РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ДИАТОМОВЫМ КОМПЛЕКСАМ ИЗ ОЗЁРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ - Journals
←
→
Транскрипция содержимого страницы
Если ваш браузер не отображает страницу правильно, пожалуйста, читайте содержимое страницы ниже
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2019, том 487, № 2, с. 192–197
ГЕОХИМИЯ
УДК 574.5; 561.26; 551.583.7
РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ
В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ ПО ДИАТОМОВЫМ КОМПЛЕКСАМ
ИЗ ОЗЁРНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
1
Член-корреспондент РАН Т. И. Моисеенко , Л. В. Разумовский2,*
Поступило 27.11.2018 г.
Проведена оценка информативности озёрных отложений в Западной Сибири для реконструкции но-
вейших геоэкологических и климатических изменений. Установлена возможность достоверной регис-
трации негативных изменений физико-химических параметров озёрных вод на основе классических
и инновационных методов диатомового анализа.
Ключевые слова: озёрные отложения, диатомовые комплексы, геоэкологические реконструкции.
DOI: https://doi.org/10.31857/S0869-56524872192-197
Проблема прогнозирования возможных негатив- ной части Гыданского полуострова; площадь водной
ных изменений в результате комплексного загряз- поверхности 4,3 км2. Озеро образовано двумя кот-
нения озёрных вод является приоритетным направ- ловинами, из которых одна в северной части более
лением в области природопользования и охраны глубокая (3 м).
окружающей среды. Как в планетарном, так и в ре- Отбор образцов, обработка проб, изготовление
гиональном масштабе гидрологическая среда явля- постоянных препаратов, подсчёт и идентификация
ется системой, которая мобильно реагирует на по- створок диатомей проводились по стандартным ме-
добное воздействие. К наиболее чувствительным тодикам [5, 6].
системам относятся озёрные экосистемы, особенно
расположенные в зоне арктической тундры. ОСОБЕННОСТИ
В свою очередь, в любой подобной системе ДИАТОМОВЫХ КОМПЛЕКСОВ
можно вычленить отдельные звенья, которые наи- В ИЗУЧЕННЫХ ОЗЁРАХ
более показательно регистрируют смену природных
и антропогенных событий. В эту категорию входят Выявленная диатомовая флора ДО оз. Лангти-
диатомовые сообщества, поскольку они являются бейто включает 124 вида, относящихся к 34 родам
структурообразующей группой для большинства отдела Bacillariophyta. Створки имеют хорошую со-
озёрных систем и руководящими микрофоссилиями хранность. Планктонные диатомеи составляют
при палеореконструкциях [1–4]. до 15%. Наибольшее видовое разнообразие принад-
лежит бентосным диатомеям: до 82% от общего ко-
В качестве объекта для оценки перспективности личества таксонов. В образцах идентифицировано
реконструкции новейших климатических изменений 3 вида древних морских переотложенных диатомей,
в Западной Сибири были выбраны два озера, рас- створок которых особенно много в самом верхнем
положенные в зоне тундры. Отобраны 2 колонки слое осадков.
донных отложений (ДО) из центральных частей озёр
Гольцовое (71°24′84″ с. ш., 78°50′58″ в. д.) и Лангти- На диатомовой диаграмме показано распределе-
бейто (71°03′50″ с. ш., 70°19′18″ в. д.). ние по разрезу некоторых доминирующих и пока-
зательных видов диатомей, а также приведены че-
Озеро Лангтибейто находится в северной части
тыре экозоны, выделенные по характеру диатомовых
полуострова Ямал. Озеро имеет округлую форму;
комплексов из оз. Лангтибейто (рис. 1).
площадь водной поверхности 10 км2; максимальная
глубина 4 м. Озеро Гольцовое расположено в север- Видовой состав и категории экологических групп
1 Институт геохимии и аналитической химии
в диатомовых комплексах типичны для пресных
им. В.И. Вернадского
водоёмов с холодной и чистой водой, со слабоще-
Российской Академии наук, Москва лочной или нейтральной реакцией среды. Следует
2 Институт водных проблем отметить, что диатомовые комплексы из оз. Ланг-
Российской Академии наук, Москва тибейто отличаются от озёрных комплексов Евро-
*E‑mail: lazy-lion@mail.ru пейского Севера России отсутствием ярко выражен-
192РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ... 193
ны
зо
ко
Э
0
D-IV
1,0
2,0
3,0
D-III
4,0
Интервал, см
5,0
6,0 D-II
7,0
8,0
D-I
9,0
9,5
Рис. 1. Диатомовая диаграмма донных отложений оз. Лангтибейто.
ных доминант в составе ассоциаций и большим о процессах общего угнетения озёрной экосистемы
видовым разнообразием (124 вида). под воздействием внешних факторов.
Для диатомовых комплексов, выявленных в са- В донных осадках оз. Гольцовое выявлена чрез-
мой верхней зоне (D-IV), характерно заметное вычайно бедная количественно, но достаточно
уменьшение доминирования первого по относи- р азнообразная по составу диатомовая флора.
тельной численности таксона, а в самом верхнем В образцах определено 107 видов и разновидностей
интервале (0,0–0,5 см) наблюдается полное исчез- диатомей, а также 5 таксонов силикофлагеллят.
новение выраженного доминирования всех иден- К пресноводным и пресноводно-солоноватоводным
тифицированных таксонов. Подобная направлен- диатомеям относятся 79 таксонов, из них 8 принад-
ность трансформации таксономической структуры лежит планктонным видам, 44 относятся к донным
диатомовых комплексов обычно свидетельствует диатомеям, а 27 являются видами-обрастателями.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 487 №2 2019194 МОИСЕЕНКО, РАЗУМОВСКИЙ
К солоноватоводным диатомеям, переносящим Отмечено изменение соотношений между дон-
лёгкое осолонение, относятся 5 видов. Наибольшего ными видами и обрастателями (уменьшение доли
видового разнообразия достигают донные диатомеи. последних) снизу вверх по разрезу колонки ДО, что
Обрастатели представлены 27 видами и разновид- свидетельствует о некотором увеличении глубины
ностями. Все створки пресноводных диатомей озера в каждом из выделенных этапов осадконакоп-
имеют хорошую сохранность и относятся к совре- ления.
менной флоре. Во время осадконакопления на первом этапе
Наряду с современными диатомеями, все (экозона D-I) диатомовые комплексы характеризуют
изученные образцы содержат переотложенные мор- условия формирования литоральной зоны с ней-
ские диатомеи и силикофлагелляты палеогенового трально-слабощелочной реакцией среды. Во втором
возраста. Всего установлено 22 таксона диатомей этапе развития озера (экозона D-II) возрастает
и 5 силикофлагеллят. Большинство переотложенных эвтрофированность бассейна. Во время накопления
диатомей имеют плохую сохранность. осадков третьей экозоны (D-III) в большинстве
Характерным для исследуемой колонки является образцов отмечены представители золотистых во-
присутствие в ряде образцов золотистых водорослей дорослей, их обилие превышает количество прес-
(Chrysophyta), которые являются представителями новодных диатомей. В составе диатомового ком-
голарктических планктонных форм, характерных плекса отмечается увеличение количества видов —
для стоячих пресных вод. индифферентов и галофилов. Возможно увеличение
площади озера и одновременное повышение его
На диатомовой диаграмме показано распределе-
трофического статуса.
ние по разрезу некоторых доминирующих и пока-
зательных видов диатомей из оз. Гольцовое, а также Четвёртый этап (экозона D-IV) отмечен сниже-
приведены четыре экозоны, выделенные по диато- нием и без того невысокой численности диатомей.
меям (рис. 2). Вероятно, это связано с ухудшением условий их
ны
зо
ко
Э
0
1,0
2,0
3,0 D-IV
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0 D-III
Интервал, см
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0 D-II
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
D-I
21,0
22,0
23,0
Рис. 2. Диатомовая диаграмма донных отложений оз. Гольцовое.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 487 №2 2019РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ... 195
существования — похолоданием или осолонением Соответственно при расчёте pH и температуры
бассейна. (Т) применён аналогичный метод, что и при расчёте
численных значений S:
РЕКОНСТРУКЦИЯ ФИЗИКО-
ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЗЁР
pH =
∑ phi × k , T =
∑ ti × k ,
В НОВЕЙШЕЕ ВРЕМЯ
∑k ∑k
Помимо классических форм диатомового анализа
в работе был применён принцип унификации био- где phi и ti — индивидуальные численные значения
индикационных методов (УБМ) [2]. для каждого таксона-индикатора.
Принцип УБМ состоит в следующем: в качестве При наличии данных, представленных в виде
образца реконструкции численных значений pH численного интервала, рассчитывается его среднее
и температуры была взята методика расчёта индекса значение:
сапробности S по Сладечеку [7]:
phmin + phmax t +t
phi = , ti = min max .
S =
∑ si × k ,
2 2
∑k Исходной информационной базой данных для
где si — индивидуальное численное значение са- расчёта численных значений pH и Т послужила ра-
пробности для каждого таксона-индикатора, а k — бота [9].
коэффициент относительного обилия каждого так- Следует особо подчеркнуть, что основной поло-
сона-индикатора, рассчитанный по шестиступен- жительной стороной авторской методики является
чатой шкале [8]. достоверная реконструкция темпов и направленно-
Экозоны
s pH t, °C
0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 6,9 7,0 7,1 7,2 7,3 15 16 17 18 19 20
0 0 0
D-IV D-IV D-IV
1,0 1,0 1,0
2,0 2,0 2,0
3,0 3,0 3,0
D-III D-III D-III
4,0 4,0 4,0
5,0 5,0 5,0
6,0 D-II 6,0 D-II 6,0 D-II
7,0 7,0 7,0
8,0 8,0 8,0
D-I D-I D-I
9,0 9,0 9,0
10,0 10,0 10,0
Рис. 3. Изменение численных значений параметров гидросреды в оз. Лангтибейто: сапробности, рН, температуры.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 487 №2 2019196 МОИСЕЕНКО, РАЗУМОВСКИЙ
сти изменения pH и Т, а не расчёт численных зна- приуроченности — 17 таксонов. Расчёт численных
чений как таковых. значений палеотемператур характеризует озеро как
В образцах ДО из оз. Лангтибейто было иденти- холодноводный водоём (16,75–10,0 °С) (рис. 4). Для
фицировано 57 таксонов, входящих в группу инди- холодноводного заполярного водоёма у оз. Гольцо-
каторов сапробности. В группу по рН‑приурочен- вого установлен достаточно высокий трофический
ности включён 71 таксон-индикатор; в группу статус: среднее значение индекса сапробности
по температурной приуроченности — 13 таксонов. Sср = 1,46, что находится практически на границе
между олигосапробной и β-мезосапробной зонами
Расчёт численных значений палеотемператур
(рис. 4). Изменение значений pH меняется в интер-
установил их изменение в интервале 19,7–15,8 °С
вале 7,34–6,16 (рис. 4). Характер изменения значе-
(рис. 3). Это свидетельствует о высокой степени
ний pH может определяться трансгрессивными
прогрева водных толщ в периоды “открытой воды”
воздействиями на акваторию озера.
и деградации ледяного покрова. Никаких значимых
изменений показателя индекса сапробности S не за- Результаты исследования озёрных отложений
регистрировано (1,24–0,99). Озеро характеризуется наглядно продемонстрировали перспективность
как олиго-сапробный водоём, что типично для этих применения биоиндикационных методов на основе
широт (рис. 3). диатомового анализа для реконструкции новейших
Расчёт численных значений pH подтвердил вы- климатических изменений в арктических районах
воды, сделанные на основе классических методов Западной Сибири.
диатомового анализа: водоём характеризуется сла- В донных отложениях из обоих озёр выявлена
бощелочной или нейтральной реакцией среды, зна- значимая сопряжённость между экозонами, выде-
чения pH меняются в интервале 6,93–7,2 (рис. 3). ленными классическими методами диатомового
В образцах ДО из оз. Гольцовое было идентифи- анализа, и характером изменения реконструиро-
цировано 47 таксонов, входящих в группу индика- ванных гидрологических параметров на основе УБМ.
торов сапробности. В группу по рН‑приуроченности Несмотря на то что корреляционные связи
включено 70 таксонов, в группу по температурной между параметрами гидросреды выражены слабо,
Экозоны
s pH t, °C
0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0
0
1,0
2,0
3,0 D-IV
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0 D-III
Интервал, см
10,0
11,0
12,0
13,0
14,0
15,0 D-II
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0 D-I
21,0
22,0
23,0
Рис. 4. Изменение численных значений параметров гидросреды в оз. Гольцовое: сапробности, рН, температуры.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 487 №2 2019РЕКОНСТРУКЦИИ ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ЗАПАДНОЙ СИБИРИ... 197
в оз. Лангтибейто отмечена сходная траектория уве- tova E., Ponomarev V. I., Pystina T., Rätti O., Solo‑
личения численных значений сапробности и тем- vieva N., Stenina A., Virtanen T., Young S. D. Multiple
пературы. Indicators of Human Impacts on the Environment in
the Pechora Basin, North-Eastern European Russia //
Источники финансирования. Работа выполнена
Ecol. Indicators. 2009. V. 9. P. 765–779.
при поддержке грантов РФФИ № 18–05–60012
и № 17–05–00673/19. 5. Давыдова Н. Н. Диатомовые водоросли — и
ндика-
торы природных условий водоемов в голоцене. Л.:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Наука, 1985. 244 с.
1. Моисеенко Т. И., Даувальтер В. А., Ильяшук Б. П., 6. Renberg I. A Procedure for Preparing Large Sets of
Каган Л. Я., Ильяшук Е. А. Палеоэкологическая ре- Diatom Slides from Sediment Cores // J. Paleolimnol.
конструкция антропогенной нагрузки // ДАН. 1990. V. 4. P. 87–90.
2000. Т. 370. № 1. С. 115–200. 7. Slàdeček V. System of Water Quality from Biological
2. Моисеенко Т.И., Разумовский Л.В. Новая методика Point of View // Arch. Hydrobiol. Ergeb. Limnol. 1973.
реконструкции катионно-анионного баланса № 7. 218 p.
в озерах (диатомовый анализ) // ДАН. 2009. Т. 427.
№ 1. С. 132–135. 8. Руководство по гидробиологическому монито-
3. Разумовский Л. В., Моисеенко Т. И. Оценка про- рингу пресноводных экосистем / Под ред.
странственно-временных трансформаций озерных В. А. Абакумова. СПб.: Гидрометеоиздат, 1992.
экосистем методом диатомового анализа // ДАН. 320 с.
2009. Т. 429. № 2. С. 274–277. 9. Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В.
4. Walker T.R., Crittenden P.D., Dauvalter V.A., Jones V., Биоразнообразие водорослей — и ндикаторов окру-
Kuhry P., Loskutova O., Mikkola K., Nikula A., Pa‑ жающей среды. Тель-Авив, 2006. 500 с.
RECONSTRUCTION OF ENVIRONMENTAL CHANGES
BY THE DIATOM COMPLEXES OF LAKE SEDIMENTS
IN WESTERN SIBERIA
1
Corresponding Member of the RAS T. I. Moiseenko , L. V. Razumovsky2
1
Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences,
Moscow, Russian Federation
2
Water Problems Institute of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russian Federation
Received November 27, 2018
Evaluation of Western Siberia lake sediments information content to reconstruct the latest geo-environmental
and climatic changes. The possibility of reliable registration of negative changes in physical and chemical param-
eters of lake waters on the basis of classical and innovative methods of diatom analysis.
Keywords: lake sediments, diatom complexes, geoecological reconstructions.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 487 №2 2019Вы также можете почитать
