Палеогеография позднего неоплейстоцена и голоцена территории острова Врангеля тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.25, кандидат географических наук Вартанян, Сергей Левонович

• Вартанян, Сергей Левонович
• кандидат географических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат географических наук Вартанян, Сергей Левонович

Оглавление

Введение

Глава 1. Физико-географический очерк острова Врангеля

1.1. Рельеф и геологическое строение

1.2. Климат

1.3. Растительность

1.4. Животный мир

Глава 2. Материал и методика

2.1. Полевые исследования

2.2. Аналитические исследования

2.2.1. Радиоуглеродный анализ

2.2.2. Спорово-пыльцевой анализ

2.2.3. Кислородно-изотопный анализ

2.2.4. Аминокислотный, электрон-спин-резонансный (ESR) и оптико- 31 стимулированно-люминисцентный (OSL) анализы

2.2.5. Диатомовый и фораминиферовый анализы

2.2.6. Палеокарпологический, палеоксилотомический и ботанический 31 анализы

2.3. Методика отбора и обработки коллекции костных остатков 31 млекопитающих

Глава 3. Четвертичные отложения

3.1. Геоморфологическая ситуация и общая характеристика рыхлых 32 отложений острова Врангеля

3.1.1. Морские отложения острова Врангеля

3.1.2. Аллювиальные отложения острова Врангеля

3.1.3. Озерно-болотные отложения

3.1.4. Отложения ледникового и водно-ледникового генезиса

3.1.5. Отложения склонового ряда

3.1.6. Полигенетический покровный комплекс

3.2. Разрезы верхнечетвертичных и голоценовых отложений острова 36 Врангеля и результаты аналитических исследований

3.2.1. Среднегорная часть острова Врангеля

3.2.2. Северная приморская равнина (Тундра Академии)

3.2.3. Южная приморская равнина

3.3. Стратиграфия и геохронология позднечетвертичных и 72 голоценовых отложений острова Врангеля

3.3.1. Отложения первой плейстоценовой трансгресии

3.3.2. Морские отложения позднего плейстоцена

3.3.3. Первая ледниковая эпоха позднего плейстоцена (Зырянское 77 время)

3.3.4. Позднеплейстоценовый интергляциал (Каргинское время)

3.3.5. Последнее плейстоценовое похолодание (Сартанская 79 ледниковая эпоха)

3.3.6. Позднеледниковье и нижний голоцен («древний голоцен»)

3.3.7. Средний голоцен

3.3.8. Верхний голоцен

Глава 4. Кислородно-изотопные исследования

4.1. Фосфаты костей мамонтов

4.2. Повторножильный лёд

Глава 5. Мамонты и мамонтовая фауна

5.1. Результаты изучения коллекции ископаемых костей мамонтов с 90 острова Врангеля

5.1.1. Серия радиоуглеродных датировок по остаткам мамонтов

5.1.2. Зубы и длинные кости мамонтов

5.2. Другие представители Мамонтового комплекса млекопитающих

Глава 6. Палеогеографический очерк острова Врангеля

6.1. Последнее межледниковье (Казанцевское время)

6.2. Первая ледниковая эпоха позднего плейстоцена (Зырянское 102 время)

6.3. Позднеплейстоценовый интерстадиал (Каргинское время)

6.4. Последнее плейстоценовое похолодание (Сартанское время)

6.5. Древний голоцен

6.6. Средний голоцен

6.7. Верхний голоцен

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Палеогеография позднего неоплейстоцена и голоцена территории острова Врангеля»

Острова и архипелаги Российского сектора Арктики были и по сей день остаются самыми трудно досягаемыми районами на Земле. Тем не менее, на протяжении всего 20 столетия сначала российские, а потом и советские исследователи активно, порой с риском для жизни, изучали острова Арктики. Уже к середине 20 века были получены подробные данные по геологии и геоморфологии большинства арктических архипелагов. Начиная с 1960-70-х годов в Советской Арктике планомерно проводились исследования по четвертичной геологии и палеогеографии, масштабными многолетними работами института Арктики и Антарктики были охвачены наиболее удаленные и труднодоступные острова восточного сектора Арктики: острова Новосибирского архипелага (Макеев, 1989) и Северной Земли (Большиянов и Макеев, 1995).

При этом, едва ли существовал в Арктике остров столь же легкодоступный, как остров Врангеля, где уже с 1926 года существовал постоянный поселок Ушаковское. В восьмидесятые годы любой человек мог купить билет на рейсовый вертолет и оказаться там через 1,5 часа полета. Пользуясь досягаемостью этого острова, здесь много лет успешно работали зоологи, ботаники и почвоведы: наблюдения за белым гусем и белым медведем продолжаются уже более 30 лет; в 1970-е территория острова была выбрана для интродукции овцебыка. Однако систематического изучения новейших отложений на острове Врангеля не проводилось. Во время подготовки к своему первому полевому сезону на острове Врангеля в 1989 году, автор обнаружил в литературе (фондовой и в печати) лишь отдельные краткие описания геоморфологии острова и полное отсутствие результатов каких-либо аналитических исследований. Исследователи, уделившие внимание новейшим отложениям острова, либо описывали их попутно, либо не имели времени для детального изучения территории в ходе плановых краткосрочных работ. С 1935 года по 1953 год на территории острова Врангеля периодически проводилась геологическая съемка, материалы которой и легли в основу ряда обобщающих публикаций о четвертичных отложениях. (Яшина, 1959; Сватков, 1962; Кирюшина, 1965). Из-за недостатка материала и практически полного отсутствия аналитических данных представленные в этих работах умозрительные модели полностью утратили на сегодняшний день актуальность. Особняком стоят две статьи К.К. Маркова (1947, 1952), который посетил остров в 1938 году. Публикации основаны на собственных детальных наблюдениях автора, хотя попыток обобщений в них не делается. Марков первым обратил внимание, что на острове Врангеля нет очевидных следов значительного оледенения. В 1986 году на территории острова работали сотрудники ВНИИ Океангеология Авдюничев и Володин, которые в ходе своей краткосрочной работы (составление геоморфологической карты) сумели получить новые данные о четвертичной истории острова, в частности обнаружить нижнеплейстоценовые морские отложения. Этими исследователями была высказана мысль о неактивном, ограниченном по размерам последнем оледенении острова.

Актуальность темы исследования. В различных районах российской и зарубежной Арктики проводились в последние годы (и проводятся сейчас) детальные комплексные исследования палеогеграфии плейстоцена. До последнего времени, остров Врангеля являлся одной из наименее изученных в этом аспекте территорий. Для формирования целостной картины эволюции природной среды Арктики и Берингии были необходимы новые, репрезентативные данные по северо-восточной части азиатского Заполярья. Тем более, что благодаря своеобразному географическому положению острова Врангеля, позднекайнозойская история его территории имеет особое значение для биогеографии и палеогеографии всего Беренгийского сектора Голактиса. Территория острова - это единственный доступный для изучения участок ныне затопленной морем, шельфовой части Берингии и рефугиум перигляциальной флоры и фауны, о чем свидетельствуют присутствие на острове реликтовых тундростепных фитоценозов, исключительное для Арктики разнообразие видов сосудистых растений (Юрцев, 1981 и др.) и находка остатков мамонтов среднеголоценового возраста (Вартанян и др., 1992 и др.).

Объектом исследования являлись рыхлые (неконсолидированные) отложения и рельеф острова Врангеля. Площадь острова достаточно велика (около 8000 км2), территория включает горные (до 1096 м над уровнем моря) и равнинные части, морские побережья, развитую речную сеть. Здесь обнаруживаются отложения различных генетических типов: морские, аллювиальные, озерно-болотные, водно-ледниковые, ледниковые и т.д. То есть, ограничиваясь только этой территорией, возможно провести логически законченные палеогеографические исследования.

Предмет исследования - эволюция природных обстановок территории острова Врангеля в позднем плейстоцене и голоцене, история климата, флоры и фауны.

Цель исследования. На основе стратиграфических и геохронологических исследований рыхлых отложений выполнить реконструкцию развития природной среды острова Врангеля за поздний плейстоцен и голоцен, выяснить время и условия обитания мамонтов и других представителей Мамонтового комплекса млекопитающих в позднем плейстоцене и голоцене на территории острова Врангеля, установить возможные причины переживания мамонтами плейстоцен-голоценового рубежа и вымирания в голоцене на территории острова.

В соответствии с целью, главными задачами исследования являлись:

1. Осуществить на территории острова Врангеля сбор данных по четвертичной геологии, геоморфологии, палеогеографии и т.д.; выявить и подробно изучить ключевые участки и опорные разрезы позднего плейстоцена-голоцена, отобрать образцы для аналитических исследований.

2. Собрать представительную палеонтологическую коллекцию костных остатков крупных млекопитающих, относящихся к Мамонтовому фаунистическому комплексу.

3. Провести комплексные аналитические исследования образцов горных пород и органических остатков, собранных во время проведения экспедиционных работ.

4. На основе данных экпедиционных и аналитических исследований установить вещественный состав, генезис, возраст и пространственное рапределение рыхлых отложений территории острова Врангеля.

5. Дать детальные палеогеграфические характеристики (уровни моря, климат, степень развития оледенения, растительность, фауна и т.д) основных этапов позднеплейстоценовой и голоценовой истории территории острова.

6. На основе морфологических и аналитических данных оценить флуктуации относительной численности мамонтов на территории острова, установить морфологические различия между голоценовой и плейстоценовой популяциями мамонтов, изучить видовой состав и время обитания других крупных млекопитающих. Основные защищаемые положения.

Морские отложения, развитые на территории острова Врангеля, относятся, как минимум, к двум плейстоценовым трансгрессиям. Познеплейстоценовый возраст имеют осадки второй (самой молодой) трансгресии, наиболее вероятный возраст которой 73-64 тыс. лет назад, высота над современным уровнем моря менее 10 м. В течение позднего плейстоцена территория острова Врангеля не была закрыта ледниками полностью. Для последнего похолодания (Сартанское время) были характерны холодный суровый континетальный климат и малое увлажнение. Оледенение было ограниченно развито в основном в горной части острова.

Позднеплейстоценовый интергляциал (Каргинское время) отличался от голоцена в первую очередь тем, что потепление не привело к коренной перестройке природной среды. Климат Каргинского времени был резко континентальным, с относительно теплыми летними сезонами. Период времени от 12,5 до 7,7 тыс. лет назад, с оптимумом летних температур около 9,5-10 тыс. лет назад - наиболее теплый интервал за последние 6070 тыс. лет на территории острова Врангеля. В целом, в результате усиливающегося влияния моря, климатические условия в голоцене последовательно ухудшались. Современные условия сложились на острове Врангеля в последние 2-3 тыс. лет.

На территории острова Врангеля, как и в других районах высокоширотной Арктики, наиболее полно Мамонтовая фауна была представлена в Каргинское время. Во время последнего похоладания (Сартанское время) численность мамонтов относительно снизилась, шерстистый носорог, вероятно, вообще не заходил так далеко на север в это время. Отдельные представители комплекса млекопитающих (северный олень, бизон) исчезли на территории острова не ранее начала голоцена. Голоценовые мамонты, как уже сложившаяся мелкая форма, проникли на территорию острова около 9-8,5 тыс. лет назад и просуществовали в изоляции до 3,6-3.7 лет назад. Их относительная численность была высока, а их вымирание связано, вероятнее всего, с ухудшением климата острова в конце голоцена.

Теоретическое значение работы состоит в выявлении фактов, позволяющих существенно дополнить общие представления о развитии природной среды в конце позднего плейстоцена и в голоцене восточного сектора Российской Арктики. Особенно важен вклад в решение таких дискуссионных вопросов, как степень развития Сартанского оледенения на шельфовых территориях, хронология климатического оптимума голоцена, условия существования и причины вымирания мамонтовой фауны.

Практическое значение. Данные по геохронологии и стратиграфии рыхлых отложений территории острова Врангеля могут быть использованы геологами при съемочных и поисковых работах, а так же для межрегиональных корреляций. Результаты исследования уже сейчас используются государственным заповедником «Остров Врангеля» при проведении различных научно-исследовательских и природоохранных работ. Научная новизна исследования.

• Вперыве подробно исследованы четвертичные отложения острова Врангеля с применением различных аналитических методов, обоснован их генезис и возраст.

• Впервые проведены палеогеографические реконструкции основных этапов позднеплейстоценовой и голоценовой истории территории острова Врангеля.

• Впервые получена кислородно-изотопная палеотемпературная шкала для внеледникового региона.

• Впервые собрана и обработана крупная коллекция костей млекопитающих Мамонтового комплекса на территории острова Врангеля, получена крупнейшая для крайнеего северо-востока Азии серия радиоуглеродных датировок по костным остаткам млекопитающих.

• В ходе проведения работ открыт голоценовый рефугиум мамонтов на. острове Врангеля. Нами было обнаружено единственное место в мире, где мамонты пережили плейстоцен-голоценовый рубеж и существовали еще около 6 тыс. лет в голоцене.

Основным методом палеогеографических исследований является сопряженный метод исследования опорных разрезов (Руководство по изучению., 1987), суть которого которого заключается в постоянном (на всех этапах работы, от полевого опробования до окончательных выводов) и совместном использовании многих методик. В настоящей работе акцент делался на использование данных абсолютного датирования, которые стали основой для сопоставления результатов, полученных с помощью разных методов: геоморфологического, литологического, спорово-пыльцевого, кислородно-изотопного, анализа фауны крупных млекопитающих, ботанического, палеокарпологического.

Апробация работы. Результаты исследования изложены в публикациях автора, а также докладывались на следующих совещаниях и конференциях: 10-е Сукачевские чтения (Москва, Россия, 1992); XV International Congress INQUA (Берлин, ФРГ, 1995); 1-я международная Мамонтовая конференция (Санкт-Петербург, Россия, 1995); 16-th International Radiocarbon Conference (Гронинген, Голландия, 1997); Beringian Paleoenvironments Workshop (Флориссант, США, 1997); Second QUEEN Workshop (Санкт-Петербург, Россия,

1998); International Conference on Mammoth Site Studies (Лоуренс, США, 1998); Всероссийское совещание «Главнейшие итоги в изучении четвертичного периода и основные направления исследований в XXI веке» (Санкт-Петербург, Россия, 1998); 2nd International Mammoth Conference (Роттердам, Голландия,

1999); 31st International Arctic Workshop (Амхерст, США, 2001); Impacts of Late Quaternary Climate Change on Western Arctic Shelf Lands: Insights from the Terrestrial Mammal Record, International Workshop (Фэрбенкс, США, 2003); 3-rd International Mammoth Conference (Доусон, Канада, 2003) и других.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа включает физико-географический очерк острова Врангеля, описание использованных методик и материалов (главы 1-2). Основные результаты изложены в главах 3, 4 и 5, они посвящены, соответственно, стратиграфии четвертичных отложений, кислородно-изотопным исследованиям и исследованиям фауны Мамонтового комплекса. Глава 6 (Палеогеографический очерк острова Врангеля) представляет собой обобщение основных результатов.

Заключение диссертации по теме «Геоморфология и эволюционная география», Вартанян, Сергей Левонович

Результаты исследования представлены на рисунке 4.2. В среднем для голоценовых жил характерны значения бО18 в пределах -20-23 °/оо. а Для сартанских в пределах -26-29 °/оо- Соотношение изотопов кислорода повторножильного льда зависит в первую очередь от среднезимней температуры, разница в значениях бО18 примерно такая же (6-7 0/00). как между сартанскими и голоценовыми образцами из костей мамонтов. Я не рассматриваю здесь влияние на изотопный состав метеорной воды циркуляции атмоферы прошлого. В одни и те же прериоды это влияние было одинаковым на бО18 как ледяных жил, так и костей мамонтов. Примерно одинаковая разница между среднегодовыми и

Сартанский повторно-жильный лед

Голоценовый повторно-жильный лед J

Современные реки

-30 -28 -26 -24 -22 -20 -18 -16 -14 б 180 жильного льда и воды

Рисунок 4.2. Кислородно-изотопный состав повторножильного льда на о. Врангеля. среднезимними температурами означает, что летние температуры сартанского времени были также низкими (ниже голоценовых), что согласуется с данными палеоботаники.

5. Мамонты и мамонтовая фауна

Первые радиоуглеродные датировки по остаткам мамонтов с острова Врангеля были получены еще во время рекогносцировочных работ (Вартанян и др., 1992). Исключительно молодой, голоценовый радиоуглеродный возраст бивней и костей мамонтов в дальнейшем стал причиной масштабного изучения костных остатков млекопитающих, в результате была собрана и обработана представительная коллекция ископаемых костей. Основное внимание уделялось геохронологическому изучению коллекции и морфологическим особенностям голоценовой популяции мамонтов.

Отсутствие на острове Врангеля горизонтов, насыщенных ископаемыми костями и в целом малая мощность четвертичных отложений не позволяют собрать сколько-нибудь значительную коллекцию непосредственно из разрезов, несмотря на то, что костные остатки мамонтов и других животных встречаются здесь повсеместно, за исключением самых высоких гор. Большинство исследованных костей было собрано в руслах рек и на морских пляжах, то есть в местах активного разрушения вечномерзлых пород; некоторое количество отобрано из делювиально-солифлюкционных и пролювиальных отложений низкогорной части острова. Весь подъемный материал, собранный на поверхности и использованный для датирования, освободился из вечномерзлых пород в течение нескольких предшествующих отбору лет, о чем свидетельствует его хорошая сохранность. Отбор объектов датирования производился по возможности со всей исследованной территории острова, это должно обеспечивать представительность коллекции. Следует отметить, что отбор отдельных костей из разрезов не исключает их переотложения в прошлом, в то же время хорошая сохранность подъемного материала, на что обращалось особое внимание, вполне обеспечивает качество датировки.

5.1. Результаты изучения коллекции ископаемых костей мамонтов с острова Врангеля

При сборе и обработке коллекции костных остатков мамонтов мы руководствовались следующими соображениями:

• бивни мамонтов (а так же фрагменты крупных костей) отбирались исключительно для датирования, это наиболее доступный, но биологически малоинформативный материал.

• собранная коллекция зубов мамонтов предварительно была разделена по морфологическим критериям, образцы для определения абсолютного возраста отбирались из разных морфотипов.

• отбор и датирование длинных костей конечностей мамонтов с приросшими эпифизами производился с целью получения достоверных данных о размерах этих животных в голоцене и позднем плейстоцене.

5.1.1. Серия радиоуглеродных датировок по остаткам мамонтов Мы располагаем на сегодняшний день 120 датированными радиоуглеродным методом образцами остатков мамонтов с острова Врангеля (прил. 2); надежность дат, полученных в нескольких лабораториях, не вызывает сомнений. Факт существования в голоцене на острове Врангеля рефугиума мамонтов, по нашему мнению, больше не требует геохронологического подтверждения.

Из 120 дат по остаткам мамонтов 102 приходится на интервал 3685-8850 тыс. лет назад (рис. 5.1); т.е. вероятность находки на острове Врангеля костей мамонта голоценового возраста в несколько раз выше, чем любого другого. Преобладание в представительной, случайным образом сформированной коллекции остатков мамонтов возраста 3,7-8,8 тыс. лет назад должно, по нашему мнению, означать, что их концентрация во вмещающих отложениях значительно выше, чем в позднеплейстоценовых и раннеголоценовых горизонтах. Причиной указанного факта едва ли может быть оптимизация тафономических условий в голоцене: отложения собственно среднего голоцена на острове не выразительны и представлены генетическими типами, для которых не характерно высокое содержание ископаемых костей; в то же время более древние толщи (раннеголоценовые и позднеплейстоценовые), многократно датированные по растительным остаткам, развиты здесь достаточно широко (см. гл. 3). Возможно, этот факт отражает совершенно новые условия обитания голоценовой популяции мамонтов.

I-1-1-1-1-1-Г—

00 h- CO Ю ^ CO CM

I-1-1-1-1-1-1-1-Г— ooooh-com^cocM

38000 37000 l 36000 35000 34000 33000 ~ 32000 31000 30000 f 29000 28000 P27000 26000 25000 24000 f 23000 : 22000 : 21000 : 20000 19000 ~ 18000 : i7ooo : 16000 : i5ooo : i4ooo : i3ooo : 12000 : 11000 : юооо : 9ooo : 8ooo : 7ooo : бооо

L 5000 I: 4ooo : зооо : 2000 : iooo : о ro

Ct CD S X CD С CD nt

CD Q

C= О ro Q

LO M

О X

В конце позднего плейстоцена остров Врангеля и прилегающие к нему участки арктического шельфа были частью обширной суши (Ложкин, 2002); можно предположить, что мамонты, обитавшие на этой относительно бедной кормовыми ресурсами территории, должны были перемещаться на больших пространствах. По крайней мере в высокоширотной Арктике весьма вероятны сезонные трансширотные миграции (вспомним, что большинство ныне живущих животных, входивших в Мамонтовый фаунистический комплекс, сезонные мигранты). Кроме того, горная часть острова Врангеля частично была перекрыта неактивными ледниками и многолетними снежниками. Таким образом, нельзя говорить о мамонтах, живших на территории острова в позднем плейстоцене, они и другие млекопитающие лишь заходили на территорию острова, причем, вероятно, только летом. Позднее сложилась принципиально иная ситуация. После того, как остров окончательно отделился от материка, мамонты не имели возможности совершать миграции вне пределов острова; популяция мамонтов просуществовала на острове Врангеля несколько тысяч лет, следовательно, она должна была быть достаточно многочисленной; то есть в голоцене значительное количество мамонтов обитало на ограниченной территории круглогодично. Таким образом, преобладание в серии молодых датировок можно объяснить тем, что в среднем за год на современной территории острова Врангеля численность мамонтов в голоцене была в несколько раз выше, чем в конце позднего плейстоцена. Точность датирования, разумеется, не позволяет выявить локальные флуктуации численности островной популяции мамонтов, продолжительность которых была соизмерима со статистической ошибкой измерения радиоактивности образцов.

Границы временного интервала (около 8,8 тыс. лет назад и около 3,7 тыс. лет назад), внутри которого распределен весь массив голоценовых дат, фиксируют начало изолированного существования популяции мамонтов на острове и приблизительное время их вымирания.

Мог ли остров Врангеля окончательно отделиться от материка около 8,5-9 тыс. лет назад? Если соотнести имеющиеся реконструкции динамики послеледниковой трансгрессии (Иванов, 1986) с глубинами пролива Лонга (рис. 5.2), то первоначальное отделение острова от материка должно было произойти не позднее 12 тыс. л.н. Однако следует отметить, что современный

Рисунок 5.2. Батиметрия шельфа в окрестностях острова Врангеля. Стрелкой показан гипотетический путь проникновения мамонтов на остров в начале голоцена. рельеф дна только в общих чертах соответствует поверхности плейстоценовой суши. Во многих случаях многолетнемерзлые породы содержат такое значительное количество льда различного генезиса, что при термообразии и таянии теряют до 70% объема. На южном побережье острова отмечены ледяные жилы шириной до 5 метров; можно предположить, что дальше от гор, где рыхлые отложения были более мощными и тонкозернистыми, льдистость пород по крайней мере не уменьшалась. Сейчас не представляется возможным оценить высоту поверхности шельфовой равнины на современной территории пролива Лонга в позднем плейстоцене. Там, где активная термоабразия продолжается и сейчас (Новосибирские о-ва и побережье Северной Якутии), описаны случаи образования мелководных банок на месте разрушенных 20-40 метровых островов и берегов. При этом термическое проседание морского дна продолжается в течение долгого времени после затопления, если под уровнем моря оказываются низы ледяных жил (Томирдиаро, 1976). Несомненно, что реальная поверхность осушенного шельфа в конце позднего плейстоцена была выше современного дна моря, а процесс ее протайки-затопления был неравномерным. В соответствии с этим, отделение острова Врангеля от материка во время трансгрессии могло произойти гораздо позднее, чем принято считать. При этом еще долгое время он оставался доступным для крупных животных, пока пролив не расширился настолько, что его стало затруднительно перейти по льду. Судя по современному рельефу дна пролива Лонга, дольше всего просуществовала связь острова с современной Западной Чукоткой и прилегающими к ней территориями осушенного шельфа. Вполне возможно, что эта связь окончательно прекратилась не ранее 8,5-9 тыс. лет назад.

Трудно сказать, случайно ли полное отсутствие датировок по остаткам мамонтов в пределах 8,7-12 тыс. лет назад. Возможно, что мамонты появлялись в этот период времени реже, чем в предшествующие тысячелетия, так как территория острова становилась все более обособленной в результате подъема уровня моря, образующиеся заливы препятствовали свободным миграциям животных.

Для Сибирской Арктики, так же как и для более южных районов, процветание мамонтовой фауны и собственно мамонтов традиционно связывается с так называемой "тундростепью" - своеобразным типом растительности, характерным для холодных периодов плейстоцена и не имеющим современных полных аналогов; исчезновение тундростепи (и, следовательно, кормовых угодий мамонта и других крупных травоядных) на рубеже плейстоцена и голоцена и становление в Арктике современной (тундровой) растительности ряд исследователей считают главной причиной вымирания этих животных (Шер, 1997). Сам факт существования голоценового рефугиума мамонтов на острове Врангеля входит в противоречие с такими представлениями, предположение о более высокой численности мамонтов на территории острова в голоцене по сравнению с плейстоценом - тем более. Однако имеющиеся фактические данные для других районов высокой Арктики свидетельствуют, что в холодные периоды позднего плейстоцена численность этих животных была ниже, чем во времена относительных потеплений, что согласуются с нашей точкой зрения. Так, значительная серия радиоуглеродных датировок (более 50) получена по остаткам мамонтов с полуострова Таймыр (рис. 5.3). Датировки распределены во времени неравномерно, резко выделяется большое количество находок возрастом 40-38 тыс. лет назад - это время потепления, формирования торфяников. На отрезок времени от 22 до 14 тыс. лет назад приходится всего 2 даты; в то же время отложения данного возраста, датированные по растительным остаткам, на Таймыре развиты, также для этого отрезка времени имеется ряд дат по костям лошадей. В самом конце плейстоцена мы вновь видим увеличение количества находок. Интересно, что на временной отрезок, для которого датировки таймырских мамонтов отсутствуют, приходится большинство дат по остаткам мамонтов из области верхнего течения реки Енисей (Сулержицкий, 1995, 1997).

5.1.2. Зубы и длинные кости мамонтов

Коллекция зубов мамонтов (около 30 экземпляров, в основном коренные зубы последней смены) была исследована В.Е. Гаруттом, А.В. Шером, А.О. Аверьяновым, А.Н. Тихоновым и автором; морфологические особенности этих зубов, согласующиеся с результатами радиоуглеродного датирования, позволили выделить мелкого голоценового мамонта в особый подвид, Mammuthus primigenius vrangeliensis, Garutt, Averianov et Vartanyan, 1993 (Vartanyan et al., 1993; Гарутт и др., 1993; Аверьянов и др., 1995).

10 п

OrO-NO)C»OrO-Na)CX>OW-NCDCX>Or045>.CDCX> oooooooooooooooooooo oooooooooooooooooooo oooooooooooooooooooo радиоуглеродный возраст 14C лет

Рисунок 5.3. Распределение датированных образцов останков мамонтов с п-ва Таймыр по возрастам (по Сулержицкий 1995).

Среди изученных зубов подавляющее большинство относится к мелкой размерной категории, то есть соотношение между мелкими и крупными зубами такое же, как между голоценовыми и плейстоценовыми датировками во всем массиве дат по остаткам мамонтов; это, наряду с выборочными определениями возраста, подтверждают трактовку морфологических данных (прил. 3, рис. 5.4).

Мы датировали 7 зубов мелкой размерной категории, 6 из них имеют голоценовый возраст (Vartanyan et а/., 1993). Позднее основной серии датировок по зубам был датирован зуб ГУС-8; по размерам коронки его можно отнести к голоценовым зубам, он отличается от них более толстой эмалью (1,7 мм), его радиоулеродный возраст 12010±110. Среди зубов крупной размерной категории, которые встречаются на острове Врангеля редко и большинство из них было датировано (4 датировки), один (НЗВ-З) имеет голоценовый возраст -6830±40.

Собранная коллекция зубов, отнесенных к голоцену, не дает возможности проследить тенденцию мамонтов к измельчанию; создается впечатление, что в

2 2 о о т-(0

S Iо го ц с а н о

I-о (О г

14 13 Н 12 11 -10 -9 -8 7 6

5 Н 4 25

ОЛОЦ€Ц, ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ еисгго^ ♦ ♦

45 65 85

Ширина коронки (мм)

105

Рисунок 5.4. Морфометрия зубов мамонтов с о. Врангеля. голоцене на остров попала и была там изолирована уже сложившаяся популяция мелких мамонтов.

В настоящее время датированы несколько комплектных длинных костей конечностей мамонтов с острова Врангеля с приросшими эпифизами (табл. 5.1).

Заключение

Гористая территория острова Врангеля в течение долгого времени являлась в основном областью сноса, в результате четвертичные отложения имеют здесь небольшую мощность и развиты фрагментарно. Остров Врангеля является неудобным районом для проведения стратиграфических исследований, в первую очередь в связи с отсутствием здесь опорных разрезов. Перерывы в осадконакоплении, отсутствие возможности установить относительный возраст отложений, которые нельзя датировать непосредственно, затрудняют палеогеографические исследования на этой территории. Нами была предпринята попытка справиться с этими затруднениями путем использования многих различных методов реконструкции природных условий прошлого. Результаты, полученные разными путями, взаимно дополняют друг друга и часто позволяют предложить, как нам кажется, непротиворечивую трактовку натурных данных.

Для обоснования возраста наиболее древних морских отложений использовались минимум два различных физико-химических метода (не считая радиоуглеродного, дававшего минимальную оценку возраста). Всегда, когда это было возможно, основным методом абсолютного датирования являлся радиоуглеродный метод. Для конца позднего плейстоцена и голоцена этот метод стал основой для сопоставления результатов, полученных с использованием разных методов: геоморфологического, литологического, спорово-пыльцевого, кислородно-изотопного, анализа фауны крупных млекопитающих, ботанического, палеокарпологического.

Опыт показывает, что комплекс перечисленных методов дает хорошие результаты как для целей стратиграфии, так и для палеогеграфических реконструкций.

Первоначально поставленные цели (см. введение) в общих чертах были достигнуты:

1. Нам удалось достаточно полно охарактеризовать рыхлые отложения острова Врангеля в целом. Наиболее значительной мощности они достигают в пределах приморских равнин (в особенности, в Тундре Академии), где представлены прибрежно морскими осадками нижне-среднеплейстоценового и позднеплейстоценового возраста, а так же гетерохронными аллювиальными конусами выноса. Аллювиальные и озерно-болотные отложения конца позднего плейстоцена (Каргинские и Сартанские) и голоцена обнаружены и исследованы нами в основном в пределах речных долин. Больше всего вопросов возникает в отношениии статуса древних (докаргинских) ледниковых отложений острова Врангеля. Даже степень развития первого позднеплейстоценового оледенения я могу оценить лишь предположительно. Нами предпринимались попытки использовать для этой цели анализ космогенных изотопов из валунов и коренных пород (Gualtieri, Vartanyan et al, неопубликованные данные), но метод пока не дал конкретных результатов, за исключением того, что еще раз подтвердил отсутствие покровного оледенения во время последнего похолодания.

2. По результатам наших палеогеографических исследований, по крайней мере для второй половины позднего плейстоцена и в голоцене для территории острова Врангеля устанавливаются в целом такие же флуктуации климата, как и для всей северной Азии. Можно отметить наиболее характерные особенности эволюции природной среды за последние 30-40 тыс. лет.

• Позднеплейстоценовый интергляциал (Каргинское время) отличался от голоцена в первую очередь тем, что потепление не привело к коренной перестройке природной среды. Климат Каргинского времени был резко континентальным, с относительно теплыми летними сезонами.

• Для последнего похолодания (Сартанское время) были характерны холодный суровый континетальный климат и малое увлажнение. Оледенение было ограниченно развито в основном в горной части острова.

• Период времени от 12,5 до 7,7 тыс. лет назад, с оптимумом летних температур около 9,5-10 тыс. лет назад - наиболее теплый период времени на территории острова Врангеля. Для других островов восточного сектора российской Арктики также характерно смещение голоценового оптимума на ранний голоцен (Макеев и др., 1989; Большиянов и Макеев, 1996).

• В целом, в результате усиливающегося влияния моря, климатические условия в голоцене последовательно ухудшались. Современные условия сложились на острове Врангеля в последние 2-3 тыс. лет. 3. С моей точки зрения, у нас нет оснований предполагать, что на территории острова Врангеля в голоцене сложились исключительные условия, только в которых и могли существовать мамонты в голоцене. Напротив, складывается впечатление, что на континенте должны были существовать другие голоценовые рефугиумы этих животных. Я могу предположить, что такие рефугиумы могут быть обнаружены на западной Чукотке, на Новосибирских островах, на побережье Якутии (восточная часть Приморской низменности). В отношении геохронологии костных остатков мамонтов очень хорошо изучен восточный Таймыр. Тем не менее, там не были обнаружены остатки мамонтов моложе 9,5 тыс. лет назад. Я думаю, что этот факт не может быть объяснен только с позиции климатической концепции вымирания (Шер, 1997). Вполне возможно, что к исчезновению мамонтов на материке имеет отношение человек, проникший в Арктику примерно в это время или несколько раньше. Решить этот важнейший вопрос невозможно, если не проводить детальных работ в континентальных областях Арктики.

В отношении вымирания мамонтов непосредственно на острове Врангеля можно сказать, что скорее вызывает вопросы то, насколько долго популяция просуществовала на этой ограниченной территории, чем факт ее вымирания. Наиболее вероятная причина - ухудшение климата голоцена, в частности снижение распространения кустарниковой растительности (это важный компонент зимнего рациона мамонтов, Ukraintseva, 1993).

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Вартанян, Сергей Левонович, 2004 год

1. Александрова В. Д. Геоботаническое районирование Арктики и Антарктики. Л.: Наука, 1976.189 с.

2. Арсланов X. А. Радиоуглерод: геохимия и геохронология. Л.: Изд-во Ленинградского Университета, 1987. 302 с.

3. Архангелов А. А., Грибченко Ю. Н., Женони Л. и др. Палеоклимат позднего плейстоцена Северной Евразии по данным изотопных исследований подземных льдов и фосфатов костей. М., 1998. 50 с.

4. Баранова Ю. П., Бискэ Г. С., Гончаров В. Ф. и др. Кайнозой Северо-Востока СССР. // Труды ин-та Геологии и Геофизики СО АН СССР. Новосибирск: Наука, 1968. Вып. 38.123 с.

5. Беспалый В. Г. Основные проблемы плейстоценовых оледенений Северо-Востока Азии. // Плейстоценовые оледенения востока Азии. Магадан: СВКНИИ ДВНЦСССР, 1984. С. 3-15.

6. Болыииянов Д. Ю., Макеев В. М. Архипелаг Северная Земля, оледенение, история развития природной среды. СПб: Гидрометеоиздат, 1995. 217 с.

7. Вартанян С. Л., Арсланов X. А., Тертычная Т. В., Чернов С. Б. Радиоуглеродный возраст голоценовых мамонтов острова Врангеля. // Вековая динамика биогеоценозов. М., 1992. С. 52-53.

8. Гарутт В. Е., Аверьянов А. О., Вартанян С. Л. О систематическом положении голоценовой популяции мамонтов Mammuthus primigenius (Blumenbash, 1799) острова Врангеля (Северо-Восток Сибири). //Доклады Ран, 1993. Т. 332. №6. С. 799-801.

9. Глушкова О. Ю. Морфология и палегеография позднеплейстоценовых оледенений Северо-Востока СССР. // Плейстоценовые оледенения востока Азии. Магадан: СВКНИИ ДВНЦ СССР, 1984. С. 28-42.

10. Глушкова О. Ю., Гуалтиери Л. Особенности позднеплейстоценового оледенения северной части Корякского нагорья. // Изменение природной среды Берингии в Четвертичный период. Магадан: СВКНИИ ДВНЦ СССР, 1998. С. 112132.

11. Гопкинс Д. М. История уровня моря в Берингии за последние 250 тысяч лет. II Берингия в Кайнозое. Владивосток, 1976. С. 9-27.

12. Городков Б. Н. Полярные пустыни острова Врангеля. // Ботанический Журнал, 1943.Т. 28. № 4. С. 63-70.

13. Городков Б. Н. Анализ растительности зоны арктических пустынь на примере острова Врангеля. // Растительность Крайнего Севера СССР и ее освоение. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 1958а. Т. 3. С.93-148.

14. Городков Б. Н. Почвенно-растительный покров острова Врангеля. // Растительность Крайнего Севера СССР и ее освоение. М.;Л.: Изд-во АН СССР, 19586. Т. 3. С. 93-148.

15. Грибченко Ю. Н., Куренкова Е. И., Лаухин С. А. и др. Палеоклимат позднего плейстоцена-голоцена Северной Евразии по данным изотопных исследований древних атмосферных осадков. М., 1995. 52 с.

16. Гричук В. П., Заклинская Е. Д. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М.: Географгиз, 1948.

17. Громов Л. В. Осколок древней Берингии. М.: Географгиз, 1960.

18. Гросвальд М. Г. Оледенение континентальных шельфов. // Итоги науки и техники. Серия палеогеографическая, 1983. Т. 1. 145 с.

19. Гросвальд М. Г., Глебова Л. Н., Орлянкин В. Н. Последнее оледенение гор восточной части СССР: распространение и интенсивность питания. // Взаимодействие оледенения с океаном и атмосферой. М.: Наука, 1987. С. 171186.

20. Иванов В. Ф. Четвертичные отложения побережья восточной Чукотки. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1986.

21. Казьмин В. Д. Полововозрастной состав и динамика численности овцебыков на острове Врангеля. // Териология, орнитология и охрана природы:

22. Тез. Докл. II Всесоюзного симпозиума биологических проблем Севера. Якутск, 1986. Вып. 3. С. 35.

23. Каплин П. А., Селиванов А. О. Изменение уровней морей России и развитие берегов: прошлое, настоящее, будущее. М.: Геос, 1999 . 300 с.

24. Кирюшина М. Т. Основные черты четвертичной истории острова Врангеля. //Труды НИИГА. М., 1965. Т.143. С. 5-13.

25. Кожевников Ю. П. Растительный покров Северной Азии в исторической перспективе. СПб., 1996. 395 с.

26. Леонтьева Е. А. Основные черты климата острова Врангеля и Чукотского побережья. // Труды АНИИ. Л., 1937. Т. 86. № 5.128 с.

27. Ложкин А. В. Границы Берингии в позднем плейстоцене и голоцене. // Четвертичная палеогеография Берингии. Магадан, 2002.

28. Макеев В. М., Арсланов X. А., Барановская О. Ф., Пономарева Д. П. Стратиграфия, геохронология и палеогеография позднего плейстоцена и голоцена о-ва Котельного. // Бюлл. Комиссии по изучению четвертичного периода, 1989. Т. 58. С. 58-69.

29. Марков К. К. Геоморфология острова Врангеля. // Геология СССР. М.;Л., 1947. Т. 26. С. 400-406.

30. Марков К. К. Геоморфологический очерк острова Врангеля. // Крайний Северо-Восток Союза ССР. М.: Изд-во АН СССР, 1952. Т. 1. С. 25-48.

31. Мащенко Е. Н. Структура стада мамонтов из Севского позднеплейстоценового местонахождения (Брянская область). // История крупных млекопитающих и птиц Северной Азии. Труды зоологического института. СПб., 1992. Т. 246. С. 41-59.

32. Объяснительная записка. Лист Госгеолкарты СССР масштаба 1:1000000 R-60,1. Л: Недра, 1964.

33. Петровский В. В. Очерк растительных сообществ центральной части острова Врангеля. // Ботанический Журнал, 1967. Т. 52. № 3. С. 332-343.

34. Сакс В. Н. Четвертичный период в Советской Арктике. // Труды НИИГА. М.;Л., 1953. Т. 77. 181 с.

35. Сватков Н. М. О количестве оледенений острова Врангеля в антропогене и возраст последнего из них. // Исследование ледников и ледниковых районов. М., 1962. Т. 2.

36. Сватков Н. М. Остров Врангеля. // Советская Арктика. М.: Наука, 1970. С. 453-472.

37. Скрыльник Г. В. Климат и рельеф острова Врангеля. // Климатическая геоморфология Дальнего Востока. Владивосток, 1976. С. 20-43.

38. Справочник по климату СССР, 1968. Вып. 33. Ч. 4.

39. Стишов М. С., Придатко В. И., Баранюк В. В. Птицы острова Врангеля. Новосибирск: Наука, 1986 . 254 с.

40. Сулержицкий Л. Д. Черты радиоуглеродной геохронологии мамонтов (Mammuthus primigenius) Сибири и севера Восточной Европы. // Исследования по плейстоценовым и современным млекопитающим. Труды Зоологического института РАН. СПб., 1995. Т. 263. С. 163-183

41. Сулержицкий Л. Д. Черты радиоуглеродной хронологии мамонтов Сибири и севера Восточной Европы (как субстрата для расселения человека). // Человек заселяет планету Земля. Глобальное расселение гоминид. М., 1997а.

42. Сулержицкий Л. Д., Романенко Ф. А. Возраст и расселение «мамонтовой» фауны Азиатского Заполярья. // Криосфера Земли, 19976. Т. 1. № 4. С.12-19.

43. Сулержицкий Л. Д., Арсланов X. А., Герасимова С. А. и др. Уровни и возраст Казанцевской морской трансгрессии на Восточном Таймыре. // Итоги фундаментальных исследований криосферы Земли в Арктике и Субарктике. Новосибирск: Наука, 1997в. С. 39-44.

44. Томирдиаро С. В. Арктическая лессово-ледовая равнина как американо-азиатский мост и ее разрушение в голоцене. // Берингия в Кайнозое. Владивосток, 1976. С. 78-88.

45. Хотинский Н. А. Голоцен Северной Евразии. М.: Наука, 1977.

46. Чернявский Ф. Б., Кирющенко С. П., Кирющенко Т. В. Материалы по зимней экологии сибирского (Lemmus sibiricus) и копытного (Dicrostonyx torquatus) леммингов. // Экология млекопитающих и птиц острова Врангеля. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1981. С. 99-122.

47. Шер А. В. Природная перестройка в восточно-сибирской Арктике на рубеже плейстоцена и голоцена и ее роль в вымирании млекопитающих и становлении современных экосистем (Сообщение 1). // Криосфера Земли, 1997. Т. 1. №1. С. 21-29.

48. Шер А. В. Природная перестройка в восточно-сибирской Арктике на рубеже плейстоцена и голоцена и ее роль в вымирании млекопитающих истановлении современных экосистем (Сообщение 2). // Криосфера Земли, 1997. Т. 1. №2. С. 3-11.

49. Шило Н. А., Диков Н. Н., Ложкин А. В., Орехов А. А., Тэин Т. С. Новые радиоуглеродные датировки археологических памятников северо-восточной Азии. // Новые археологические памятники севера Дальнего Востока. Магадан: СВКНИИ ДВНЦСССР. 1979. С. 9-11.

50. Юрцев Б. А. Реликтовые степные комплексы Северо-Восточной Азии. Новосибирск: Наука, 1981.

51. Яшина 3. И. Острова Врангеля и Геральд. //Труды НИИГА. М., 1959. Т. 91.

52. Arslanov Kh. А. & Svezhentsev Yu. S. An improved method for radiocarbon dating fossil bones. // Radiocarbon, 1993. Vol. 35. № 3. P. 387-391.

53. Arslanov Kh., Cook G., Gulliksen S., Harkness D., Kankainen. Т., Scott M., Vartanyan S. & Zaitseva G. Consensus dating of mammoth remains from Wrangel Island. // Radiocarbon, 1998. Vol. 40. № 1. P. 289-294.

54. Dansgaard W., Johnsen S. J., Clausen H. B. et al. Evidence for general instability of past climate from 250-kyr ice-core record. // Nature, 1993. Vol. 364. P. 218-220.

55. Gualtieri L., Vartanyan S., Brigham-Grette J. & Anderson P. Pleistocene raised marine deposits on Wrangel Island, Northern Siberia and implications for the presence of a East Siberian Ice Sheet. // Quaternary Research, 2003. Vol. 59. P. 399-410.

56. Karhu J. & Vartanyan S. Paleoclimatic change at the Pleistocene-Holocene transition, Wrangel Island, Siberia: evidence from oxygen isotopes in mammoth teeth. // 2nd International mammoth conference, Official conference papers. Rotterdam, 1999. P. 28.

57. Kaufman D. S. & Brigham-Grette J. Aminostratigraphic correlations and paleotemperature implications, Pliocene-Pleistocene high sea level deposits, northwestern Alaska. // Quaternary Science Reviews, 1993. Vol. 12. P. 21-33.

58. Nikolaev V. I. & Mikhalev D. V. An Oxygen-Isotope Paleothermometer from Ice in Siberian Permafrost. // Quaternary Research, 1995. Vol. 43. № 1. P. 14-21.

59. Tikhonov A., Vartanyan S. & Joger U. Woolly rhinoceros (Coelodonta antiquitatis) from Wrangel Island. // Kaupia, 1999. Vol. 9. P. 187-192.

60. Vartanyan S. L. The last Beringian survivors: interdisciplinary paleogeographical studies on Wrangel Island. // Beringian Paleoenvironments Workshop, Program and Abstracts. Floressant, 1997. P. 155-156.

61. Vartanyan S. L., Arslanov Kh. A., Tertychnaya Т. V. & Chernov S. B. Radiocarbon dating evidence for mammoths on Wrangel Island, Arctic Ocean, until 2000 ВС. // Radiocarbon, 1995. Vol. 37. № 1. P. 1-6.

62. Vartanyan S. L., Garutt V. E. & Sher A. V. Holocene dwarf mammoths from Wrangel Island in the Siberian Arctic. // Nature, 1993. Vol. 362. P. 337-340.

63. Vartanyan S. L. & Pitulko V.V. Landscapes, animals and humans of the Siberian Arctic: the past 30,000 years. // 2nd International mammoth conference, Official conference papers. Rotterdam, 1999. P. 73-74.

64. Ukraintseva V. V. Vegetation cover and environment of the "mammoth epoch" in Siberia. // Hot Springs (Mammoth Site of Hot Springs, S. Dacota), 1993. 309 p.