Методика дослідження розвитку зональних ландшафтів четвертинного періоду

Запропоновано методико-методологічну модель реконструкції зональних ландшафтів четвертинного періоду як послідовну систему підходів та прийомів отримання палеоландшафтної інформації з пам’ятників та індикаторів зональних компонентів і даних щодо давнього рельєфу та літогенної основи.

Перший етап дослідження – польовий палеоландшафтознавчий аналіз – включає: 1 – вибір репрезентативних об’єктів для вивчення мезо-і мікроетапності розвитку ландшафтів. У розрізах оцінюється можливість детальної стратифікації кліматолітів; за палеогеоморфологічними та літолого-педологічними даними визначаються морфолітогенні фактори їх формування, реконструюються групи палеоландшафтів (елювіальні, гідроморфні тощо). Еталонними для вивчення зональних сукцесій палеоландшафтів є розрізи повнорозвинутих світ субаеральних відкладів кліматолітів, із синседиментним типом педогенезу. Кліматично інформативним є розгорнутий грунтово-седиментаційний літопис давніх транселювіальних ландшафтів (акумулятивні схили, улоговини, тераси); 2 – кореляція з опорними розрізами макроетапності. Верифікація еталонних розрізів мікроетапності щодо регіональної стратиграфічної схеми необхідна, оскільки повний розвиток світ кліматолітів часто пов’язаний із редукованістю попередніх ланок розрізу. Реконструкція повної послідовності мезо- і мікроетапності четвертинного періоду можлива лише за зведеним розрізом; 3 – морфогенетичний аналіз грунтів, відкладів і форм кріогенезу; 4 – польова реконструкція таксонів етапності та палеоландшафтних сукцесій за літолого-педологічними даними.

Наступний етап – палеоландшафтознавчий діагноз (з використанням даних лабораторних досліджень) включає: 1 – уточнення генетичних типів грунтів(відкладів) за інтерпретацією фізико-хімічних даних. Згідно з методикою Н.О.Сіренко (1973), особливе значення надавалося вмісту Fe2O3, Al2O3, молекулярним відношенням SiO2:R2O3(індикатори інтенсивності грунтового звітрювання), вміcту оксидів лужних і лужноземельних металів (індикатори посушливості), вмісту мулистої і крупнопилуватої фракцій (показники інтенсивності звітрювання та еолової седиментації). За аналітичними даними можлива реконструкція стадій формування профілю полігенетичних грунтів плакорів (похованi гумусові горизонти, релікти елювіально-ілювіальних профілів, візуально трансформовані наступним педогенезом; зміни ступеня вилуговання і засолення), а також педолітів і негрунтових кліматолітів (стабільність змін фізико-хімічного складу у вертикальних розрізах візуально однорідних верств).

2 – реконструкції рослинних сукцесій за інтерпретацією палінологічних даних. Для спорово-пилкового аналізу зразки оброблялися за методикою НДІ географії Санкт-Петербурзького ун-ту (обробка HCl, Na2Р4О7, KOH, рідиною Туле), що доповнювалась очищенням 40% розчином HF. Паліноморфи отримано з усіх літогенетичних відмін лесово-грунтової формації, із найбільшими їх концентраціями у зниженнях (у 3-10 разів вище, ніж на плакорах). Найбільшу відповідність палінокомплексів продукуючій рослинності також встановлено у розрізах низьких елементів лесово-грунтових катен (Болиховская, 1995), що підкреслює їх важливість для палеоландшафтних реконструкцій. Завдяки еоловому переносу пилку реконструюються не лише локальні риси, а й зональний тип рослинності. Вплив на формування спектрів екстразонального заносу пилку визначається ступенем розвитку місцевої рослинності. Зокрема, дослідження донних відкладів і грунтів узбережжя озера Саки показали адекватність паліноспектрів грунтів зональному типу степів (переважання пилку локальних ценозів) і змішаний тип спектрів у відкладах, позбавлених рослинного покриву (відображення степових ценозів і лісової рослинності Кримських гір).

3 – визначення зональних і локальних рис палеоландшафтів у розрізах на основі синтезу даних реконструкції грунтів, рослинності та морфолітогенної основи. Принциповим є вивчення співвідношення типів педогенезу (гіпергенезу) та палінокомплексів. Співпадіння результатів реконструкції за літолого-педологічними та спорово-пилковими індикаторами є гарантією її адекватності. Оскільки паліноспектри формуються одночасно із седиментацією матеріалу, за відношенням педологічних і палінологічних показників визначається синседиментний чи постседиментний тип грунтоутворення. У синседиментному грунті типи паліноспектрів і педогенезу відображають один зональний ландшафт, у постседиментному грунті тип пилкових спектрів відповідає ландшафтам попередніх стадій етапу. Палінологічний аналіз дозволяє інтерпретувати історію розвитку рослинності, задокументовану у седименті полігенетичних грунтів, за закономірностями мезо-і мікроетапності, встановленими для грунтових світ відповідного віку. Найбільша адекватність між реконструкціями ландшафтів за грунтами та рослинністю властива моногенетичним лісовим грунтам (низький занос пилку у закритий ландшафт) і степовим грунтам при обмеженому поширенні долинних лісів. При реконструкціях за лісостеповими спектрами тип рослинності поєднується із зональними типами грунтів, поширених у регіоні. За наявності одного типу грунту із груп дерново-лісових, чорноземовидних, коричневих реконструюється один зональний тип рослинності (світлих лісів і рідколісь). Урахування літоморфогенних компонентів дозволяє вирізнити зональні та локальні риси паліноспектрів: при реконструкції ландшафтів за відкладами напівгідроморфних умов формування підвищеним є вміст пилку різнотрав’я для степової зони, спорових рослин для лісів; за гідроморфними відкладами – вміст пилку гігрофітів; за делювіальними відкладами – пилку рослин ерозійно порушених субстратів; при поширенні піщаних покривів – пилку сосни та інших псаммофітів.

4 – реконструкція сукцесій зональних ландшафтів протягом етапів і визначення їх характерних рис. Реконструкція палеоландшафтів реалізується у зв’язку з розробкою такого блоку дослідження як класифікація ландшафтів четвертинного періоду. В її основу покладено супідрядні категорії класифікації сучасних ландшафтів (Ніколаєв, 1975; Маринич, Пащенко, Шищенко, 1985; Маринич, Шищенко, 2003; Пащенко, 1993, 1999). Розроблено критерії визначення належності давніх ландшафтів до систем, підсистем, типів, підтипів і надрядів, що базуються на індикаційній ролі викопних грунтів, седиментів, кріогенних форм і паліноданих. За індикаторами теплозабезпечення реконструюються системи палеоландшафтів: на інтергляціалах бореальна, суббореальна, субтропічна; на інтерстадіалах бореальна, рідше субперигляціальна; на холодних етапах гляціальна, перигляціальна, субперигляціальна, рідше бореальна. Підсистеми визначаються при деталізації аналізу педо- і паліноіндикаторів теплового режиму. У педологічному аспекті базою їх виділення є сучасний класифікаційний поділ грунтів на теплі, помірні та холодні фації. Суббореальні палеоландшафти за фаціями грунтів поділяються на теплі (з домішкою термофільних екзотів), тепло-помірні (поодинокі термофіли) та помірні; бореальні – на північно-бореальні (з домішкою аркто-бореальних рослин), бореальні та південно-бореальні (з домішкою широколистяних порід). Типи (підтипи) палеоландшафтів визначаються за водно-тепловим режимом, індикаторами якого є типи (підтипи) грунтів і рослинності; надряди палеоландшафтів – за відмінами у межах підтипу, що відображають диференціацію зволоження залежно від ступеня континентальності клімату чи вертикальної диференціації ландшафтів. Надряди класифіковані на категорії різко-континентальних, континентальних, помірно-континентальних, помірних і помірно-океанічних.

Наступний етап – просторовий та часовий синтез палеоландшафтознавчих даних – має такі завдання: 1 – регіональна кореляція мезо- і мікроетапів за типологічними ознаками ландшафтів, етапів – за типом ландшафтних сукцесій. Важливим для кореляції є встановлення для ландшафтів з однорідною морфолітогенною основою регіонально сталих індексів інтенсивності грунтового звітрювання та лесонакопичення, показників вмісту пилку кріофітів, термофілів, ксерофітів і мезофітів. 2 – вивчення часових закономірностей розвитку палеоландшафтів. Ландшафтні сукцесії етапів зводяться за підрозділами четвертинного періоду по регіонах, що репрезентують сучасні ландшафтні зони (висотні пояси). Сукцесії зональних ландшафтів відображаються у графічних моделях (Рис.1), що базуються на генералізованій класифікації ландшафтів і хронологічному позиціюванні таксонів етапності. Моделі відображають зміни умов ландшафтоутворення на льодовиково-міжльодовиковому циклі: від найбільш холодних-посушливих до найбільш теплих-вологих. Системи, підсистеми ландшафтів розташовані за зростанням теплозабезпечення; типи, підтипи ландшафтів у їх межах – за зростанням зволоження. Хронологічне положення етапів визначалося на основі схеми палеогеографічної етапності плейстоцену України (Веклич та ін., 1984, 1993). Зміни, прийняті щодо пізнього-середнього плейстоцену, пояснюються при характеристиці етапів. Хронологічне положення мезоетапів визначене за кореляцією реконструйованих природних подій із глобальною кліматичною шкалою глибоководних відкладів (Shackleton et al., 1990), для пізнього плейстоцену – також за кореляцією з датованими схемами Західної Європи (Woillard, 1978; Hammen, 1995). Моделі розвитку ландшафтів голоцену побудовано за схемами його періодизації (Хотинський, 1982; Веклич, 1987). Міжрегіональна кореляція моделей дозволяє їх верифікацію і визначення глобального кліматичного сигналу у регіональній інформації із різних ландшафтних зон України; 3 – вивчення просторових закономірностей розвитку зональних ландшафтів виконується на основі аналізу серій картосхем зональної структури ландшафтів мезо- і мікроетапів, що складаються за кореляцією та інтерполяцією даних реконструкцій у розрізах (Рис.2).

Кінцевою ланкою дослідження є науково-прикладний етап розробки та реалізації напрямків використання результатів у науково-практичних цілях.