Изучение колебаний климата полярных регионов северного полушария на последних этапах их геологической истории никогда не теряло своей актуальности, поскольку эти данные имеют прямое отношение к главным условиям существования биоты и жизни людей. Поскольку одним из главных биотических компонентов экосистем и надежным индикатором смены климатических условий является растительный покров, то для решения подобных задач применяется комплекс палеоботанических методов, почти всегда поставляющих ценную информацию.

Особый интерес для изучения условий послеледниковья представляют приморские районы севера Русской равнины, подвергавшиеся масштабной трансгрессии. К таковым относится и Чешская губа - мелководный ингрессионный залив в юго-восточной части Баренцева моря длиной 110 км и шириной около 130 км, ограниченный с запада мысом Микулкин Нос, с востока - мысом Бармин. Глубина моря на входе 55 м, во внутренней части - преимущественно 20-40 м, обычны отмели глубиной 2-3 м. Восточные и западные берега абразионно-бухтового типа формируются преимущественно волновыми процессами, южное побережье ваттово-лайдового типа, преимущественно песчаное и заболоченное [Павлидис и др., 1998]. Ширина приливно-отливных песчаных осушек колеблется от 15-20 до 30-40 м. Современная гидрологическая ситуация, определяющая литодинамический режим, формируется под влиянием приливно-отливных течений. Водообмен с открытой акваторией Баренцева моря осуществляется приточным течением вдоль Канинского побережья и сточным по северо-восточной периферии губы. Мощность отложений квартера по данным сейсмоакустического профилирования составляет 20-40 м [Государственная..., 1985]. В строении четвертичного покрова принимают участие преимущественно динамические фации опесчаненных алевритов и песков разной степени окатанности с большим количеством гравия, гальки.

Материал и методы

С целью проследить динамику природной среды Чешской губы и изменение растительности и климата прибрежно-шельфовой зоны после дегляциации палинологическим методом изучены осадки 4 колонок донного опробования и разрез морской террасы на Восточно-Канинском побережье в 500 м юго-западнее устья р. Ярней (рисунок, Д). Материал для исследований получен донным опробованием и береговыми работами ОАО «Мурманская арктическая геологоразведочная экспедиция», выполнявшей опытно-методическую геологическую съемку 1:200 000 масштаба в Чешской губе. Актуалистическую основу палеогеографических реконструкций составили выявленные региональные особенности видового состава палиноспектров из поверхностных осадков Чешской губы [Руденко, 2008].

Величина влажной навески составляла 70-100 г для глин и алевритов, 200 г для песков. Подготовка проб к анализу проведена по стандартной сепарационной методике В.П. Гричука [Палеопалинология, 1966]. Для хранения и анализа препаратов под микроскопом использовалась водно-глицериновая смесь. Процентный подсчет микрофоссилий проведен от общей суммы встреченных зерен.

Палинозональное деление спорово-пыльцевых диаграмм (СПД) произведено по пыльцевым индикаторам и изменению количества пыльцы и спор представителей различных эколого-географических групп растений. Для обоснования выводов об изменениях основных типов растительности применен биомный метод группировки зарегистрированных таксонов в соответствии с современным широтным распространением растительных сообществ и расчета соотношений между данными группами с поправками на особенности геоботанической характеристики территории [Tarasov et al., 2000; Demske et al., 2005]. Древовидная береза (Betula sect. Albae) включена в группу лесотундровых термофильных элементов флоры, хотя она может встречаться в различных типах лесных сообществ. Светлохвойные элементы флоры отнесены к ксерофитным типам растительных сообществ, темнохвойные, напротив, - к мезофитным. Таксоны арктогорно-тундровой и аркто-альпийской зоны (Salix arctica Pall., Salix polaris-type, Diphaziastrum alpinum (L.) Holub), особенно характерные для склонов с поздним сходом снега) характеризуют условия сравнительно прохладные и влажные. Представители сухих пустошей (Betula sect. Nanae, Empetraceae) и апофиты скальных обнажений и щебнистых склонов (Saxifragaceae, Dryas octopetala) признаны индикаторами аридизации климата.

Данные палинологии сопоставлены с литологическими, сейсмическими, геолого-геоморфологическими и микрофаунистическими, что повышает надежность палеогеографических реконструкций, несмотря на отсутствие данных геохронологии.

Результаты

В изученных разрезах в целом отражены все основные события истории развития растительного покрова региона в голоцене, которые были обусловлены планетарными климатическими изменениями. Установлены характерные особенности спорово-пыльцевых спектров, связанные не только с северным положением разрезов, но и с трансгрессивно-регрессивной деятельностью морского бассейна осадконакопления.

Пыльцевые зоны, вариации растительности и стратиграфические выводы

Разрез 3069 «Ярней-1» (мощность 6,7 м) вскрыл осадки хорошо выраженного по всему восточному побережью полуострова Канин террасного уровня высотой до 10 м. В основании разреза залегает песчано-гравийно-галечный слой, образованный регрессией литорина и частично размытый несогласно перекрывающей его трансгрессивной относительно глубоководной фацией буровато-серых глин с включениями гальки и редких валунов мощностью 3,25 м (рисунок, А). Фации глин хорошо прослеживаются в голоценовых разрезах всего Баренцевоморского региона, а их формирование относится к хроноинтервалу 5-8 тыс. лет назад [Скоробогатько, 1992].

В толще глин в интервале 260-400 см выделены палиноспектры с низкой концентрацией палиноморф, которые на СПД объединены в 4 пыльцевые зоны (ПЗ) (рисунок, Б).

ПЗ-1 максимума плаунов (Lycopodium clavatum L., L. dubium Zoega, Huperzia selago (L.) Schrank et Mart., Diphaziastrum complanatum (L.) Holub - в сумме до 20%), но доминирует в спорово-пыльцевых спектрах пыльца сосны (до 20%), значительно также содержание пыльцы Betula nana-type (до 15%). Постоянно присутствие пыльцы ивы. В травяно-кустарничковой части спектров единична пыльца злаков, полыней и осок, что свидетельствует о распространении по берегам водоема на засоленных субстратах сообществ прибрежных галофитов, образующих так называемые приморские луга. В нижней части палинозоны зарегистрированы единичные представители пресноводного микрофитопланктона - колонии хлорофитовых водорослей рода Pediastrum. Поскольку они считаются прямыми индикаторами поступления речных вод в шельфовые зоны арктических морей [Matthiessen et al., 2000], это дает основание утверждать, что морской бассейн на этом этапе был значительно распреснен. Дополнительное свидетельство в пользу этого - единичные находки пыльцы водных и прибрежно-водных растений (апофиты мелководья Typha latifolia L., Alismataceae).

ПЗ-2 нижнего максимума сосны и кустарничковых берез, появляется пыльца ели, в споровой части доминируют споры папоротников и сфагновых мхов. Вмещающие осадки сформированы в период максимума трансгрессии фолас в бореальное время. Об углублении водоема, отступании береговой линии и расширении площади акватории Чешской губы свидетельствует увеличение содержания пыльцы сосны и спор папоротников, исключительные флотационные способности которых определяют их абсолютное господство в современных субфоссильных спектрах открытого моря. Эта особенность ПЗ-2 может также в какой-то мере быть объяснена усилением роли приточного течения из открытой акватории Баренцева моря, в палиноспектрах которой пыльца сосны всегда является доминантом.

ПЗ-З максимума ели и ольхи. Характеризует наиболее благоприятные природно-климатические условия, обусловившие существенную перестройку растительного покрова побережья. Максимум проявлен на фоне общего господства сосны и березы, в том числе и древовидных форм. Единично регистрировалась пыльца растений мезо- и гидрофильного ряда (Ranunculaceae, Polygonaceae, Stellaria sp.). Значительный рост тепло- и влагообеспеченности способствовал распространению по побережью термо- и гигрофильных видов, что нашло отражение в спорово-пыльцевых спектрах.

ПЗ-4 максимума карликовой березки с чрезвычайно обедненными таксономически спектрами отражает условия наметившегося в поздней атлантике похолодания климата и возврата к господству тундрового типа растительности по побережью бассейна тапес.

Параллельно проведенные диатомовый и микрофаунистический анализы свидетельствуют о незначительных глубинах, пониженной солености и низких, но положительных придонных температурах водоема [Агарков и др., 1985], а время осадконакопления отнесено к трансгрессивному циклу фолас-тапес-I, II.

Венчает разрез регрессивная толща бурых хорошо сортированных косослоистых песков мощностью 2,1 м, перекрывающая глубоководную фацию глин с нечетко выраженным несогласием. Ее формирование, по всей видимости, происходило на мелководье в зоне активной приливно-отливной деятельности в период временной стабилизации уровня моря. Спор и пыльцы в песках не обнаружено, однако, в препаратах зафиксированы спикулы губок, диатомеи удовлетворительной сохранности. Согласно данным диатомового анализа, толща песков накапливалась в послеатлантическое время.

На акватории Чешской губы синхронные осадки позднего голоцена представлены морскими волновыми фациями мелкозернистых хорошо сортированных песков с включениями гравия и примазками органического вещества (mvH³). Подняты 90-сантиметровыми грунтовыми трубками с глубины 19 м в западной части Чешской губы (рис. 1). Их максимальная мощность согласно геолого-геоморфологическим данным достигает 3-х метров [Государственная..., 1985]. Выделенные из них спорово-пыльцевые спектры с чрезвычайно низкой концентрацией и крайне неудовлетворительной сохранностью микрофоссилий объединены в две палинозоны (рис. 1, Г).

Формирование ПЗ-5 верхнего максимума сосны отнесено к суббореальному периоду голоцена и отличается четкими индивидуальными особенностями: доминированием пыльцы сосны европейской и сибирской (более 50% в сумме), значительным участием пыльцы кустарничковых берез (около 18%). Травянистая часть спектра составляет совокупно менее 15%, а таксономический состав (в основном это единичная пыльца Chenopodiaceae, Poaceae, Apiaceae, Cyperaceae, Asteraceae) отражает условия отступания береговой линии и повторное распространение пионерной растительности сообществ галофитов и приморских лайдовых лугов. В споровой части доминантов нет: примерно в равных количествах (до 8-12%) зарегистрированы споры сфагнумов, папоротников и арктогорно-тундровых видов плаунов. Поскольку споры сфагнумов и папоротников всегда обильны в палиноспектрах морских осадков, благодаря хорошим флотационным способностям [Руденко, Полякова, 2001], столь нетипично высокая доля малотранспортабельных спор Lycopodium dubium Zoega может служить признаком снижения границы арктогорно-тундрового пояса. ПЗ-5 соответствуют интервалы 40-90 см (ст. 17-45), 30-90 см (ст. 17-1), 35-90 см (ст. 9-11 и 9-23).

Существенно новые черты отличают подповерхностную ПЗ-6 максимума кустарничковых берез: количество пыльцы хвойных растений уменьшается до значений, характерных для современных палиноспектров региона, постоянно присутствие пыльцы ольхи, вересковых, в травянистой части - злаков и осок.

Палеоклимат и фазы развития растительности

Сопоставление границ выделенных палинозон с соответствующими периодами модифицированной шкалы Блитта-Сернандера свидетельствует об изменении растительного покрова побережья Чешской губы под влиянием изменения климата Северного полушария, причем, региональные особенности в пыльцевых записях проявились достаточно четко. В течение всего голоцена пространственная картина растительного покрова юго-восточного побережья Баренцева моря оставалась очень динамичной и ярко мозаичной, отражавшей неоднородность местных экологических режимов. Господствующими элементами этой мозаики оставались четыре типа растительности - тундростепь, тундра (в том числе горная), лесотундра и редкостойная северная тайга. Среди экологических факторов, определивших последовательные изменения в составе растительности, главную роль играл климат при участии таких дополнительных факторов, как экспозиция склонов, приуроченность к речным долинам, подстилающие породы, ингрессия моря.

В голоцене растительность прошла 6 фаз развития, каждая из которых характеризуется соответствующей палинозоной.

I фаза - наиболее контрастного и экологически неоднородного растительного покрова. Его ядро, как и ныне на полуострове Канин [Юрцев и др., 1978], состояло, преимущественно из гипоарктических низкорослых кустарничков-мезофитов, характерных для современных южных тундр. Значительную роль играли ерниковые ассоциации. Вторую группу образовывали открытые сообщества галофитов, закрепившихся на приморских лайдовых лугах и соседствовавших с апофитами верхней осушаемой литорали. По берегам рек селились влаголюбивые сообщества с участием лесных компонентов, адаптировавшихся к суровым климатическим условиям и бедности почв (ольховники, черничники, хвощи, лесные плауны). Климат пребореала, несмотря на существенное смягчение в сравнении с экстремально неблагоприятными условиями позднеледниковья, оставался еще достаточно суровым и сухим, чтобы местами сохранялись «островки» из перигляциальных криоксерофитов (полынь, возможно, часть маревых).

II фаза соответствует массовому расселению лесных элементов в условиях дальнейшего смягчения климата, в результате которого сложился тип растительного покрова, в котором доминирующее положение заняли бореальные виды, широко представленные в современной флоре тайги. Боровой ценогенетический комплекс приобрел важное, возможно, ведущее значение (сосна обыкновенная, лесные плауны, зеленые мхи, папоротники рода Pteridium). Березняковый и ерниковый комплексы занимали подчиненное положение, но постепенно теснили луговые травянистые сообщества. В горно-тундровом поясе сохранялись ледниковые реликты (дриады, камнеломки, арктические плауны).

III фаза - продвижения к северу от Полярного круга границы темнохвойно-таежных лесов и широкого распространения ольшаников в условиях климатического оптимума. Дальнейшее нарастание теплообеспеченности обусловило постепенное замещение сосновых редколесий березовыми. Региональной спецификой палиноспектров атлантического оптимума является отсутствие пыльцы неморальных термофильных компонентов, что является следствием затрудненного водообмена с акваторией Баренцева моря, в осадки которого пыльца широколиственных пород поступает, скорее всего, с атлантическими водами из продуцирующих ее лесов Западной Европы [Руденко, Полякова, 2001].

Реакция растительности на новую волну холода и нарастание сухости климата в конце атлантического оптимума (IV фаза) проявилась в обеднении травяно-кустарничкового яруса и в замещении березово-еловых формаций сосновыми редколесьями. На этом этапе усиливается роль сибирских элементов в составе флоры таежной зоны.

В последующем природные условия региона менялись незначительно. Палинологические данные указывают на довольно сухие климатические условия суббореала (V фаза), что определило вытеснение термофильных березняков сосновыми редколесьями, селившимися по песчаным речным террасам. Последняя VI фаза характеризует похолодание и существенное увлажнение в субатлантике, обусловившее формирование осоково-болотных фитоценозов по побережью Чешской губы.

Литература

Агарков А.П. и др. Отчет о проведении опытно-методической геологической съемки Чешской губы Баренцева моря в масштабе 1:200 000 на площади листов Q-38-IV и Q-38-V в 1983-1986 гг. Кн. 1. Мурманск: МАГЭ, 1985. 266 с.

Государственная геологическая карта СССР. Масштаб 1:1 000 000. (Новая серия). Лист Q-38, 39 (Мезень). / Ред. В.И. Башилов. Л., ВСЕГЕИ, 1985.

Павлидис Ю.А., Ионин А.С., Щербаков Ф.А., Дунаев Н.Н., Никифоров С.Л. Арктический шельф. Позднечетвертичная история как основа прогноза развития. М.: ГЕОС, 1998. 188 с.

Палеопалинология / под общ. ред. И.М. Покровской. Л.: Недра. Т. 1. С. 34-39.

Скоробогатько А.В. Генетические типы морских голоценовых отложений Восточно-Колгуевского участка шельфа Баренцева моря // Проблемы кайнозойской палеоэкологии и палеогеографии морей Северного Ледовитого океана. М.: Наука, 1992. С. 53-60.

Руденко О.В. Субфоссильные палиноспектры Чешской губы Баренцева моря // Палинология: стратиграфия и геоэкология. Сб. научн. тр. XII Всеросс. палинологической конф. СПб.: ВНИГРИ, 2008. С. 172-178.

Руденко О.В., Полякова Е.И. Особенности формирования спорово-пыльцевых спектров в поверхностных осадках Баренцева моря // Седиментологические процессы и эволюция морских экосистем в условиях морского перигляциала. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН. 2001. С.111-120.

Юрцев Б.А., Толмачев А.И., Ребристая О.В. Флористическое разнообразие и районирование Арктики. Арктический флористический регион (под ред. Б.А. Юрцева). Л: Наука, 1978. С. 9-66.

Matthiessen J., Kunz-Pirrung М, Mudie P.J. 2000. Freshwater chlorophycean algae in recent marine sediments of the Beaufort, Laptev and Kara Seas (Arctic Ocean) as indicators of river runoff // International Journal of Earth Sciences. 2000. Vol. 89, P. 470-485.

Prentice C.I., Guiot J., Huntley В., Jolly D., Cheddadi R. Reconstructing biomes from palaeoecological data: a general method and its application to European pollen data at 0 and 6 ka // Climat Dynam. 1996. Vol. 12. P. 185-194.

Tarasov P.E., Webb Т., Andreev A.A., Afanaseva N.B., Berezina N.A., Bezusko L.G., Blyakharchuk T.A., Bolikhovskaya N.S., Cheddadi R., Chernavskaya M.M., Chernova G.M., Dorofeyuk N.I., Dirksen V.G., Elina G.A., Filimonova L.V., Glebov F.Z., Guiot J., Gunova V.S., Harrison S.P., Jolly D., Khomutova V.I., Kvavadze E.V., Osipova I.R., Panova N.K., Prentice I.C., Saarse L., Sevastyanov D.V., Volkova V.S., Zernitskaya V.P. Present-day and mid-Holocene biomes reconstructed from pollen and plant macrofossil data from the former Soviet Union and Mongolia