Версия для печати
Пятница, 28 Декабрь 2018 16:13

Фундаментальная наука на службе у заповедника "Тунгусский"

На протяжении уже нескольких лет Рогозин Д. Ю., доктор биологических наук, Институт биофизики КНЦ ФИЦ СО РАН, Сибирского Федерального Университета, Дарьин А. В., кандидат геолого-минералогических наук, Института геологии и минералогии им. Соболева СО РАН и зам. директора по науке ФГБУ ГПЗ "Тунгусский" Мейдус А.В. проводят научные исследования на озёрах, находящихся на территории заповедника "Тунгусский".

Донные отложения глубоких водоемов являются одними из лучших природных архивов климатических изменений. Юг Эвенкии находится в зоне северной восточно-сибирской тайги. Данный район не подвергается локальным антропогенным воздействиям, и находится вне влияния влагопереноса от Атлантического и Тихого океанов. Для данного региона характерны отчетливо выраженные периоды летней засухи и сильные лесные пожары, которые  несут угрозу, как природным биоценозам, так и населению.  На озере Чеко и озере Заповедное российские ученые взяли керны донных отложений. Многокомпонентный анализ биотических и геохимических характеристик донных отложений глубоких пресных озер Заповедное и Чеко, расположенных на территории Тунгусского заповедника, позволил получить информацию об изменении экосистем вышеуказанных озер на протяжении последних двух тысяч лет. 

   

Лабораторные анализы керна, взятого со дна озера Заповедное, дали уникальную информацию о климате

В донных отложениях озера Заповедное наиболее заметно выделяются по составу самые древние слои, отделенные довольно четкой границей на уровне около 1 м, и соответствующие периоду около 2200-1600 лет назад. В это время условия были явно более холодными, о чем свидетельствует преобладание пихты в спорово-пыльцевых спектрах и видовой состав хирономид. В этих слоях имеются явные геохимические признаки более окислительной обстановки – большое количество железа и марганца, что свидетельствует о более проточной экосистеме, и это подтверждается составом хирономид и кладоцер. Большая проточность указывает на более интенсивный сток реки, что, в свою очередь, предполагает более влажный климат. Признаки флуктуаций уровня воды в составе хирономид также свидетельствуют о более интенсивных осадках. Малая доля литоральных видов хирономид и кладоцер, отсутствие пыльцы осоковых свидетельствуют о том, что береговая и литоральная растительность были слабо развиты, что также является признаком более проточной и олиготрофной системы. Данный период, вероятно, соответствует периоду похолодания, отмечаемому в Сибири около 2000 лет назад по ледникам Алтая. Конец этого периода соответствует поздне-античному похолоданию, или поздне-античному малому ледниковому периоду (Late Ancient Little Ice Age, LALIA).

Явная смена условий прослеживается после 1600 лет назад. Снижение пыльцы пихты, появление лиственницы являются признаками потепления и снижения влажности климата. Появляется пыльца осоковых, а в составе хирономид и кладоцер становятся заметны литоральные виды, тяготеющие к зарослям прибрежной растительности. Это признаки развития литорали, т.е. заболачивания озера, вероятно, сопровождающегося уменьшением его уровня. Это свидетельствует о возможном снижении речного стока, т.е. о более сухом климате по сравнению с предыдущим периодом. Температура, реконструированная по видовому составу хирономид, постепенно повышается. Геохимические признаки более восстановительной обстановки: увеличение молибдена, уменьшение железа и марганца - также подтверждают менее проточные условия и, возможно, повышение трофического статуса озера, что обусловлено потеплением и уменьшением проточности. Данный период продолжается примерно до 800 лет назад.

В более поздние периоды изменения окружающей среды не были столь ярко выражены в донных отложениях. В период 800-400 лет назад в составе хирономид наблюдается сдвиг в сторону более мезотрофных видов, и реконструированная по видовому составу температура достигает максимума, что предположительно соответствует европейскому средневековому климатическому оптимуму. Однако, данный период не выделяется явным образом про другим палео-индикаторам.

В период около 400-100 лет назад в видовом составе хирономид появляются холодолюбивые и олиготрофные виды, что является признаком похолодания, и вероятно, соответствует Малому Ледниковому Периоду (Little Ice Age, LIA), однако по другим индикаторам этот период не выделяется заметным образом.

Четко выделяющийся прослой, соответствующий моменту Тунгусского феномена 1908 года (1904±5 год), содержит повышенные количества рубидия, калия и стронция, что является признаком поступления терригенного обломочного материала в озеро. Вероятно, после мощного лесного пожара и массового вывала леса, произошедших во время Тунгусской катастрофы, большое количество терригенного вещества попало в озеро с речным и поверхностным стоком, сформировав соответствующий слой. Резкий сдвиг состава хирономид в сторону видов – индикаторов эрозии береговой линии также указывает на резкое повышение мутности воды в этот период.

После 50 лет назад наблюдаются признаки возврата к более теплым современным условиям – появляются умеренные виды хирономид и даже отсутствующие ранее термофильные виды кладоцер.

В оз. Заповедном низкая температура древнее 1.5 тыс лет назад согласуется с аналогичным по времени периодом, реконструированным по диатомеям и хирономидам озера Котокель, расположенного на 52 СШ в окрестности оз. Байкал (Fedotov et al., 2012). Вероятно, это можно интерпретировать как позднеантичное похолодание (Late Antique Little Ice Age, LALIA), отмечаемое в древесно-кольцевых хронологиях Альп и Алтая (Buentgen et al., 2016), и вызванное, предположительно, серией вулканических выбросов (6-7 века н.э.). Таким образом, нижняя часть керна Заповедного соответствует, вероятно, холодному периоду, отмечаемому в Сибири по увеличению оледенения на Алтае в период 2300 – 1700 лет назад (Hystorical Stage) (Agatova et al., 2012). По ледникам Алтая похолодания отмечаются около 2000, 1200 и 600 лет назад (Rudoy et al., 2000, Solomina, 1999, цит по Blyakharchuk et al., 2007).  Аналогично, и повышение температуры в районе 1000 лет назад согласуется с таковым для озера Котокель, и соответствует Средневековому потеплению (Medieval Warm Period, MWP) (Mann, Jones, 2003, цит по Fedotov et al., 2012).

Максимум активности техногенного изотопа 137Cs (цезий 137) в донных отложениях маркирует глобальные выпадения после испытаний ядерного оружия на Новоземельском полигоне в 1961 г.

При реконструкции климата приняли участие такие специалисты как:

Рудая Наталия Алексеевна, кандидат биологических наук, Институт археологии и этнографии СО РАН, Потсдамский Университет (г. Потсдам, Германия) – палинологический анализ; Назарова Лариса Борисовна, кандидат биологических наук, Потсдамский Университет (г. Потсдам, Германия), Казанский Федеральный (Приволжский) Университет, г.Казань – анализ хирономид; Сырых Людмила Сергеевна, Институт водных проблем Севера КарНЦ (г.Петрозаводск), Казанский Федеральный (Приволжский) Университет, г.Казань - анализ хирономид; Фролова Лариса Александровна, кандидат биологических наук, Казанский Федеральный (Приволжский) Университет, г. Казань – карцинологический анализ (остатки ракообразных (кладоцер); Дарьин Андрей Викторович, кандидат геолого-минералогических наук, Институт геологии и минералогии им. Соболева СО РАН (г.Новосибирск) - геохимический анализ; Калугин Иван Александрович, доктор геолого-минералогических наук, Институт геологии и минералогии им. Соболева СО РАН (г.Новосибирск) - геохимический анализ; Карло Стангеллини (Carlo Stanghellini), г.Болонья, Италия – батиметрические измерения; Романо Серра (Romano Serra), г.Болонья, Италия – батиметрические измерения.

Реконструкция климата является предварительной, возможны коррективы в ходе дальнейших анализов, обсуждений, а также возможно уточнение датировок в нижних слоях кернов.

Вертикальные распределения активности изотопов 137Cs и 210Pb в донных отложениях озера Заповедное (Эвенкия) в керне «ЗАП-1». Стрелкой показан пик активности цезия-137, соответствующий 1963 году.

Видовой состав диатомей озера Заповедное исключительно богат. Всего было выявлено свыше 40 родов диатомей. Выявлено, что на протяжении всего керна доминирующими видами являлись представители рода Fragilaria sp., Staurosira sp. и Rhopalodia sp.

Диатомеи рода Fragilaria sp. (Флагиллария) -это пресноводные водоросли. Водоросль имеет значение для биологического анализа воды как показатель чистоты воды в водоемах. Данный вид водорослей относится к бесшовным-самым древним на земле. Есть основания полагать, что диатомеи появились ещё до наступления мелового периода- последний период мезозойской эры. Начался 145,0 млн лет назад, закончился 66,0 млн лет назад. Продолжался, таким образом, около 79 миллионов лет — самый продолжительный из периодов мезозойской эры.

Считается, что к классу диатомей относится около 300 родов, включающих 20—25 тысяч видов, но некоторые авторы убеждены, что истинное количество видов диатомей может достигать 200 тысяч.

Распределение створок доминирующих видов диатомей в донных отложениях оз.Заповедное.

Определением видов диатомей занимались  Куликовский Максим Сергеевич, кандидат биологических наук из Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, г. Москва и Болобанщикова Галина Николаевна, Институт биофизики КНЦ ФИЦ СО РАН, Сибирский Федеральный Университет (г.Красноярск).

В тоже время озёра заповедника "Тунгусский" являются не только архивами климатических изменений, но и хранят много других тайн, таких как "Тунгусский феномен".

Летом 2018 года на озеро Чеко и озеро Заповедное была организована международная  научная экспедиция, в состав которой вошли ученыё Чехии, Италии и России.   Основная задача – исследование донных отложений в озерах Заповедное и Чеко. Наибольший интерес представляет их происхождение – по мнению итальянских коллег, озеро Чеко может являться следом от падения небесного тела (возможно даже Тунгусского метеорита).

Природа Тунгусского феномена 1908 года («Тунгусский метеорит») до сих пор неизвестна, и любые новые сведения, касающиеся этой темы, являются ценным вкладом в коллекцию знаний, направленных на разгадку причин данного явления. В ходе проекта получены принципиально новые сведения, а именно, получены два независимых свидетельства против гипотезы итальянских учёных о том, что озеро Чеко имеет импактное происхождение (образование кратера в результате столкновения).

Среди водоемов, расположенных в районе Тунгусской катастрофы, наибольшее внимание исследователей привлекло озеро Чеко (60°57.904’ СШ, 101°51.551’ ВД), поскольку расположено в непосредственной близости от предполагаемого эпицентра взрыва 1908 года (8 км). Ранее были детально исследованы морфология дна с помощью эхолокации, и состав донных отложений (Gasperini et al.. 2007, 2008, 2009). На основе ряда признаков авторами цитируемых работ была высказана гипотеза о том, что данное озеро является кратером падения небесного тела в момент Тунгусского взрыва 1908 г. Основанием для такого предположения послужила необычная (по мнению авторов) для данной местности глубина (более 54 м) и форма озера в виде круглой конической воронки с необычно большим отношением глубины к диаметру 0.16 (Gasperini et al., 2007). Еще одним аргументом в пользу высказанной гипотезы послужил тот факт, что только верхняя часть донных отложений озера Чеко (около 1 м толщиной) имеет ламинированную структуру, характерную для осадконакопления в глубоких водоемах озёрного типа, что свидетельствует об относительно недавнем образовании столь глубокого озера. По оценке авторов цитируемых работ, возраст ламинированных отложений составил около 100 лет, что соответствует периоду времени с момента Тунгусского взрыва 1908 года (Gasperini et al.. 2007, 2009).

Однако в 2016 г в ходе проекта донные отложения озера Чеко были независимо исследованы, и с помощью тех же методов в сочетании с прямым подсчетом годичных слоев (варв) была получена другая оценка возраста ламинированных озерных отложений – свыше трехсот лет (Рогозин и др., 2017). Тем самым оспорив гипотезу о связи происхождения озера Чеко с Тунгусским феноменом 1908.

В ходе проекта в 2018 году впервые была описана морфология дна другого озера (Заповедного), расположенного в этом же районе, и  оно идентично по форме и глубине озеру Чеко, т.е. форма озера Чеко неуникальна для данной местности. Датировка донных отложений показала, что возраст озера Заповедного больше двух тысяч лет. Таким образом, обнаружение другого озера такой же формы с более древними отложениями указывает на общую причину происхождения обоих водоемов, и является еще одним аргументом против гипотезы об импактном происхождении озера Чеко в 1908 году. 

Анализ палео-индикаторов выполнен специалистами мирового уровня (Рудая  Н.А., Назарова Л.Б., Фролова Л.А.). Трансферная функция температуры по составу хирономид является самым передовым шагом в реконструкции климата Северной Евразии.

Прочитано 1059 раз Последнее изменение Пятница, 28 Декабрь 2018 16:22