Ландшафтно-палеоэкологические исследования сукцессионных систем плейстоцена как основа геоэкологических прогнозов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 574.42+551.89

Ландшафтно-палеоэкологические исследования сукцессионных систем плейстоцена как основа геоэкологических прогнозов

А.П. Гусев

Учреждение образования «Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины»

Попытки использовать для геоэкологических прогнозов палеогеографические реконструкции (палеоаналоги) ограничены низком пространственным разрешением, обусловленным редкой сетью точек с палинологическими данными, а также отсутствием моделей адекватных региональному и локальному уровням организации геосистем. В качестве основы для разработки таких моделей можно предложить концепцию сукцессионной системы.

Понятие сукцессионной системы (СС) сформировалось на стыке биологии и наук о Земле, оно представляет собой результат синтеза и переосмысления ряда теорий, развивавшихся в рамках геоботаники, экологии, ландшафтоведения, палеоэкологии. Под сукцессионной системой (СС) понимается закономерно организованная система автогенных и автогенно-аллогенных сукцессионных рядов растительных сообществ, привязанных к типам местоположений, в границах территории, характеризующейся относительно однородными климатическими условиями. С позиций ландшафтно-экологического подхода, СС является неотъемлемой частью ландшафта, его инвариантной составляющей. Смена СС диагностирует эволюционные изменения ландшафта. Характерное время существования СС сопоставимо с характерным временем морфолитогенной основы и макроклимата, т.е. составляет n*103-104 лет. В связи с этим, СС обладает значительной инерционностью: короткопериодные изменения климата (n*101-102) не вызывают смены СС. СС отражает долговременное состояние территории (геосистем) в пределах ее ареала.

Сукцессионная система ландшафта - все входящие в него экосистемы (серийные и климаксовые), ординированные во времени и пространстве. Палеоландшафт рассматривается как мозаика палеоэкосистем, характеризующаяся определенной пространственно-временной структурой. Осадочный слой, сформированный в данном ландшафте, содержит следы сообществ его сукцессионной системы.

Изучение СС ландшафтов плейстоцена важно для обоснование геоэкологических прогнозов, в частности прогнозов изменения климата и их экологических последствий, прогнозов нарушения экологического равновесии, обусловленных воздействие внешних факторов на региональные геосистемы. сукцессионный палеокарпологический ландшафт пыльцевой

В задачи исследований входило определение временных параметров сукцессионных систем: продолжительности перехода от раннесукцессионных лесов к позднесукцессионным (климаксовым) - время с момента появления позднесукцессионных эдификаторов до момента их доминирования; продолжительности существования климаксовых экосистем; продолжительности клисерии - смены сукцессионной системы другой сукцессионной системой; продолжительности существования сукцессионной системы (время, в течение которого в СПС представлено большинство эдификаторов); изучение сопряженности между эдификаторами. Ареал СС рассматривался как территория, в пределах которой наблюдается схожий состав эдификаторов.

В работе использован анализ результатов палинологических и палеокарпологических данных по беловежскому (мучкапскому), александрийскому (лихвинскому) и муравинскому (микулинскому) межледниковый плейстоцена, опубликованных в научной литературе.

Спорово-пыльцевые спектры (СПС) отражают состав растительности ландшафта в радиусе от первых километров до первых десятков километров от точки опробования. Растительный покров представляет собой мозаику сообществ, имеющих различный сукцессионный статус. СПС зависит от площадного соотношения и взаимного расположения сообществ различного сукцессионного статуса в окружающем точку опробования ландшафте. В СПС фиксируются сукцессионные смены, проявляющиеся на окружающих геосистемах: 1) серии, направленные на достижение климакса (от момента появления на данной территории ПСВ до предклимаксовых стадий); 2) демутационные серии в климаксовых экосистемах (включая, так называемые микросукцессии); 3) аллогенные сукцессии, вызванные изменением внешних условий (макроклимата) и ведущие к смене климакса (клисерия).

Первый тип включает первичные сукцессии, которые начинаются с миграции видов СС в данный ландшафт при установлении благоприятных климатических условий. Причем, вначале должны создаться приемлемые климатические условия, а только потом начинается заселение ландшафта. Формирование экосистем при заселении зависит от удаления источников семян видов СС, скоростей миграции и особенностей эдафических условий территории. Раннесукцессионные виды (РСВ) мигрируют значительно быстрее позднесукцессионных видов (ПСВ), кроме того, они менее прихотливы к климатическим и эдафическим условиям, имеют широкий экологический диапазон и могут входить в состав различных СС. Появление ПСВ есть главный признак того, что климатические условия стали приемлемыми. Процесс формирования климакса носит автогенно-аллогенный характер: с одной стороны, происходят автогенные смены, обусловленные экологическими свойствами РСВ и ПСВ, с другой стороны, могут продолжаться климатические изменения. Например, продолжающееся потепление ускоряет смены; похолодание - задерживает и поворачивает в обратном направлении. При условии преобладания автогенной составляющей формирование климаксовых экосистем с доминированием ПСВ (в «нормальных» эдафических условиях) произойдет в течение времени от нескольких столетий (без учета времени расселения) до 1-2 тысяч лет (с учетом времени расселения). Смена доминантов при этом обусловлена их экологическими свойствами (в частности, теневыносливостью): береза, сосна, дуб, липа, граб. За счет оборота поколений при микросукцессиях в климаксе представлены все виды, но основной фон будут создавать ПСВ - дуб, липа, граб, ель. В «аномальных» эдафических условиях (слишком влажных или слишком сухих, в болотах, на дюнах и т.д.) экосистемы с доминированием РСВ могут существовать достаточно долго, представляя собой субклимакс (или эдафический климакс).

Изменение климата (похолодание) вызывает аллогенные сукцессии, имеющие обратный характер, т.е. экосистемы с доминированием ПСВ сменяются экосистемами с доминированием РСВ, а итоге смену одной сукцессионной системы другой сукцессионной системой - клисерию. В этом случае, вклад автогенной составляющей сукцессий становиться несущественным.

Клисерия вызывается климатическими изменениями значительной амплитуды (и соответственно с характерным временем близким к характерному времени существования СС). Амплитуда климатических изменений должна быть достаточной для элиминации из ландшафта ПСВ и соответственно формируемых ими экосистем. Пока элементы климата изменяются в пределах, допускающих устойчивое существование популяций ПСВ, сукцессионная система сохраняется. При этом соотношение серийных, субклимаксовых и климаксовых экосистем может изменяться (соответственно будет изменяться соотношение РСВ и ПСВ в СПС).

Исследования показали, что для каждого межледниковья характерны свои специфические климаксовые экосистемы, а субклимаксовые экосистемы, формирующиеся в экстремальных условиях, и серийные экосистемы различаются слабо. Исходя из этого, диагностировать принадлежность тех или иных отложений к конкретному интергляциалу плейстоцена можно лишь реконструировав характерные для него климаксовые экосистемы. Только климаксовые экосистемы и их характеристики (состав эдификаторов и их соотношение в СПС, сопряженность эдификаторов во времени и пространстве, динамика доминирования и т.д.) могут служить относительно надежным диагностическим признаком.

Для беловежского межледниковья установлено, что тпродолжительность существования климаксовых широколиственных и широколиственно-сосновых лесов изменятся от 800 (Нижнинский Ров) до 12000 (Борки) лет. Продолжительность клисерии, которая выражается в элиминации климаксовых (широколиственных) лесов из ландшафта, составляет от 200 (Нижнинский Ров, Костеши) до 1000 (Пиваши, Борки) лет.

В александрийское межледниковье средняя продолжительность существования ландшафтов с климаксовыми экосистемами составляет около 5 тысяч лет; в наиболее полных разрезах - более 15 тысяч лет (Новые Беличи, Заборье). Клисерия выражается в смене климаксовых полидоминантных (темнохвойно-широколиственных) экосистем олигодоминантными сосновыми и березовыми лесами. Продолжительность такой смены составляет 300-1000 лет (Лаперовичи, Малая Александрия, Старый Стайки, Саковичи).

На примере муравинского межледниковья установлено, что продолжительность существования суббореальной сукцессионной системы (от момента появления большинства ее ПСВ на территории до момента их исчезновения из СПС) составляет 3,5-18 тысяч лет, в среднем - 8,1 тысяч лет (103-104). Продолжительность существования климаксовых (широколиственных) экосистем составляет 1500-9000 лет, в среднем 4,3 тысячи лет (103), причем максимальная продолжительность отмечается в разрезах юга Беларуси. Продолжительность смены раннесукцессионных лесов (сосновых и березовых) климаксовыми широколиственными лесами составляет около 1000 (102-103) лет (с момента появления на территории первых широколиственных видов). Изменение климата, вызванное поозерском оледенением, вызвало клисерию, которая четко отражается в палинологических и карпологических характеристиках, а также в осадконакоплении. Такая клисерия наблюдается в большинстве рассматриваемых разрезов (Светлогорск, Боровики, Зельва, Козья, Жары и другие). Продолжительность клисерии (т.е. переходного периода от широколиственных к сосново-березовым лесам), вызванной похолоданием климата изменяется от 200-500 (Козья, Любязь, Прялица, Жары) до 1500-3000 (Светлогорск, Боровики, Зельва) лет (в среднем около 1000 лет).

Исходя из этого, продолжительность клисерий на территории Беларуси в межледниковьях плейстоцена составляет от нескольких сотен до первых тысяч лет.

Таким образом, имеющиеся прогнозы, согласно которым изменения экосистем и ландшафтов на региональном уровне (в том числе смена природных зон) под влиянием глобального потепления будут происходить в течение первых десятилетий (100-101), противоречат полученным выводам.

Климатические (современные и будущие) и палеоклиматические прогнозы изменений климата игнорируют устойчивость экосистем, в том числе их инерционность. Реакцию экосистем следует рассматривать в ландшафтном аспекте: объект, на который оказывает воздействие климатические изменения, не отдельно взятая локальная экосистем (биогеоценоз), а сукцессионная система - пространственно-временная мозаика экосистем в ландшафте. Таким прогнозы также не учитывают биоэкологические особенности ключевых видов (эдификаторов) экосистем: 1) их экологический диапазон; 2) положение относительно границ ареала распространения.

Размещено на Allbest.ru