ЛИХЕНОМЕТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ВЫСОКОГОРНЫХ ОБЛАСТЯХ ЦЕНТРАЛЬНОГО АЛТАЯ

Дьякова Галина Сергеевна

студент 1 курса магистратуры, кафедра физической географии и геоинформационных систем АлтГУ, г. Барнаул

E-mail: GalinaBarnaul@mail.ru

Останин Олег Васильевич

научный руководитель, канд. геогр. наук, доцент географического факультета, АлтГУ, г. Барнаул

Взаимосвязь всех природных компонентов находит отражение в их структуре и динамике. Так, изменения климата находят закономерное отражение в изменении гляциальных и криогенных форм рельефа, и, устанавливая их возраст, мы получаем возможность восстановления динамики климатических изменений прошлого и, соответственно, прогнозирования будущего.

Существует множество методов реконструкции климата, среди которых можно выделить такие как: спорово-пыльцевой, дендрохронологический, радиоуглеродный, лихенометрический и др. У каждого из них имеются определённые ограничения в сфере применения, свой уровень точности и достоверности полученных датировок. Зачастую они дополняют или уточняют друг друга. В данной работе рассматривается лихенометрический метод исследования.

Лихенометрия представляет собой раздел лихеноиндикации — комплекса биоиндикационных приемов, основанных на анализе локальных популяций некоторых видов лишайников, с целью выявления происходящих с ними динамических изменений. В разрезе лихенометрии мы можем говорить о восстановлении климатических характеристик, а также структурно-динамических изменений рельефа второй половины голоцена, а в арктических и высокогорных областях — всего голоцена.

В основу работы положен как анализ литературных источников отечественных и зарубежных ученых в сфере применения лихенометрического метода, так и собственные материалы, полученные в ходе полевых исследований летом 2010—2012 гг. в долинах рек Мульта и Аккол, на Катунском и Южно-Чуйском хребтах.

На Алтае уже проводились лихенометрические исследования различного масштаба, но территория была охвачена ими не полностью. Основное внимание уделялось установлению времени образования конечных мореных комплексов некоторых ледников, а также изучению археологических памятников, могильников, наскальных рисунков (петроглифов) [1, 2, 6, 10, 11, 13, 14 и др.] Также предпринимались попытки изучения селевых и лавинных процессов с помощью лихенометрического метода [1, 3]. Возможности применения лихенометрии в этом районе очень велики, так как здесь широко рас­пространены долгоживущие виды лишайников, которые могли бы выступить в роли индикаторов возраста, а также имеются многочис­ленные археологические памятники — потенциальные реперные поверх­ности для определения скорости роста лишайников.

Одним из основных районов исследования на настоящий момент является долина р. Томички (левый приток Мульты, бассейна Катуни). Выбор данного района был основан на том, что здесь ещё со второй половины XX века проводились климатические исследования, а в последние годы велось круглогодичное фиксирование температуры воздуха [9].

В ходе полевых исследований летом 2010 г. в долине р. Томички  нами было заложено, в пределах двух основных разновысотных полигонов, порядка 40 реперных площадок (размером от 10х10 до 20х20 см) для выявления видового разнообразия и условий существования лишайниковых сообществ, а так же для определения времени образования ледниковых форм рельефа. Летом 2011 г. был заложен третий полигон. Полигоны закладывались на освоенных лишайниками (с чётко различимыми отдельными талломами) горизонтальных и субгоризонтальных стационарных поверхностях, в днищах долин (для исключения влияния склоновых процессов), которые представлены выходами коренных пород, преобразованными ледником (т. е. на курчавых скалах). В дальнейшем проводились измерения и фотографировались отдельные, наиболее округлые и крупные особи.

Полигон № 1 располагался на высоте 2300 м; в сфере непосредственного взаимодействия располагались каменистые поверхности, подобные изучаемой, обработанные ледником и имеющие различную экспозицию. Экспонируемая поверхность сложена кислыми магматическими интрузивными породами — гранитами и гранодиоритами, пронизанными кварцевыми жилами. Здесь проводились измерения двух видов лишайников: Aspicilia tianshanica и Rhizocarpon geographicum.

Полигон № 2 был заложен на высоте 2220 м. В непосредственной близости (ок. 20 м ниже) располагаются заросли карликовой березки и отдельно стоящие лиственницы; несколько дальше протекает небольшой водоток (ручей). Территория отличается повышенной влажностью воздуха. Здесь проводились измерения лишайников вида Rhizocarpon geographicum (рис. 1).

Рисунок 1. Фрагмент полигона № 2 (долина р. Томички, Катунский хребет). Фото автора, 2011

Позднее, в 2011 г. на высоте 2250 м. был заложен полигон № 3. Он располагается в центральной части долины, в условиях, сходных с полигоном № 2. 

Для определения времени образования ледниковых форм рельефа мы развивали и использовали теорию зависимости скорости роста лишайников от термического режима территории: величина годового прироста прямо пропорциональна сумме активных (положительных) температур (это закономерно, т. к. установлено, что развитие всех биологических систем вблизи их верхней границы распространения лимитируется количеством тепла). Таким образом, на основе сопоставления величины прироста лишайников, по данным различных исследователей, [1, 4, 5, 7, 8, 12, 14, 16 и др.] с термическим режимом территорий, нами было выявлено, что для прироста 1 мм Rhizocarpon geographicum в высокогорных районах внутриконтинентальных областей с повышенным увлажнением требуется сумма средних суточных положительных температур, равная 13300 °С.

Анализ термических данных в долине р. Томичка показал, что средняя годовая сумма положительных температур составляет 1128,2 °С (Останин и др., 2011). Однако, эта величина внутри долины значительно варьирует. Так, например, на высоте 2300 м (площадка № 1) она составляет 986,5 °С, а на высоте 2220 м (площадка № 2) — 1310,2 °С.

Рисунок 2. Rhizocarpon geographicum, долина р. Томички. Фото автора, 2012

Рисунок 3. Aspicilia sp., долина р. Томички. Фото автора, 2012

Исходя из значения средней годовой суммы положительных температур, диаметров лишайников нами был рассчитан годовой прирост лишайника Rhizocarpon geographicum: для полигона № 1 — 0,07 мм/год, для полигона № 2 — 0,1 мм/год, для третьего полигона — 0,095 мм/год. На основе этих данных был определен возраст лишайников: на полигоне № 1 средний возраст наиболее крупных особей лишайников составил 176 лет, максимальный — 221 год; на полигоне № 2 средний возраст — 360 лет, максимальный – 410 лет; на полигоне № 3 средний — 345 лет, максимальный — 363 года. Согласно исследованиям А.А. Галанина (2002) возраст поверхности рельефа, сложенного кислыми породами, превышает возраст лишайников в среднем на 5—10 лет (см. табл. 1).

Результаты датирования впоследствии будут использованы для расчета скорости отступания ледника, моделирования оледенения и климата конца голоцена; прогнозирования дальнейшего изменения климата и природной среды.

Таблица 1.

Годовая сумма положительных температур (выше 0 °С) и возраст ледниковых морфоскульптур, полученный с помощью лихенометрического метода датирования (долина р. Томички)

Лихенометрические исследования в долине р. Аккол

Долина р. Аккол расположена на северном макросклоне в центральной части Южно-Чуйского хребта; р. Аккол — приток третьего порядка р. Чуи. Ее истоком является Софийский ледник; в верхней части долины в нее впадает ряд притоков: Верхний и Нижний Тураоюк (слева), долины Удачного (справа). Слияние р. Аккол ниже оз. Аккол с р. Караоюк образует р. Чаган.

Выработанная ледником, долина имеет троговую форму, что ясно прослеживается в ее верхней части, где расположен Софийский ледник и куда выходят висячие долины ледника Удачный и Верх. Тураоюк. Минералогический состав пород в долине сравнительно однороден и представлен породами среднего состава.

В качестве объектов лихенометрического датирования в долине были выделены следующие: конечные моренные комплексы ледника Софийского, каменные глетчеры и каменные потоки в нижней и средней частях долины р. Аккол и в долине р. Верх. Тураоюк, выходы коренных пород в верхней части долины; отдельные валуны и глыбы (рис. 4).

В качестве индикаторов мы использовали широко распространенные в долине лишайники рода Xanthoria, Rhizocarpon и Dimilaena. Нами было заложено три лихенометрических полигона и четыре эталонные площадки. Определение возраста поверхности проводилось на основании данных о скорости роста лишайников рода Xanthoria, выявленных Соломиной О.Н. [14, с. 105] и равных 0,34 мм/год.

Рисунок 4.

Площадка № 1 была заложена на моренных отложениях 1911 г. (репер Сапожникова). Максимальный диаметр лишайников рода Xanthoria здесь составил 24,25 мм. Используя данные о скорости роста лишайников на данной территории можно предположить, что их возраст составляет 68—72 года. Таким образом «отсрочка» в заселении лишайниками поверхности составляет около 28—32 лет.

На лихенометрическом полигоне, заложенном на выходах коренных пород в боковой части долины (выше впадения в нее р. Верх. Тураоюк) максимальный диаметр лишайников рода Xanthoria составил 38 мм. Исходя из скорости роста лишайников, их возраст составляет 110 лет, а учитывая «отсрочку» в заселении, возраст экспонируемой поверхности можно оценить приблизительно в 140 лет. В дальнейшем данные показатели будут уточнены с помощью повторных измерений лишайников, а также сопоставления скорости их роста с термическим режимом и режимом увлажнения территории.

На полигоне, заложенном в языковой части каменного потока, расположенного в нижней части долины р. Аккол (рис. 4, 5), индикаторами возраста служили 3 вида лишайников: Xanthoria elegans, Rhizocarpon geographicum, Dimilaena oreina. Ориентировочный возраст поверхности (который может быть близок ко времени образования каменного потока в целом), по данным лихенометрии, составил порядка 530—620 лет, что вполне согласуется с данными радиоуглеродного датирования, полученными в ходе русско-японской экспедиции в 2003—2005 гг. [15]. Исследователями было выявлено, что продвижение данного каменного потока (т. е. его образование) началось между 3800—2600 и 550 лет назад. Необходимо также отметить, что каменные глетчеры и каменные потоки образуются преимущественно в межледниковые эпохи.

Рисунок 5. Каменный поток в нижней части долины р. Аккол. Возраст поверхности, полученный с помощью датирования: ¹ — радиоуглеродного;  ² — лихенометрического. Фото автора, 2012

Исследование каменного потока в нижней части долины р. Аккол позволило выявить некоторые закономерности, затрудняющие применение лихенометрического метода на данном объекте:

· в области питания, на крупноглыбовом материале, часто встречается лишайниковый покров, очевидно не поврежденный при поступлении материала со склонов, т. к. на глыбах импактные следы соседствуют с неповрежденными талломами лишайников. Это означает, что поверхность каменного потока, сложенная данным материалом не может служить ни индикатором возраста, ни индикатором скорости движения потока, и что для этих целей необходимо использовать главным образом поверхности, сложенные средне — и мелкоглыбовым материалом.

· на мелкообломочном материале древней боковой морены, питающей каменный поток, лишайники отсутствуют.

· в лишайниковом покрове, в различных частях потока, доминируют различные виды: Xanthoria в нижней (язык каменного потока) и верхней (область аккумуляции) частях; Rhizocarpon — в средней его части.

Каменный глетчер в долине р. Верх. Тураоюк был пройден по осевой (от языка глетчера до КМК ледника) и поперечной (от одного до другого выхода коренных пород по бортам долины) линиям с целью выявления закономерностей распределения лишайников. Здесь мы отмечаем следующее:

· выходы коренных пород в боковых стенках долины освоены лишайниками. Площадь проективного покрытия составляет приблизительно 70 %.

· обвалившиеся с бортов долины каменные обломки зачастую несут на себе неповрежденный лишайниковый покров, что препятствует установлению времени поступления обломков на поверхность каменного глетчера и выявления скорости его движения.

Эти особенности не препятствуют установлению времени образования отдельных, сравнительно стабильных участков данных форм рельефа.

Таким образом, нами было выявлено, что индикаторами времени образования отдельных поверхностей в данной долине могут служить лишайники рода Xanthoria, Rhizocarpon и Dimilaena. «Отсрочка» в освоении лишайниками поверхностей, сложенных породами среднего и основного состава, в данном районе составляет около 28—32 лет. Полученные предварительные датировки впоследствии планируется скорректировать с помощью проведения повторных измерений для уточнения величины годового прироста отдельных видов лишайников, а также с помощью корреляции данного параметра с современными термическими условиями и условиями увлажнения. Установление времени образования каменных глетчеров и каменных потоков в долине послужит основой для выявления межледниковых этапов, а бараньих лбов и моренных комплексов — динамики оледенения в целом.

Полученные данные способствуют восстановлению динамики оледенения и характера климатических изменений на данной территории за последние несколько сотен лет, что дает возможность построения параметрических (аналоговых) моделей прогнозирования.

Список литературы:

1.Быков Н.И. Лихенометрические исследования лавинных процессов на Алтае // Изв. АГУ. — 1999. — № 3 (13). — С. 29—32.

2.Быков Н.И., Слюсаренко И.Ю. Лихенометрия археологических памятников в бассейне р. Юстыд (Юго-восточный Алтай) // Проблемы археологии, этнографии, антропологии Сибири и сопредельных территорий: Материалы итоговой сессии Института археологи и этнографии СО РАН. — 2009. — Т. XV. — С. 235—239.

3.Быков Н.И., Давыдов Е.А., Хрусталева И.А. Некоторые результаты фитоиндикационных исследований природных и антропогенных районов Алтая// Человек и Север: Антропология, археология, экология. Материалы всероссийской конференции. Выпуск 1. — 2009. — С. 320—322.

4.Галанин А.А. Лихенометрия: современное состояние и направление развития метода (аналитический обзор) / Магадан: СВКНИИ ДВО РАН, 2002. — 74 с.

5.Глазовский А.Ф., Соломина О.Н. Динамика ледников северного склона хребта Терскей Ала-Тоо по лихенометрическим данным // МГИ. — 1988. — № 62. — С. 113—119.

6.Давыдов Е.А., Быков Н.И. Лихенометрический анализ памятников Яломанского археологического комплекса // Роль естественно-научных методов в археологических исследованиях: сборник научных трудов — 2009б. — С. 59—63.

7.Кошоев М.К. Применение лихенометрии в гляциогеоморфологии // Гляциологические исследования в Центральном Тянь-Шане. — Фрунзе: Илим. — 1984. — С. 106—123.

8.Мартин Ю.Л. Лихенометрическая индикация времени обнажения каменистого субстрата // Экология. — 1970. — № 5. — С. 16—24.

9.Останин О.В., Дьякова Г.С., Михайлов Н.Н. Анализ температурного режима долины р. Томички (Катунский хребет, Алтай) за 2006—2010 гг. // География и природопользование Сибири. Выпуск 13. — 2011. — С. 207—219.

10.Паржаюк Ю.В. О возможности изучения динамики оледенения лихенометрическим способом на ледниках Алтая // Состояние, освоение и проблемы экологии ландшафтов Алтая: Тез. докл. научно-практич. конф. Горно-Алтайск. — 1992. — ч. 1. — С. 77—78.

11.Седельникова, Н.В. Использование лишайников для датировки петроглифов / Н.В. Седельникова, Д.В. Черемисин // Сибирский экологический журнал. — 2001. — № 4. — с. 479—481.

12.Серебряный Л.Р., Голодковская Н.А. Лихенометрия и изучение колебаний ледников и климата// Методы реконструкции палеоклиматов. — М.: Наука, 1985. — С. 96—103

13.Соломина О.Н., Камнянский Г.М. Колебания четырех ледников Памиро-Алая по лихенометрическим данным // МГИ. — 1998. — № 83. — С. 158—164.

14.Соломина О.Н. Горное оледенение Северной Евразии в голоцене / РАН. Ин-т географии. — М.: Научный мир, 1999. — 272 с.

15.Fukui Kotaro, Fujii Yoshiyuki, Mikhailov Nikolai [and others] The Lower Limit of Mountain Permafrost in the RussianAltai Mountains // Permafrost and periglacial processes. — 2007.

16.Solomina O., Ivanov M., Bradwell T. Lichenometric studies on moraines in the polar urals // Swedish Society for Anthropology and Geography. — 2010. — P. 81—99.