Отложения в озёрах Алтая помогают восстановить историю растительности и прогнозировать экологические изменения

Отложения в озёрах Алтая помогают восстановить историю растительности и прогнозировать экологические изменения

Рубрика Исследования

Специалисты Института археологии и этнографии СО РАН совместно с коллегами из Центрального сибирского ботанического сада СО РАН, Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН изучают озёра Алтая и их донные отложения, для того чтобы по возрастным слоям и сохранившейся пыльце восстановить историю климата и растительности за последние тысячелетия.

Такие данные помогают понять, как менялась природа и леса региона, и прогнозировать будущие экологические изменения. Статья об этом опубликована в международном журнале Quaternary Science Reviews.

Зачем исследуют озёра?

Наука об озёрах и озёрных отложениях называется палеолимнологией. Особый интерес для специалистов представляют водоёмы, расположенные среди Алтайских гор, включая российские, монгольские и казахстанские регионы. При этом основное внимание уделяют слоям, сформировавшимся в эпоху голоцена (последние 11 700 лет), которая отличается сравнительно мягким и тёплым климатом, близким современному.

Почему именно озёра становятся объектом внимания исследователей? Дело в том, что все вещества, попавшие в воду — останки животных и растений, пыльца, минералы, — постепенно оседают на дно и остаются там надолго. Вода создает особые условия, препятствующие разложению органических веществ, благодаря чему эта информация сохраняется на века. Это позволяет восстановить картину прошлого и предсказать изменения природы в будущем.

История лесов у озера Хиндиктиг-Холь

Одним из озёр, которые исследовали учёные, стало Хиндиктиг-Холь. Оно расположено в горах Монгун-Тайга, на границе России и Монголии, в Республике Тыва. «Название на тувинском языке буквально означает „озеро с пупком“, поскольку в его центральной части расположены небольшие островки. Подобные топонимы довольно распространены в регионе. Это озеро отличается значительной глубиной — наши приборы испытывали трудности с её измерением. Предполагается, что местами Хиндиктиг-Холь глубже ста метров. Образовалось озеро на месте древних ледниковых отложений, а каменистое дно значительно усложняет любые исследовательские работы», — рассказывает ведущий научный сотрудник ИАЭT СО РАН, заведующая лабораторией естественно-научных методов в археологии PaleoData доктор географических наук Наталия Алексеевна Рудая.

Озеро Хиндиктиг-Холь, хребет Монгун-Тайга

Сегодня перед нами открывается картина пустынного высокогорья, практически лишенного древесной растительности. Однако многолетние научные исследования показывают, что в раннем и среднем голоцене на склонах Монгун-Тайги, вероятно, существовали лесные массивы из елей, сосен и лиственниц. Судя по находкам исследователей, прежние климатические условия позволяли деревьям расти гораздо выше современной границы леса. Несмотря на то, что наше время принято считать одним из наиболее благоприятных по температурному режиму, сейчас деревья здесь фактически исчезли, оставив лишь редкие экземпляры лиственницы по северным склонам массива Монгун-Тайга.

Как проходит исследование

«Мы используем специальный пробоотборник, который опускается в воду под действием собственной массы и погружается в мягкие донные отложения озера. Однако работа на этом озере осложнялась двумя причинами: первая — на дне находится слой твёрдых ледниковых отложений (морена), вторая — недостаток питательных элементов и плохой приток сточных вод в озеро, а значит, малое количество мягкого осадка. Тем не менее нам удалось успешно отобрать пробы в бухтах, и полученные колонки донных отложений охватывают весь голоцен и даже немного древнее: около 13 тысяч лет», — отметила исследовательница.

Сам пробоотборник представляет собой конструкцию в форме пластиковой трубки с грузиками, которая погружается в воду и внедряется в толщу донных отложений. Вакуум, который создается внутри трубки, обеспечивает подъем вертикального столба грунта, так называемого керна.

Пробоотборник

Сначала исследователи определяют точный возраст полученных кернов, используя разнообразные методики. Наиболее распространённый метод — радиоуглеродное датирование, которое применялось и для оценки возраста отложений озера Хиндиктиг-Холь. Образец доставляли в специальную лабораторию в Тайбейском университете (Тайвань), где проводили датирование материала.

«В нашем исследовании на основании полученных радиоуглеродных дат для кернов длиной всего 100 сантиметров с помощью специальных компьютерных программ были построены возрастные модели отложений, когда на каждый сантиметр керна рассчитывается возраст. Такая полная возрастная модель позволяет привязать каждое событие к точной хронологии», — прокомментировала Наталия Рудая.

Помимо радиоуглеродного метода, используются и другие способы оценки изменений в биологическом разнообразии озёрных отложений. Например, сохранилась пыльца растений, части ротовых аппаратов маленьких ветвистоусых ракообразных и личинок комаров-звонцов. По этим остаткам можно определить, какой была температура в разные времена. Кроме того, учёные рассчитали количество выпавших осадков в голоцене на основании палинологических данных, применяя специальные математические методы. Исследование показало, что в самом начале голоцена осадков было значительно меньше, позднее их количество возросло, а сейчас вновь отмечается умеренное уменьшение, хотя до уровней первых стадий голоцена оно пока не доходит.

Человек виноват в исчезновении лесов?

Исследования позволили заглянуть глубоко в прошлое и реконструировать природу окрестностей озера Хиндиктиг-Холь. Оказывается, ранний голоцен, начавшийся около одиннадцати с половиной тысяч лет назад, совпал с активным таянием вечной мерзлоты. Климат был сухой и континентальный, однако на этой земле продолжали существовать леса, причем деревья распространялись даже выше современной верхней границы распространения леса. Почему так произошло, пока остается тайной для ученых. Примерно семь — три тысячи лет назад начался самый теплый период голоцена, известный как голоценовый оптимум. Климат стал более влажным, увеличилось число лесов, а территория оказалась более пригодной для проживания человека.

Последние три тысячи лет характеризуются снижением уровня осадков, хотя и не столь значительным, как в первые тысячелетия голоцена. В этот период площадь лесов резко сократилась. Пока однозначного ответа на вопрос, почему так произошло, нет, и он продолжает оставаться предметом активных обсуждений среди учёных. Одним из возможных объяснений может стать влияние человека: возможно, леса были сведены людьми. Обследованная территория действительно была населена в древности, что подтверждает наличие археологических памятников — курганов различного времени. Были найдены и следы старинных вырубок, свидетельствующих о вмешательстве человека в естественный ход вещей. Однако таких примеров обнаружено недостаточно, чтобы однозначно утверждать, что именно человечество повинно в исчезновении лесов.

Существует версия, которая объясняет это явление изменениями климата: нынешнее количество осадков выше, чем в раннем голоцене, но температура воздуха ниже, что способствует распространению многолетней мерзлоты и заболачиванию почвы. Возможно, совокупность этих факторов препятствует восстановлению лесной зоны.

«Сейчас мы взяли образцы кернов из различных озер и начали работу с торфяниками. Наша ближайшая цель — собрать обширный материал по озёрам Алтая, создать большой массив данных обо всем регионе. Затем планируем построить единую цифровую модель, которая позволит проследить эволюцию климата Алтая на протяжении голоцена, что в будущем сможет помочь создавать прогнозы», — подытожила исследовательница.

Текст: Ирина Баранова.
Источник: пресс-служба Минобрнауки России.

Новости Российской академии наук в Telegram →