CC BY
51ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ
УДК 551.583.7
А. А. Коновалов, С. Н. Иванов
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕКОНСТРУКЦИИ ПАЛЕОКЛИМАТА ПО ГРУППОВЫМ ПАЛИНОСПЕКТРАМ (на примере Тюменско-Омского региона)
Разработаны рекомендации по реконструкции палеоклимата по групповым па-линоспектрам. Они регламентируют методику проведения следующих видов работ: отбор образцов грунта из скважин и обнажений для палинологического анализа и радиоуглеродного датирования; сбор и оценку сопутствущих метеопоказателей; выявление формул взаимосвязей климатических параметров друг с другом и с долевым содержанием доминанты групповых палиноспектров; расчет элементов палеоклимата, а также фитопродукции и фитомассы палеорастительности. Рекомендации предназначены для географов, климатологов, биологов, экологов и других специалистов, связанных с палеогеографическими исследованиями.
Методические рекомендации, палиноспектры, палеоклимат, палеорастительность, метеорологические данные, отбор проб, радиоуглеродное датирование.
1. Общие положения
1.1. Спорово-пыльцевой анализ (СПА) — ветвь палеоботаники, использующая статистический учет ископаемых пыльцы и спор [Сладков, 1967.
С. 13]; ведущий палеоботанический метод детальной климатостратиграфии с элементами прогноза [Чернова, 2004. С. 3-4]. СПА проводится для реконструкции палеогеографических условий местности — растительности, климата, почвы, географических зон, подзон и ландшафтов. Объектом палинологического анализа является спорово-пыльцевой спектр (СПС, палиноспектр). СПС — совокупность пыльцы и спор, как выпадающих из атмосферы на определенную поверхность суши или водоема в течение определенного времени, так и обнаруживаемых в ископаемом состоянии при СПА пробы осадочной породы или торфа, выраженная в виде процентного (долевого содержания, в сумме составляющего 1. — Авт.) соотношения ее компонентов [Сладков, 1967. С. 166].
1.2. Полные палиноспектры, достигающие 40 и более элементов растительности, по общему составу разделяют на три группы: 1) пыльцу деревьев и кустарников d1; 2) пыльцу кустарничков и трав с(2; 3) споры с(3, причем d1 + с(2 + с(3 = 1. Возможны и другие комбинации таксонов; например, пыльцу кустарников и кустарничков иногда выделяют в отдельную, четвертую, группу. Такие усредненные палиноспектры будем называть групповыми; группу с наибольшим долевым содержанием (условным весом) — доминантой О; остальные группы совместно — субдоминантой й3 = 1 - О. Двухкомпонентная система (доминанта + субдоминанта), или дихотомия, функционирует в режиме единства и борьбы противоположностей: сумма компонентов всегда равна 1, а увеличение (уменьшение) одного из них возможно только за счет уменьшения (увеличения) другого. Доля доминанты в таком трехгрупповом спектре, фактически сведенном к двухгрупповому, изменяется от 0,33 до 1.
Долевое содержание групп в усредненных палиноспектрах определяется по данным о составе полных палеоспектров, эти данные необходимы также для отнесения доминанты усредненных палиноспектров к влажной или засушливой части фитосферы (п. 1.3) при определении ее связей с климатом, вид которых неодинаков для этих частей фитосферы.
1.3. Различают ископаемые (фоссильные) и поверхностные (современные, субрецентные) палиноспектры. Последние нужны для установления количественных связей доминантной (или субдоминантной) группы с элементами современного климата, характер которых согласно принципу актуализма не менялся в течение последних по крайней мере 40-50 тыс. лет.
В поверхностных палиноспектрах лесотундры и тайги обычно доминирует пыльца деревьев и кустарников. В лесостепи и южнее роль доминанты постепенно переходит к пыльце кустарничков и трав, реже к спорам. Величина
D, независимо от состава, растет от тундры к южной тайге и подтайге с 0,33 до 1, а затем вновь понижается, примерно до 0,33 в зоне пустынь. Приблизительное распределение величины D в Тюменской и Омской областях показано на рис. 1. Область между изолиниями D = 0,33 на севере и юге, т. е. между холодными (арктическими) и жаркими пустынями, совпадает с устойчивой фитосферой. На обширной территории, включающей часть средней тайги, всю южную тайгу и подтайгу, величина D изменяется мало, в пределах 0,9-1. Центральную ось этой области, примерно проходящую по северной границе подтайги, назовем осью симметрии фитосферы, а все, что лежит севернее и южнее,— соответственно влажной (плювио-) и засушливой (ксеро-) фитосферами.
1.4. Для сопоставления с элементами климата используется обобщенная величина доминанты — Do6, изменяющаяся от 0 при D = 0,33 (на северной и южной границах устойчивой фитосферы) до 1 при D = 1 (в центре симметрии):
Do6 = (D - 0,33)/(1 - 0,33) = 1,5D - 0,5. (1)
1.5. Палинологический анализ ископаемых образцов комплексуется с радиоуглеродным, позволяющим определить (датировать) возраст геологических отложений в голоцене и верхнем плейстоцене в пределах последних примерно 40-50 тыс. лет. Отбор грунтовых проб для спорово-пыльцевого анализа и радиоуглеродного датирования входит в состав полевых работ объединенных экспедиций разного профиля, включающих геолого-стратигра-фические, почвенно-ботанические, климатические и палеогеографические исследования — исполнитель должен свободно ориентироваться в этих областях знания.
1.6. Анализу подвергаются все типы отложений, встречающиеся в исследуемом районе, включая придонные. Наиболее перспективным местом отбора проб для полной и достаточно надежной палеогеографической реконструкции местности с определением их возраста радиоуглеродным методом являются торфяные залежи.
1.7. Образцы для палинологического и радиоуглеродного анализа отбираются из вертикальных обнажений горных пород (грунта), естественных или искусственных (шурфов), или из скважин на заранее отмеченных глубинах (горизонтах) с соблюдением максимальной аккуратности, исключающей занос материала с других горизонтов.
1.8. СПА проводится в лабораторных условиях. Он включает два этапа:
1) химическую обработку грунтовых проб для извлечения из них «зерен»
пыльцы и спор [Методические рекомендации..., 1986].
Рис. 1. Изолинии О:
• — метеостанции. Остальные условные обозначения к рис. 1-3 см. в табл. 1
Материалы и оборудование: Термостойкие стеклянные стаканы емкостью 1000; 200 мл; мерная посуда. Конические пробирки, стеклянные палочки — мешалки, сифон. Соляная и фтористоводородная кислоты, едкий натр, йодистый калий и кадмий. Глицерин. Индикаторная, фильтровальная бумага. Восковой карандаш по стеклу. Центрифуга, электрическая плитка, водяная баня, аквадистиллятор. Технические весы, лабораторный микроскоп, набор сит, ареометр (шкала делений до 2,5 г/см3);
2) микроскопическое исследование пыльцы и спор с целью их идентификации желательно до вида.
Материалы и оборудование: Световой микроскоп, коллекции эталонных препаратов пыльцы и спор, атласы и определители.
1.9. Радиоуглеродное датирование (РД) требует сложного и дорогостоящего оборудования и проводится в специализированных лабораториях. При наличии средств результаты РД геологических отложений по пробам грунта целесообразно сравнить и скоррелировать с результатами РД зерен пыльцы и спор, извлеченных из этих же проб [Васильчук, 2002].
1.10. Методика проведения СПА и РД подробно изложена в [Васильчук, 2002; Сладков, 1967; Чернова, 2004] и далее не рассматривается.
2. Сбор образцов из обнажений
Необходимое снаряжение: фотоаппарат, рулетка (складной метр, мерная лента), масштабная рейка, лопатка, нож, пинцет, перчатки, прочные влагонепроницаемые (пластиковые) пакеты, скотч, безмен, журналы для регистрации отобранных образцов и зарисовок, карандаши, ластики, полевые сумки (при необходимости верхолазная страховочная веревка, каска и ремень, аптечка).
2.1. Обследуемое вертикальное обнажение тщательно расчищается на площади, достаточной для отчетливого представления о стратиграфии разреза. Зачищенный участок фотографируется с масштабной рейкой и указателем направления на север; производится его геологическое описание с зарисовкой колонки разреза, на которой отмечены места взятия образцов и проставлены их номера. Известные (ранее обследованные) обнажения описываются заново, самостоятельно, независимо от предшествующих описаний.
2.2. Образцы по возможности берутся (аккуратно вырезаются) снизу вверх по разрезу, последовательно из всех горизонтов или слоев. Предварительно на фронтальной стенке шурфа с помощью рулетки и лопатки (ножа) наносится разметка точек (горизонтов) взятия образцов.
2.3. Интервалы между горизонтами назначаются в зависимости от состава материала, слагающего породы, и мощности осадков. Обычно образцы отбираются послойно с интервалом 2-3 см — из почв, 5-10 см — из торфа, 5-15 см — из суглинков и супесей, 15-20 см — из толщ галечников и песков, во всех случаях включая поверхность почвы (реально — с глубины до 1 см).
2.4. Кроме того, берутся образцы, характеризующие нижнюю и верхнюю границы каждого выделяемого горизонта, пласта или свиты для выяснения условий начала и конца осадконакопления каждого стратиграфического подразделения. Во избежание смешивания материала из смежных горизонтов эти пробы берутся выше нижней границы и ниже верхней на 1-2 см.
2.5. Масса образцов для спорово-пыльцевого анализа должна быть равной в среднем 200-400 г (до 500 г в аридных районах) для минеральных пород и 40-150 г — для органических.
2.6. Образцы для радиоуглеродного датирования [Тишкин, 2001] берутся из тех же горизонтов, что и для спорово-пыльцевого анализа, при условии наличия в них автохтонного (коренного, не переотложенного — in situ) органического материала: торфа; костей животных, желательно с остатками ткани; скоплений неразложившейся древесины с корой, веточек, корней; древесного угля, оставшегося после лесных пожаров; хорошо выраженных в разрезе погребенных почв мощностью не меньше 0,5 м. Приблизительное содержание в образце автохтонной органики, необходимое для полноценного радиоуглеродного анализа:
— торф — 2-2,5 кг;
— древесный уголь, малозольный — 150 г, зольный — 300-500 г;
— «молодая» кость — 2,5-5 кг;
— погребенная почва — не менее 3 кг.
2.7. Исключаются из анализа (или его результаты используются только для приблизительной оценки возможного разброса дат): сильно разложившаяся (черная, ноздреватая) древесина, раковины моллюсков, обкатанные кости, сильно рассеянный детрит.
2.8. Собранные образцы аккуратно, с помощью металлических инструментов (пинцета, ножа), очищаются от современных корешков, осыпей земли с других горизонтов, органических веществ по п. 2.7.
2.9. Из каждого разреза должно быть набрано не менее 5-10 образцов для радиоуглеродного датирования (из 5-10 горизонтов). Возраст остальных, промежуточных, горизонтов может быть определен по интерполяции.
2.10. К каждому образцу прикладывается этикетка (бирка) с точным указанием местоположения и номера разреза, обозначения слоя, названия горной породы, номера образца, глубины отбора, назначения образца (для спорово-пыльцевого анализа или для радиоуглеродного датирования), даты и фамилии сборщика. Пробы для РД дополнительно снабжаются паспортом (обычно в форме заявления — просьбы о выполнении заказа), содержащим административную и географическую привязку объекта, сведения о его геоморфологическом положении, высоте над уровнем моря, типе растительности, глубине корневой системы, характере вмещающих пород, глубине взятия пробы; времени и способе подготовки пробы для передачи в лабораторию, условия ее хранения; указывается название экспедиции, учреждения, фамилия руководителя. Паспорт подписывается руководителями экспедиции (организации) с указанием даты. Этикетки и паспорт заполняются простым карандашом марки ТМ.
2.11. Образцы вместе с этикетками (и паспортом), завернутыми в полиэтиленовые пакетики, упаковываются в стеклянные или жестяные банки с плотно закрывающимися крышками или плотные влагонепроницаемые (пластиковые) пакеты и отправляются для проведения палинологического анализа и радиоуглеродного датирования. В ведомости учета образцов делаются соответствующие записи.
До отправки в лабораторию пробы хранятся в темном прохладном месте.
3. Сбор образцов из скважин
Необходимое снаряжение: комплект бурового инструмента, рабочие рукавицы, аптечка, фотоаппарат, рулетка (складной метр, мерная лента), лопатка, нож, упаковочные материалы, стеклянные или жестяные банки с плотно закрывающимися крышками, скотч, безмен, журналы для регистрации отобранных образцов и зарисовок, карандаши, ластики, рюкзаки или ящики для проб.
3.1. При отсутствии естественных обнажений или невозможности шурфования, например на увлажненной местности, грунтовые пробы (керны) для спорово-пыльцевого анализа и радиоуглеродного датирования извлекаются из пробуренных скважин.
3.2. Для бурения органогенных пород и рыхлых минеральных используются торфяные и геологические буры с пробоотборниками различной модификации. Основные части этих буров: челнок — устройство для извлечения керна длиной 25 см и крепящиеся к нему полые металлические штанги метровой длины, размеченные для определения глубины погружения бура на отрезки по 25 см.
3.3. Челнок бура Инсторфа [Пичугин, 1967] состоит из двух основных частей: ложки и сердечника. Ложка представляет собой полый полуцилиндр, суживающийся к концам. Оба края ложки остро отточены и предназначаются для срезания образца торфа от пласта залежи. Верхним концом ложка скреплена со штангой с возможностью поворота вокруг сердечника на 180°. Сердечник представляет собой стержень, плоский с одной стороны и снабженный гребнем с другой. При отборе образца гребень препятствует смещению частиц грунта и тем самым сохраняет его естественную структуру.
3.3.1. Образец отбирается посредством поворота ложки. При этом сердечник должен оставаться неподвижным. Для этого к нему прикреплены либо копье в нижнем его конце (первая модель бура Инсторфа), либо боковое крыло (вторая модель этого бура). И копье, и крыло, внедрившись в торфяную залежь, препятствуют вращению сердечника при отборе образца. Объем полости челнока в первой модели бура — 150 см3, во второй — 76,5 см3.
3.3.2. При работе бур Инсторфа в закрытом состоянии опускается в залежь в закрытом состоянии до глубины на 30-50 см выше места отбора образца. Затем поворотом ручки на 180° по часовой стрелке челнок открывается и в таком состоянии опускается дальше до отметки взятия образца — происходит заполнение челнока. Последующим поворотом ручки в обратном направлении также на 180о челнок закрывается и извлекается наружу.
3.4. Бур ИТАН-1 (конструкции А. В. Тишковича) [Там же] состоит из челнока с обсадной трубой, пластинчатого ножа и штанг. Размеры челнока: ширина в поперечном сечении 50 мм; высота 35 мм; рабочий объем 1480 см3; длина каждой штанги 1,5 м.
3.4.1. Перед погружением в залежь бур открывается, для этого поворотом штанги на 90° против часовой стрелки необходимо открепить нож и отвести его в верхнее крайнее положение. После погружения бура в залежь на заданную глубину штанги поворачиваются по часовой стрелке, открепляя тем самым нож. Затем пластинчатый нож досылается до отказа вниз, штанги снова поворачиваются по часовой стрелке, и бур извлекается из залежи. Преимущество бура ИТАН-1 перед другими бурами в том, что, обладая более длинным челноком, он обеспечивает более быструю проходку буровой скважины и забор большей массы пробы.
3.5. Основные устройства для извлечения образцов грунта из придонных отложений: пробоотборники с раскрывающимся цилиндром, землечерпалки, поршневые и управляемые тросами поршневые буры, пробоотборники камерного типа, замораживающие и вибрационные буры, ударные пробоотборники, пневматические буры, а также оборудование для извлечения керна описаны в литературе [Истошин, 1967; Чернова, 2004; Сієш а! а1., 2001]. Все они могут быть приспособлены и для отбора проб для палинологического и радиоуглеродного анализов.
4. Сбор поверхностных палинопроб и климатических показателей
Необходимое снаряжение: фотоаппарат, бинокль, топографические карты, GPS-навигатор, лопатка, нож, пинцет, перчатки, пластиковые пакеты, скотч, безмен, журналы для регистрации отобранных образцов, карандаши, ластики, полевые сумки (рюкзаки), гербарная папка, аптечка.
4.1. Отбирается слой менее 1 см или дернина [Васильчук, 2002. С. 5].
Время отбора — до начала или в конце массового цветения.
Сбор субрецентных проб сопровождается сбором климатических показателей данной местности. Из сравнительного анализа состава поверхностных палиноспектров и климатических показателей устанавливаются формулы их количественных связей. Эти формулы затем распространяются на все плей-стоцен-голоценовое время (принцип актуализма) и используются для реконструкции палеоклиматов на отрезки времени (даты), соответствующие возрасту данной пробы.
4.2. Отбор поверхностных проб на спорово-пыльцевой анализ необходимо планировать во всех растительных зонах, представленных в изучаемом регионе. В выборке должны присутствовать все типы спорово-пыльцевых спектров, которые могут встретиться в ископаемом материале района исследования. Охват пробами каждой растительной зоны должен быть одинаковым, т. е. по каждой зоне отбирается приблизительно одно и то же число поверхностных проб. При этом оно должно быть достаточно представительным (30 и более). Для достижения однородности выборки следует предусмотреть отбор проб с учетом фациальной характеристики отложений [Математические методы..., 1989. С. 7-8].
4.3. В каждом исследуемом районе берутся на анализ образцы:
а) руслового аллювия основного водотока;
б) руслового аллювия притоков;
в) аллювия поймы (в виде наилка);
г) аллювия поймы притоков;
д) старичного аллювия;
е) отложений надпойменных и водораздельных озер;
ж) отложений пойменных болот;
з) отложений надпойменных болот (завышена доля спор за счет сфагновых мхов);
и) напочвенных проб (небольшие искажения за счет пыльцы местных видов, т. е. находит отражение локальный характер растительности) [Пермяков, 1964. С. 82-83].
к) прибрежно-морской группы фаций (лагунные, пляжевые, подводносклоновые, мелководно-шельфовые) [Короткий, 2002].
Учитываются гранулометрический состав и морфометрические характеристики озерных котловин [Кабайлене, 1969].
4.4. В полевом дневнике дается подробное геоморфологическое и геобо-таническое описание участка местности, где взята проба, ее генетическая характеристика (торф, почва, пойменный аллювий и т. д.).
4.5. Усредненным поверхностным пробам, а следовательно, и конкретному палиноспектру, характеризующему определенный биогеоценоз, ставятся в соответствие данные о современном климате, полученные на ближайшей к месту их отбора метеостанции. Если это место равноудалено от нескольких метеостанций, то для этого спектра берутся усредненные данные.
4.6. Анализ климатических связей палиноспектров выполняется по основным (определяющим) метеопоказателям: среднегодовой температуре (tc, °С); температурам воздуха за самый теплый и самый холодный месяцы (t7
и ¿О; суммам температур ниже 0 °С и суммам температур выше 5 и 10 °С (градусосутки), характеризующих вегетационный период холодостойких и теплолюбивых растений, продолжительности теплого и холодного периодов года (сутки), индексу сухости (7 = B/LU, где B — годовой радиационный баланс, ккал/см2; и — годовая сумма осадков, см; L = 0,6 ккал/см3) и др. По этим данным составляются схематические карты распределения основных элементов климата (ЭК) на территории изучаемого района, совмещенные с картами геобо-танических зон (подзон), и таблицы с результами зонального осреднения ЭК.
Выборочные примеры таких карт и таблиц, составленных для Тюменской и Омской областей, приведены на рис. 2, 3 и в табл. 1 (по мат. [Справочник..., 1965-1968]).
Таблица 1
Распределение экстремальных и средних значений элементов климата
по зонам и подзонам
Зона (подзона) 7 ^10 и, °С Ґ7, °С ^, °С и, см
Т 0,4-0,8 0-370 -24,4 6,5-13 -10,5- -8 31-37
(0,6) (100) (9,8) (-9,3) (32)
Лт 0,7-1 370-660 -23,7 13-14 -8- -7 37-40
(0,75) (500) (13,5) (-7,5) (42)
СТ 0,9-1,1 660-930 (790) -23,5 14-15,5 -7- -5 40-48
(1) (14,8) (-6,3) (45)
СрТ 0,9-1,2 930-1370 -21,4 15,5-16,5 5, 5 ■I- 2, 5 41-54
(1,05) (1140) (16,0) (-4,0) (46)
ЮТ 1-1,3 1370-1570 -18,9 16,5-17,5 -2,5-0,3 45-50
(1,15) (1460) (17) (-0,9) (44)
Пт 1,25-1,3 1570-1680 -17,6 17,5-18 -0,3-0 40-45
(1,27) (1620) (17,8) (-0,1) (42)
СЛс 1,3-1,5 1680-1760 -18,4 17,5-18,5 0-0,3 35-40
(1,4) (1720) (18) (0,1) (38)
ТЛс 1,5-2 1760-2060 -18,6 18,5-19,5 (0-0,5) 30-35
(1,7) (1910) (19) (0,2) (35)
Примечание: Т — тундра, Лт — лесостепь, СТ — северная тайга, СрТ — средняя тайга, ЮТ — южная тайга, Пт — подтайга, СЛс — северная лесостепь, ТЛс — типичная лесостепь. В скобках — средняя величина ЭК.
5. Реконструкция палеоклимата
5.1. Реконструкция палеоклимата по доминанте группового палиноспек-тра выполняется в два этапа в камеральных условиях после получения результатов спорово-пыльцевого и радиоуглеродного анализов полевых образцов грунта.
5.2. На первом этапе выявляются формулы связи определяющих элементов климата с доминантой субрецентных групповых палиноспектров на всей исследуемой территории и в смежных районах.
Необходимые исходные данные: 1) субрецентные палиноспектры (полные и групповые), 2) доля доминанты группового палиноспектра, 3) определяющие климатические показатели по данным метеостанций (по п. 4.6).
5.2.1. Один из важнейших показателей климата — коэффициент сухости в плювио- (Лпл) и ксеро- (Лкс) фитосферах, безразмерный, как и О, определяется непосредственно в зависимости от О по формулам, учитывающим симметричность этих частей фитосферы:
Лпл = 1,15 О, (2)
Лс = 0,87 О. (3)
5.2.2. Для корректного сопоставления доминанты с другими, размерными, климатическими показателями последние нужно привести к виду, аналогичному (1). Для этого сначала климатические подсистемы, например температурная, представляются в виде дихотомии безразмерных компонентов d1 и с(2, характеризующих теплый и холодный периоды года и в сумме равных 1: d1 = -и /2А и С2 = ^ /2А, где А = (?7 - ?1)/2; (7 и и — средние температуры самого теплого и самого холодного месяцев (обычно июль и январь). После обобщения параметров этого уравнения по типу (1) получаем: Ооб.г = (С7- С7т|П)ДС7тах -С7т|п), где С7тах и С7т|п — экстремумы С7. Начало дихотомии палиноспектров (От1п = 0, 33) логично совместить с изотермой ^ = 5 °С (начало вегетации холодостойких растений), которая примерно совпадает с северной границей тундры. Величина 2А здесь, в частности в Тюменской области, по данным метеослужбы, в среднем 31 °С, значит, С7 = 5/31= 0,16; С1 = 1 - 0,16 = 0,84. В плю-виофитосфере С7 изменяется от С7т|п = 0,16 до С7тах = 0,5, тогда Ооб.г = (С7 - 0,16)/ (0,5 - 0,16). Приравняв Ооб.г к Ооб по уравнению (1), после преобразования получаем:
— в плювиофитосфере
С7 = 0,50; С1 = 1 - 0,50; (4)
— в ксерофитосфере
С1 « 0,50; С7 = 1 - 0,5 О. (5)
В обширной срединной области фитосферы, включающей южную тайгу, лесостепь и северную часть степи, где О близка к 1, можно пользоваться формулами для обеих частей фитосферы.
5.2.3. В виде дихотомий безразмерных компонентов С-| и С2, характеризующих холодный и теплый периоды года и в сумме равных 1, можно представить также подсистему «продолжительности теплого и холодного периодов года»: С1 = Сх = тх /тг и С2 = Ст = тт /тг, где Сх и Ст — отношения продолжительности холодного (тх) и теплого (тт) периодов к продолжительности года
(тг); подсистему «осадки за теплый и холодный периоды года»: С1 = Сих= их /иг и С2 = Сит= ит /иг, где Сих и Сит — отношение сумм осадков за холодный (с XI по IV месяц) и теплый периоды к их сумме за год и др. В качественном плане все эти относительные климатические оппозиции ведут себя примерно одинаково и хорошо коррелируют друг с другом. В частности:
Ст = 0,9 - 0,83С7; (6)
Сит = С7/(1,14С7 + 0,06). (7)
5.2.4. Количественная связь палинодоминанты О с другими климатическими элементами устанавливается посредством связи последних с ключевыми климатическими безразмерными параметрами, поименованными в п. 5.2.1-5.2.3. Некоторые (основные) формулы связи размерных климатических элементов с ключевыми безразмерными, а также коэффициенты их достоверности Я2, полученные при статистической обработке данных метеостанций, приведены в табл.2.
В этих формулах, кроме уже известных обозначений: ^ — среднегодовая температура воздуха, °С; Ос — суммарная солнечная радиация за год, ккал/см2; и, ит — суммы осадков за год и за теплый период, мм; 2>о, 2>5 и 2>ю — суммы температур выше 0; 5 и 10 °С.
Таблица 2
Формулы связи размерных и безразмерных элементов климата
Формула К2 Формула К2
t7 = 35,6 ^7 + 0,9 0,96 Е>5 =Е>10 + 295 0,97
Ь = 1,94 - 40,31 сЬ 0,95 Е>10 = 6346 - 8757^1 0,97
и = 0,07 + 1,9^7 0,94 Е>5 = 1,032>0 - 138,9 0,99
^ = 0,33 + 0,63^7 + Ь) 0,97 и = 240и + 170,2 0,98
Е<0 = 1854 - 8544^; 0,97 ЦТ = 667,4 - 198и 0,98
Е<0 = 1,32Е>5 - 4954,5 0,98 Ос = 2,5^7 + 41,2 0,96
5.2.5. Фитопродукция Рг (т/гагод) и фитомасса Ут (т/га) определяются по формулам:
— в плювиосфере
Рг = 17,40 + 1,2 - 6,302; Ут = 1401п(Рг) - 51; (8)
— в ксерофитосфере
Рг = 11,80 + 1,2 - 3,602; Ут = 4,5ехр(0,214РГ). (9)
5.3. На втором этапе устанавливается возраст опробованных отложений в конкретных скважинах или обнажениях, ход по глубине и во времени доминанты группового палиноспектра и, в зависимости от этого, ход во времени величины искомого климатического элемента. При этом в соответствии с принципом актуализма принимается, что вид связи доминанты субрецентных и фоссильных палиноспектров с элементами климата идентичен.
Необходимые исходные данные: 1) результаты радиоуглеродного датирования, 2) фоссильные (ископаемые) палиноспектры, 3) доля доминанты групповых палиноспектров, 4) формулы (графики, таблицы, схематические карты) связи определяющих элементов климата с доминантой суб-рецентных групповых палиноспектров.
5.3.1. Исходные данные оформляются по типу табл. 3
Таблица 3
Исходные данные для определения палеоклимата в Салехарде (по мат. [Зах, 1997])
Ь, м т, лет назад Доля (вес) группы
^2 ^3
0,025 197 0,18 0,60 0,22
0,075 592 0,15 0,48 0,37
0,125 987 0,40 0,33 0,27
0,175 1382 0,19 0,27 0,54
0,225 1777 0,22 0,46 0,32
0,275 2172 0,22 0,37 0,41
0,325 2567 0,28 0,35 0,37
0,375 2935 0,27 0,40 0,33
0,425 3035 0,24 0,44 0,32
0,475 3751 0,16 0,41 0,43
0,525 4146 0,10 0,80 0,10
0,575 4541 0,18 0,60 0,23
0,625 4936 0,09 0,46 0,45
0,675 5331 0,01 0,28 0,71
0,725 5726 0,02 0,16 0,83
0,775 6310 0,06 0,35 0,60
Обозначения в табл. 3: Ь — глубина взятия образца; т — возраст отложений на этой глубине (время, отсчитываемое от года наблюдений); d1, с(2, С3 — долевое содержание групп по п. 1.1. Жирным шрифтом выделены значения 0 — доля доминантных групп на выделенных отрезках времени (на глубине взятия образца).
5.3.2. Элементы палеоклимата (ЭПК), фитопродукция и фитомасса рассчитываются по формулам (3)-(9), а также по табл. 2, в зависимости от величины 0. Результаты представляются в табличной форме по типу табл. 4.
Таблица 4
Реконструированные ЭПК и показатели фитопродукции в Сладково
т, л. н. 0 С7 t7 и В и и и1 Рг Ут
43 0,77 0,49 18,5 -18,2 1,3 33,2 1,0 34 41 11,4 290
1 76 0,79 0,50 19,9 -16,8 1,8 33,6 1,0 39 41 11,5 291
400 0,48 0,35 17,0 -22,1 -1,6 22,9 0,8 28 34 9,4 262
720 0,63 0,42 16,8 -20,0 -1,8 28,1 0,9 33 38 10,5 278
1024 0,54 0,38 16,3 -20,5 -2,4 25,1 0,8 31 36 9,9 269
1509 0,49 0,35 14,9 -22,0 -4,2 23,3 0,7 29 34 9,4 263
1989 0,48 0,34 14,7 -22,2 -4,4 22,8 0,7 29 34 9,3 262
2847 0,51 0,36 15,0 -21,9 -4,0 23,9 0,8 29 35 9,6 266
3900 0,47 0,34 17,3 -19,5 -1,3 22,4 0,9 29 34 9,2 960
4093 0,87 0,54 21,9 -14,8 4,2 36,5 1,1 43 43 11,9 296
4636 0,91 0,56 23,4 -13,8 5,9 37,9 1,1 47 44 12,1 298
5.4. Все предлагаемые формулы получены для условий Западной Сибири и Северного Казахстана. При использовании в других условиях, возможно, потребуется их корректировка.
ЛИТЕРАТУРА
Васильчук А. К. Палиноспектры 14С-датированных образцов синкриогенных пород севера Западной Сибири и Якутии // Криосфера Земли. 2002. Т. 6, № 2. С. 3-21.
Истошин Ю. В. Морская гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 407 с.
Зах В. А. Многослойное поселение Паром 1 у Салехарда // Вестн. археологии, антропологии и этнографии. Тюмень: Изд-во ИПОС СО РАН, 1997. Вып. 1. С. 24-35.
Кабайлене М. В. Формирование пыльцевых спектров и методы восстановления палеорастительности. Вильнюс: Минтис, 1969. 148 с.
Короткий А. М. Географические аспекты формирования субфоссильных споровопыльцевых комплексов (юг Дальнего Востока). Владивосток: Дальнаука, 2002. 271 с.
Математические методы в палинологии. Вып. 2: Количественная оценка элементов палеоклимата методом главных компонент и пошаговым регрессионным анализом (по палинологическим данным): Метод. разраб. / Г. Ф. Букреева. Новосибирск: Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1989. 98 с.
Методические рекомендации к технике обработки осадочных пород при споровопыльцевом анализе. Л.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1986. 77 с.
Пичугин А. В. Торфяные месторождения. М.: Высш. шк., 1967. 275 с.
Сладков А. Н. Введение в спорово-пыльцевой анализ. М.: Наука, 1967. 267 с.
Справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1965-1968. Вып. 17, ч. 1-4.
Тишкин А. А. Методика отбора проб для радиоуглеродного и дендрохронологиче-ского датирования: Учеб.-метод. пособие. Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2001. 40 с.
Чернова Г. М. Спорово-пыльцевой анализ отложений плейстоцена-голоцена: Учеб. пособие. СПб: Изд-во СПбГУ, 2004. 128 с.
Glew J. R., Smol J. P., Last W. M. Sediment core collection and extrusion // Tracking Environmental Change Using Lake Sediments. Vol. 1: Basin Analysis, Coring, and Chronological Techniques / Ed. by William M. Last, John P. Smol. Dordrecht; Boston; L.: Kluwer acad. publ., 2001. P. 73-104.
ИПОС СО РАН, г. Тюмень
А. А. Konovalov, S. N. Ivanov
RECOMMENDATIONS ON METHODS FOR RECONSTRUCTION OF PALEOCLIMATE ACCORDING TO GROUP PALYNOSPECTRES (illustrated by Tyumen and Omsk region)
Subject to creation being recommendations on reconstruction of paleoclimate according to group palynospectres. These recommendations regulate methods of executing the following kinds of work: sampling of soil from wells and outcrops for palynological analysis and radiocarbon dating; collection and evaluation of the accompanying meteo-indexes; finding of formulas on interrelations of climatic parameters with each other and with a share content of the dominant of group palynospectres; the calculation of elements of paleoclimate, as well as phytoproduction and phytomass of paleovegetation. The recommendations are meant for geographers, climatologists, biologists, ecologists, and other experts connected with paleogeographical investigations.
Recommendations on methods, palynospectres, paleoclimate, paleovegetation, meteorological data, sampling, radiocarbon dating.
