Фитолитные и Палеоландшафтные свидетельства изменения окружающей среды на юге Восточно-Европейской равнины в плейстоцене

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена реконструкция палеоклиматических закономерностей формирования лёссово-почвенной серии разреза Чумбур-Коса, Приазовье (МИС-17…МИС-1) и оценена возможность использования фитолитного анализа для диагностики растительного покрова в межледниковые и ледниковые периоды плейстоцена. С помощью показателя магнитной восприимчивости рассчитано среднее годовое количество атмосферных осадков. Установлено, что в плейстоцене происходила направленная смена климата в сторону аридизации, при которой количество осадков снижалось в межледниковые периоды с 600 до 550 мм/год, в ледниковые не превышало 200–250 мм/год. Аридизация климата приводила к ксерофитизации растительных сообществ, снижению биопродуктивности и ландшафтного разнообразия. В теплые интервалы плейстоцена преобладали лугово-разнотравные ассоциации, которые при наступлении ледникового этапа сменялись на остепненные. Природно-климатические зоны находились в пределах современных границ, демонстрируя относительную устойчивость степных ландшафтов к глобальным климатическим колебаниям.

Об авторах

П. И. Калинин

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kalinin331@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-7252-2997
Россия, ул. Институтская, 2, Пущино, Московская область, 142290

О. Г. Занина

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: kalinin331@rambler.ru
Россия, ул. Институтская, 2, Пущино, Московская область, 142290

П. Г. Панин

Институт географии РАН

Email: kalinin331@rambler.ru
Россия, Старомонетный пер., 29, Москва, 119017

И. Ю. Кудреватых

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН

Email: kalinin331@rambler.ru
Россия, ул. Институтская, 2, Пущино, Московская область, 142290

Список литературы

  1. Алексеев А.О., Калинин П.И., Алексеева Т.В. Почвенные индикаторы параметров палеоэкологических условий на юге восточно-европейской равнины в четвертичное время // Почвоведение. 2019. № 4. C. 389–399. https://doi.org/10.1134/S0032180X19040026
  2. Алексеев А.О., Митенко Г.В., Шарый П.А. Количественные оценки палеоэкологических изменений в позднем голоцене на юге восточно-европейской равнины на основе магнитных свойств почв // Почвоведение. 2020. № 12. C. 1425–1435. https://doi.org/10.31857/S0032180X20120023
  3. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 488 с.
  4. Архив фактической погоды. Гидрометцентр России. https://meteoinfo.ru/archive-pogoda.
  5. Базилевич Н.И. Биологическая продуктивность экосистем Северной Евразии. М.: Наука, 1993. 293 с.
  6. Берг Л.С. О происхождении лесса // Известия РГО. 1916. Т. 52. № 8. С. 579–646.
  7. Болиховская Н.С. Эволюция лёссово-почвенной формации северной Евразии. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 270 с.
  8. Векторная карта природных зон РФ, обновление январь 2023 г. https://fedoroff.net/load/maps/karta/karta_prirodnykh_zon_rossii/90-1-0-348
  9. Величко А.А. Палеоклиматы и палеоландшафты внетропического пространства Северного полушария. Поздний плейстоцен–голоцен. М.: ГЕОС, 2009. 120 с.
  10. Величко А.А., Борисова О.К., Захаров А.Л., Кононов Ю.М., Константинов Е.А., Курбанов Р.Н., Морозова Т.Д. и др. Cмена ландшафтных обстановок на юге русской равнины в позднем плейстоцене по результатам исследования лёссово-почвенной серии Приазовья // Известия РАН. Сер. Географическая. 2017. № 1. С. 74–83. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2017-1-74-83
  11. Величко А.А., Морозова Т.Д. Основные черты почвообразования в плейстоцене на восточно-европейской равнине и их палеогеографическая интерпретация // Эволюция почв и почвенного покрова. Теория, разнообразие природной эволюции и антропогенных трансформаций почв. М.: ГЕОС, 2015. С. 321–337.
  12. Величко А.А., Морозова Т.Д., Борисова О.К., Тимирева С.Н., Семенов В.В., Кононов Ю.М., Титов В.В., Тесаков А.С., Константинов Е.А., Курбанов Р.Н. Становление зоны степей юга России (по материалам строения лессово-почвенной формации Доно-Азовского региона) // Доклады АН. 2012. Т. 445. № 4. С. 464. https://doi.org/10.1134/s1028334x12080107
  13. Гольева А.А. Фитолиты и их информационная роль в изучении природных и археологических объектов. М., 2001. 140 с.
  14. Додонов А.Е., Симакова А.Н., Гольева А.А. Климато-стратиграфическое расчленение средне-позднеплейстоценовых лёссов Средней Азии на примере лёссово-почвенного разреза Дараи Калон (Южный Таджикистан) // Актуальные проблемы палинологии на рубеже третьего тысячелетия. М., 1999. С. 80–91.
  15. Егоров В.В. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 221 с
  16. Занина О.Г., Лопатина Д.А. Биоиндикаторы условий формирования верхненеоплейстоценовых каргинских и сартанских отложений Колымской низменности и особенности их тафономии при многократном воздействии криогенных факторов // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2022. Т. 30. № 5. С. 111–128. https://doi.org/10.31857/S0869592X22050076 Q2
  17. Занина О.Г., Лопатина Д.А. Изучение криогенной трансформации биогенных новообразований в экосистемах Северо-Востока России // Почва как компонент биосферы: эволюция функционирование и экологические аспекты. Матер. конф. М.: Товарищество научных изданий КМК, 2020. С. 67–68.
  18. Калинин П.И., Алексеев А.О., Савко А.Д. Лёссы, палеопочвы и палеогеография квартера юго-востока Русской равнины. Воронеж: Воронежский гос. ун-т, 2009. 139 с.
  19. Калинин П.И., Алексеев А.О. Геохимическая характеристика лёссово-почвенных комплексов Терско-Кумской равнины и Азово-Кубанской низменности // Почвоведение. 2011. № 12. С. 1436.
  20. Константинов Е.А., Захаров А.Л., Сычёв Н.В., Мазнева Е.А., Курбанов Р.Н., Морозова П.А. Лёссонакопление на юге европейской России в конце четвертичного периода // Вестник РАН. 2022. T. 92. № 6. C. 572–582. https://doi.org/10.31857/S0869587322060068
  21. Ландшафтная карта СССР. М-б 1: 2500 000 / Отв. ред. Гудилин И.С. М.: Министерство геологии СССР, 1980. 16 л.
  22. Макеев А.О. Поверхностные палеопочвы лессовых водоразделов Русской равнины. М.: Молнет, 2012. 260 с.
  23. Минашина Н.Г., Шишов Л.Л. Гипсоносные почвы: распространение, генезис, классификация // Почвоведение. 2002. № 3. С. 273–281.
  24. Морозова Т.Д. Развитие почвенного покрова Европы в позднем плейстоцене. М.: Наука, 1981. 282 с.
  25. Нестерук Г.В., Хохлова О.С., Ильина Л.П., Сверчкова А.Э., Сушко К.С. Палеоэкологические условия кубано-приазовской низменности в эпоху бронзы и раннего железного века на основе изучения погребенных почв // Почвоведение. 2021. № 11. C. 1306–1321. https://doi.org/10.31857/S0032180X21110095
  26. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта. М.: Астрея 2000, 1999. 798 с.
  27. Щелинский В.Е., Очередной А.К., Титов В.В. Ранний и средний палеолит Приазовья: современное состояние исследований. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2022. 304 с.
  28. Халчева Т.А. Различие минералогического состава лессовых горизонтов Русской равнины // Лессы, погребенные почвы и криогенные явления на Русской равнине. М.: Наука, 1972. С. 49–59.
  29. Beck H., Zimmermann N.E., McVicar T.R., Vergopolan N., Berg A., Wood E.F. Present and future Köppen-Geiger climate classification maps at 1-km resolution // Scientific Data. 2018. V. 5. P. 180214. https://doi.org/10.1038/sdata.2018.214
  30. Cabanes D., Shahack-Gross R. Understanding fossil phytolith preservation: the role of partial dissolution in paleoecology and archaeology // PLOS ONE. 2015. V.10. P. 1–16. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0125532
  31. Chen J., Stevens T., Yang T., Qiang M., Matishov G., Konstantinov E., Kurbanov R. et al. Revisiting late pleistocene loess–paleosol sequences in the azov sea region of russia: chronostratigraphy and paleoenvironmental record // Frontiers Earth Sci. 2022. V. 9. P. 808157. https://doi.org/10.3389/feart.2021.808157
  32. Chen J., Yang T., Matishov G., Velichko A.A., Zeng B., He Y., Shi P.-H. Luminescence chronology and age model application for the upper part of the Chumbur-Kosa loess sequence in the Sea of Azov, Russia // J. Mountain Sci. 2018. V. 15. P. 504–518. https://doi.org/10.1007/s11629-017-4689-0
  33. Danin A., Ganor E. Trapping of airborne dust by mosses in the Negev Desert, Israel // Earth Surface Processes and Landforms. 1991. V. 16. P. 153–162. https://doi.org/10.1002/esp.3290160206
  34. Kalinin P.I., Kudrevatykh I. Yu., Malyshev V.V., Pilguy L.S., Buhonov A.V., Mitenko G.V., Alekseev A.O. Chemical weathering in semi-arid soils of the Russian plain // Catena. 2021. V. 206. P. 105554. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105554
  35. Kudrevatykh I.Y., Kalinin P.I., Mitenko G.V., Alekseev A.O. The role of plant in the formation of the topsoil chemical composition in different climatic conditions of steppe landscape // Plant and Soil. 2021. V. 465. P. 453–472. https://doi.org/10.1007/s11104-021-05019-3
  36. Latorre F., Honaine M.F., Osterrieth M.L. First report of phytoliths in the air of Argentina // Aerobiologia. 2012. V. 28. P. 61–69. https://doi.org/10.1007/s10453-011-9211-5
  37. Liang Y., Yang, Tb., Velichko, A.A., Zeng B., Shi P.-H., Wang L.-D., He Y. et al. Paleoclimatic record from Chumbur-Kosa section in Sea of Azov region since Marine Isotope Stage 11 // J. Mountain Sci. 2016. V. 13. P. 985–999. https://doi.org/10.1007/s11629-015-3738-9
  38. Maher B.A., Possolo A. Statistical models for use of palaeosol magnetic properties as proxies of palaeorainfall // Global and Planetary Change. 2013. V. 111. P. 280–287. https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2013.09.017
  39. Maher B.A., Thompson R., Zhou L.P. Spatial and temporal reconstructions of changes in the Asian palaeomonsoon: A new mineral magnetic approach // Earth Planetary Sci. Lett. 1994. V. 125. P. 461–471. https://doi.org/10.1016/0012-821X(94)90232-1
  40. Makeev A.O. Pedogenic alteration of aeolian sediments in the upper loess mantles of the Russian plain // Quater. Int. 2009. V. 209. P. 79–94. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2009.03.007
  41. Neumann K., Strömberg C.A.E., Ball T., Albert R.M., Vrydaghs L., Cummings L.S. International Code for Phytolith Nomenclature (ICPN) 2.0 // Annals of Botany. 2019. V. 124. P. 189–199. https://doi.org/10.1093/aob/mcz064
  42. Panin P.G., Timireva S.N., Morozova T.D., Kononov Y.M., Velichko A.A. Morphology and micromorphology of the loess-paleosol sequences in the south of the East European plain (MIS 1–MIS 17) // Catena. 2018. V. 168. P. 79–101. https://doi.org/10.1016/j.catena.2018.01.032
  43. Panin P., Kalinin P., Filippova K. Sychev N., Bukhonov A. Paleo-pedological record in loess deposits in the south of the East European plain, based on Beglitsa-2017 section study // Geoderma. 2023. V. 437. P. 116567. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116567
  44. Pearsall D.M. Paleoethnobotany // International Encyclopedia of the Social & Behavioral Sciences. Oxford: Elsevier, 2015. V. 17. P. 456–461. https://doi.org/10.1016/b978-0-08-097086-8.13007-7
  45. Retallack G.J. Soils and global change in the carbon cycle over geological time // Treatise Geochem. 2003. P. 581–605. https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/05087-8
  46. Runge E.C.A., Walker T.W., Howarth D.T. A study of late Pleistocene loess deposits, South Canterbury, New Zealand: Part I. Forms and amounts of phosphorous compared with other techniques for identifying paleosols // Quater. Res. 1974. V. 4. P. 76–84. https://doi.org/10.1016/0033-5894(74)90009-X
  47. Sprafke T., Obreht I. Loess: Rock, sediment or soil – What is missing for its definition? // Quater. Int. 2016. V. 399. P. 198–207. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.03.033
  48. Timireva S.N., Kononov Yu.M., Sycheva S.A., Taratunina N.A., Kalinin P.I., Filippova K.G., Zakharov A.L., Konstantinov E.A., Murray A.S., Kurbanov R.N. Revisiting the Taman peninsula loess-paleosol sequence: Middle and Late Pleistocene record of Cape Pekla // Quater. Int. 2022. V. 620. P. 36–45. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2021.06.010
  49. Van Ranst E. Soil Atlas of Europe. European Commission. Belgium: Brussels, 2005. 128 p.
  50. Velichko A.A., Catto N.R., Kononov Yu.M., Morozova T.D., Novenko E.Yu., Panin P.G., Ryskov G.Ya. et al. Progressively cooler, drier interglacials in southern Russia through the quaternary: evidence from the sea of Azov region // Quater. Int. 2009. V. 198. P. 204–219. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2008.06.005
  51. Velichko A.A., Faustova M.A., Pisareva V.V., Gribchenko Yu.N., Sudakova N.G., Lavrentiev N.V. Glaciations of the East European plain: distribution and chronology // Developments Quater. Sci. 2006. V. 15. Ch. 26. P. 337–359. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-53447-7.00026-X
  52. Yang S., Ding F., Ding Z. Pleistocene chemical weathering history of Asian arid and semi-arid regions recorded in loess deposits of China and Tajikistan // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 1695–1709. https://doi.org/10.1016/j.gca.2005.12.012

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Строение лёссово-почвенной серии Чумбур-Коса и ее географическое положение.

Скачать (717KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Реконструкция среднего годового количества атмосферных осадков на основе показателя магнитной восприимчивости (МВ), а также геохимические коэффициенты, используемые для оценки биологической активности, биопродуктивности, карбонатности и выветривания в лёссово-почвенной серии Чумбур-Коса. Красными точками показаны данные оптически стимулируемого люминесцентного датирования (ОСЛ), полученные для этих горизонтов в работах [31, 32]. Колонка нарисована Величко [12].

Скачать (282KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сумма фитолитов и количество морфотипов в лёссово-почвенной серии Чумбур-Коса; распределение основных экологических групп фитолитов в наиболее представительных фитолитных спектрах инжавинского, мезинского педокомплексов и борисоглебского, валдайского лёссов.

Скачать (226KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Формы, выделенные из палеопочв: 1, 4, 9, 16 – килевидные; 2, 3, 20–22 – веерообразные; 5–8, 10, 18 – трапециевидные лопастные; 11–14, 17, 19, 23 – удлиненные; 24–26 – усеченно-конические; 15 – округлая. Масштаб 20 мкм, если не указано другое. a – современная почва (агрочернозем), b – палеопочвы.

Скачать (552KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Фитолиты из валдайского лёсса: 1 – ткань злака с фитолитами, на вставке показан фитолит, который обособится, когда ткань разрушится. 2–9 – формы с нарушениями: 2 – разрушение части формы, 3 – разрушение верхнего слоя с изъязвлением внутренней части, 4–6 – коррозия поверхности, 7 – фестончатое изъязвление, 8–9 – прободение формы.

Скачать (438KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024