Тема: СРАВНЕНИЕ СПОРОВО-ПЫЛЬЦЕВЫХ СПЕКТРОВ ЛЕСНОЙ, ЛЕСОСТЕПНОЙ И СТЕПНОЙ ЗОН ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Палеоэкологические реконструкции необходимы для изучения динамики изменений климата планеты, изменений окружающей среды, влияющих на распространение и вымирание видов растений и животных, для изучения прошлых взаимосвязей между человеком и природой. Исследование различных индикаторов среды из осадочных отложений является неотъемлемой частью таких наук как палеонтология, археология, геология, палеогеография, палеоботаника, палеоклиматология, палеогидрология и т. д. (Сладков, 1967; Бляхарчук, 2012; Рудая, 2010). В настоящее время в реконструкциях используется множество индикаторов среды как органического (спорово-пыльцевой, ризоподный, хирономидный анализы, анализ древней ДНК и другие), так и геохимического происхождения (изотопный анализ) (Например, Interpretation of the last-glacial...., 2008; Количественная реконструкция., 2017; Eggermont, Heiri, 2012; Fifty thousand years., 2014; Molecular-isotopic stratigraphy., 2000).
Несмотря на все более возрастающее количество исследуемых индикаторов, одним из наиболее популярных индикаторов среды остаются пыльца и споры растений. Палинологический, или спорово-пыльцевой, анализ - это один из широко применяемых ботанических методов, использующий определение палиноморф. Под палиноморфами подразумевают пыльцу покрытосеменных и голосеменных растений, споры растений и грибов, остатки клеток водорослей и некоторые другие частицы органического происхождения размером от 5 до 200 микрон (Hyde, Williams, 1944; Сладков, 1967; Бляхарчук, 2012; Рудая, 2010). Своему приоритетному положению среди палеоботанических методов спорово-пыльцевой анализ обязан тому, что пыльца и споры растений являются единственной группой палеонтологии, которая присутствует в осадках разного возраста и в большинстве литолого-генетических формаций. Спорово-пыльцевые спектры из отложений отражают палеорастительность окружающей территории, а изменение состава спектров по разрезу снизу вверх - это самая полная летопись климато- фитоценотических и флористических смен на протяжении изучаемого отрезка геологической истории (Методы палеогеографических реконструкций, 2010). Выделение спорово-пыльцевых комплексов в геологических породах определенного возраста и состава дает представление о растительности, и, соответственно, о климате, рельефе, почвах, условиях увлажнения, засоленности и других природных факторах изучаемого исторического периода.
Для реконструкций палеоклимата применяются методы, использующие статистические связи между составом современных спорово-пыльцевых спектров и климатическими условиями их формирования. Обычно с использованием палинологических данных реконструируют температуры и влажность климата (Рудая, 2010). Метод биоклиматических аналогов используют как один из таких подходов (Рудая, 2010; Overpeck, 1985; Guiot, 1990; Quantitative pollen-based climate reconstruction in Japan..., 2002). В основе метода лежит поиск соответствия ископаемых спорово-пыльцевых спектров современным, для каждого из которых приведены климатические параметры. Для успешного применения метода современных аналогов необходима обширная база данных современных палиноспектров (Рудая, 2010). Таким образом, изучение современных спорово-пыльцевых спектров различных ландшафтов необходимо для реконструкции растительности и климата прошлого по ископаемым спорово-пыльцевым спектрам, а также помогает в изучении экологических проблем местности и влияния человека на ландшафт при археологических исследованиях.
Данная работа направлена на выявление особенностей состава субрецентных спорово-пыльцевых спектров лесных, лесостепных и степных типов растительности южной Сибири для палеоэкологических и палеоклиматических реконструкций по ископаемым пыльцевым сериям. При реконструкции палеорастительности по палинологическим данным, могут возникать определенные трудности, в том числе из-за особенностей распространения некоторых типов пыльцевых зерен. Так, например, доля заносной пыльцы деревьев в спектрах безлесных сообществ может достигать 50 %. (Сладков, 1967). И в данной работе мы постарались вывить особенности спорово-пыльцевых спектров выше упомянутых природных зон.
Цель магистерской диссертации: оценка различий состава спорово-пыльцевых спектров лесной, лесостепной и степной зон Западной Сибири и анализ соответствия состава спектров составу материнской растительности фитоценозов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Проанализировать состав серии спорово-пыльцевых спектров в степной, лесостепной и лесной природных зонах южной Сибири;
2. Описать материнскую растительность в точках отбора проб на споровопыльцевой анализ;
3. Сравнить состав палиноспектров с составом материнской растительности;
4. Выявить особенности состава спорово-пыльцевых спектров в исследованных природных зонах: степной, лесостепной и лесной;
5. Определить степень влияния основных климатических характеристик (годовое количество осадков, среднемесячные температуры января и июля) на состав спорово-пыльцевых спектров в исследованных природных зонах;
6. Рассчитать оптимумы и толерантность маркерных таксонов растений на основе данных спорово-пыльцевоых спектров по отношению к климатическим параметрам (осадки, температура) при помощи трансферной функции.
Для проведения исследования были отобраны 30 поверхностных образцов, относящихся к трем природным зонам юга Сибири. Территория охватывает республики Тува, Алтай, Алтайский край и Кемеровскую область.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю Бляхарчук Т. А. за помощь в выполнении работы, сотруднику института мониторинга экологических и климатических систем Курьиной И. В. за помощь в овладении методами анализов DCA и CCA, переходной функции, а также сотруднику института мониторинга экологических и климатических систем Бляхарчук П. А. за ценные замечания и поправки.
Купить

1. В составе спорово-пыльцевых спектров, отобранных в природных зонах юга Сибири (степной, лесостепной и южной части лесной зоны), выявлено 76 таксонов растений. Из них 43 таксона обнаружены в спектрах лесной зоны, 53 - в спектрах лесостепной зоны, 66 - в степной зоне.
2. Выявлены различия между составом палиноспектров и составом локальных фитоценозов в исследованных точках. Выделено 5 групп таксонов: 1) более обильные в палиноспектрах, по сравнению долей проективного покрытия в описании фитоценоза (Betula pendula, Pinus sibirica); 2) менее обильные в палиноспектрах, по сравнению долей проективного покрытия в описании фитоценоза (Poaceae, Caragana); 3) присутствующие исключительно в составе палиноспектра (Picea obovata, Pinus sibirica, Pinus sylvestris); 4) присутствующие исключительно в составе локального фитоценоза (Caragana, Populus); 5) одинаково представленные в спектре и в локальном фитоценозе (Urtica, Brassicaceae). Эти закономерности встречаемости таксонов в составе палиноспектров необходимо учитывать для корректной интерпретации состава растительности по составу палиноспектра.
3. По составу спорово-пыльцевые спектры из разных природных зон четко различаются. В спектрах степных фитоценозов преобладает пыльца полыни и злаков, много пыльцы маревых. Выявлено наибольшее участие пыльцы ксерофитов. Присутствует пыльца культурных и рудеральных растений. Лесостепные спектры содержат значительное количество пыльцы полыни, участие злаков и ксерофитов уменьшается. Также присутствует пыльца культурных и рудеральных растений. Значительно увеличивается содержание пыльцы древесных пород с преобладанием пыльцевых зерен близлежащих видов деревьев. Лесные спектры характеризуются наибольшим содержанием пыльцы древесных пород и наименьшим участием пыльцы полыни и других травянистых форм. Выявлено максимальное обилие спор влаголюбивых папоротников.
4. По данным многомерного статистического анализа фактор годового количества осадков оказывает самое большое влияние на состав спорово-пыльцевых спектров. Значения среднемесячных температур самого теплого и самого холодного месяцев года играют важную, но меньшую роль.
5. Анализ рассчитанных по данным спорово-пыльцевых спектров видовых оптимумов и толерантности маркерных таксонов показал, что индикаторами более аридных условий является пыльца: Betula nana, Caragana и Allium. К индикаторам мезофитных условий отнесена пыльца и споры таксонов: Alnus, Monolete и Abies sibirica. Наименьший диапазон экологической пластичности по фактору количества осадков показала пыльца Fagopyrum, а к самым экологически пластичным относится пыльца: Pinus sibirica, Betula pendula и Picea obovata. По результатам расчета оптимума температур июля индикатором самых теплых условий является пыльца Fagopyrum, а холодных - Alnus. По оптимуму температур января индикатором наиболее морозного климата является пыльца Caragana, а мягких зим - Alnus.
Купить