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.

Полный текст

Доступ закрыт

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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».