КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 22-27-00639

НазваниеЛандшафтно-климатические изменения в раннем голоцене на западе европейской территории России.

РуководительБорисова Ольга Кимовна, Доктор географических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской Академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс№64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-701 - Палеогеография

Ключевые словаРезкие короткопериодные изменения климата, пребореальный период, бореальный период, спорово-пыльцевой анализ, радиоуглеродный метод, оптико-люминесцентное датирование, озерные отложения, торфяники

Код ГРНТИ39.19.29


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Основной задачей проекта является реконструкция короткопериодных и резких изменений условий осадконакопления, растительности и климата в течение раннего голоцена (пребореал+бореал) с высоким разрешением по времени по данным комплексного изучения и датирования озерных и болотных отложений. На рубеже позднеледниковья и голоцена (11,7 тыс. л. н.) произошел быстрый переход от холодного и относительно сухого климата к более теплому и влажному климату. В раннем голоцене наблюдались резкие короткопериодные изменения климата – так называемая пребореальная осцилляция 11,4 тыс. л. н., эпизоды похолодания в бореальном периоде 10,2 тыс. л. н., 9,3 тыс. л. н. и 8,2 тыс. л. н. Из этих климатических осцилляций относительно хорошо изучено лишь «событие 8,2». Изученность других похолоданий, и в особенности их проявлений на европейской территории России, значительно уступает изученности заключительного холодного эпизода раннего голоцена. В то время как по территории северо-западной Европы для раннего голоцена уже накоплен значительный массив палинологических, седиментологических и геохронологических данных с высоким разрешением по времени, который позволяет реконструировать скорости и амплитуды наиболее резких естественных климатических осцилляций и перейти к анализу их причин, для европейской территории России достаточно подробные данные такого рода до настоящего времени отсутствуют, и ранний голоцен остается наиболее слабо изученным и плохо датированным периодом современного межледниковья, а его внутренняя структура – практически не исследованной. Для заполнения этого пробела необходимо провести комплексные исследования и подробное датирование таких разрезов, в которых отложения раннего голоцена представлены достаточно полно, что даст возможность обнаружить следы и определить параметры короткопериодных климатических флуктуаций, прерывавших собой общий процесс потепления в раннем голоцене. В настоящем проекте предполагается выполнить комплексный анализ трех разрезов в Тверской и Брянской областях с учетом геолого-геоморфологических условий окружающей каждый разрез территории. Будет применен комплекс методов – литолого-стратиграфический анализ, пыльцевой анализ, подробное датирование радиоуглеродным масс-спектрометрическим методом. В результате выполнения проекта будет впервые проведено детальное изучение короткопериодных и резких изменений условий осадконакопления, растительности и климата на западе европейской территории России на протяжении пребореального и бореального периодов голоцена с высоким временным разрешением. Полученные результаты будут иметь большое значение для прогнозирования будущих климатических изменений и отклика на них экосистем на основе метода палеоаналогов. Происходящее в настоящее время антропогенно обусловленное повышение глобальной температуры сопоставимо по амплитуде с потеплениями, происходившими на нескольких этапах раннего голоцена, хотя по-прежнему превосходит их по скорости. Короткопериодные похолодания раннего голоцена могут служить условным сценарием развития похолодания вследствие быстрого потепления и связанного с ним опреснения поверхностных вод в районе Гренландии из-за таяния прибрежных ледников и морского льда в Северном Ледовитом океане.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будет проведено комплексное исследование и подробное датирование достаточно мощных осадочных серий пребореала и бореала в трех ключевых разрезах озерных и болотных отложений, характеризующихся непрерывным устойчивым процессом осадконакопления, обилием и хорошей сохранностью микрофоссилий, в том числе пыльцы и спор, и достаточным содержанием органических веществ для радиоуглеродного анализа. Для более полной и надежной интерпретации данных по ключевым разрезам будет реконструирована история развития рельефа окружающих территорий. В результате будет детализирована ландшафтно-климатическая история раннего голоцена в западной части Восточно-Европейской равнины – выявлены резкие короткопериодные климатические осцилляции, определены их параметры и отклик на них растительности и других компонентов геосистем, реконструированы скорости и тренды в развитии потепления раннего голоцена. Предполагается выявить известные по другим районам резкие короткопериодные похолодания на фоне генерального тренда потепления в пребореале (пребореальная осцилляция, 11,4 тыс. л. н.) и в бореале (события 10,2, 9,3 и 8,2 тыс. л. н.), провести оценку их амплитуды по палинологическим и седиментологическим данным. На основе всестороннего палинологического изучения ключевых разрезов в сочетании с анализом опубликованных палеоботанических данных предполагается оценить масштабы проявления т. наз. "бореального оптимума" (первого из трех основных потеплений голоцена) и степень засушливости климата раннего голоцена на западе европейской территории России; для этого будет сделана попытка установить ближайшие аналоги березовых и сосновых лесов – господствующих растительных сообществ бореального времени – в современном растительном покрове.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Выполнены геолого-геоморфологические исследования строения и истории формирования долины р. Торопы и котловины оз. Шниткино. Установлено, что оз. Шниткино образовалось в конце последнего (поздневалдайского) оледенения в наиболее глубокой части гляциодепрессии, прежде занятой массивом мертвого льда, после спуска проточного приледникового озера. По данным комплексных седиментологических исследований и спорово-пыльцевого анализа донных отложений оз. Шниткино определена длительность процесса их аккумуляции и реконструированы основные изменения процесса осадконакопления в озере, растительности и климата на окружающей его территории за этот период. В позднем дриасе/раннем пребореале в озере накапливались терригенные отложения; на водосборе озера была распространена перигляциальная лесостепь – сочетание сообществ холодных степей с участками разреженных бореальных лесов и зарослей кустарников – в более суровых климатических условиях, чем современные. В конце пребореала – начале бореала под воздействием потепления в озере произошел переход к органогенному осадконакоплению. Роль сосновых и березовых лесов на окружающей озеро территории резко возросла при дальнейшем потеплении в бореальный период голоцена. Новая серия датировок, полученная по донным отложениям оз. Селигер радиоуглеродным масс-спектрометрическим методом, позволила существенно уточнить модель осадконакопления и определить положение пребореальных слоев в изученном разрезе. На основе подробных палинологических и седиментологических данных впервые в этом регионе обнаружены признаки пребореальной осцилляции – первого резкого кратковременного похолодания голоцена. Анализ потерь при прокаливании показал, что в интервале, соответствующем этому холодному эпизоду, доля органических веществ в озерных отложениях сократилась на 5-8%, а затем вновь резко увеличилась, достигнув 60-65%. Сравнение данных по разрезу осадков оз. Селигер с опубликованными седиментологическими и палеоботаническими данными по пяти наиболее подробно изученным и датированным разрезам озерных отложений, расположенным на соседних территориях, показало, что пребореальная осцилляция проявилась на северо-западе европейской территории России, но в меньшей степени, чем в более западных регионах Европы. На основе геохронологических и палеоботанических данных, полученных по разрезу Сельцо (бассейн р. Десны), реконструированы изменения состава растительности, происходившие под влиянием короткопериодных и резких колебаний климата в позднеледниковье и раннем голоцене. Значительная мощность осадков пребореального возраста в разрезе Сельцо позволила провести спорово-пыльцевой анализ с необычно высоким для этого интервала разрешением по времени (20-25 лет для раннего и 25-35 лет для позднего пребореала). Подробные палинологические исследования, включавшие в себя изучение непыльцевых палиноморф (устьичных клеток хвои сосны и других микроскопических растительных остатков в пыльцевых препаратах), дали возможность провести реконструкции изменений в составе локальных растительных сообществ, как наземных, так и водных. В разрезе Сельцо было определено положение слоев, соответствующих пребореальной осцилляции, и оценены масштабы проявления этого кратковременного похолодания на севере современной подзоны восточноевропейских широколиственных и сосново-широколиственных лесов. Проведенные с высоким разрешением по времени исследования озерных отложений впервые позволили проследить последовательность короткопериодных изменений растительности и климата, происходивших в течение пребореала, обнаружить следы резкого похолодания, соответствующего пребореальной осцилляции, и оценить степень его проявления на западе европейской территории России.

 

Публикации

1. Борисова О.К., Нарышкина Н.Н., Константинов Е.А., Панин А.В. Ландшафтно-климатические изменения в пребореале на северо-западе европейской части России Геоморфология, том 53, номер 3, стр. 19-28 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31857/S0435428122030051

2. Борисова О.К., Нарышкина Н.Н., Панин А.В. Короткопериодные климатические осцилляции в Средней полосе России в начале голоцена Динамика экосистем в голоцене. Сборник статей по материалам всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 17-21 октября 2022 года, с. 211-215 (год публикации - 2022)

3. Нарышкина Н.Н., Борисова О.К., Константинов Е.А., Панин А.В. Проявления короткопериодных похолоданий раннего голоцена на западе европейской территории России (по данным комплексных исследований озерных отложений) Актуальные проблемы современной палинологии: Материалы XV Всероссийской палинологической конференции / Отв. редактор Н.С. Болиховская. М.: ГЕОС, 2022., с. 236-240 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.54896/9785891188532_2022_50

4. Самусь А.В., Константинов Е.А., Борисова О.К. Природная ритмика позднеледниковья и раннего голоцена в Ростовской низине по данным комплексных исследований озерно-болотных отложений Динамика экосистем в голоцене. Сборник статей по материалам всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 17-21 октября 2022 года, с. 354-358 (год публикации - 2022)

5. Шашерина Л.В., Панин А.В., Борисова О.К., Нарышкина Н.Н., Успенская О.Н. Reconstruction of Holocene environmental conditions based on the complex studies of Lake Shnitkino sediments (Tver Region, Russia) Limnology and Freshwater Biology, (4): 1574-1576 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31951/2658-3518-2022-A-4-1574

6. Шашерина Л.В., Панин А.В., Карпухина Н.В., Нарышкина Н.Н., Мухаметшина Е.О. Происхождение внутридолинного озера Шниткино (Тверская область) и его развитие в голоцене Динамика экосистем в голоцене. Сборник статей по материалам всероссийской научной конференции, Санкт-Петербург, 17-21 октября 2022 года, с. 187-192 (год публикации - 2022)

7. Шашерина Л.В., Стефутин С.А., Зозуля С.С., Карпова Ю.О. Геоморфологические условия формирования раннесредневековых поселений в Днепро-Двинском регионе, Северо-Запад Европейской России Геоморфология, Т. 53. № 3. С. 134-145. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.31857/S0435428122030166

8. Шашерина Л.В., Панин А.В., Курбанов Р.Н., Карпухина Н.В. Опыт применения люминесцентного датирования для уточнения генезиса долинных и придолинных отложений бассейна реки Торопы (Тверская область) Сборник тезисов Вторая всероссийская научная конференция (с международным участием) "Геохронологя четвертичного периода: инструментальные методы датирования новейших отложений", c. 86 (год публикации - 2022)


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Новые данные ОСЛ и 14С датирования позволили реконструировать основные этапы формирования озерной котловины и донных отложений. В долинах р. Торопы и ее притоков распространены внутридолинные озера, одним из которых является оз. Шниткино. Эти озера возникли на этапе дегляциации в результате таяния блоков мертвого льда. Водно-ледниковые отложения, сформировались менее 25 тыс. л. н., камовая терраса образовалась в позднеледниковье, котловина оз. Шниткино начала заполняться осадками около 13,5 тыс. л. н. Рельеф дна оз. Шниткино отражает черты сопряженного развития озера и р. Торопы. Построена модель осадконакопления в позднеледниковье и раннем голоцене. По результатам датирования в осадочной серии обнаружен перерыв продолжительностью около 2 тыс. лет, которому соответствует резкая граница между минерагенными и минерагенно-органогенными отложениями на глубине 550 см по скв. 20770. По данным спорово-пыльцевого анализа озерных отложений реконструированы изменения состава растительности и климата в окрестностях оз. Шниткино в позднеледниковье и в раннем голоцене. В аллерёде на окружающей озеро территории существовали разреженные еловые, сосновые и березовые леса с участием древесных пород, характерных в настоящее время для более континентальных регионов (пихты, сосны сибирской). Среди травянистых сохранялись перигляциальные элементы. Во второй половине интерстадиала расширились площади, занятые лесами с преобладанием березы и сосны и участием ели. О развитии потепления в течение аллерёда свидетельствует появление теплолюбивых водных растений. После перерыва, отмеченного в данном разрезе, накопление осадков возобновилось в раннем бореале, когда на окружающей оз. Шниткино территории преобладали сосново-березовые леса с участием широколиственных пород. Обилие пыльцы влаголюбивых растений свидетельствует о влажном климате этого интервала, а богатство водной флоры говорит о существовании неглубокого, хорошо прогреваемого водоема. В раннеатлантическое время дальнейшее потепление привело к распространению широколиственных лесов богатого состава. По данным анализа дополнительной серии образцов из отложений оз. Селигера реконструированы изменения состава растительности в течение пребореала. В это время преобладали березовые леса, при меньшей роли сосновых лесов. Быстрое потепление в начале пребореала было прервано около 11,4 тыс. л. н. похолоданием ПБО, что привело к сокращению березовых и сосновых лесов и замедлило начавшееся расселение широколиственных пород. В позднем пребореале процесс потепления возобновился, возросла доля сосновых и березовых лесов и продолжилось внедрение широколиственных пород в лесные сообщества. Изучение отложений из разреза Протва (ПР-10) показало, что быстрое потепление на рубеже позднего дриаса и пребореала привело к формированию мозаичной структуры растительного покрова, частично унаследованной от позднеледниковья. В начале пребореала на окружающей территории произошло быстрое распространение сосновых лесов с участием березы, ели, сосны сибирской и лиственницы. В конце раннего пребореала в составе лесных сообществ доминировала береза, роль сосновых лесов сокращалась. Концентрации пыльцы березы достигают максимума для всего разреза. Эти изменения отражают похолодание во временном интервале ПБО (11,4-11,2 тыс. кал. л. н.). В позднем пребореале возобновившееся потепление привело к быстрому заилению водоема и превращению его в низинное болото, где началось накопление торфа. Сравнение результатов реконструкций по ключевым разрезам Сельцо и Протва показало, что при переходе от позднеледниковья к голоцену произошел резкий сдвиг, отражающий быстрое распространение лесов под воздействием потепления. В раннем пребореале на обоих ключевых участках преобладали сосновые и березовые леса с небольшим участием ели. Начало похолодания ПБО в обеих записях отмечено изменениями в соотношении пыльцы сосны и березы в СПС: в разрезе Сельцо доля пыльцы сосны снижается с 60% до 30% Σ, доля пыльцы березы увеличивается до 25–30% СПС, а в разрезе Протва пыльца березы достигает максимального содержания по разрезу – 60% Σ. Поздняя часть ПБО была несколько более теплой с меньшей континентальностью климата: в разрезе Сельцо на это указывает рост содержаний пыльцы мезофильных деревьев и кустарников, обилие спор папоротников, появление спор сфагнов и плаунов. Возобновление потепления в позднем пребореале привело к расширению сосновых и березовых лесов с небольшой примесью ели. Начался новый этап расселения теплолюбивых деревьев и кустарников и увеличение разнообразия состава лесных сообществ, вызванное потеплением. На основании новых палеоботанических данных по разрезу Сельцо с высоким разрешением по времени реконструированы изменения растительности в бореальное время. Выделено два этапа развития растительности в этот период. В раннем бореале на окружающей разрез территории господствовали сосновые и березовые леса. К этому времени процесс заиления и зарастания старичного озера почти завершился, и на его месте формировалось низинное осоковое болото. В составе СПС преобладает пыльца осоковых, злаковых, зонтичных, лютиковых и другими влаголюбивыми растениями, а также водно-болотных растений (рогоза, ежеголовки) и спор папоротников. Во второй половине бореала происходит расширение березовых лесов за счет сосновых и развиваются смешанные леса с участием вяза, дуба, ясеня, липы и разнообразными кустарниками в подлеске. Широко распространены луговые сообщества. В локальной растительности на болотном массиве большую роль играли папоротники сем. Polypodiaceae. Теплые и влажные климатические условия этого времени привели к частичному обводнению старичного понижения и развитию разнообразных водных растений (уруть, кубышка, кувшинка, водокрас и др.) в небольшом хорошо прогреваемом водоеме. Сравнение результатов изучения бореальных отложений по ключевым разрезам Селигер, Шниткино и Протва с более подробными данными по разрезу Сельцо и с опубликованными данными по соседним территориям показывает, что к началу бореала во всем регионе господствовали лесные сообщества с преобладанием сосны при меньшем распространении березняков. Продолжалось расселение широколиственных пород, что свидетельствует о потеплении и снижении континентальности климата. Обилие пыльцы влаголюбивых деревьев, трав и спор папоротникообразных свидетельствует о влажном климате этого интервала. На ключевом участке Протва на месте старичного озера сформировался низинный торфяник с покровом осок, злаков, папоротников и хвоща. Во второй половине бореала произошло новое расширение березовых лесов за счет сосновых и появились смешанные леса с участием вяза, дуба, ясеня, липы. Аналогичные изменения в составе растительных сообществ в течение бореала выявлены по данным комплексного изучения разреза озерно-болотных осадков, вскрытых скважиной на озерно-аллювиальной равнине к западу от оз. Неро. Полученные данные позволяют сделать вывод о высокой стабильности (однородности) ландшафтно-климатической обстановки бореала по сравнению с пребореалом. Это подтверждается данными спорово-пыльцевого анализа с высоким разрешением по времени, проведенным по разрезу Сельцо, который не выявил следов резких климатических изменений внутри этого интервала. На всем протяжении бореала продолжалось развитие потепления, начавшегося в позднем пребореале после окончания ПБО, при достаточном увлажнении. Последнее достоверно установленное резкое короткопериодное похолодание, завершающее собой ранний голоцен, произошло около 8,2 тыс. кал. л.н. (т. наз. «событие 8,2»). По палинологическим данным было установлено сокращение степени его проявления на территории Восточно-Европейской равнины в общем направлении с запада на восток. Анализ полученных геохронологических, седиментологических и палеоботанических данных по ключевым разрезам Сельцо, Протва и Селигер в сопоставлении с опубликованными данными по наиболее полно изученным разрезам средней полосы Восточно-Европейской равнины позволил проследить сходную тенденцию в проявлении похолодания ПБО в этом регионе.

 

Публикации

1. Борисова О.К., Нарышкина Н.Н. ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ ПРИ РЕЗКИХ КОРОТКОПЕРИОДНЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ КЛИМАТА НА ПЕРЕХОДЕ ОТ ПОСЛЕДНЕЙ ЛЕДНИКОВОЙ ЭПОХИ К ГОЛОЦЕНУ LXXVI Герценовские чтения. География: развитие науки и образования: Материалы Международной научно-практической конференции 19–21 апреля 2023 года: в 2 т. Т. I / отв. ред. Д. А. Субетто, А. Н. Паранина. Санкт-Петербург: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена., том 1, с. 309-314 (год публикации - 2023)

2. Самусь А.В., Константинов Е.А. ДИНАМИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ РОСТОВСКОЙ НИЗИНЫ НА РУБЕЖЕ ПЛЕЙСТОЦЕНА И ГОЛОЦЕНА ПО НОВЫМ ПАЛИНОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ Перигляциал Восточно-Европейской равнины и Западной Сибири. Материалы Всероссийской научной конференции. Ростов Великий, 25–26 августа 2023 г. [Электронное издание]. М.: ИГ РАН, с. 133-137 (год публикации - 2023)

3. Самусь А.В., Константинов Е.А., Борисова О.К., Лазукова Л.И. ТРАНСФОРМАЦИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ СООБЩЕСТВ НА РУБЕЖЕ ПЛЕЙСТОЦЕНА И ГОЛОЦЕНА В РОСТОВСКОЙ НИЗИНЕ (ЯРОСЛАВСКАЯ ОБЛАСТЬ) Геоморфология и палеогеграфия, том 54, № 4, с. 163–178 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.31857/S2949178923040114

4. Шашерина Л.В., Константинов Е.А., Захаров А.Л., Джалиашвили Т.Г. ИСТОРИЯ ОСАДКОНАКОПЛЕНИЯ В ОЗЁРАХ ДНЕПРО-ДВИНСКОГО МЕЖДУРЕЧЬЯ В ПОЗДНЕЛЕДНИКОВЬЕ И ГОЛОЦЕНЕ (НА ПРИМЕРЕ ОЗ. КУПРИНСКОЕ И КАСПЛЯ) Перигляциал Восточно-Европейской равнины и Западной Сибири. Материалы Всероссийской научной конференции. Ростов Великий, 25–26 августа 2023 г. [Электронное издание]. М.: ИГ РАН, 176-180 (год публикации - 2023)


Возможность практического использования результатов
не указано