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 23-17-00232
НазваниеИзменение уровня Азовского и Чёрного морей в конце плейстоцена и в голоцене: взаимосвязь с колебаниями уровня Мирового океана и палеоэкологическими перестройками в регионе
РуководительМатишов Геннадий Григорьевич, Доктор географических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук", Ростовская обл
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2023 г. - 2025 г. |
Конкурс№80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».
Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле, 07-513 - Морская геология, литология, сейсмостратиграфия и геохимия донных отложений
Ключевые словаколебания уровня моря, солёность, изменения климата, донные отложения, трансформация биоценозов,
Код ГРНТИ39.19.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на выявление взаимосвязи постгляциальных изменений уровней Азовского и Чёрного морей с эвстатическими колебаниями Мирового океана и региональными изменениями климата и ландшафта в водосборном бассейне. Изучение ландшафтно-климатических и палеоокеанологических трансформаций в экосистемах бассейнов внутренних морей на последних этапах геологической истории никогда не теряло своей актуальности, поскольку эти данные имеют прямое отношение к условиям существования современной биоты и людского населения. Побережья Азовского и Чёрного морей - территории с достаточно большой плотностью населения, развитой системой коммуникаций и сельским хозяйством, а их акватории являются важными транспортными артериями. Происходящие в последнее время процессы изменения уровня водоёмов и абразионная деградация береговой зоны, как на побережье, так и в низовьях впадающих в них рек – провоцируют целый ряд негативных последствий (осолонение Азовского моря, учащение экстремальных сгонно-нагонных явлений, потерю значительных площадей плодородных земель, нарушению прибрежной селитебной и береговой инфраструктур и др.). Понимание динамики уровня и гидрологических характеристик водоёмов в прошлом даёт возможность делать более обоснованные и точные прогнозы дальнейших изменений в регионе. Несмотря на довольно хорошую изученность геологической истории Азово-Черноморского бассейна, до сих пор отсутствует единая точка зрения на размах изменений уровня этих морей на протяжении голоцена. Мнения разнятся от признания многочисленных трансгрессивно-регрессивных стадий до их полного отрицания.
Работу в рамках проекта планируется построить на основе комплексного подхода к исследованию рельефа дна и морских осадков, включающего литологическое и биостратиграфическое изучение толщи донных отложений, произведенное комплексом методов. Планируется продолжить отбор и комплексное изучение колонок донных отложений со дна Азовского, Чёрного, а также Каспийского морей. Помимо этого, будут продолжены работы по изучению строения береговых аккумулятивных образований (в т.ч. азовских кос), которые также дают значительную информацию по палеогеографии водоёма. Корреляция данных биостратиграфических исследований (диатомовый, спорово-пыльцевой, малакологический анализы) с привлечением данных по абсолютной геохронологии (радиоуглеродный, OSL датирование), позволит проследить климатические и ландшафтные изменения, происходившие в течение голоцена, обобщить и детализировать известные данные по региональной стратиграфии.
Более чем 15-летний опыт изучения палеогеографии Азовского моря и дельты Дона позволил накопить значительный фактический материал, позволяющий оценить усредненные значения скоростей осадконакопления на протяжении древне- и новоазовского этапов развития водоёма в 0,2 до 2 мм/год; выяснено, что можно выделить до 7-10 чередовавшихся трансгрессией и регрессией в голоцене; показано, что формирование береговых кос азовского типа началось около 2,5 тыс. лет назад и проч. За это время сформирована материальная база, позволяющая проводить комплексное изучение внутренних морей (НИС "Денеб" и "Панов", буровое оборудование, широкий спектр зондов и пробоотборников, сейсмопрофилограф и георадар, оснащённая лаборатория, лазерный и электронный сканирующие микроскопы, лазерный анализатор частиц, кернохранилище). Коллектив имеет квалификацию и опыт для выполнения поставленных задач, расширения площадей и увеличение объектов исследования.
Ожидаемые результаты
В ходе реализации проекта планируется получение следующих результатов:
1. Отбор и исследование (литологический, микропалеонтологический анализы) колонок донных отложений из малоизученных и не исследованных ранее районов Азовского (прикерченский, западный, северо-западный, северный районы Азовского моря, акватория Таганрогского залива и др.), Чёрного и Каспийского морей. Это позволит пополнить уникальную коллекцию кернов и колонок в кернохранилище ЮНЦ РАН, а также базу данных по строению и характеристикам постгляциальных донных отложений и аккумулятивных береговых форм.
2. Анализ литературных и натурных данных, позволяющих сопоставить трансгрессивно-регрессивные этапы Азовского и Чёрного морей, представленные разными авторами, с собственными результатами исследований. Это будет способствовать уточнению представлений о временных диапазонах и границах влияния трансгрессивно-регрессивных фаз на бассейны Азовского и Чёрного морей, а также даст возможность интерпретировать наблюдаемые в настоящее время изменения гидрологического режима изучаемых водоемов;
3. Будет проводиться комплексное изучение колонок донных отложений Азовского моря с помощью методов диатомового, спорово-пыльцевого и малакологического анализов, радиоуглеродного датирования и содержания стабильных изотопов углерода и кислорода в ископаемых объектах (моллюсках). Такой подход позволит консолидировать усилия ученых разных специальностей для построения современных концепций чередования регрессивных и трансгрессивных циклов и их влияния на морские и наземные экосистемы южных морей России. Эти исследования имеют важное значение для их последующего использования в экономической и социальной сфере (рациональное использование прибрежных территорий, оценка перспектив их рекреационной привлекательности и пр.);
4. Выявление доминирующих и маркирующих видов, характерных для определённых временных интервалов существования Азовского и Чёрного морей в голоцене позволит унифицировать методы (на основе каталогов, атласов и систематических сводок) и создать надежные инструменты для исследователей в будущем;
5. Проведение сравнительного анализа флоры Каспийского, Азовского и Чёрного морей, выявление общих видов на разных этапах существования водоёмов позволит сравнить характер изменения экологических условий и осуществлять корреляцию событий в разных водоёмах Понто-Каспия;
6. Выявление региональных особенностей и корреляции трансгрессивно-регрессивных стадий в бассейнах Азовского и Чёрного морей, а так же их связи с эвстатическими колебаниями Мирового океана в терминальном плейстоцене - голоцене. Это позволит оценить характер воздействия планетарных и региональных (в т.ч. антропогенных) трансформаций условий окружающей среды на состояние гидрологического режима внутренних морей;
7. Получение дополнительных данных по региональным особенностям климата и ландшафтов для детализации знаний о трансформации экосистем позволит проводить сопоставление континентальных и морских событий на протяжении позднего плейстоцена и голоцена.
Подобный подход к изучению истории развития регионов и отдельных водоёмов довольно востребован в мире. Для аналогичных исследований характерна комплексность и сочетание ряда аналитических, биостратиграфических методов с абсолютным датированием и геоморфологическим анализом. Такой подход активно применяется для детального изучения позднечетвертичных озёрных отложений с целью реконструкции палеоэкологических условий в регионах. Поэтому предлагаемый проект вполне соответствует мировому уровню исследований в этой области науки.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В ходе первого года реализации проекта работы выполнялись по нескольким направлениям. Основное направление исследований было направлено на детализацию наших знаний о характере изменения уровня моря и обводнённости региона на протяжении конца плейстоцена и голоцена. Для этого комплексно изучались керны из прибрежных зон, а также колонки донных отложений Азовского моря. Ещё одно направление связано с уточнением данных о параметрах окружающей среды в Приазовье; для этого анализировались данные о характеристиках почв в прибрежных регионах разных периодов голоцена, а также палеоботанических свидетельств о типах ландшафтов региона. Также проведено обобщение архивных и метеорологических данных о характере обводнённости региона и водности р. Дон за XIX-XI вв.
1. В соответствии с поставленными на первый год реализации проекта задачами научным коллективом были проведены комплексные экспедиционные исследования в береговой зоне Азовского моря. В результате бурения скважин были получены новые данные по геологическому строению кос южного побережья Таганрогского залива (Сазальникская и Глафировская косы). В ходе проведения полевых работ помимо отбора и документации керна по вертикали изученных разрезов скважин были отобраны пробы для проведения радиоуглеродного и ОСЛ-датирования. По предварительным результатам исследований было установлено, что выделенные литологические границы изученных разрезов по вертикали совпадают с основными этапами изменения уровня моря в голоцене. Последующий анализ данных комплексных исследований позволит проследить изменение природных условий (включая изменение уровня моря) на площади Азовского моря, начиная с начала позднего плейстоцена до настоящего времени.
2. По материалам из литературных источников построена схема диапазонов временных интервалов трансгрессий и регрессии Азовского моря на протяжении последних 6 тыс. лет. Анализ схемы показал широчайший разброс в представлениях разных авторов относительно начала и окончания трансгрессивно-регрессивных этапов развития Азовского моря. Полученные данные доказывают необходимость доработки региональной схемы трансгрессивно-регрессивных этапов развития Азовского моря.
3. Методом диатомового анализа исследованы колонки донных отложений из южного и прикерченского районов, в результате чего выделено 10 экостратиграфических зон, сопоставленных с трансгрессивно-регрессивным этапами развития Азовского моря в голоцене. Керны отобранные в южном районе моря и, особенно, в северной части Керченского пролива представляют интерес, поскольку именно здесь наиболее существенно сказывается влияние черноморских вод, что отражается на видовом составе диатомовых водорослей и даёт максимально полное представление о времени и масштабах голоценовых трансгрессий в Азовском море. Выявлены виды, имеющие стратиграфическую значимость в качестве маркеров новоазовских (Actinocyclus octonarius var. tonsura, A. pseudopodolicus) и древнеазовских (Paralia sulcata) отложений. Проведены пилотные исследования по сопоставлению результатов диатомового и гранулометрический анализов осадков, в результате чего были выявлены признаки, указывающие на усиление гидродинамической активности и приток черноморских вод.
4. В отчетном году были проведены исследования палеомалакофауны из позднеплейстоценовых и голоценовых отложений кос Сазальницкой и Глафировской. Определен таксономический состав раковинного материала, степень его сохранности, распределение по вертикали разрезов и вероятность его переноса. Было выявлено, что карбонатные отложения косы Сазальницкой идентичны отложениям других кос Таганрогского залива. Раковинный чехол мощностью более 3,5 м расположен лишь на оконечности косы; в голоценовых отложениях представлены, в основном, обломки створок Cerastoderma glaucum (Bruguière, 1789), единичные обломки раковин Pholadidae, Abra segmentum (Récluz, 1843), Tritia reticulata (L., 1758) и Monodacna colorata (Eichwald, 1829).
5. По результатам спорово-пыльцевого анализа горизонтов скважин, отобранных в дистальной и коренной части косы Долгой Таганрогского залива Азовского моря выполнена реконструкция растительного покрова в Восточном Приазовье. Удалось получить характеристику отложений в двух временных интервалов среднего голоцена, ранее не изученных для Азовского моря. Установлено, что в период 7860±100 л.н. на фоне развития ксерофитной степной растительности большие площади занимали мезофитные луговые сообщества, существовавшие при преобладании более прохладных, чем современные, климатических условий. В период 6440±120 л.н. степная растительность сохраняла зональные позиции при распространении более тёплого климата и условий достаточного увлажнения. В прослоях глин нижних горизонтов скважин косы Долгой, на границе тугополастичных суглинков и песков времен карангатской трансгрессии выявлен отличный от голоценовых слоёв состав спорово-пыльцевых спектров с преобладанием пыльцы разнотравья, что может отражать потепление и уменьшение континентальности климата в межстадиальных или межледниковых интервалах позднего плейстоцена.
6. Проведены исследования почв на территории Ростовской области, погребенных под курганами разного времени: конца неолитического периода (рубеж V-IV тысячелетия до н.э.), эпохи средней бронзы (начало II тысячелетия до н.э.) и раннего железного века (1-я половина II века н.э.). Данная работа продолжает серию наших исследований почвенных хронорядов на территории Приазовья. Уникальные почвы данного региона, находясь на контакте между двумя фациями чернозёмов, обладают высокой степенью климатической сенсорности, и, подобно зеркалу ландшафта, отражают любые происходящие экологические изменения. Полученные данные помогут расширить массив почвенно-археологических данных для Юга России и решить дискуссионные вопросы по временным границам климатических флуктуаций в голоцене.
7. Почвы аккумулятивных тел Азовского моря несут в себе важную роль в формировании устойчивых природно-территориальных комплексов, почвенный покров косы Сазальникской отличает сложность и мозаичность, обусловленная сочетанием природных условий (морфологией и протяженностью коренного берега, возрастом береговых валов, наличием озера Долгое и формированием на его берегах засоленных почвенных комплексов, дефляцией, уровнем грунтовых вод) и антропогенного воздействия (рыбоводческим хозяйством на озере Долгое, выпасом, добычей ракушечного материала, загрязнением почв стоками и твердыми бытовыми отходами, переуплотнением). Аккумулятивные почвенные комплексы косы Сазальникской могут включать в себя до 6 типов почв и почвенных разновидностей, формирующихся под воздействием совокупности биотических и абиотических факторов.
8. На основании исторических и архивных материалов, а также систематических гидрометеорологических данных нами были проанализированы характер изменения температуры, увлажнения и стока р. Дон за XIX-XI века. Показано, что за период 1884-2020 гг. существовало несколько этапов в характере изменения водности на Нижнем Дону. В частности, анализ максимальных среднемесячных расходов р. Дон у ст. Раздорской позволил выделить характерные периоды: I – холодный (1884-1942 гг. (3200 м3/с), II – переходный (1943-1985 гг. (1200 м3/с)) и III – тёплый (маловодный; 1986-2020 гг. (1000 м3/с)).
Публикации
1. Матишов Г.Г., Титов В.В. Климатические изменения в Приазовье за последние 126 тысяч лет и проблема маловодья Вестник Российской Академии наук, №12 (год публикации - 2023)
2. Ковалёва Г.В. Результаты диатомового анализа колонок донных отложений из южной части Азовского моря и Керченского пролива Вопросы современной альгологии, Специальный выпуск. 2023. С. С. 88-90. (год публикации - 2023)
3. Матишов Г.Г., Польшин В.В., Титов В.В., Ковалёва Г.В., Дюжова К.В., Сушко К.С., Мисиров С.А., Коваленко Е.П., Тесаков А.С., Фролов П.Д. Изучение береговых кос как ключ к пониманию четвертичной палеогеографии Азовского моря Материалы Всероссийской конференции «Каспий в плейстоцене и голоцене: эволюция природной среды и человек», Материалы Всероссийской конференции «Каспий в плейстоцене и голоцене: эволюция природной среды и человек» / Отв. ред. Т.А. Янина и др. М.: Географический факультет МГУ. М.: Издательство «Перо», 2023. – с. 115-116 (год публикации - 2023)
4. - Ленинградская школа диатомологов: в память о выдающемся российском ученом Нине Стрельниковой газета «Поиск», 16.10.2023 (год публикации - )