Установлена зависимость интегральных показателей диатомовых комплексов донных от-ложений малого субарктического горного озера (759.4 м над у. м.) от солнечной активностью за период с 1100 по 1850 гг. и влияние на нее современных антропогенных воздействий...

Оценка возраста донных отложений по содержанию тяжелых металлов (мкг/г): а) озеро равнинного типа Шуониярви (Даувальтер, 1998; Даувальтер и др., 1999б), б) – горное озеро Академическое. Линией отмечено начало периода интенсивного накопления тяжелых металлов, связанное с развитием промышленности.

Были продолжены палеоэкологические исследования исторического развития малого ледникового горно-тундрового озера Академическое на основе био- и хемостратиграфической информации за последние несколько веков. Проведено уточнение возраста донных отложений на основе анализа распределения концентраций тяжелых металлов (ТМ), интенсивное накопление которых приходится на период развития промышленности на северо-западе Европы и в последствие – на Кольском полуострове. Так, по данным авторов (Даувальтер, 1998; Даувальтер и др., 1999б) для равнинных субарктических озер интенсивное накопление ТМ связанных с глобальным аэротехногенным загрязнением, в первую очередь Pb и Cd, начина-ется примерно с глубина 15 см. Аналогичное резкое увеличение содержания этих элементов в оз. Академи-ческое отмечено начиная с 3 см, что обусловлено низкой скоростью осадконакопления

Динамика реконструированных значе-ний солнечной постоянной (total solar ir-radiation – TSI, Вт/м2) за последние 1200 лет в сопоставлении с интегральными показателями диатомовых комплексов донных отложений оз. Академическое: – S (индекс сапробности), pH (реконст-руированные значения) и видового раз-нообразия (H’, бит/экз.). MCA (Medieval Climate Anomaly) – средневековый кли-матический оптимум, LIA (Little Ice Age) – Малый ледниковый период. Минимумы солнечной активности: W – Вольфа; Sp – Шпёрера; M – Маундера; D – Дальтона

С учетом литературных данных (Norton et al., 1990; Даувальтер, 2002), а также исходя из особенностей батиметрии, структуры и малого размера водосборной площади, отсутствия интенсивного поступления аллохтонного вещества с водотоками, слабого развития планктона, можно предположить, что скорость накопления ДО в озере крайне низкая, и составляет около 0.2 мм в год, или примерно 1 см в 50 лет без учета динамики скоростей седиментации и процессов диагенеза. Таким образом, исследованный период формирования ДО мощностью 21 см составляет приблизительно 900-1000 лет.
Гипотеза о возрасте отложений хорошо подтверждается сопоставлением динамики интегральных показателей диатомовых комплексов (индексом сапробности S, реконструированными значениями активной реакции воды pH и индексом видового разнообразия H’ с величиной солнечной постоянной (TSI, Вт/м2) за последние 1200 лет, реконструированной по космогенному 10Be из разрезов полярных льдов в Гренландии (в рамках проекта Greenland Ice Core Project – GRIP), и представленной в работах авторов (Steinhilber et al., 2009; Steinhilber, Beer, 2011).

Было выявлено значительное сходство экстремумов этих величин и показана практически идентич-ная их динамика на всем исследованном периоде, за исключением последних полутора веков. Подобная за-висимость сразу трех интегральных биологических показателей от величины TSI убедительно подтверждает наличие тесной взаимосвязи между солнечной активностью и историческим развитием экосистем через динамику климатической системы Земли.
Выявление подобной зависимости, очевидно, стало возможным благодаря уникальности самого озера, на развитие экосистемы которого в минимальной степени оказывают влияние водосборные процессы. Не исключено, что именно благодаря полному отсутствию древесной растительности и почв на склонах ледникового цирка, которым ограничен водосбор, влияние других мощных факторов, таких, как поступление биогенных компонентов, гуминовых веществ, взвешенных частиц, не оказало определяющего действия на развития водорослевых сообществ. Являясь фотоавтотрофами, диатомовые водоросли позволили обнаружить наличие связи с солнечной активностью, что открывает определенные возможности для палеоклиматических реконструкций. Полученные зависимости, очевидно, не отражают динамики только лишь температурных условий, а являются результатом воздействия целого комплекса средообразующих регулирующих факторов, и требуют дополнительных исследований и анализа механизмов трансформации и характера передачи энергии Солнца между компонентами климатической системы к живым организмам. В связи со сложностью взаимосвязанных компонентов этой системы, воздействие активности Солнца на водорослевые сообщества возможно лишь через целый комплекс различных элементов, включая атмосферные и гидрологические процессы, а также эндогенные факторы Земли.

Глобальная факторная система, опреде-ляющая развитие диатомовых сообществ.

Таким образом, в упрощенном виде это можно представить, как передачу системе определенного количества энергии, которая через определенную последовательность этапов и трансформаций в конечном итоге способна оказывать влияние на функционирование водной экосистемы. Это влияние проявляется не как прямая положительная связь и не сводится к увеличению численных показателей водорослей в ответ на увеличение количества переданной от Солнца энергии. Цепь взаимосвязанных уровней передачи энергии, судя по всему, обладает эффектом «триггера», запускающего в результате, через климатическую систему, определенный гидрологический механизм непосредственного воздействия на водоем, который находит от-ражение в интегральных показателях сообществ диатомовых водорослей. Очевидно, что выявление такой взаимосвязи возможно лишь при отсутствии других, более мощных факторов, например, антропогенных. Следует отметить, что аналогичная зависимость прослеживается также и при сопоставлении с динамикой галактических космических лучей (Kirkby, 2008).
Динамика численности диатомей (N) в донных отложениях (концентрация створок) отражает разви-тие водоема при смене температурного режима и гидрологических условий.
Сравнительно высокие значения N были отмечены в нижних слоях колонки; они характеризуют из-менения окружающей среды и климата связанные с окончанием средневекового климатического оптимума (МСА), когда условия для развития водорослей были благоприятными. В этот период в составе сообществ присутствовали типично планктонные формы (Cyclotella radiosa, C. rossii), что свидетельствует о высокой водности.
В течение Малого ледникового периода (LIA) XIV-XV вв. по величине N хорошо прослеживаются все три фазы его фазы. Первая фаза связана с ухудшением условий развития водорослей и падением N. Ве-роятно, снижение температуры привело к сокращению периода открытой воды. Следующая фаза связана с улучшением температурных условий, когда численность восстановилась до значений, характерных для MCA. Наконец, третья, заключительная фаза опять была обусловлена снижением температуры и сокращением периода открытой воды. В последние два столетия происходит очередное увеличение численности диатомей, связанное, очевидно, как с современными климатическими изменениями, так и с выходом из LIA. Следует отметить, что в течение LIA в Хибинах не происходило формирования постоянного горного оледенения. Очевидно, последствия для экосистем в Малом ледниковом периоде не были катастрофическими, и проявлялись лишь в снижении продукционных характеристик и уменьшение периодов вегетации и гидробиологического лета.

Динамика численности диатомей (млн.экз./г). MCA (Medieval Climate Anomaly) – средневековый климатический оптимум, LIA (Little Ice Age), ANT – период интенсивного накопления тяжелых металлов в ДО в результате антропогенной деятельности. I, II, III – фазы Малого ледникового периода.

Систематизированы данные о состоянии водорослей планктона и перифитона водоемов различных ландшафтов Кольского Севера. В анализе было задействовано 156 водных объектов.
Было показано, что наибольшими значениями сапробного индекса, отражающего нагрузку биоген-ными элементами (S), характеризуются водные объекты, испытывающие загрязнение предприятиями по до-быче и переработке апатитовых руд (ОАО «Апатит» и Ковдорский ГОК), а также подверженные антропо-генному эвтрофированию (стоками очистных сооружений) что обусловлено экстремально высокими для вод Кольского Севера концентрациями N и P. Повышенные значения pH также стимулируют развитие водорослей. Водоемы этой группы различаются набором антропогенных факторов и их сочетанием, что отражается на водорослевых сообществах широким диапазоном значений индекса видового разнообразия и сапробности. В то же время, водоемы, испытывающие токсическую нагрузку, или характеризующиеся высоким содержанием минеральной взвеси, отличаются сравнительно небольшими значениями S, на уровне олигосапробных вод (0.8 – 1.2) в силу угнетения развития водорослей – сапробионтов. Вероятно, для подобных случаев необходима корректировка сапробного индекса и его адаптация для оценки качества вод по принятым в РФ нормативам, либо ограничения по его применению (ГОСТ 17.1.3.07-82).
Антропогенно модифицированные водные объекты характеризуются высокой дисперсией значений индекса видового разнообразия (H’). Это объясняется сложностью процессов перераспределения загрязни-телей в экосистеме, формирующей условия для развития не типичных видов, а также отражает определен-ную стадию сукцессии. Таким образом, увеличение индекса видового разнообразия (H’) не всегда может яв-ляться прямым следствием антропогенного воздействия. Среди условно «фоновых» водных объектов, не ис-пытывающих непосредственного загрязнения, наибольшим таксономическим разнообразием характеризу-ются северо-таежные.