Детальная реконструкция функционального состояния болота как отклик на изменения континентального климата голоцена (средняя тайга Западной Сибири)

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки краткосрочных прогнозов функционального состояния основных ландшафтов и климата Западной Сибири, учитывающих региональные особенности отклика болот на изменения континентального климата голоцена. Цель работы: детальная реконструкция динамики растительных сообществ, водных режимов и торфонакопления среднетаежного олиготрофного болота с учетом влияния палеокриогенных процессов. Методы исследования: детальные (с шагом 1-5 см) исследования ботанического состава и физико-химических свойств торфа; радиоуглеродное датирование (13 дат) торфяных отложений; реконструкция фитоценозов и водных режимов традиционными палеоэкологическими методами; реконструкция палеокриогенных процессов на основе системно-эволюционного методического подхода к поиску нарушений аутогенного развития и комплекса биоиндикаторов из криолитозоны; авторская методика корректировки хронологии торфонакопления с учетом его перерывов; сравнительный анализ полученных данных и данных региональных реконструкций климата. Результаты. Выполнена реконструкция динамики растительных сообществ, водного режима и аккумуляции торфа и углерода. Выявлены многочисленные нарушения аутогенного развития болота частыми сменами гидротермического режима климата и палеокриогенными процессами. Выявлено, что инициация и пульсирующий характер заболачивания хорошо дренированной песчаной террасы обусловлены влиянием деградации многолетнемерзлого водоупора около 7145 кал. лет назад и его формированием около 6520 кал. лет назад. Прекращения аккумуляции торфа около 4600-3950, 2150-1770 и 1550-1340 кал. лет назад обусловлены формированием крупных многолетнемерзлых бугров пучения в сухие похолодания и термокарстовых озер в последующие потепления. Наряду с озерами и их сплавинами, наиболее влажными были стадии развития около 5350, 3760, 3264, 3025, 2852, 1120-920, 870-600 кал. лет назад. Долговременная скорость аккумуляции углерода равна 20,4 г/м2 в год, максимальные скорости (40,6-45,0 г/м2 в год) были в периоды похолодания, в основном влажного 3170-2815 кал. лет назад, влажных потеплений и похолоданий 1000-560 кал. лет назад. Показано, что учет палеокриогенных процессов, использование дат-аналогов и слоев торфа-аналогов позволяет значительно повысить качество реконструкции функционального состояния болота и получить объективные данные по динамике аккумуляции торфа и С.

The relevance of the discussed issue is caused by the need to develop short-term forecasts of the landscape functional state and climate of Western Siberia considering regional mire response to the changes in the Holocene climate. The main aim of the study is the detailed reconstruction of the dynamics of plant communities, water regimes and peat accumulation of middle taiga bog considering the influence of paleocryogenic processes. The methods used in the study: detailed (1-5 cm) study of the macrofossils composition and physic-chemical properties of peat, radiocarbon dating (13 dates) peat deposits; reconstruction of phytocenoses and water regimes by traditional paleoecological methods, reconstruction of paleocryogenic processes based on the system-evolutionary methodical approach of searching violations in autogenous mire development and complex of bio-indicators from permafrost zone; author's method of adjusting the chronology with account of peat accumulation stopping; comparative analysis of the obtained data and regional climate reconstructions. The results. The author has carried out the reconstruction of the dynamics of plant communities, water regime and peat and carbon accumulation and identified numerous violations of autogenous bog development caused by frequent changes in climate hydrothermal regime and paleocryogenic processes. Initiation and pulsating character of paludification of well-drained sandy terraces are cused by the influence of degradation of waterproof permafrost ca. 7145 cal. BP, and its formation ca. 6520 cal. BP. Peat accumulation stopping ca. 4600-3950, 2150-1770 and 1550-1340 cal. BP is conditioned by formation of Palsa in dry cooling and thermokarst pools in the subsequent warming. Along with pools and their floating, the wettest stages of development were ca. 5350, 3760, 3264, 3025, 2852, 1120-920, 870-600 cal. BP. Long-term carbon accumulation rate is equal to 20,4 g m-2 yr-1 with maximum rates 40,6-45,0 g m-2 yr-1 in cooling, mostly wet ca. 3170-2815 cal. BP, wet warming and cooling ca. 1000-560 cal. BP. It was shown that account of paleocryogenic processes, use of date-analogs and peat layer-analogs can significantly improve the quality of the reconstruction of the mire functional state and obtain objective dates on dynamics of peat and C accumulation.