнохвойными, а затем смешанными лесами с участием широколиственных пород. Около II тыс. лет назад произошла резкая смена лесных формаций: широколиственные породы исчезли из их состава, распространились ель, пихта, лиственница, береза и ольха. Проникновение широколиственных пород в лесные формации возобновилось после 10 тыс. лет назад и протекало в дальнейшем быстрыми темпами.

Таким образом, анализ палеоботанических данных по внетропи-ческой области Северного полушария показывает, что эпизод кратковременного резкого похолодания, сопоставляемый с поздним дриасом, имеет ярко выраженный амфиатлантический характер проявления и охватывает окраинную северо-восточную часть Северной Америки, всю Европу и северо-западную часть Сибири. Кроме того,

следы похолодания в том же временном интервале прослеживаются в тихоокеанском секторе северной Азии. В остальных регионах потепление в заключительной части эпохи последнего оледенения протекало неуклонно, хотя и с переменной скоростью.

В пятой главе рассмотрены результаты •количественных реконструкций основных климатических показателей для стадии позднего дриаса во внетропической области Северного полушария. При выборе флор для палеоклиматических реконструкций учитывалась необходимость четкой хронологической привязки разрезов и достаточного разнообразия ископаемых флор. Реконструкции для стадии позднего дриаса (в хронологических рамках 10750^250 лет назад) были проведены по ископаемым флорам из 43 разрезов.

Наибольшие отклонения средней температуры января от современных значений в эпоху позднего дриаса обнаруживаются в северо-западной части Европы. Среднеянварские температуры были здесь на 10-13° ниже современных. В направлении на юг и восток отклонения постепенно уменьшаются, и за Уралом зимние температуры повсюду близки к современным. В Приморье и на Японских островах реконструированные температуры на 2-4° ниже -современных. В Северной Америке реконструированные темературы также ниже современных, отклонения возрастают с юга на север, по направлению к внутренней части материка, все еще занятой Лаврентийским ледниковым покровом II тыс. лет назад, и достигают - 8-9°С.

Судя по отклонениям ^ от современных значений, ситуации в Северной Америке и в Европе принципиально сходны, однако анализ собственно январских температур показывает, что это сходство неполно. Реконструированное термическое поле для Северной Америки подобно современному и отличается от него лишь количественно: снижением температуры на несколько градусов и некоторым возрастанием меридионального градиента. Карта собственно зимних температур для Европы резко отличается от современной. Если на современной климатической карте январские изотермы развернуты в субмеридиональном направлении, то здесь они проходят субши-ротно, поворачивая к северу только на западной окраине материка и как бы продолжая собою изотермы, проходящие по Сибири. Очевидно, глубокая зимняя, депрессия температур 'на территории северо-западной Европы означает, что в эпоху позднего дриаса резко ослабевало отепляющее воздействие Атлантического океана. Полученное распределение зимних температур свидетельствует о господстве на территории Европы континентального климата со свойственным ему глубоким зимним выхолаживанием.

Отклонения средней температуры июля от современных значений в целом были не столь велики, как отклонения зимних температур. Как в Западной Европе, так и в Северной Америке они возрастают с севера на юг, достигая - 6°С. Таким образом, при некотором общем снижении температур меридиональный градиент в летний сезон был несколько меньше, чем в настоящее время. В Восточной Европе и в Северной Азии средние температуры июля в позднем дриасе были близки к современным.

На карте отклонений годовой суммы осадкор от современных значений отчетливо выделяется область резкого1 сокращения осадков на северо-западе Европы. Это еще одно-свидетельство сокращения роли переноса теплых и влажных воздушных масс с Атлантического океана в формировании климата Европы. В Северной Америке область наибольшего сокращения осадков также совпадает с областью наибольшего понижения средней температуры января. В юго-западном аридном регионе Северной Америки и в северной Африке немногочисленные данные реконструкций указывают на существенное увеличение осадков в эпоху позднего дриаса.

Сопоставление карт основных климатических показателей для эпохи позднего дриаса с региональными кривыми изменения тепло-обеспеченности на протяжении позднеледниковья позволяет осуществить совмещенный анализ пространственных и временных закономерностей проявления этого похолодания во внетропической области Северного полушария. Проведенные реконструкции подтверждают 'представление об амфиатлантическом характере проявления наибольшего похолодания в эту эпоху, однако количественные показатели для европейского и северо-восточно-американского регионов существенно различаются: депрессия зимних температур на северо-западе Европы превышала 12°С и сопровождалась снижением годовой суммы осадков более чем на 250 мм. Понижение средней температуры января для северо-восточного региона Северной Америки не превышало 5°С. Для остальных регионов внеледниковой зоны Северной Америки наличие похолодания во временном интервале, соответствующем позднему дриасу, не установлено. Неуклонное развитие процесса потепления сближает эту область с сибирским регионом, однако, как показывают количественные реконструкции, в юго-восточном и юго-западном регионах Северной Америки в интервале II-IC тыс. л. н. температуры были ниже современных на несколько градусов, в то время как в северо-западном регионе (особенно на Аляске) и в сибирском регионе потепление достигло уровня, близкого к современному, уже к началу голоцена. Слабое

похолодание во временном интервале, соответствующем позднему дриасу Европы, проявилось в дальневосточном регионе.

В последние десятилетия предпринимались настойчивые попытки объяснения физической природы и пространственных закономерностей проявления похолодания позднего дриаса. Возникновение этого похолодания, имевшего продолжительность менее 1000 лет, не может быть связано с колебаниями инсоляции, вызванными циклическими изменениями земной орбиты, поскольку кратчайший из таких циклов имеет продолжительность около 20000 лет. Основная причина этого похолодания заключается в особенностях функционирования глобальной климатической системы, в реализации обратных связей между ее главными компонентами (оледенением, океаном и атмосферой) в период быстрой ее перестройки при пореходе от ледникового квазиравновесного состояния к межледниковому.

Одна из первых гипотез, объясняющих похолодание позднего дриаса с позиций взаимодействия меаду компонентами глобальной климатической системы, была выдвинута Дк.Мерсером (Merser, 1969), который предположил, что причиной похолодания было таяние многочисленных айсбергов, возникавших в процессе разрушения шельфовых ледниковых покровов в условиях повышения уровня Мирового океана. Связанное с этим понижение температур поверхностных вод в северной части Атлантического океана привело к.похолоданию на территории Европы. У.Радциман и А.Макинтайр (Ruddi-иап, Mcintyre, i98i) подтвердили наличие этапа значительного понижения температуры поверхностных вод в северной Атлантике по материалам исследований фауны планктонных фораминифер. По их мнению, массовое поступление талых ледниковых вод вызвало опреснение поверхностного слоя океанических вод. Повышение вследствие этого температуры замерзания воды приводило к расширению площади морских льдов, что в свою очередь препятствовало поступлению влаги на ледники и вызывало их дальнейшее сокращение, а также обусловило значительное похолодание и аридизацию климата в Европе.

Численное моделирование глобального распределения температур для условий значительного расширения площади морских льдов в северной части Атлантического океана, реализованное на модели общей циркуляции атмосферы giss (Rind et ai., 1986), демонстрирует географическое распределение отклонений температур от современных значений, весьма близкое к полученному нами путем количественных палеоклиматических реконструкций. Тем не менее, изложенная гипотеза не объясняет резких границ похолодания поз-

щего дриаса во времени, а также проявления синхронного ему по-голодания в дальневосточном регионе.

В последнее время У.Бреквром с соавторами (вгоескег еъ а1., 995) была обоснована гипотеза, связывающая похолодаете поздне-'о дриаса с перестройкой системы глобальной циркуляции вод Ыи-ювого океана, в результате которой приостанавливалось формиро->ание донных вод в северной Атлантике. С.Манабе и Р.Стауфером МапаЬе, Stouffeг, 1988) На ОСНОВВНИИ М0Д6ЛИ ГЛОбаЛЬНОЙ ЦИрку-[яции были сопоставлены распределения температур воздуха для ¡лучаев наличия и отсутствия глобальной термогапинной циркуля-рта. Сравнение результатов моделирования показывает, что при ее |тсутствии резкому похолоданию в северной части Атлантического кеана и на прилежащих частях материков соответствует более лабое похолодание в северо-западной части Тихого океана, что огласуется с результатами палеоклиматических реконструкций, ереход системы глобальной циркуляции из одного устойчивого со-тояния в другое происходит скачкообразно, чем и объясняется ысокая скорость климатических изменений на рубежах похолодания озднего дриаса.

Основные выводи. ^

. Похолодание позднего дриаса наиболее ярко проявилось в при-тлантических районах Европы и Северной Америки, а также, в еныпей степени, в западной части побережья Тихого океана. . Географические особенности проявления похолодания, его коли-ественные характеристики и развитие во времени хорошо согласу-тся с результатами численного моделирования для случая резкого хлаждения поверхностных вод или расширения площади льдов в се-ерной части Атлантического океана. Полученные палеоклиматичес-ие реконструкции для внетропической области Северного полуша-ия подтверждают гипотезу о связи похолодания позднего дриаса с врестройкой циркуляции Мирового океана, вызванной, првдположи-эльно, подавлением процесса формирования глубинных вод в севе-ной части Атлантического океана.

. Проведенный эколого-ценотический и ареалогический анализ ис-эпаемых флор показывает, что растительный покров в эпоху позд-эго дриаса характеризовался сложным мозаичным строением, обус-эвленным многообразием контролирующих экологических факторов. . Выявлены закономерности пространственной дифференциации рас-ятельности позднего дриаса для области перигляциальных лесо-гепей Европы. С запада на восток снижается роль тундровых и плотных фитоценозов, увеличивается роль степных сообществ,

среди лесных сообществ ведущая роль переходит от светлохвойных и мелколиственных к твмнохвойным лесам сибирского типа. Эти изменения отражают возрастание континентальности и сухости климата по направлению к внутренней области континента. 5. »Характерный для спорово-шльцевых спектров эпохи позднего дриаса максимум содержания пыльцы полыней отражает широкое распространение луговых ассоциаций, близких к современным лугам степной и лесостепной зон. Благоприятные условия для развития луговой растительности возникали вследствие высокой скорости процессов изменения климата на протяжении позднего дриаса.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: '

1. Некоторые особенности формирования поймы р.Клязьмы. В сб.: Спорово-пыльцевой анализ при геоморфологических исследованиях. М., Изд-во Моок. ун-та, 1981, с.106-115.

2. Methods and results of Late Pleistocene paleoc1imatic reconstructions. In: Quaternary Environments of the Soviet Union. Univ. "of Minnesota Press, Minneapolis, 1984, pp.251-261

(в соавторстве с В.П.Гричуком,'E.E.Гуртовой и Э.М.Зеликсон).

3. 0 пыльце арктоальпийских видов в спорово-пыльцевых спектрах валдайской ледниковой эпохи.v Всесоюзн. палинологическая конф. "Палинологические таксоны в биостратиграфии". Тез.докл. М., ГИН АН СССР, 4.1, 1986, с.31-32

4. О флоре и растительности позднего дриаса (по палинологическим данным). Тез. докл. vi Всесоюзной палинологической конф., Минск, 18-22 декабря 1989 г. Минск, 1989, с.31-32

5. Специфика ландшафтно-климатических изменений в Северной Азии на протяжении позднеледниковья. Тез. докл. Международн. симпозиума "Четвертичные события и стратиграфия Евразии и -Тихоокеанского региона", ч.1. Якутск, 1990, с.28-30.

6. Палеогеографа позднего дриаса Русской равнины. Тез. докл. vil Всесоюзн. совещания "Четвертичный период: методы исследования, стратиграфия и экология", т.1. Таллинн, 1990, с.81

1. Климат позднего дриаса внетропической области Северного полушария. Изв. АН СССР, сер. геогр., n3, 1990, с.66-74.