Особенности генезиса Николаевского ряма в лесостепи Западной Сибири

Главная

Статья в Elpub

РУС ENG

Вестник Томского государственного университета. Биология. 2017; : 202-223

Особенности генезиса Николаевского ряма в лесостепи Западной Сибири

Степанова В. А., Волкова И. И.

https://doi.org/ 10.17223/19988591/40/12

Аннотация

Исследовано строение торфяной залежи Николаевского ряма (N 55^о09', E 79^о02') как представителя верховых болот лесостепи Западной Сибири. На основании полученных данных по ботаническому составу, степени разложения, а также физико-химических свойств и возраста торфов сделано описание вероятной динамики формирования болотного ландшафта. Показано, что отличительной особенностью развития этого болотного массива на ранних этапах могло являться преобладание березово-разнотравных и пушицево-сфагновых сообществ. Торфяная залежь Николаевского ряма имеет большую мощность (около 4м), на 80% сложенную верховыми торфами, и характеризуется более молодым возрастом по сравнению с аналогичными болотами в лесостепи Барабинской низменности (около 2,6 тыс. лет). Установлено, что динамика геохимических индикаторов условий осадконакопления в торфяной залежи (количественных соотношений микроэлементов B/Ga и Ce/Y) хорошо соответствует по времени изменениям климатических условий, произошедших в голоцене на территории современной лесостепи Западной Сибири. Было выявлено, что образование Николаевского ряма произошло в более холодный и влажный климатический период. Отмечены изменения климата в сторону более теплого и сухого (около 2,0 тыс. лет назад), затем холодного и влажного (1,41,2 тыс. лет назад) и далее, в период малого климатического оптимума, - снова теплого и сухого (1,0-0,8 тыс. лет назад). Последние 500 лет до настоящего времени происходят потепление и аридизация климатических условий в районе расположения изучаемого объекта.

Список литературы

1. Роде А.А. Почвообразовательный процесс и эволюция почв. М. : ОГИЗ, 1947. 140 с.

2. Соколов И.А., Торгульян В.О. Взаимодействие почвы и среды: почва-память и почвамомент // Изучение и освоение природной среды. М. : Наука, 1976. С. 150-164.

3. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. М. : Наука, 1977. 199 с.

4. Орлова Л.А., Волкова В.С. Голоцен Барабы: стратиграфия и радиоуглеродная хронология. Новосибирск : Наука, 1990. 125 с.

5. Прейс Ю.И. Детальная реконструкция функционального состояния болота как отклик на изменения континентального климата голоцена (средняя тайга Западной Сибири) // Известия Томского политехнического университета. 2015. Т. 326, № 2. С. 90-102.

6. Неронов В.В., Королева Е.Г. Биогеографическая уникальность и антропогенная трансформация экосистем верхового болота Целау (Калининградская область) // Известия Российской академии наук. Сер. географическая. 2013. № 3. С. 55-62.

7. Бузмаков С.А. Биоиндикация техногенной трансформации экосистем на территории нефтяных месторождений по состоянию микробного комплекса // Географический вестник. Экология и природопользование. 2014. № 2. С. 64-78.

8. Безель В.С., Жуйкова Т.В., Гордеева В.А. Геохимия травянистых биогеоценозов: биогенные циклы химических элементов при загрязнении природной среды тяжелыми металлами // Геохимия. 2015. № 3. С. 252-263.

9. Zakh V.A., Ryabogina N.E., Chlachula J. Climate and environmental dynamics of the mid-to-late Holocene settlement in the Tobol-Ishim forest-steppe region, West Siberia // Quaternary International. 2010. Vol. 220, № 1-2. РР. 95-101.

10. Krivonogov S.K., Takahara H., Yamamuro M., Preis Yu.I., Khazina I.V., Khazin L.B., Kuzmin Ya.V., Safonova I.Yu., Ignatova N.V. Regional to local environmental changes in southern Western Siberia: evidence from biotic records of mid to late Holocene sediments of Lake Beloye // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 331332. PP. 177-193.

11. Krivonogov S.K., Yamamuro M., Takahara H., Kazansky A.Y., Klimin M.A., Bobrov V.A., Safonova I.Y., Phedorin M.A., Bortnikova S.B. An abrupt ecosystem change in Lake Beloye, southern Western Siberia: Palaeoclimate versus local environment // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 331-332. PP. 194-206.

12. Rudaya N., Nazarova L., Nourgaliev D., Palagushkina O., Papin D., Frolova L. Mid-late Holocene environmental history of Kulunda, southern West Siberia: vegetation, climate and humans // Quaternary Science Reviews. 2012. Vol. 48. PP. 32-42.

13. Жилич С.В., Рудая Н.А., Кривоногов С.К. Изменение растительности и климата в районе озера Малые Чаны в позднем голоцене // Динамика окружающей среды и глобальные изменения климата. 2016. Т. 7, № 1 (13). С. 68-75.

14. Khazin L.B., Khazina I.V., Krivonogov S.K., Kuzmin Ya.V., Prokopenko A.A., Yi S., Burr G.S. Holocene climate changes in southern West Siberia based on ostracod analysis // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57, № 4. PP. 574-585.

15. Zhilich S., Rudaya N., Krivonogov S., Nazarova L., Pozdnyakov D. Environmental dynamics of the Baraba forest-steppe (Siberia) over the last 8000 years and their impact on the types of economic life of the population // Quaternary Science Reviews. 2017. Vol. 163. PP. 152-161.

16. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.А., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А., Толпышева Т.Ю., Шведчикова Н.К. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула : Гриф и К°, 2001. 584 с.

17. Мугако А.Л. Особо охраняемые природные территории Новосибирской области. Памятники природы: рямы. Новосибирск : Наука, 2006. 12 с.

18. Наумов А.В., Косых Н.П., Паршина Е.К., Артымук С.Ю. Верховые болота лесостепной зоны, их состояние и мониторинг // Сибирский экологический журнал. 2009. Т. 16, № 2. С. 251-259.

19. Кац Н.Я., Кац С.В. Об эволюции ландшафта южной части Западной Сибири по данным изучения торфяников // Труды конференции по спорово-пыльцевому анализу. М. : Изд-во МГУ, 1950. С. 63-79.

20. Хотинский Н.А. О положении границы между лесом и степью в Западной Сибири в эпохи среднего и позднего голоцена // Лесоведение. 1970. № 6. С. 40-47.

21. Пологова Н.Н., Дюкарев А.Г. Островные рямы на юге таежной зоны Западной Сибири // Торфяники Западной Сибири и цикл углерода: прошлое и настоящее : материалы международного полевого симпозиума / под ред. А.А. Титляновой, М.И. Дергачевой. Томск : Изд-во Том. ун-та, 2014. С. 96-98.

22. Бляхарчук Т.А. История растительности юго-востока Западной Сибири в голоцене по данным ботанического и спорово-пыльцевого анализа торфа // Сибирский экологический журнал. 2000. № 5. С. 659 -668.

23. Прейс Ю.И., Бобров В.А., Сороковенко О.Р. Особенности современной аккумуляции минерального вещества на олиготрофных болотах юга лесной зоны Западной Сибири // Вестник Томского государственного университета. 2010. № 336. С. 204210.

24. Лапшина Е.Д., Пологова Н.Н., Мульдияров Е.Я. Болота водораздельных равнин юга лесной зоны Западной Сибири // Krylovia. Сибирский ботанический журнал. 2000. Т. 1, № 2. С. 38-43.

25. Романова Е.А. Типы болотных массивов и закономерное распределение их на территории Западной Сибири // Типы болот СССР и принципы их классификации / под ред. Т.Г. Абрамовой, М.С. Боч, Е.А. Галкиной. Л. : Наука, 1974. С. 167-174.

26. Лисс О.Л., Березина Н.А. Болота Западно-Сибирской равнины. М. : Изд-во МГУ, 1981. 208 с.

27. Косых Н.П. Биологическая продуктивность болот лесостепной зоны // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2009. № 3 (81). С. 87-90.

28. Косых Н.П. Растительность болот лесостепной зоны Западной Сибири // Экосистемы Центральной Азии: исследования, сохранение, рациональное использование : материалы / под ред. С.С. Курбатской. Кызыл, 2012. С. 291-293.

29. Косых Н.П. Влияние пожаров на биоразнообразие и продуктивность болот лесостепи // Природно-техногенные комплексы: рекультивация и устойчивое функционирование / под ред. В.А. Андроханова. Новосибирск, 2013. С. 301-303.

30. ГОСТ 11306-2013. Торф и продукты его переработки. Методы определения зольности. Введ. 2015-01-01. М. : Стандартинформ, 2014. 5 с.

31. ГОСТ 28245-89. Торф. Методы определения ботанического состава и степени разложения. М. : Изд-во стандартов, 1989. 6 с.

32. Большой практикум: физикохимия, биология и комплексная переработка торфа : учеб. пособие / под ред. Л.И. Инишевой. Томск : Изд-во Томск. гос. пед. ун-та, 2007. 120 с.

33. Krachler M., Mohl C., Emons H., Shotyk W. Analytical procedures for the determination of selected trace elements in peat and plant samples by inductively coupled plasma mass spectrometry // Spectrochimica Acta. Part B: Atomic Spectroscopy. 2002. Vol. 57. PP. 1277-1289.

34. Cbito А.И. Закономерности распределения химических элементов в почвообразующих породах и почвах Западной Сибири. Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2007. 277 с.

35. Syso A.I., Peregon A.M. The features of peat-accumulation process at the southern slope of the Great Vasyugan Bog // Contemporary Problems of Ecology. 2009. Vol. 2, № 2. PR 124127.

36. Архипов С.А., Волкова В.С. Геологическая история, ландшафты и климаты плейстоцена Западной Сибири. Новосибирск : Изд-во НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994. 106 с.

37. Классификация и диагностика почв России / под ред. Л.Л. Шишова, В.Д. Тонконогова, И.И. Лебедевой, М.И. Герасимовой. Смоленск : Ойкумена, 2004. 342 с.

38. Классификация и диагностика почв СССР / под ред. В.В. Егорова, Е.Н. Ивановой, В.М. Фридланда. М. : Колос, 1977. 225 с.

39. Матухин Р.Г., Матухина В.Г., Васильев И.П. и др. Классификация торфов и торфяных залежей Западной Сибири / под ред. Н.Н. Уланова. Новосибирск : Изд-во НИЦ ОИГМ СО РАН, 2000. 90 с.

40. Денисенков В.П., Ивченко Т.Г., Кузьмина Е.Ю. Болота северной лесостепи ЗападноСибирской низменности в пределах Челябинской области // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета. Сер. 7. Геология, география. 2013. № 4. С. 131-141.

41. Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск : Наука, 1986. 193 с.

Tomsk State University Journal of Biology. 2017; : 202-223

Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia

Stepanova V. A., Volkova I. I.

https://doi.org/ 10.17223/19988591/40/12

Abstract

Native ecosystems of the forest-steppe zone are most sensitive to climate change, which determines their prospects as a scientific object of both paleoclimatic and paleoecological reconstructions. The forest-steppe raised bogs (ryams) are unique objects; their peat deposit contains information about the genesis and evolution of bogs, as well as environmental conditions throughout their lifetime. A lack of knowledge about forest-steppe bogs' life in the past and the present determines the necessity of the study for a possible forecasting of their evolution under the conditions of native and anthropogenic factors. The aim of this work was to study the peculiarities of the peat deposit formation of the Nikolaevka ryam which is a representative of raised bogs of the forest-steppe of Western Siberia. This research was carried out in the bog area in the Baraba forest-steppe near Nikolaevka-2 village (Ubinskiy district, Novosibirsk oblast). The main studies were conducted in August-September, 2008 and 2010. The object of the study was a pine-dwarf shrub-Sphagnum bog bog known as Nikolaevka ryam (N 55°09', E 79°02'), whose area is approximately 200 hectares. We studied the botanical composition, the degree of peat decomposition, the physicochemical properties (ash content, acidity), the age of the peats, as well as the content of microelements (B, Ga, Ce, Y) in the peat deposit. On the basis of quantitative assessment of microelement content, we calculated geochemical indicators of sedimentation - B/Ga and Ce/Y. The boron content and the B/Ga ratio are an indicator of the climate temperature change, while the Ce/Y ratio characterizes the moisture condition. We estimated the age of the peat deposit of the bog based on both the thickness of the bog peat and the average peat accumulation rate established earlier for other forest-steppe ryams. According to the obtained results, the Nikolaevka ryam is characterized by a large capacity of peat deposit (about 4 m), although it is younger in age (no more than 2.6 thousand years) as compared with similar bogs of the forest-steppe of the Baraba lowland. As for peat deposits of forest-steppe ryams, a thick layer of the oligotrophic peat, a thin layer of the eutrophic peat and a very small interlayer of the mesotrophic peat one are typical. The peat contribution to the formation of the Nikolayevka ryam deposit is determined as 3:1:18 for "eutrophic-mesotrophic-oligotrophic" peats (See Fig. 2). The genesis of the bog and other forest-steppe ryams differs by the eutrophic stage of peat accumulation, which is characterized by the bedding wood-grassy, cotton grass Sphagnum, grass-Sphagnum and Sphagnum (S. squarrosum) peats. It may indicate the predominance of birch-grassy and cotton grass-Sphagnum communities in the early stages of evolution of the studied bog. The dynamics of the change in geochemical indicators, which is connected with the sedimentation conditions during the all-time peat deposit formation, is in good agreement with the known changes in climate conditions on the territory of the modern forest-steppe of Western Siberia in the Holocene. It was revealed that the formation of the Nikolaevka raym occurred in a colder and wetter climate period. As noted, the climate changed from warmer and drier (about 2.0 thousand years ago) to colder and wetter (1.4-1.2 thousand years ago), and again, in the period of a small climate optimum, to a warm and dry climate (1.00.8 thousand years ago). Warming and aridization of climate conditions in the area of the bog occurs from 500 years to the present time. The obtained results highlight the uniformity of the formation and evolution of raised bogs of the forest-steppe of Western Siberia. The weak variability of the botanical composition throughout the depth of the column, despite the significant changes in climate conditions and other external impacts, indicates a significant stability of the ecosystem at the oligotrophic stage of evolution. Thus, forest-steppe ryams of Western Siberia are unique chronicles of the events in the past, bearing in themselves valuable information on the variability of climate changes and other external conditions in the Holocene. The article contains 3 Figures, 1 Table and 41 References.

References

1. Rode A.A. Pochvoobrazovatel'nyi protsess i evolyutsiya pochv. M. : OGIZ, 1947. 140 s.

2. Sokolov I.A., Torgul'yan V.O. Vzaimodeistvie pochvy i sredy: pochva-pamyat' i pochvamoment // Izuchenie i osvoenie prirodnoi sredy. M. : Nauka, 1976. S. 150-164.

3. Khotinskii N.A. Golotsen Severnoi Evrazii. M. : Nauka, 1977. 199 s.

4. Orlova L.A., Volkova V.S. Golotsen Baraby: stratigrafiya i radiouglerodnaya khronologiya. Novosibirsk : Nauka, 1990. 125 s.

5. Preis Yu.I. Detal'naya rekonstruktsiya funktsional'nogo sostoyaniya bolota kak otklik na izmeneniya kontinental'nogo klimata golotsena (srednyaya taiga Zapadnoi Sibiri) // Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2015. T. 326, № 2. S. 90-102.

6. Neronov V.V., Koroleva E.G. Biogeograficheskaya unikal'nost' i antropogennaya transformatsiya ekosistem verkhovogo bolota Tselau (Kaliningradskaya oblast') // Izvestiya Rossiiskoi akademii nauk. Ser. geograficheskaya. 2013. № 3. S. 55-62.

7. Buzmakov S.A. Bioindikatsiya tekhnogennoi transformatsii ekosistem na territorii neftyanykh mestorozhdenii po sostoyaniyu mikrobnogo kompleksa // Geograficheskii vestnik. Ekologiya i prirodopol'zovanie. 2014. № 2. S. 64-78.

8. Bezel' V.S., Zhuikova T.V., Gordeeva V.A. Geokhimiya travyanistykh biogeotsenozov: biogennye tsikly khimicheskikh elementov pri zagryaznenii prirodnoi sredy tyazhelymi metallami // Geokhimiya. 2015. № 3. S. 252-263.

13. Zhilich S.V., Rudaya N.A., Krivonogov S.K. Izmenenie rastitel'nosti i klimata v raione ozera Malye Chany v pozdnem golotsene // Dinamika okruzhayushchei sredy i global'nye izmeneniya klimata. 2016. T. 7, № 1 (13). S. 68-75.

16. Liss O.L., Abramova L.I., Avetov N.A., Berezina N.A., Inisheva L.I., Kurnishkova T.V., Sluka Z.A., Tolpysheva T.Yu., Shvedchikova N.K. Bolotnye sistemy Zapadnoi Sibiri i ikh prirodookhrannoe znachenie. Tula : Grif i K°, 2001. 584 s.

17. Mugako A.L. Osobo okhranyaemye prirodnye territorii Novosibirskoi oblasti. Pamyatniki prirody: ryamy. Novosibirsk : Nauka, 2006. 12 s.

18. Naumov A.V., Kosykh N.P., Parshina E.K., Artymuk S.Yu. Verkhovye bolota lesostepnoi zony, ikh sostoyanie i monitoring // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2009. T. 16, № 2. S. 251-259.

19. Kats N.Ya., Kats S.V. Ob evolyutsii landshafta yuzhnoi chasti Zapadnoi Sibiri po dannym izucheniya torfyanikov // Trudy konferentsii po sporovo-pyl'tsevomu analizu. M. : Izd-vo MGU, 1950. S. 63-79.

20. Khotinskii N.A. O polozhenii granitsy mezhdu lesom i step'yu v Zapadnoi Sibiri v epokhi srednego i pozdnego golotsena // Lesovedenie. 1970. № 6. S. 40-47.

21. Pologova N.N., Dyukarev A.G. Ostrovnye ryamy na yuge taezhnoi zony Zapadnoi Sibiri // Torfyaniki Zapadnoi Sibiri i tsikl ugleroda: proshloe i nastoyashchee : materialy mezhdunarodnogo polevogo simpoziuma / pod red. A.A. Titlyanovoi, M.I. Dergachevoi. Tomsk : Izd-vo Tom. un-ta, 2014. S. 96-98.

22. Blyakharchuk T.A. Istoriya rastitel'nosti yugo-vostoka Zapadnoi Sibiri v golotsene po dannym botanicheskogo i sporovo-pyl'tsevogo analiza torfa // Sibirskii ekologicheskii zhurnal. 2000. № 5. S. 659 -668.

23. Preis Yu.I., Bobrov V.A., Sorokovenko O.R. Osobennosti sovremennoi akkumulyatsii mineral'nogo veshchestva na oligotrofnykh bolotakh yuga lesnoi zony Zapadnoi Sibiri // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. 2010. № 336. S. 204210.

24. Lapshina E.D., Pologova N.N., Mul'diyarov E.Ya. Bolota vodorazdel'nykh ravnin yuga lesnoi zony Zapadnoi Sibiri // Krylovia. Sibirskii botanicheskii zhurnal. 2000. T. 1, № 2. S. 38-43.

25. Romanova E.A. Tipy bolotnykh massivov i zakonomernoe raspredelenie ikh na territorii Zapadnoi Sibiri // Tipy bolot SSSR i printsipy ikh klassifikatsii / pod red. T.G. Abramovoi, M.S. Boch, E.A. Galkinoi. L. : Nauka, 1974. S. 167-174.

26. Liss O.L., Berezina N.A. Bolota Zapadno-Sibirskoi ravniny. M. : Izd-vo MGU, 1981. 208 s.

27. Kosykh N.P. Biologicheskaya produktivnost' bolot lesostepnoi zony // Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2009. № 3 (81). S. 87-90.

28. Kosykh N.P. Rastitel'nost' bolot lesostepnoi zony Zapadnoi Sibiri // Ekosistemy Tsentral'noi Azii: issledovaniya, sokhranenie, ratsional'noe ispol'zovanie : materialy / pod red. S.S. Kurbatskoi. Kyzyl, 2012. S. 291-293.

29. Kosykh N.P. Vliyanie pozharov na bioraznoobrazie i produktivnost' bolot lesostepi // Prirodno-tekhnogennye kompleksy: rekul'tivatsiya i ustoichivoe funktsionirovanie / pod red. V.A. Androkhanova. Novosibirsk, 2013. S. 301-303.

30. GOST 11306-2013. Torf i produkty ego pererabotki. Metody opredeleniya zol'nosti. Vved. 2015-01-01. M. : Standartinform, 2014. 5 s.

31. GOST 28245-89. Torf. Metody opredeleniya botanicheskogo sostava i stepeni razlozheniya. M. : Izd-vo standartov, 1989. 6 s.

32. Bol'shoi praktikum: fizikokhimiya, biologiya i kompleksnaya pererabotka torfa : ucheb. posobie / pod red. L.I. Inishevoi. Tomsk : Izd-vo Tomsk. gos. ped. un-ta, 2007. 120 s.

34. Cbito A.I. Zakonomernosti raspredeleniya khimicheskikh elementov v pochvoobrazuyushchikh porodakh i pochvakh Zapadnoi Sibiri. Novosibirsk : Izd-vo SO RAN, 2007. 277 s.

35. Syso A.I., Peregon A.M. The features of peat-accumulation process at the southern slope of the Great Vasyugan Bog // Contemporary Problems of Ecology. 2009. Vol. 2, № 2. PR 124127.

36. Arkhipov S.A., Volkova V.S. Geologicheskaya istoriya, landshafty i klimaty pleistotsena Zapadnoi Sibiri. Novosibirsk : Izd-vo NITs OIGGM SO RAN, 1994. 106 s.

37. Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii / pod red. L.L. Shishova, V.D. Tonkonogova, I.I. Lebedevoi, M.I. Gerasimovoi. Smolensk : Oikumena, 2004. 342 s.

38. Klassifikatsiya i diagnostika pochv SSSR / pod red. V.V. Egorova, E.N. Ivanovoi, V.M. Fridlanda. M. : Kolos, 1977. 225 s.

39. Matukhin R.G., Matukhina V.G., Vasil'ev I.P. i dr. Klassifikatsiya torfov i torfyanykh zalezhei Zapadnoi Sibiri / pod red. N.N. Ulanova. Novosibirsk : Izd-vo NITs OIGM SO RAN, 2000. 90 s.

40. Denisenkov V.P., Ivchenko T.G., Kuz'mina E.Yu. Bolota severnoi lesostepi ZapadnoSibirskoi nizmennosti v predelakh Chelyabinskoi oblasti // Vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo universiteta. Ser. 7. Geologiya, geografiya. 2013. № 4. S. 131-141.

41. Bakhnov V.K. Biogeokhimicheskie aspekty bolotoobrazovatel'nogo protsessa. Novosibirsk : Nauka, 1986. 193 s.

Особенности генезиса Николаевского ряма в лесостепи Западной Сибири

Аннотация

Genesis features of the Nikolaevka ryam in the forest-steppe of Western Siberia

Abstract

События