В статье представлены результаты палеоантракологического анализа позднеледникового разреза Куликово (Юго-Восточная Прибалтика, Калининградская область). Палеоантракологический анализ предложен как новый методический подход в изучении проблемы присутствия древесных пород в позднеледниковой растительности. В ходе анализа образцов выявлены 22 морфотипа макроуглей, среди которых выделяются индикаторы древесной (хвойной и лиственной) растительности. Полученные результаты указывают на почти непрерывное локальное присутствие древесных пород на изученной территории уже со среднего дриаса (не позднее ~13 980 кал. л. н.). Этот вывод хорошо согласуется с имеющимися палинологическими данными, свидетельствующими, что процентное содержание древесных пород начиная с конца среднего дриаса и примерно до 12.5 тыс. л. н. (первая треть позднего дриаса) не опускается ниже 50 %, а на значительном протяжении изученного интервала достигает 70—80 %. Палеоантракологический анализ может быть как независимым методом, так и важным дополнением к реконструкции позднеледниковой и раннеголоценовой растительности по спорово-пыльцевым данным.
палеоантракология, древесная растительность, палинология, Юго-Восточная Прибалтика, позднеледниковье
Введение
Палеоантракологический анализ — это анализ содержания, концентрации и типов макроскопических частиц угля в отложениях озер и болот. Большинством исследователей этот метод используется для изучения истории пожарной активности, воссоздания долгосрочных изменений в возникновении пожаров, он дополняет и расширяет реконструкции, полученные на основе палинологических, дендрохронологических и исторических данных (Whitlock, Larsen, 2002; Куприянов, Новенко, 2021). В качестве инструмента для изучения истории пожаров методика изучения макроуглей разрабатывается с 80-х годов XX века (Tolonen, 1986; Patterson et al., 1987; Clark, 1988; MacDonald et al., 1991).
Кроме реконструкции пожарной активности в прошлом дополнительную палеоэкологическую информацию можно получить путем классификации морфологии частиц угля. Так, например, идентификация сгоревшего материала — древесины, листьев, игл хвойных, травы — является ценным источником информации для палеоботанических реконструкций. В настоящее время для этих целей используется классификация макроуглей C. J. C. Mustaphi и M. F. J. Pisaric (2014). Она разработана по итогам наблюдения > 100 000 макроскопических фрагментов угля размером более 0.15 мм, полученных при исследовании голоценовых отложений озер, расположенных в зоне смешанных и хвойных лесов умеренного пояса. Классификация описывает 27 вариаций макроскопической морфологии древесного угля.
Предполагается, что более крупные частицы древесного угля (длиной более 50 мкм, называемые макроскопическим углем), вероятно, не попадают во взвешенное состояние при нормальной скорости ветра, и если они находятся во взвешенном состоянии, будут перемещаться на гораздо более короткие расстояния, чем древесный уголь, обычно встречающийся в пыльцевых препаратах. Согласно исследованиям J. S. Clark (1988), эти более крупные частицы древесного угля отражают режим пожара в водосборном бассейне седиментационной ловушки (озера или болота). Расстояние распространения макроугля зависит от интенсивности пожара, площади, охваченной пожаром, и условий, благоприятных для переотложения, и составляет десятки — сотни метров, в некоторых случаях 10—20 километров (Higuera et al., 2007). Таким образом, изучение типа сгоревшего материала, основанное на исследовании макроуглей, отражает его локальные источники, т. е. локальную растительность.
Эти особенности метода палеоантракологического анализа были использованы нами с целью исследования локальной позднеледниковой растительности Юго-Восточной Прибалтики. Проведенные здесь за последние два десятилетия палеоботанические исследования показали, что позднеледниковая растительность этой территории претерпевала многочисленные изменения. Региональные спорово-пыльцевые данные свидетельствуют, что позднеледниковая растительность Юго-Восточной Прибалтики была представлена пионерными травяными и кустарничковыми сообществами в раннем дриасе (16—14.7 тыс. л. н.); редколесьями или «парковыми» сосново-березовыми лесами в беллинге и сосново-березовыми лесами с более густым покровом в аллереде (14.7—12.9 тыс. л. н.); увеличением доли тундровых сообществ во время похолодания в среднем дриасе (14.1—14.0 тыс. л. н.), как, например, в более северных районах Прибалтики, и сокращением густоты древесного покрова в позднем дриасе (12.9—11.7 тыс. л. н.) (Wachnik, 2009; Veski et al., 2012).
При изучении эволюции позднеледниковой растительности особого внимания заслуживает вопрос о появлении древесных пород. Кроме влияния на микроклимат, физико-химические свойства почвенного покрова, интенсивность поверхностной эрозии, режим поверхностного стока, наличие древесной растительности является прямым показателем климатической ситуации.
Самым обширным источником сведений о динамике древесного покрова являются палинологические данные. В Прибалтике пыльца древесных пород (Pinus, Betula, Salix, Picea) фиксируется уже 16—14.7 тыс. л. н. (Druzhinina et al., 2025b). Однако открытость окружающего ландшафта, сильные ветры, предполагаемые для определенных периодов позднеледниковья, могли стать причиной присутствия некоторого количества заносной пыльцы в региональных спектрах. В результате использование в палеореконструкциях только палинологической информации может приводить к пере- или недооценке роли древесного покрова в позднеледниковых ландшафтах. Для верификации и дополнения палинологической информации существуют другие категории палеоботанических данных, такие как фитолиты или растительные макро- и микроостатки (фрагменты эпидермиса, древесина, кора, хвоя и т. п). В качестве нового методического подхода в изучении проблемы появления древесных пород на позднеледниковых пространствах нами предлагается использование палеоантракологического анализа, и конкретно определение типа сгоревшего материала.
В 2022—2024 гг. в Калининградской области начато комплексное изучение позднеледникового разреза Куликово. Разрез надежно датирован, проведено комплексное литологическое и палинологическое исследование отложений на микростратиграфическом уровне, каждые 1—3 см по видимой слоистости осадка (Druzhinina et al., 2025a, 2025b). Полученные результаты показали уникальность разреза: толща мощностью 192 см охватывает временной интервал 14.1—12.5 тыс. л. н. и позволяет с высокой степенью детальности реконструировать природные особенности данного периода времени. В статье рассматриваются первые результаты палеоантракологического анализа разреза и их значение для решения вопроса о присутствии древесных пород в позднеледниковых ландшафтах.
Материалы и методы
Разрез Куликово расположен на западе Калининградской области, в береговом обрыве Самбийского полуострова (54°56' N, 20°21' E) (рис. 1). Рельеф этой территории сложен и представлен холмистыми и холмисто-грядовыми конечно-моренными участками, чередующимися с плоскими и слабоволнистыми моренными и озерно-ледниковыми равнинами. Современная растительность представлена луговыми, болотными и лесными сообществами. Типы почв, характерные для данной территории, — это болотные низинные перегнойно-торфяные, подзолистые и бурые лесные. Климат переходный от морского к континетальному (t января –4.5 °С; t июля +17.5 °C) (Географический..., 2002).
В ходе палеоантракологического анализа проведен подсчет и идентификация макроскопических (линейные размеры > 100 мкм) частиц угля в 66 образцах. Методика включала: 1) обработку грунта 9 % раствором перекиси водорода H2O2; 2) промывание осадка на сите с диаметром ячейки 0.1 мм (рис. 2); 3) подсчет частиц макроуглей, который был выполнен на бинокулярном микроскопе MOTIC SMZ-168 при 20-кратном увеличении; 4) определение типа карбонизированного материала. Классификация углей по морфотипам и определение сгоревшего материала проводились согласно C. Mustaphi и M. Pisaric (2014). Морфологические типы выделены по форме: А — многоугольные, В — блоки и прямоугольники, C, D — удлиненные, E — сфероидальные, F, G — неправильной и стеклообразной формы. Кроме геометрических параметров описываются структурные и текстурные особенности: частицы угля могут быть простыми, бороздчатыми, содержащими пустоты, с решетчатой структурой, с прожилками и т. д.
Результаты и обсуждение
Проведенный анализ выявил 22 морфотипа макроуглей (рис. 3). В целом разнообразие морфотипов возрастает от более глубоких слоев к поверхности. Первое появление индикаторов древесной растительности зафиксировано в образце 4, соответствующем интервалу 13 980 кал. л. н. Максимальное количество и наибольшее разнообразие частиц древесного угля обнаружено в отложениях, соответствующих двум временным отрезкам: около 13 260 и 12 770 кал. л. н. (рис. 3). В наибольшем количестве представлены морфотипы: В1 — 39 углей (форма — объемные блоки, предполагаемый источник топлива — древесина); D1 — 33 угля (тонкие и длинные, листья однодольных, древесина); А3 — 24 угля (монолитные многоугольники, гнилая древесина, листья; С3 — также 24 угля (длинные, тонкие, поверхность с зазубринами, веточки). Встречены также морфотипы D2 (17 углей), Е3 (11 углей), В2 (10 углей). В 16 образцах угли отсутствуют.
Одной из задач нашего исследования было сопоставление и сравнение данных, полученных методом спорово-пыльцевого анализа и методом изучения макроуглей в отложениях. Как было сказано выше, палинологические данные являются самым обширным источником сведений о динамике древесного покрова в позднеледниковье. На рисунке 4 представлен фрагмент спорово-пыльцевой диаграммы, отражающей результаты палинологического исследования разреза Куликово — той части, которая показывает процентное содержание древесных пород в целом и главных древесных пород позднеледниковья Прибалтики — сосны и березы. Проведение палинологического анализа на микростратиграфическом уровне (каждые 1—3 см разреза) позволило воссоздать подробную картину динамики древесного растительного покрова. Результаты показывают, что процентное содержание древесных пород начиная с конца среднего дриаса и примерно до 12.5 тыс. л. н. (первая треть позднего дриаса) не опускается ниже 50 % AP + NAP, а на значительном протяжении изученного интервала достигает 70—80 %. Сходная ситуация с близким процентным соотношением древесных пород (от 60 до 80 %) наблюдается и по результатам палинологического изучения других палеоархивов Калининградской области — оз. Камышовое (Druzhinina et al., 2015), торфяников Утиное, Самбийский и региона (Wachnik, 2009). Полученные процентные соотношения свидетельствуют не только о присутствии древесных таксонов в составе позднеледниковой растительности на протяжении всего периода времени от 14—12.5 тыс. л. н., но и о значительной роли древесных пород в составе растительного покрова всего Прибалтийского региона.
Данный вывод хорошо подтверждается данными палеоантракологического анализа. Макроугли — индикаторы древесной растительности — обнаружены уже в самых нижних образцах разреза. Это свидетельствует о локальном присутствии древесной растительности в регионе не позднее 13 980 кал. л. н. В исследованных образцах с содержанием углей индикаторы древесной (хвойной и лиственной) растительности обнаружены в большинстве (в 39 из 51) и в целом по всей толще разреза. Выделяются лишь несколько коротких интервалов, где древесный материал не обнаружен. В разрезе Куликово самый продолжительный из них охватывает 13095 — 13230 кал. л. н., что совпадает с холодным событием GI-1b — осцилляцией Герцензее.
Выводы
В результате палеоантракологического анализа установлено присутствие древесных пород в Юго-Восточной Прибалтике не позднее 13 980 кал. л. н. Индикаторы древесной (хвойной и лиственной) растительности обнаружены в большинстве образцов по всей толще разреза Куликово в интервале 14.0—12.5 тыс. л. н. Результаты палеоантракологического и палинологического анализов хорошо согласуются и указывают на присутствие древесных таксонов в составе позднеледниковой растительности в указанный период времени, а также на значительную роль древесных пород в составе растительного покрова. Палеоантракологический анализ может служить как независимым методом, так и важным дополнением к реконструкции позднеледниковой и раннеголоценовой растительности по спорово-пыльцевым данным.
1. Географический атлас Калининградской области / Гл. ред. В. В. Орленок. Калининград: Издательство КГУ, ЦНИТ, 2002. 276 с.
2. Куприянов Д. А., Новенко Е. Ю. Реконструкция истории лесных пожаров в южной части Мордовского заповедника в голоцене по данным анализа макроскопических частиц угля в торфе // Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П. Г. Смирдовича. 2021. Вып. 26. С. 176—192.
3. Clark J. S. Particle motion and the theory of stratigraphic charcoal analysis: source area, transport, deposition, and sampling // Quat. Res. 1988. Vol. 30. P. 67—80.
4. Druzhinina O., Skhodnov I., van den Berghe K., Filippova K. Allerød-Younger Dryas Boundary (12.9—12.8 ka) as a “New” Geochronological Marker in Late Glacial Sediments of the Eastern Baltic Region. Quaternary 2025. Vol. 8. P. 28. https://doi.org/10.3390/quat8020028
5. Druzhinina O., Rudinskaya A., Lazukova L., Skhodnov I., Burko A., van den Berghe K. “Thermophilous” Trees in the Lateglacial Vegetation of the Eastern Baltic: New Questions for an Old Issue. Forests 2025. Vol. 16. P. 1336. https://doi.org/10. 3390/f16081336
6. Druzhinina O., Subetto D., Stančikaite M., Vaikutiene G., Kublitsky J., Arslanov Kh. Sediment record from Kamyshovoe Lake, Kaliningrad Region: new data on history of vegetation in the late Pleistocene — early Holocene // Baltica. 2015. Vol. 28 (2). P. 121—134.
7. Fiłoc M., Kupryjanowicz M., Suchora M., Luoto T., Nevalainen L. Late-Weichselian (Vistulian) environmental changes in NE Poland — Evidence from Lake Suchar Wielki // Catena. 2024. Vol. 234. P. 107546.
8. Higuera P. E., Peters M. E., Brubaker L. B., Gavin D. G. Understanding the origin and analysis of sediment-charcoal records with a simulation model // Quaternary Science Reviews. 2007. Vol. 26. P. 1790.
9. MacDonald G. M., Larsen C. P. S., Szeicz J. M., Moser K. A. The reconstruction of boreal forest fire history from lake sediments: a comparison of charcoal, pollen, sedimentological, and geochemical indices // Quat. Sci. Rev. 1991. Vol. 10. P. 53—71.
10. Mustaphi C. J. C, Pisaric M. F. J. A classification for macroscopic charcoal morphologies found in Holocene lacustrine sediments // Progress in Physical Geography. 2014. P. 1—21.
11. Patterson W. A., Edwards J., MacGuire D. J. Microscopic charcoal as a fossil indicator of fire // Quat. Sci. Rev. 1987. Vol. 6. P. 3—23.
12. Veski S., Amon L., Heinsalu A., Reitalu T., Saarse L., Stivrins N., Vassiljev J. Lateglacial vegetation dynamics in the eastern Baltic region between 14,500 and 11,400 cal yr BP: A complete record since the Bølling (GI-1e) to the Holocene. Quat. Sci. Rev. 2012. 40. P. 39—53.
13. Tolonen K. Charred particle analysis // In: Berglund, B. E. (ed.) Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology. John Wiley and Sons, Ltd. New York. 1986. P. 485—496.
14. Wachnik A. Vegetation development in the Lake Miłkowskie area, North-Eastern Poland, from the Plenivistulian to the late Holocene. Acta Palaeobot. 2009. 49. P. 287—335.
15. Whitlock C., Larsen C. P. S. Charcoal as a Fire Proxy // In book: Tracking Environmental Change Using Lake Sediments: Terrestrial, Algal, and Siliceous Indicators (Vol. 3) Editors: J. P. Smol, H. J. B. Birks, W. M. Last. Dordrecht: Kluwer Academic. 2002. P. 76—97.
