Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ИСКОПАЕМОЙ ПЫЛЬЦЫ СОСЕН КАК ИНДИКАТОР КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОШЛОГО

Евстигнеева Т.А. 1
1 Федеральный Научный Центр Биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН
Изучена ископаемая пыльца сосен из донных отложений Японского моря. Выделено 8 типов пыльцевых зерен с аномалиями в морфологическом строении. Прослежено изменение содержания выделенных типов на протяжении последних 13 тыс. лет (поздний плейстоцен-голоцен). Установлена взаимосвязь влияния климатических условий (похолодания) на возникновение морфологических аномалий ископаемой пыльцы сосен. Увеличение количества аномальной пыльцы в нижней части разреза свидетельствует о развитии сосен в условиях холодного климата позднего плейстоцена (11 000 - 10 300 л.н.), на отметке 300 см - о похолодании на границе атлантической и суббореальной фаз голоцена (4 900 л.н.), на отметке 60 см - о похолодании в субатлантике (около 1 800 л.н.).
аномальная пыльца
сосна
климат
отложения
плейстоцен
голоцен
японское море
1. Левковская Г.М. Качество пыльцы и особенности палинокомплексов некоторых природных экстремумов плейстоцена и их сравнение с палинокомплексами отложений с высоким радиоактивным заражением из района Чернобыльской техногенной катастрофы / Г.М. Левковская, А.Н. Боголюбова // Проблемы современной палинологии: мат-лы XIII Росс. палинол. конф. Т. 2. – Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. – С. 278-285.
2. Тупицын С.С. Уровень тератогенеза как показатель состояния биообьекта в разных экологических условиях / С.С. Тупицын, Н.Е. Рябогина, Л.С. Тупицына // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. - Т. 14. – № 1 (3). – С. 822-828.
3. Дзюба О.Ф. Качественный состав палинологических спектров Санкт-Петербурга во время пыления сосны обыкновенной на территории города-спутника ЛАЭС Сосновый бор / О.Ф. Дзюба, С.В. Подойницына // Проблемы современной палинологии: мат-лы XIII Росс. палинол. конф. Т. 2. – Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. – С. 253-257.
4. Дзюба О.Ф. Морфологические особенности пыльцевых зерен вида Chenopodium Album L. в связи оценкой качества окружающей среды / О.Ф. Дзюба, О.В. Кочубей, В.М. Леунова, М.А. Мещеряков // Проблемы современной палинологии: мат-лы XIII Росс. палинол. конф. Т. 2. – Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. – С. 248-252.
5. Белянина Н.И. Влияние вулканических факторов на полиморфность пыльцы Pinus pumula Pall. Regel (Курильские острова) // Проблемы современной палинологии: мат-лы XIII Росс. палинол. конф. Т. 2. – Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2011. – С. 229.
6. Мельникова Т.А. Аномальная пыльца рода Pinus L. как индикатор палеоклиматических флюктуаций в позднем голоцене // Вестник ДВО РАН. – 2004. – № 3. – С. 178-182.
7. Gorbarenko S.A. Detailed Japan Sea paleoceanography during the last 25 kyr: constraints from AMS dating and δ18 O of planktonic foraminifera / S.A. Gorbarenko, J.R. Southon // Paleogeography, Paleoclimatology, Paleoecololy. – 2000. – Vol. 156. – P. 177-193.

Пыльца растений обладает морфологическими признаками, позволяющими установить ее систематическую принадлежность. По этой причине ископаемые пыльца и споры широко используются для восстановления растительности прошлых эпох, и косвенно для индикации палеоклиматических изменений. Однако многие исследователи при изучении морфологических особенностей пыльцы современных растений неоднократно фиксировали значительное количество полиморфных пыльцевых зерен. При изучении ископаемой пыльцы также отмечались схожие аномалии в морфологическом строении. Исследователи по-разному называют необычные пыльцевые зерна: ненормальные, отклоняющиеся, деформированные, дефективные, карликовые, гиганты, уроды, недоразвитые, нетипичные, тератоиды, мутанты и гибридные формы. Но чаще всего по отношению к необычным пыльцевым зернам употребляются термины «палинотератные» [1; 2] или «тератоморфные» [3-5]. Причины, вызывающие отклонения морфологического строения пыльцевых зерен, разнообразны. Они могут быть связаны как с воздействием природных факторов (гибридизация, недостаточная влажность, пожары, интенсивная вулканическая деятельность, низкие температуры), так и с антропогенной деятельностью (промышленные выбросы, пожары, повышение уровня радиации, концентрации тяжелых металлов и пестицидов). Несмотря на многообразие факторов, можно говорить о том, что появлению аномальных пыльцевых зерен способствует нарушение условий существования растений. Ранее автором [6] была изучена тератоморфная пыльца из отложений, которые накапливались в течение последних 3 тыс. лет.

Цель настоящего исследования – выявить взаимосвязь влияния климатических условий на возникновение морфологических аномалий у пыльцы сосен на протяжении последних 13 тыс. лет.

Материал и методы

Материалом для исследования послужил керн колонки J-3 (35° 53´ с.ш., 130° 14´ в.д.), отобранной сотрудниками ТОИ ДВО РАН во время рейса на НИС «Академик Александр Виноградов», в южной части Японского моря. Мощность исследованного керна - 562 см. Радиоуглеродные датировки (1610±50 л.н. на глубине 55 см, 1850±60 л.н. на глубине 60 см, 5010±70 л.н. на глубине 295 см и 10100±50 л.н. на глубине 510-512 см) свидетельствуют, что изученные осадки формировались в позднем плейстоцене-голоцене [7].

Подготовка образцов для палинологического анализа выполнялась с использованием щелочной методики Поста, сепарационной Гричука и ацетолизной методики Эрдтмана. Определение таксономической принадлежности пыльцы осуществлялось c помощью светового микроскопа ZEISS AXIO Lab. A1 (х 400). При просмотре препаратов в качестве среды использовался глицерин. В каждой пробе подсчитывалось 400-900 зерен пыльцы сосны. Из них отдельно фиксировались аномальные пыльцевые зерна, и определялось их процентное участие.

Результаты и обсуждение

В ходе палинологического анализа морских отложений колонки J-3 было обнаружено значительное количество нетипичных пыльцевых зерен сосны. Аномальные пыльцевые зерна (п.з.) отличались от типичных: размерами, формой, количеством и способом соединения воздушных мешков [6]. На основании этого было выделено восемь типов пыльцы (рис. 1):

Рис. 1. Типичное и аномальные пыльцевые зерна сосны

1-й тип – п.з. с тремя воздушными мешками;

2-й тип – п.з. с четырьмя воздушными мешками;

3-й тип – п.з. с двумя воздушными мешками, смыкающимися между собой;

4-й тип – п.з. с тремя воздушными мешками, два из которых слившиеся;

5-й тип – п.з. с двумя воздушными мешками, слившимися между собой;

6-й тип – п.з. с двумя воздушными мешками разных размеров (один мешок почти в два раза больше другого);

7-й тип – п.з. с тремя воздушными мешками, один из которых значительно больше двух других;

8-й тип – п.з. с двумя воздушными мешками очень маленьких размеров.

Распределение выделенных типов пыльцы по разрезу колонки представлено на рисунке 2. В нижней части керна, в интервале 560-290 см, выявлены в основном п.з. 3, 5, 6, и 8-го типов. С глубины 290 см появляются зерна 1-го и 4-го типов. В интервале 190-60 см аномальная пыльца практически отсутствует, исключения составляют спектр с глубины 150 см, в котором установлены п.з. 4, 5 и 8-го типов, и 125 см с аномальным зерном 6-го типа. С отметки 60 см наблюдается тенденция увеличения разнообразия выделенных типов. Здесь встречаются все выявленные типы аномальных п.з. Стоит отметить, что п.з. 2-го и 7-го типов присутствуют только в верхней части разреза. Наиболее часто встречаются п.з. 8-го типа, реже – п.з. 1, 3, 4, 5 и 6-го типов, единичны находки п.з. 2-го и 7-го типов.

Содержание выделенных типов в осадках колонки постоянно меняется (рис. 3). Оно колеблется от единичных зерен до 16%. В основном содержание типов не превышает 4%. Однако на глубине 560 см их участие достигает максимальных значений по разрезу 15,8%. Значительное их увеличение наблюдается на глубине 300 см (до 8,8%) и на глубине 60 см (до 5,8%).

Считается, что пыльцевые зерна сосен полиморфны. Однако в благоприятных условиях естественный полиморфизм не превышает 3-7%, зато в стрессовых ситуациях он существенно усиливается [3]. Изученные осадки накапливались на протяжении последних 13 тыс. лет. Степень и масштабы воздействия человека на окружающую среду на протяжении этого времени были не такими значительными по сравнению с современным влиянием.

Четвертичный период характеризуется глобальным похолоданием климата, которое неоднократно приводило к образованию обширного покровного оледенения на севере Евразии и в Америке. Последнее и очень сильное оледенение было около 20 000 л.н. После 15 000 л.н. начинается постепенное потепление климата. К началу голоцена (10 000 л.н.) практически полностью исчезло покровное оледенение. Начинается один из самых коротких этапов четвертичной истории. В его пределах выделяют следующие периоды: пребореальный (10 300 - 9 300 л.н.), бореальный (9 300 - 8 000 л.н.), атлантический (8 000 - 4500 л.н.), суббореальный (4 500 - 2 500 л.н.) и субатлантический (2 500 - 0 л.н.). Интервал 8 000 – 4 500 л.н. считается временем относительно ровного и теплого климата. Однако климатические характеристики последних 15 тыс. лет не были постоянными. На фоне глобального потепления отмечается серия резких и непродолжительных похолоданий.

Рис. 2. Распределение типов пыльцы сосны по разрезу колонки

Рис. 3. Содержание аномальной пыльцы сосны по разрезу колонки

Таким образом, вероятнее всего, увеличению содержания тератоморфной пыльцы в изученных отложениях способствовали резкие колебания температуры и влажности при переходе от одной климатической ситуации к другой (возможно понижение температур и иссушение). По-видимому, увеличение количества аномальной пыльцы в нижней части разреза свидетельствует о развитии сосен в условиях холодного климата позднего плейстоцена (11 000 – 10 300 л.н.), на отметке 300 см - о похолодании на границе атлантической и суббореальной фаз голоцена (4 500 л.н.), на отметке 60 см - о похолодании в субатлантике (около 1 800 л.н.).

Заключение

В результате палинологического исследования были выявлены аномальные типы пыльцевых зерен сосен в морских донных отложениях Японского моря, которые накапливались на протяжении последних 13 тыс. лет. Прослежено участие выделенных типов по разрезу колонки. Установлено, что увеличение их процентного содержания свидетельствует о резких переменах условий окружающей среды, переходе от одной климатической ситуации к другой: о похолодании в конце позднего плейстоцена, о похолодании на границе атлантической и суббореальной фаз голоцена, о похолодании в субатлантике. Таким образом, наличие тератоморфной пыльцы в осадках может быть использовано в качестве дополнительного критерия при реконструкции состояния палеоэкосистем в прошлом.


Библиографическая ссылка

Евстигнеева Т.А. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ АНОМАЛИИ ИСКОПАЕМОЙ ПЫЛЬЦЫ СОСЕН КАК ИНДИКАТОР КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОШЛОГО // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – № 5.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=26822 (дата обращения: 23.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252