Развитие природы Белоруссии в голоцене тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.04, кандидат географических наук Богдель, Иван Иванович

Оглавление диссертации кандидат географических наук Богдель, Иван Иванович

Глава I. Краткая характеристика современного облика природы Белоруссии.

Глава П. Важнейшие разрезы голоценовых отложений Белоруссии и их литологическая, геохимическая, палинологическая и диатомовая интерпретация.

Глава Ш. Основные этапы развития растительности Белоруссии в голоцене.

Глава 1У. Изменение климата и развитие физико-географических процессов на территории Белоруссии в голоцене.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Геоморфология и эволюционная география», 11.00.04 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Развитие природы Белоруссии в голоцене»

Актуальность темы. Проблема взаимодействия человека с природой относится к числу актуальнейших научных проблем двадцатого века, особенно в связи с резко возросшей интенсивностью хозяйственной деятельности. Учитывав актуальность этого вопроса, на ХХУ1 съезде КПСС была выдвинута проблема рационального использования и охраны природных ресурсов. Перед учеными нашей страны поставлена задача разработки научно обоснованных рекомендаций для осуществления этой программы. Конкретные вопросы преобразования и охраны природной среды и прогнозирование ее дальнейшего развития решаются в том числе путем сопоставления современного состояния с ходом природных процессов в прошлом, когда хозяйственная деятельность не накладывалась на природный процесс вовсе или воздействовала в очень малой степени на него. Познание закономерностей развития физико-географических процессов прошлого в их хронологической последовательности позволяет приблизиться к пониманию механизма явлений природы и дать обоснованный прогноз их будущего развития. В связи с этим изучение палеогеографии голоцена приобретает не только научное, но и практическое значение.

Разработка темы диктовалась рядом соображений. К их числу относится пограничное положение территории Белоруссии между Западной и Восточной Европой, лесными ландшафтами Прибалтики и лесостепными Украины, областями морского и континентального климата, на границе разнородных структурных образований (платформенных и геосинклинальных) и их общеландшафтных различий. Последние стали особенно заметными в антропогене, когда Белоруссия оказалась ареной деятельности всех материковых оледенений Европы и стыком климатических вариаций в межледниковые эпохи. В частности, здесь перекрещивались многочисленные пути миграции растительных сообществ в направлении север-юг и запад-восток, наблюдалась неоднократная смена климатических условий, происходило интенсивное накопление осадков различного генезиса, геоморфологические процессы направлялись новейшими и современными тектоническими движениями и т.д.

Необходимо вкратце остановиться на современных представлениях об объеме и нижней границе голоцена. Вопрос о границе плейстоцена и голоцена носит дискуссионный характер. Представление о том, что в основу ее выделения должен быть положен палеогеографический принцип, признается всеми специалистами. Вместе с тем, в вопросе о хронологическом положении границы плейстоцен-голопен существуют разногласия.

В.К.Гуделис (1961) и ряд других исследователей считают, что этот хронологический рубеж следует отнести к периоду примерно в 16 тыс. лет назад, т.е. к началу постепенного колебательного отступания края ледника от краевых образований померанской стадии.

М.И.Нейштадтом (1952-1965) было предложено принять за нижнюю хронологическую границу голоцена время начала образования наиболее древних автохтонных отложений современных болот и пресноводных озер в центральной части Европейской территории СССР, которые, начиная с того времени, непрерывно развиваются. По абсолютной хронологии она относится ко времени примерно 12 тыс. лет назад, т.е. соответствует подошве аллередских отложений.

К.К.Марков (1965) относит позднеледниковые отложения к плейстоцену. По его мнению, естественной гранью, разделяющей плейстоцен и голоцен, является начало отступания края ледника от внутренней конечноморенной гряды Салпаусселькя в Финляндии. Принципиальное значение этой хронологической и географической границы заключается в том, что к этому времени закончилась длительная стадиально-осцилляторная динамика европейского ледникового щита, и отступание ледника после этого происходило безостановочно. Граница плейстоцена и голоцена, следовательно, датируется им временем в 10 тыс. лет назад, что соответствует промежутку между X и IX зонами Поста, Ш-1У зонами Фирбаса или под отложениями раннего голоцена по схеме М.Й.Нейштадта.

Таким образом, М.И.Нейштадт, и вслед за ним В.К.Гуделис и ряд болотоведов (А.П.Пидопличко, А.А.Сейбутис и др.) нижнюю границу голоцена проводят под данигляциалом, готигляциалом или по подошве аллередских слоев, подразделяя голоценовое время на четыре "периода": древний, ранний, средний и поздний. Однако подавляющим большинством исследователей, в том числе и белорусских, за начало голоцена принимается момент отступания ледника от второй гряды Салпаусселькя в Южной Финляндии и проникновения в Балтийскую котловину вод второго Иольдиевого моря, т.е. начало пребореального времени раннего голоцена по М.И.Нейштадту. В озерно-болотных отложениях Белоруссии, образовавшихся после отступания валдайского ледника, этому времени соответствует нижняя граница пыльцевой зоны из слоев с максимумом содержания пыльцы березы. Эта граница синхронна границе между X и IX зонами шкалы Т.Нильссона (1935, 1964), 10 и 9 зонам шкалы М.Й.Нейштадта (1929), Ш и 1У зонами схем Г.Гросса (1956), Ф.Фирбаса (1949) и С.Н.Тюремнова (1951). Скачкообразное изменение физико-географических условий, вызванное быстрым потеплением в начале голоцена, по данным определений абсолютного возраста варвомет-рическим и радиоуглеродным методами, имело место около 10 300 лет назад (Серебрянный, 1965; Нейштадт и др., 1965; Лийва, Иль-вес, Пуннинг, 1975 и др.). С ним совпадает рубеж между палеолитом и мезолитом.

Автор в своем изложении подобно большинству других белорусских исследователей будет придерживаться данной хронологической границы и древний голоцен по схемам М.И.Нейштадта и В.К.Гудели-са будет рассматривать как валдайское позднеледниковье.

Природа голоцена Белоруссии сложилась на базе длительных и разнообразных событий плейстоцена. Несмотря на относительно короткую продолжительность (10 200 - 10 300 лет), голоцен явился тем последним этапом геологической истории, в которой сформировались современные качества природной среды, появился современный человек, распространившийся и утвердивший свое влияние на Земле.

К настоящему времени в Белоруссии, как и на всей Европейской части СССР, проведены большие исследования по изучению ант-ропогеновых образований, значение которых невозможно переоценить. На этом фоне изучение голоценовых отложений представлено несравненно слабее, хотя в разных районах их исследованием занимался и занимается целый ряд таких известных специалистов, как К.К.Марков, М.И.Нейштадт, А.А.Величко, Н.В.Кордэ, Н.А.Хоти-нский, Л.Р.Серебрянный, В.К.Гуделис, В.П.Гричук, М.В.Кабайлене, Н.В.Кинд, А.Т.Артюшенко, Г.А.Елина, В.В.Алешинская, Л.Д.Никифорова, А.А.Сейбутис, Э.О.Ильвес, В.Я.Стелле, И.Я.Даниланс, В.И. Хомутова, П.М.Долуханов, Э.И.Девятова, Е.С.Малясова, Р.О.Пирруд, Т.А.Серебрянная, Р.Н.Горлова, Г.М.Левковская и др. В Белоруссии вопросами палеогеографии голоцена занимались и занимаются Г.И. Горецкий, К.И.Лукашев, О.Ф.Якушко, Н.А.Махнач, Л.Н.Вознячук,

A.П.Пидопличко, А.А.Хомич, П.Ф.Калиновский, В.М.Мотуз, Я.К.Ело-вичева, Г.К.Хурсевич, М.А.Вальчик, А.Н.Мотузко, Э.А.Крутоус,

B.Б.Кадацкий, Б.П.Власов, Л.Б.Науменко, В.И.Назаров, С.Ф.Зубо-вич, Г.И.Литвинюк; В.П.Зерницкая и др. Однако следует отметить, что развитие комплекса природных условий в голоцене на территории Белоруссии и в смежных с ней регионах коротко охарактеризо

-7 - • . вано лишь в нескольких работах (Якушко, 1971; Якушко, Махнач,

1973; 1976; Пидопличко, 1961). Вместе с тем, к настоящему времени накопился значительный, достаточно обоснованный материал, обобщение которого в значительной мере позволяет восполнить существующий пробел.

Цель и задачи исследований. В настоящей работе автор ставил перед собой цель проследить развитие природных процессов на территории Белоруссии на протяжении голоцена. Основное внимание было обращено на палеофитологические и палеоклиматические исследования, в связи с тем, что в основу палеогеографического подхода положены данные спорово-пыльцевого анализа. В процессе работы решались следующие задачи:

1) максимально полно изучить озерные и болотные голоценовые отложения с привлечением разнообразных методов (палинологического, диатомового, геохимического, радиоуглеродного и т.д.) и на этой основе выделить наиболее характерные опорные разрезы голо-ценовых осадков в различных частях Белоруссии;

2) воссоздать историю развития растительного покрова от поз-днеледниковья до наших дней на основании палинологических данных;

3) произвести реконструкцию палеоклиматических условий на территории Белоруссии в разные этапы голоцена;

4) выделить этапы формирования общезональных черт, провинциальных и местных природных различий, вызванных особенностями геологического строения и рельефа территории;

5) проследить развитие физико-географических процессов на территории Белоруссии в разные периоды голоцена.

Фактический материал и методика исследований. Важная роль в палеогеографических построениях принадлежит спорово-пыльцево-му анализу. Автором были обработаны и проанализированы данные палинологических исследований более чем по 70 разрезам голоцено-вых осадков, представленных озерными и болотными отложениями, а также использованы имеющиеся по данному вопросу опубликованные и фондовые материалы других исследователей (О.Ф.Якушко, Н.А.Махнач, Я.К.Вловичевой, Л.Н.Вознячука, А.П.Пидопличко, М.А.Вальчика, Г.К.Хурсевич и др.)» Автором лично изучено свыше 600 проб из 17 разрезов озерных и болотных образований, вскрытых в различных частях территории республики (рис.1). Кроме палинологического изучения образцов, автор принимал участие в полевых исследованиях более 500 озер в составе экспедиций Отраслевой научно-исследовательской лаборатории озероведения БГУ имени В.И.Ленина, во время бурения на которых были отобраны образцы из колонок для последующего их геохимического изучения.

Подготовка проб к палинологическому анализу проводилась автором в палеоботанической лаборатории Отдела геологии и палео-потамологии антропогена Института геохимии и геофизики АН БССР по общепринятому для большинства спорово-пыльцевых лабораторий Советского Союза сепарационному методу В.П.Гричука с дальнейшей обработкой ацетолизной смесью, предложенной Г.Эрдтманом. Анализ проб производился под руководством старшего научного сотрудника, кандидата геолого-минералогических наук Н.А.Махнач. Подсчет пыльцы и спор велся до 500 зерен, а в пробах с их низкой концентрацией - до 300. При этом насчитывалось не менее 150 -пыльцевых зерен древесных пород. Процентные соотношения отдельных групп растений (древесные и кустарниковые породы, травянистые растения, споровые) вычислялись общепринятым способом (Гричук, 1948; Сладков, 1967). При невысоком содержании пыльцы недревесных растений в спектрах для вычисления процентного соотношения ее отдельных компонентов проводился дополнительный подсчет до 75-100 пыльцевых зерен трав и кустарничков. i

1 i j sv Брест 7 ^ i z r г ij г1 Vhs,

Витебск о 8 о ^ I г

Гродно о 10 oil

Могилев v о 14 о 15 о 16

Рис.1. Разрезы голоценовых отложений Белоруссии, изученные автором. I - Дубро; 2 - Грецкое; 3 - Езерище; 4 - Миорское; 5 - Опса; 6 - Лисицкое; 7 - Кобузи; 8 - Жеринское; 9 - Песочное; 10 - Малое; II - Безымянное; 12 - Святое; 13 - Судобле; 14 - Свитязь; 15 - Колдычевское; 16 - Лочинское; 17 - Крушиновское.

Геохимическому и литологическому изучению были подвергнуты разрезы донных отложений более 500 современных озер. Валовый химический анализ образцов выполнен в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории озероведения.под руководством кандидата географических наук И.А.Мысливец.

При определении типа озерных осадков автор пользовался терминологией, предложенной О.Ф.Якушко (Якушко, 1971) и принятой ОНШЮЗ БГУ имени В.И.Ленина. Осадки с содержанием органического вещества менее 5$ отнесены к минеральным (пески и глины), с ППП 5-10$ - заиленные пески и гумусированные глины, ППП 10-30$ -опесчаненные и глинистые илы, 30-50$ - органо-минеральные сап-ропели и ППП более 50$ - органические сапропели. Органо-минеральные сапропели делятся на кремнеземистые (основу зольной части составляет si02)» карбонатные (основа зольной части СаО) и смешанные - в зольной части Si02 и СаО встречаются в примерно равных количествах. Органические сапропели подразделены на тонко- и грубодетритовые (разница мевду ними - в степени разложения органических остатков). Кроме того, выделялись разности с повышенным содержанием карбонатов (СаО более 10$) и ожелезнен-ные (J^Og более 7$), т.е. содержание этих элементов превышает их кларковые величины.

Наряду со спорово-пыльцевым и литолого-геохимическим методами осадки некоторых разрезов (Судобле, Колдычевское, Кобу-зи, Мошно, Кривое и др.) были исследованы также диатомовым и радиоуглеродным методами.

Обработка и анализ образцов диатомовым методом выполнены старшим научным сотрудником 0НИЛ03 БГУ имени В.И.Ленина Б.П.Власовым.

Определение абсолютного возраста осадков из разрезов Судобле и Кобузи проводилось радиометрическим (^С) методом в его сцинтилляционном варианте в геобиохимической лаборатории Института зоологии и ботаники АН Эстонской ССР ее заведующим, кандидатом химических наук Э.О.Ильвесом.

Комплексное изучение позднеледниковых и голоценовых отложений Белоруссии на основе сопряженного анализа позволило более убедительно, чем ранее, воспроизвести палеогеографическую обстановку того времени. Выполнение различных анализов автономно, независимо друг от друга, на одинаковом материале, и хорошее совпадение окончательных результатов важно в методическом отношении и доказывает обоснованность широкого использования при палеогеографических исследованиях палинологических данных.

В ходе исследований на основании полученных результатов в первую очередь был восстановлен растительный покров по разным временным срезам. Периодизация голоцена, временные границы его отдельных периодов приняты автором по Н.А.Хотинскому (Хотинский, 1977). С этой целью были построены циклограммы, явившиеся основой для реконструкции растительности. Для более точного воспроизводства типа растительных ассоциаций учитывалась разная продукционная способность различных видов растений, особенности геоморфологического и геологического строения территории. В итоге составлена серия карт растительности для разных этапов голоцена. При выделении типов фитоценозов за основу были взяты критерии, выработанные на совещании авторского коллектива атласа -монографии "Палеогеография территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене" под руководством докторов географических наук М.И.Нейштадта и Н.А.Хотинского при участии автора:

1) широколиственные леса - ход кривой пыльцы широколиственных пород на диаграммах впереди всех пород или вровень с ними, но не менее 15$;

2) хвойно-широколиственные леса - преобладают широколиственные породы при содержании пыльцы ели, сосны не менее 10-15$ или при равных количествах;

3) широколиственно-хвойные леса - преобладает пыльца сосны, ели, примесь широколиственных - 10-15$;

4) при наличии в хвойно-широколиственных и широколиственно-хвойных лесах доминанты нескольких пород выделяются кондоминант-ные леса, например, "дубово-еловые", "елово-дубовые" и т.д.;

5) при резком преобладании в широколиственных лесах одного компонента - выделяются монодоминантные леса (дубовые, липовые и т.д.);

6) еловые леса выделяются при преобладании ели над всеми остальными породами или же при содержании пыльцы ели не менее 30$;

7) березово-еловые леса - пыльца березы не менее 20$ и преобладает ель;

8) наличие пыльцы широколиственных пород в количестве 510$ - леса с примесью широколиственных пород;

9) сумма пыльцы древесных пород и сумма пыльцы травянистых растений примерно одинаковы или преобладание одной из них не более 10$ - лесостепь или лесотундра;

10)' сумма пыльцы травянистых растений превышает 70$ - степные или тундровые условия.

Изучение многих проблем палеогеографии голоцена (развитие геоморфологических и почвообразовательных процессов, формирование растительного покрова, развитие гидросети и т.д.) было бы значительно проще, если бы существовали точные физические методы реконструкции палеоклиматических условий. К сожалению, таких методов, подобных методу определения температуры воды океана по соотношению изотопов кислорода в раковинах фораминифер, не существует. Поэтому для суждений о климате суши мы вынуждены

- 13 пользоваться информацией, содержащейся в палеонтологических материалах. Наиболее эффективный путь получения этой информации - использование данных по ископаемой флоре. Связь растительности и климата настолько тесна и очевидна, что палеоботанические материалы уже давно привлекаются при всякого рода палео-климатических реконструкциях, особенно при решении проблем геологии плейстоцена. Однако тесные связи растительности с основными климатическими показателями насколько несомненны, настолько и сложны. Поэтому мы можем получить достаточно достоверные палеоклиматические данные на основе палеоботанических материалов лишь учитывая всю сложность этих связей.

Задача восстановления количественных характеристик климата прошлого - одна из труднейших. Для этих целей широко используется ареалогический метод, разработанный в лаборатории спорово-пыльцевого анализа Института географии АН СССР В.П.Гричуком (Гричук, 1969). В последние годы на кафедре общей физической географии и палеогеографии МГУ имени М.В.Ломоносова В.А.Клима-новым разработана методика восстановления количественных характеристик климата прошлого при помощи информационно-статистического анализа. В своей работе мы использовали оба метода, однако основные количественные характеристики палеоклимата получены нами вторым методом. В его основе лежит соответствие субрецен-тных спорово-пыльцевых спектров современным климатическим условиям (Климанов, 1974, 1976, 1981). Данная методика позволяет реконструировать количественные характеристики климата (температуры, осадки) голоцена по данным палинологического анализа. С ее помощью при получившихся одинаковых количественных значениях, например, температур, по соседним спектрам из спорово-пыльцевых диаграмм можно качественно отличать полученные величины и говорить о том, что тот или иной спектр формировался в более теплых или более холодных условиях.

Научная новизна. Впервые на всей территории Белоруссии изучение голоцена носило комплексный характер, проводилось с одновременным использованием ряда методов: палинологического, стратиграфического, диатомового, геохимического, радиоуглеродного, информационно-статистического. При этом оно велось с учетом геолого-геоморфологических различий территории в сочетании с сопредельными регионами. В отличие от более ранних исследований, автором учитывалась роль геологического строения и грунтов, а также рельефа в формировании природных комплексов. Это дало возможность определять не только общезональные причины изменений природной среды, но и провинциальные и местные особенности, играющие нередко существенную роль в каждом конкретном случае.

На основании анализа палеоботанических, палеоклиматических, палеолимнологических и других материалов построена серия карт, впервые составленных для Белоруссии, характеризующих изменение растительного покрова и климатических условий в разные этапы голоцена. Изучение ряда разрезов комплексом методов позволило предложить их в качестве стратотипических для голоценовых осадков не только отдельных частей Белоруссии, но и сопредельных территорий. Впервые по двум разрезам (Судобле и Кобузи) получены абсолютные радиоуглеродные датировки по всей толще осадков.

Основываясь на данных спорово-пыльцевого анализа с помощью информационно-статистического и ареалогического методов впервые для территории Белоруссии получены количественные показатели климатических характеристик для всех периодов голоцена и проведена реконструкция климатических условий.

В работе впервые сделана попытка проследить роль человека на ранних стадиях развития общества в формировании и изменении природных ландшафтов. При этом палеогеографические данные по

- 15 возможности увязывались с археологическими.

Практическое значение. Полученные фактические данные о развитии растительного покрова Белоруссии в голоцене использованы при составлении карт реконструкции растительности для атласа "Палеогеография территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене" (атлас готовится к печати Институтом географии АН СССР). Результаты спорово-пыльцевого анализа разрезов Судобле, Колдычев-ское, Святое, Жеринское, Кобузи использованы для составления палеоэкологических схем в рамках проекта № 158 МПГК. Составленные автором карты могут быть использованы при картировании естественного (восстановленного) растительного покрова географами, биологами, лесоводами и т.д. Материалы работы могут быть рекомендованы для стратиграфического расчленения голоценовых осадков при геологической съемке. Полученные автором данные по развитию природы Белоруссии в голоцене могут быть использованы при разработке мероприятий по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов. Результаты, полученные при реконструкции растительного покрова, позволяют прогнозировать развитие лесной и луговой растительности при лесовосстановительных работах. Сравнение современной направленности физико-географических процессов с их развитием в разные периоды голоцена даст возможность прогнозировать их развитие в будущем. Проведенный анализ развития природы на территории Белоруссии в голоцене позволит с большей уверенностью проводить палеогеографические реконструкции для межледниковых эпох плейстоцена.

Публикации и апробации работы. По теме диссертации опубликовано ю статей. Изложенные в работе материалы неоднократно докладывались и обсуждались на симпозиумах, совещаниях и конференциях: П Международный симпозиум по палеолимнологии (Польша, 1976); У Всесоюзный симпозиум по истории озер (Иркутск, 1979);

У1 Всесоюзное совещание по истории озер (Таллин, 1983); Рабочее совещание по атласу-монографии "Палеогеография территории СССР в позднем плейстоцене и голоцене" (Москва, 1977-1980 гг.); П и У конференции молодых ученых Института геохимии и геофизики АН БССР (Минск, 1976, 1983); научно-теоретический семинар ОНИЛОЗ (1974, 1977, 1982).

Объем и структура работы. Диссертация объемом 136 страниц машинописного текста, состоит из введения, четырех глав и выводов, иллюстрирована 29 рисунками. Список литературы содержит 208 наименований отечественной и 24 зарубежной литературы.