Проследить, как в прошлом менялись растительность, ландшафты и климат, помогают исследования древней пыльцы. Анализируя, какие пыльцевые зерна сохранялись в торфяниках и озерных отложениях на протяжении тысячелетий, ученые реконструируют, какая природная обстановка была характерна для разных эпох. Болота при этом служат своеобразными «архивами» палеоэкологической информации: слой за слоем они накапливают пыльцу из воздуха, отражающую растительные сообщества с окружающих территорий. На Дальнем Востоке России, в частности, на Камчатке и Курильских островах, торфяные толщи нередко переслаиваются прослоями вулканического пепла (тефры), которые выпадают на поверхность болота и затем консервируются под новыми слоями болотных отложений. Такие пеплопады могут влиять на динамику экосистем, однако выраженные изменения фиксируются в непосредственной близости от вулканов. В то же время вопрос о том, насколько заметно воздействие пепла на экосистемы на удалении от источника извержения, до сих пор остается дискуссионным.
Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Геологического Института РАН (Москва) предложили новые подходы к реконструкции динамики региональной растительности и изменений в болотных экосистемах в ответ на выпадение вулканического пепла.
«Мы получили очень подробную летопись с разрешением около 60 лет и выделили более 25 прослоев тефры. Это позволило отделить влияние пеплопадов от “фоновых” климатических колебаний и определить, что региональные изменения растительности обоснованы климатическими колебаниями, характерными для северного полушария. Пеплопады выглядят драматично, но это не приводило к кардинальным перестройкам региональной растительности за последние пять тысячелетий. Мы предполагаем, что климат оказывал решающее влияние на состав растительного покрова. В холодные периоды распространялись сообщества ольхового стланика – вида, приспособленного к более суровым условиям. В относительно теплые эпохи, напротив, увеличивалась площадь березовых лесов. Эти изменения отражены в пыльцевых спектрах и согласуются с известными климатическими осцилляциями», – объясняет Валерий Пименов, участник проекта, поддержанного грантом РНФ, аспирант кафедры экологии и географии растений и научный сотрудник кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Торфяные отложения сохраняют остатки болотных мхов, трав и кустарников, что позволяет реконструировать изменения растительности самого торфяника. При этом осоковые болота, как правило, оказываются заметно устойчивее к выпадению вулканического пепла, чем сообщества с преобладанием сфагновых мхов. Большинство видов осок обладают хорошо развитыми органами вегетативного размножения и способны прорастать сквозь пепловые прослои, быстро возобновляя растительный покров и тем самым поддерживая торфонакопление после пеплопада.
Космический снимок болота – объекта исследования в межгорной котловине хребта Кумроч. Чёрная линия обозначает границу древесных и кустарниковых сообществ, белые стрелки – потенциальное смещение растительных сообществ при относительном потеплении (В) и похолодании (А). Источник: Валерий Пименов
Результаты исследования показали, что на изученном болоте в течение последних пяти тысячелетий доминировали различные виды осок, тогда как появление сфагновых мхов происходило лишь в периоды уменьшения частоты пеплопадов.
Диаграмма, суммирующая основные результаты исследования: ключевые изменения спектров пыльцы (в) и ботанического состава торфа (г) не связаны с пеплопадами (тонкие серые линии), а соотносятся с основными климатическими событиями позднего голоцена (ж). (CWP – англ. Contemporary Warm Period – потепление новейшего времени, LIA – англ. Little Ice Age – Малый ледниковый период, MWP – англ. Medieval Warm Period – Средневековый климатический оптимум , DACP – англ. "Dark Age" cooling – похолодание «Темных веков», RWP – англ. Roman Warm Period – Римский климатический оптимум). Источник: Валерий Пименов
Статистический анализ подтвердил, что ключевые изменения локальной растительности определялись прежде всего естественной сукцессией и гидрологическими условиями, тогда как влияние выпадения тефры носило вторичный характер. При этом пеплопады могли оказывать более существенный эффект в моменты, когда экосистема находилась между двумя сукцессионными этапами и была наиболее чувствительна к внешним воздействиям.
«Это исследование – лишь первый этап большого проекта, посвященного изучению водно-болотных экосистем полуострова Камчатка. Мы продолжаем работу над тем, чтобы собрать сопоставимые по качеству и временно́му разрешению данные для разных районов региона и проверить, насколько универсальны выявленные закономерности. В этом смысле наша работа дополняет пока немногочисленные исследования зарубежных коллег и расширяет представления о динамике экосистем вулканически активных территорий. Полученные результаты еще раз показывают важность междисциплинарных исследований в современной экологии: сочетание разных подходов позволяет детально проследить связи в системе “растительность-климат-геология”, что необходимо для более надежных прогнозов в условиях меняющегося климата и возрастающей антропогенной нагрузки», – резюмирует Юрий Мазей, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, профессор, доктор биологических наук, член-корреспондент РАН.
