Реконструкция развития болотных систем в голоцене

В позднеледниковое время (12000—10300 лет назад) в условиях достаточно сурового и резко континентального климата значительная часть территории Западно-Сибирской равнины представляла собой безлесные пространства, занятые перигляциаль- ными степями и тундровыми сообществами, по своей структуре близкими к перигляциальной растительности сартанского похолодания (Лазуков, Свиточ, 1980).

Улучшение климатических условий наступило на рубеже позднеледникового и послеледникового времени (10300 лет назад, Кинд, 1969).

Резкий перелом в развитии природных условий в сторону потепления и уменьшения континентальности климата на рубеже поздне- и послеледникового периода произошёл на территории всей северной Евразии (Kubitzki, 1961; Nilsson, 1964; Heusser, 1966; Tsukada, 1967; Кинд, 1971; Хотинский, 1977). Н. А. Хотин- ский (1977) определяет его как синхронный палеогеографический рубеж глобального масштаба. Постепенно среди полынно-маревых степных сообществ начали появляться берёзовые и сосново-берёзовые редколесья. Во второй половине пребореального периода в условиях ещё более тёплого и влажного климата формировались елово-берёзовые и лиственничные редколесья (Хотинский, 1977).

В бореальыом периоде дальнейшее улучшение климатических условий вызвало широкое распространение еловых лесов, которые образовали северную, среднюю, южную тайгу. Лишь в подтайге сохранилось господство полынно-злаковых сообществ с кустарниковой берёзой. К бореальному времени относится и значительное продвижение древесных пород в сторону современной тундры, о чём свидетельствуют древесные остатки в бореальных отложениях в низовьях Оби и Енисея (Пьявченко, 1971).

Бореальный термический максимум прослеживается на территории всей азиатской части России: на Сахалине (Хотинский, 1977), в Японии (Tsukada, 1967), на Аляске (Кинд, 1974). В пределах европейской части России и в Западной Европе в бореаль- ном периоде климат оставался относительно холодным и сухим.

В Западной Сибири с серединой бореального периода связано начало непрерывного торфонакопления (Хотинский и др., 1979). Зональная дифференциация болотных систем отсутствовала (рис. 73). Это было обусловлено очаговым торфонакоплением и пребыванием болот в стадии грунтового питания. Заболоченность водораздельных пространств в северной, средней и южной тайге не превышала 5%. В то же время в условиях достаточно тёплого и влажного климата скорость линейного прироста торфа, по сравнению с другими периодами голоцена, была наибольшей.

В бореальном периоде заболачивались ледниковые мелководные водоёмы, формировались эвтрофные древесно-травяно-мохо- вые и травяно-моховые болота в ложбинах стока в термокарстовых и суффозионных котловинах и в других депрессиях рельефа. Различия в особенностях водно-минерального режима, обусловленные разной литологией грунтовых толщ (песчаных к северу, глинистых и суглинистых к югу от широтного течения Оби), выразились в разной продолжительности пребывания болотных систем в эвтрофной стадии: в северной тайге оно было кратковременным. С продвижением в более южные широты продолжительность пребывания в эвтрофной стадии постепенно возрастала.

Бореально-атлантический рубеж (8000 лет назад), соответствующий значительному изменению природных условий, является синхронным на всём северном полушарии. Однако характер климатических изменений имел свои региональные особенности. В континентальном районе (Сибирь) с наступлением атлантического периода произошло понижение теплообеспеченности, сопровождаемое уменьшением годовой нормы осадков. В океани-

Рис. 73.

1 — эвтрофные древесно-травяно-моховые и травяно-моховые болота;

2 — граница центральной части Западной Сибири

ческих районах (Камчатка, Сахалин) уменьшение теплообеспе- ченности сопровождалось увеличением увлажнённости. Для ат- лантико-континентальных районов (Русская равнина) на протяжении атлантического периода характерно стабильное увеличение теплообеспеченности и увлажнённости (Хотинский, 1977).

В Западной Сибири понижение теплообеспеченности и увлажнённости в первой половине атлантического периода вызвало уменьшение линейной скорости торфонакопления. Во второй половине атлантического периода климатические условия здесь вновь изменились в сторону потепления и увеличения влажности, что вызвало новую волну усиления болотообразовательного процесса. Болотообразовательный процесс в подзонах северной, средней и южной тайги из локального превратился в локальнорегиональный: усилилась трансгрессия болот из очагов заболачивания на окружающие территории. Центры заболачивания, первоначально изолированные, но сравнительно близко расположенные, постепенно сливались между собой и превращались в обширные болотные системы. Средняя заторфованность территории возросла до 15—20% (рис. 74).

На большей части современной таёжной зоны биогеоценозы эвтрофного травяно-мохового и древесно-травяно-мохового типа по мере накопления торфяной толщи и изменения в связи с этим водно-минерального режима развивались в мезотрофные и олиго- трофные. В первой половине атлантического периода олиготроф- ные болота представляли собой сочетания обводнённых биогеоценозов сфагнового, шейхцериево-сфагнового и осоково-сфагнового типа. Более дренированные биогеоценозы сосново-кустарничково- сфагнового типа ещё не имели широкого распространения. Обводнённые биогеоценозы травяно-мохового и мохового типа постепенно развивались в биогеоценозы кустарничково-сфагнового, со- сново-пушицево-сфагнового типа, наконец, в биогеоценозы наиболее дренированного сосново-кустарничково-сфагнового типа (рямы) или непосредственно в комплексы биогеоценозов грядово- мочажинного типа. Комплексы биогеоценозов грядово-мочажин- ного типа формировались и в результате дифференциации поверхности рямов на гряды и мочажины.

В атлантическом периоде в пределах современных границ северной тайги и северной части средней тайги формировались плоские болота, в основном представленные биогеоценозами оли- готрофного сфагнового, травяно-сфагнового и сосново-кустарнич- ково-сфагнового типов, в меньшей степени комплексами биогеоценозов грядово-мочажинного типа. В южной части средней тайги, наряду с биогеоценозами олиготрофных типов, значительные площади ещё занимали биогеоценозы мезотрофного и эвтрофного древесно-травяно-мохового, травяно-мохового и травяного типов. На болотах в южной тайге доминировали биогеоценозы эвтрофных древесно-травяно-моховых, травяно-моховых типов. Таким образом, в атлантическом периоде в северной тайге и на большей части средней тайги в основном завершилась трансформация болотных систем из эвтрофной и мезотрофной стадий

Рис. 74. Размещение болот в центральной части Западной Сибири в атлантическом периоде (8000—4500 лет назад)

Провинции: I — северотаёжных бореально-атлантических слабовыпуклых олиготроф- ных сфагновых болот (1), II — среднетаёжных бореально-атлантических слабовыпуклых олиготрофных сфагновых, плоских мезотрофных и эвтрофных древесно-травяномоховых и травяно-моховых (2), III — южнотаёжных бореально-атлантических плоских эвтрофных древесно-травяно-моховых, травяно-моховых и травяных (3). Границы: 4 — болотных провинций, 5 — центральной части Западной Сибири в олиготрофную, в южной части средней тайги — из эвтрофной в мезотрофную. В южной тайге болота ещё оставались в эвтрофной стадии развития (рис. 74).

В атлантическом периоде процесс заболачивания охватил и современную территорию подтайги. В этой подзоне болота развивались в условиях относительно постоянного гидрологического режима, что подтверждается однообразным строением торфяной залежи и несущественными колебаниями ботанического состава и показателей свойств торфяных отложений, представленных в основном низинным осоково-гипновым торфом.

Колебания климатических условий на протяжении атлантического периода в большей степени отразились на характере развития лесной растительности. В первой половине атлантического периода на территории таёжной зоны еловые леса были вытеснены сосново-берёзовыми с незначительной примесью ели и пихты. В лесостепи по-прежнему господствовали злаково-полынно-разно- травные степи. Северная граница таёжных лесов в атлантическом периоде продвинулась в пределы тундры на 200—400 км (Ней- штадт, 1957; Сукачёв, 1922; Н. Я. Кац, С. В. Кац, 1948). Одновременно на севере Западной Сибири вновь начали преобладать еловые леса (Хотинский, 1977). Наряду со значительной мобильностью северной границы таёжной зоны, южная граница и лес-лесостепь оставались относительно стабильными как в Западной Сибири, так и в европейской части России. В. П. Гричук (1969) объясняет это явление соответствующими температурными факторами.

Суббореальный период выделяется как сложный этап, особенно в истории лесной растительности и климатических колебаний. Раннесуббореальное похолодание вызвало резкую деградацию лесной растительности у северного предела её распространения, а также сокращение распространения темнохвойных лесов. Потепление же, наступившее в середине суббореального периода, вновь способствовало продвижению на север еловых лесов.

Болотообразовательный процесс, несмотря на довольно существенные климатические изменения, в силу саморазвития болотных систем стал общерегиональным явлением. Он охватил водораздельные равнины, высокие и низкие террасы, поймы рек. Например, в средней тайге заторфованность возросла с 30% до 40%, в южной — с 20% до 30%, в подтайге — с 10% до 20%. Увеличение теплообеспеченности отразилось лишь на уменьшении скорости линейного прироста торфа и увеличении его степени разложения.

В северной тайге широкое распространение получили комплексы биогеоценозов озерково-грядово-мочажинного типа, в средней тайге — грядово-мочажинного типа. В южной тайге значительные площади ещё были заняты болотными биогеоценозами мезо- трофного и эвтрофного древесно-травяно-мохового типа. На боло-

Рис. 75. Размещение болот в центральной части Западной Сибири в суббореальном периоде (4500—2500 лет назад)

Провинции: Ii — северотаёжных бореально-атлантических выпуклых олиготроф- ных озерково-грядово - мочажин ных, грядово-мочажинных и сосново-кустарничково- сфагновых болот (1), 1г — среднетаёжных бореально-атлантических выпуклых олиго- трофных грядово-мочажинных и сосново-кустарничково-сфагновых (2), II — южнотаёжных бореально-атлантических выпуклых олиготрофных сфагновых, плоских мезотрофных древесно-травяно-моховых и травяно-моховых, эвтрофных древесно- травяно-моховых, травяно-моховых и травяных (3). III — подтаёжных атлантико-суб- бореальных плоских эвтрофных травяно-моховых (4), IV — лесостепных атлантико- суббореальных вогнутых эвтрофных травяных болот (5); границы: 6 — областей, 7 — провинций, 8 — центральной части Западной Сибири тах подтаиги существенно расширились площади, занимаемые биогеоценозами эвтрофного осоково-гипнового типа, постепенно вытеснившие болотные биогеоценозы травяных типов (рис. 75).

С суббореальным периодом связано появление очагов заболачивания и в лесостепи, несмотря на неблагоприятные для этого процесса соотношения элементов водного и теплового балансов. Причинами развития болотообразовательного процесса на этой территории послужило наличие бессточных малодренированных пространств с разнообразными отрицательными формами рельефа. Высокая степень засолённости лёссовых, глинистых и песчаных грунтов обусловила начало заболачивания исключительно с эвт- рофной стадии. Обширные депрессии, заполненные слабо минерализованными водами, стали местами образования вогнутых эвт- рофных травяных болот (займищ), в которые в настоящее время вкраплены сильно выпуклые олиготрофные сосново-кустарничко- во-сфагновые острова (рямы). В развитии займищ выявлена чёткая закономерность: нередко наблюдалось опреснение отдельных, наиболее обводнённых участков, затем начиналось постепенное вытеснение эвтрофных видов мезотрофными и олиготрофны- ми. Формирование рямов среди займищ наметилось преимущественно в суббореальном периоде. Оно происходит и сейчас.

Противоположный случай представляет собой заболачивание депрессий и водоёмов с высокой концентрацией солей. Здесь обычно образовывались болота, покрытые тростником с солончаковой растительностью по периферии. В южной части лесостепи, где прирост торфа ничтожен и нет изоляции от воздействия сильно минерализованных грунтовых вод, в развитии займищ доминирует стадия осоковых кочкарников, иногда подвергающихся остепнению. В её северной половине осоковые кочкарники сменялись осоково-сфагновыми болотами, на которых господствуют корневищные осоки. В небольших плоских западинах формировались колочные болота. В некоторых из них благодаря прогрессивному обводнению и опреснению появлялись небольшие сфагновые сплавины из Sphagnum teres и образовывались условия для перехода болот из эвтрофной стадии развития в мезо- и оли- готрофную стадии.

Начиная с суббореального периода наметилась тенденция оформления современной территориальной дифференциации болотных систем. Леса по соотношению пород в древесном ярусе тоже приблизились к современным. В северной и средней тайге в составе древостоев возросло присутствие сосны и кедра, в южной тайге — кедра, в подтайге сохранилось господство сосновоберёзовых лесов. В лесостепи начали формироваться сосновоберёзовые редколесья.

Рис. 76. Размещение болот в центральной части Западной Сибири в субатлантическом периоде (2500 лет назад — настоящее время)

Области: I, II — таёжных бореально-атлантических выпуклых олиготрофных моховых (сфагновых) болот активного заболачивания; Ii — северотаёжных бореально-атлантических олиготрофных озерково-грядово-мочажинных и сосново-кустарничково- сфагново-кладониевых, 1г — среднетаёжных бореально-атлантических олиготрофных грядово-мочажинных и сосново-кустарничково-сфагновых болот, 1з — южнотаёжных бореально-атлантических олиготрофных сосново-кустарничково-сфагновых и грядово- мочажинных, мезотрофных и эвтрофных сосново-березово-осоковогипновых (или сфагновых), II — подтаёжных атлантических эвтрофных осоково-гипновых болот с рямами, III — лесостепных атлантико-суббореальных эвтрофных травяных; границы: 5 — области, 6 — провинций, 7 — центральной части Западной Сибири

Динамика климатических условий в субатлантическом периоде менее всего проявилась в тенденциях развития болотообразовательного процесса в пределах таёжной зоны (рис. 76). В северной и средней тайге болотообразовательный процесс сохранил на-

правленность в сторону увеличения площадей, занимаемых биогеоценозами более обводнёнными. В южной тайге продолжился процесс трансформации биогеоценозов эвтрофного и мезотрофно- го типов в биогеоценозы олиготрофного типа. Одновременно биогеоценозы дренированного сосново-кустарничково-сфагнового типа вытеснялись более обводнёнными комплексами биогеоценозов грядово-мочажинного типа. В подтайге перелом в развитии болот наметился в середине субатлантического периода. К этому времени слои торфяных отложений достигли 2,5 м и создались условия для перехода болот в стадию атмосферного питания: биогеоценозы эвтрофного осокового и осоково-гипнового типа постепенно трансформировались в биогеоценозы мезотрофного осоково-сфагнового, сфагнового и, наконец, сосново-кустарнич- ково-сфагнового типа. Современная тенденция в развитии подтаёжных болот — дальнейшая олиготрофизация. На протяжении второй половины голоцена средняя заторфованность в этой зоне возросла с 17% до 25%.

В лесостепи сохраняется тенденция трансформации эвтроф- ных травяных болот (займищ) в олиготрофные сосново-кустар- ничково-сфагновые (рямы). />Сравнение развития лесов и болот в Западной Сибири с их динамикой в европейской части России и в Западной Европе, во- первых, свидетельствует о разнонаправленном характере режима увлажнения на сопоставляемых территориях (Хотинский, 1977), во-вторых, позволяет уточнить генезис и возраст пограничного горизонта, выявляемого на европейских болотах.

Анализ многочисленных стратиграфических разрезов болотных систем из разных ботанико-географических зон и подзон Западной Сибири свидетельствует об отсутствии здесь чётко выраженного слоя торфа высокой (более 35%) степени разложения в центральных участках крупных болотных систем. Отдельные слои торфяных отложений высокой степени разложения выявлены лишь по окраинам болотных систем. Анализ многочисленных стратиграфических разрезов показал соответствие эвтрофно-оли- готрофных контактов более холодным и влажным фазам второй половины голоцена.

Более существенные изменения произошли в характере лесной растительности: в северной тайге господствующими стали берёзово-кедрово-сосновые леса, в средней — кедрово-пихтово- берёзово-елово-сосновые, в южной тайге — сосново-берёзово-кедровые с елью, в подтайге — берёзово-осиновые; растительность лесостепи представляет сочетание злаково-разнотравных сообществ с сосново-берёзовыми колками.

Южная граница таёжной зоны по-прежнему сохраняет стабильность.

Ретроспективный анализ динамики различных типов болотных систем и слагающих их биогеоценозов свидетельствует о зональности как тенденции их развития в прошлом, так и преобразований в будущем.

В тундре в формировании полигональных болот весьма отчётливо выступает роль многолетнемёрзлых пород и расчленённости территории. Здесь в настоящее время усиление процесса заболачивания отмечается почти на всех элементах рельефа, но особенно сильно на участках нерасчленённых, недостаточно дренированных. Расширение контуров арктических минеральных осоковых болот и сокращение площади мохово-лишайниковой растительности связано с локальным ослаблением эрозионной деятельности, заполнением водой всевозможных понижений и некогда осушённых озерных котловин — хасыреев (Орлов, 1975).

В лесотундре формирование плоско- и крупнобугристых болот тесно связано с динамикой развития многолетнемёрзлых пород. В результате вытаивания жильного льда в пределах полигональных торфяников последние обводняются и постепенно превращаются в болота.

А. П. Тыртиковым (1970, 1979) показано, что в процессе вытаивания повторно-жильного льда образуются канавы, заполненные водой и расчленяющие торфяники на участки в виде бугров прямоугольной формы. На участках пересечения ледяных жил образуются небольшие озерки. Бугры между обводнёнными понижениями постепенно протаивают, разрушаются и поглощаются болотом. В итоге на месте мёрзлого торфяника или его части образуются плоские или мелкокочковатые болота, в пределах которых формируются мелководные озёра от нескольких сотен метров до нескольких километров в поперечнике.

На мелководьях многих озёр развивается болотная растительность. На таких участках идёт формирование торфа в условиях зарастающего водоёма, который при определенных условиях начинает промерзать. Таким образом, в пределах одного торфяного массива на разных его участках может одновременно формироваться и болото за счёт протаивания мёрзлого торфа, и многолетнемёрзлый торфяник на месте заболоченных и заозёренных понижений.

В таёжной зоне дальнейшее развитие господствующих здесь болот олиготрофного типа будет направлено в сторону увеличения их обводнённости. В подтайге и лесостепи оно, вероятно, пойдёт по пути усиления мезотрофности и дальнейшей олиго- трофизации ныне господствующих в этих регионах болот эвт- рофного типа за счёт расширения площадей, занимаемых ряма- ми (рис. 77).

Таким образом, в лесостепи Западной Сибири даже в условиях значительного засоления и недостатка атмосферной влаги, чётко проявляется тенденция, характерная для развития болот не только всей Западной Сибири, но и для всего умеренного пояса: постепенный и постоянный процесс смены эвтрофной и мезотрофной стадий в развитии болот на олиготрофную. Этот процесс является следствием саморазвития болотных систем, в которых торфогенный слой (экотоп) постоянно преобразуется соответствующими болотными фитоценозами, а фитоценозы изменяются в направлении большего соответствия изменённым ими экотопам.