10.2. Динамика изменения палеоклимата

Как показали палинологические исследования, растительные сообщества Северо-Западного Алтая в эпоху среднего неоплейстоцена включали разнообразный состав экзотов. Некоторые широколиственные роды были представлены как минимум двумя видами. По материалам отложений верхнего неоплейстоцена отмечено последовательное обеднение флоры вследствие вымирания экзотов. Прежде всего комплекс экзотов, включая широколиственные породы, обеднялся за счет выпадения из состава флоры отдельных таксонов многовидовых родов. В результате этого процесса перед началом последнего крупного похолодания неоплейстоцена (изотопная стадия 2) в составе лесных формаций сохранилось несколько широколиственных родов, представленных только одним видом.

Видовое и родовое разнообразие широколиственной группы свидетельствует о благоприятных условиях произрастания этих пород в разных ландшафтных обстановках низкогорья. Можно предположить распространение многопородных смешанных лесов, участие нескольких видов (граб, орех, вяз) в составе долинной уремы, а некоторых видов - в смешанных тсмнохвойпых лесах.

Вместе с тем очень сложно реконструировать климатические параметры для эпох с многовидовым составом группы экзотов, если отсутствуют видовые определения части широколиственных таксонов. В то же время современные области распространения некоторых широколиственных видов занимают обширные пространства в лесной и лесостепной зонах, а климатические параметры в разных частях их ареалов существенно различаются. Поэтому определить температурный и влажностный режимы для эпохи расцвета многопородных смешанных широколиственных лесов, существовавших в течение среднего и первой половины верхнего нсоплсйстоцепа, можно лишь ориентировочно и в широких пределах.

Более определенно значения палеоклиматичес-ких показателей установлены для периода последних 30 тыс. лет по материалам разреза палеолитической стоянки Ануй-2, где выделено как минимум три возрастных уровня, фиксирующих заметные изменения природной обстановки (см. рис. 170,171).

Первый временной срез предшествует последнему (сартанскому) похолоданию климата в неоплейстоцене (изотопная стадия 2). Ему соответствует пыльцевая зона 3, в которой определены все более теплолюбивые виды. Второму временному срезу отвечает пыльцевая зона 5, в которой присутствуют четыре вида широколиственной группы, сохранившиеся после сартанского минимума. Третий временной срез относится к среднему голоцену. Он совпадает с палинозоной 7, которая включает два элемента широколиственной группы (лещину и вяз) и фиксирует время окончательного распада формаций с участием широколиственной группы.

Поскольку для реконструкций не могут быть использованы климатические показатели всей территории распространения конкретного вида, были выбраны участки обширных ареалов с характеристиками, наиболее близкими состоянию палеоклимата. При этом учитывался ряд положений.

Из аналитических материалов следует, что широколиственные виды расселялись по долине Ануя во время относительно сухих периодов в поясе березовых и сосново-березовых лесов. Следовательно, в горных условиях Северо-Западного Алтая они тяготели к нижнему пределу лесов, ближе к полосе контакта леса и степи.

Смешанные широколиственные леса как самостоятельная формация в эпоху верхнего неоплейстоцсна на Алтае находились уже в стадии распада и постепенной деградации. Эта формация сохранялась в близких к критическим условиях выживания, ее экологический диапазон был предельно сужен, а распространение в зоне низкогорья стало фрагментарным.

Согласно этим положениям, более близкими к реальным характеристикам палеоклиматических условий представляются показатели окраинных, восточных частей современных ареалов и изолированных местонахождений видов за пределами основной области распространения.

Для реконструкции климатических параметров первого временного среза использованы данные по восточной части ареала граба как наиболее теплолюбивого элемента ископаемой флоры. Рассмотрены показатели метеостанций Кисловодска, Пятигорска, Черкесска, Нальчика, Киева, Житомира, Винницы, Хмельницкого, а также - для изолированных местонахождений граба в Сумской области и на Донецком кряже - метеостанций городов Тростянец и Артемовск [Справочник..., 1967].

Для характеристики палеоклиматических показателей второго временного среза привлечены данные метеостанций Приуралья, где смешанные леса включают все элементы широколиственной группы, определенные в пыльцевых спектрах палинозоны 5, а также Южного Приуралья (метеостанции Бугульмы, Уральска, Орска), где замыкается ареал дуба, вяза и лещины. [Справочник..., 1966а,б; 1968а,б].

Третий временной срез охарактеризован критическими для лещины и вяза климатическими показателями соответственно по метеостанциям Уральска, Орска и Верхотурья, Ирбита.

Характеристика современного климатического режима основана на данных метеостанций Алтая (Бело-курихи, Кузедеева, Куягана, Тоурака, Солонешного, Немала, Онгудая, Котанды, Усть-Коксы, Усть-Кана), расположенных на различных уровнях в лесном поясе и широкой полосе чередования лесов и горной степи в диапазоне абсолютных высот от 251 (Белокуриха) до 1 037 м (Усть-Кан) [Справочник..., 1969].

Реконструкции выполнены для следующих показателей палеоклиматического режима: средняя температура и абсолютный минимум января; средняя температура и абсолютный минимум июля; продолжительность безморозного периода; среднегодовое количество осадков. Реконструированные климатические параметры относятся к интервалу высот 650 - 750 м над ур. м. как наиболее вероятному уровню обитания широколиственного комплекса. Вместе с тем общие тенденции, влиявшие на изменения палеоклиматических показателей в бассейне Ануя, несомненно, проявлялись и на территории других бассейнов Северо-Западного Алтая.

Климатическая фаза перед последним крупным похолоданием неоплейстоцена должна была иметь в долине Ануя не меньшую теплообеспеченность, чем у восточной границы ареала граба. Средняя температура января в этих районах весьма устойчива и составляет -4,0 ... -6,5°С, а критическими для выживания граба можно считать средние температуры января, равные -7,5 ... —8,0°С. Близкая к критической продолжительность вегетационного периода составляет 150 - 160 дней, причем на территории обитания граба безморозный период значительно превышает сроки вегетационного периода. Поздние весенние заморозки не отмечены (последние бывают в апреле), а первые осенние заморозки бывают уже в октябре. Абсолютный минимум температуры воздуха составляет в пределах предкавказского ареала граба -29 ... -33°С, а в восточной части украинского ареала - до -36°С. Средняя температура июля по многолетним данным составляет около 19 - 21°С. Среднегодовое количество осадков изменяется в больших пределах - от 550 до 750 мм, а по данным метеостанции Тростянец, характеризующим восточный рубеж равнинной части ареала граба, составляет 660 мм.

По совокупности данных складывается общая характеристика климатической фазы, отвечающей первому временному срезу (палинозона 3). К концу этой фазы средняя температура января могла составлять -7,5°С, июльская достигала 18 - 21 °С. Абсолютный минимум не опускался ниже -35 ... -36°С. Вегетационный период продолжался в среднем не менее 150 дней, однако его минимальная продолжительность могла составлять 115 - 120 дней. Безморозный период, видимо, незначительно превышал вегетационный. В мае и сентябре заморозки не случались. Осадков выпадало не менее 550 - 700 мм в год.

Для реконструкции климатических параметров второго временного среза (палинозона 5), когда во флоре еще сохранялись многие широколиственные виды, учтены следующие показатели. Температурные поля для ареалов дуба Quercus robur, кленаAcerplatanoides, вязаUlmus laevis и лещиныCorylus avellana, представляющих комплекс широколиственных видов в смешанных лесах восточной части Русской равнины и в Приуралье, в целом довольно близки. Для всех перечисленных пород характерны примерно одинаковые требования к тепловому режиму. Хотя у них несколько различаются предельные значения теплообеспеченности и особенно важные для реконструкции показатели зимних температур, определяющие порог выживаемости.

В восточной части подзоны смешанных широколиственных лесов средняя температура января составляет -13,5 ... 14,5°С. Абсолютный минимум имеет значения —41,5 ... -43,0°С. Последние заморозки в долине р. Урал наблюдаются в апреле - мае, а в Приура-лье (по данным метеостанции Бугульмы) в отдельные годы также и в начале июня. Первые заморозки наступают в сентябре - октябре. Средняя температура июля довольно устойчива: на южной окраине ареалов широколиственных пород она составляет 21 - 22°С. Ближе к вероятной реконструируемой температуре, видимо, следует считать среднюю температуру июля в При-уралье, равную 19,0 - 19,5°С. Среднегодовая сумма осадков для зональных смешанных лесов Приуралья составляет около 500 мм.

Согласно этим показателям, для климатического режима второго временного среза наиболее характерными могли быть следующие параметры. Вероятная средняя температура января находилась в пределах -13 ... -14°С и очевидно не ниже -15°С. Средняя температура самого теплого месяца - июля - составляла около 19°С. Абсолютный минимум не мог быть ниже -41 ... -42°С. По сравнению с предыдущим периодом, продолжительность вегетационного периода сократилась до 110 - 120 дней, а безморозного - до 120-140 дней. Среднегодовое количество осадков составляло не менее 500 мм.

В среднем голоцене последние представители широколиственной группы - лещина и вяз - находились уже на грани выживания. Критическая среднеянвар-ская температура для лещины составляет -15 ... -16°С, для вяза -16 ... -17°С. Абсолютный минимум снизился до -42 ... -43 °С. Средняя температура июля при таком весьма суровом зимнем режиме не могла быть ниже 18°С. Средняя продолжительность вегетационного периода в пределах 100 - 110 дней.

Для современного климатического режима Северо-Западного Алтая характерно весьма неоднородное температурное поле. Средняя температура января в нижнем поясе гор равна -15,0 ... -17,6°С. Абсолютный минимум температуры на этой территории зарегистрирован не только в январе, но и в течение остальных зимних месяцев: он достигает значений -42 ... -46°С. Безморозный период в нижнем поясе гор продолжается в среднем 106 - 121 день и резко сокращается в среднегорье. Последние заморозки отмечаются в мае и июне, а в среднегорье - преимущественно в июне. Начинаются периоды с заморозками в сентябре. Иногда заморозки наблюдаются также и в августе, а в Усть-Кане повторяемость августовских заморозков составляет 80%. Средняя температура июля в низкогорье колеблется в пределах 17,8 - 19,5°С, а на высоте около 1 000 м над ур. м. составляет, по многолетним данным, всего 12,9 - 16,7°С. Распределение осадков представляет здесь весьма неоднородную картину, что обусловлено различной ориентацией горных хребтов, определяющих характер атмосферной циркуляции и переноса влаги. В низкогорном поясе амплитуда колебания среднегодовой нормы осадков довольно значительна: от 490 (Чемал) до 730 мм (Куяган).

В долине верхнего течения Ануя нет метеостанций, поэтому показатели современного климатического режима получены интерполяционным способом с использованием данных метеостанций Солонешного и Усть-Кана. Согласно этим показателям, вероятная средняя температура июля в окрестностях Денисовой пещеры составляет 16,3 - 16,8°С, а безморозный период продолжается 85 - 90 дней.

Анализ современных и реконструированных климатических показателей дает представление о главных тенденциях изменения климатического режима в верхнем неоплейстоцене - голоцене.

Трансформация растительных сообществ свидетельствует о последовательном понижении зимних температур. Общее снижение средней температуры января составило 9-10°С. Этот процесс следует рассматривать как усиление континентальное™ климата. Он сопровождался проявлением экстремальных событий, неблагоприятных для развития умеренно теплолюбивых видов растений: жестких минимумов в зимние месяцы, заморозков в период цветения или созревания плодов, летних похолоданий. Так поступательно нарастала неустойчивость многолетнего хода температур, прежде всего в зимние периоды.

Реальную картину можно представить при сравнении динамики средних температур января за один и тот же период в Приуралье, на Южном Урале и Алтае. В районах произрастания смешанных широколиственных лесов амплитуда изменчивости составила за период 1951-1965 гг. соответственно 8-9, 8,6 и 10-13 °С. Отрицательные отклонения в многолетнем ряду наблюдений составляют в Приуралье 4 - 5°С, а на Алтае 5-7°С.

Неустойчивость термического поля начала существенно сказываться на состоянии растительности после импульса последнего крупного похолодания неоплейстоцена (изотопная стадия 2). В пыльцевых спектрах этого периода зафиксирована активизация лиственницы в зоне низкогорья, а также другие признаки преобразования вертикально-поясной структуры, что явилось следствием нарушения многих, ранее более устойчивых и ровно текущих климатических процессов.

Общее похолодание летнего периода было не столь внушительным, если принимать во внимание только показатели средних температур. Тем не менее снижение фона летних температур даже на 1 - 2°С могло стать критическим для умеренно теплолюбивых видов, поскольку в конце неоплейстоцена они переживали регрессивную, нисходящую стадию развития в составе растительности Алтая. Кроме того, они длительное время существовали в режиме миграций, поэтому малейшие изменения микроклимата долины становились препятствием для возвратных миграций.

Также следует отметить отрицательное воздействие на широколиственный комплекс сокращения сроков вегетационного периода. За весь рассматриваемый хронологический интервал его продолжительность сократилась не менее чем на 50 - 60 дней, а за голоцен -на 20 - 30 дней. Помимо прямого сокращения вегетационного периода стала нарастать нестабильность термического режима в целом. В настоящее время летняя нестабильность видна при анализе длительных наблюдений на разных метеостанциях. Например, ежегодно минимальные из средних показателей снижаются на некоторое время до значений, характерных для летнего режима более прохладного среднегорного уровня. Постепенный рост нестабильности летнего температурного режима отражает, скорее всего, долговременную тенденцию, усиленную последним похолоданием неоплейстоцена.

Общее снижение теплообеспеченности (абсолютное похолодание) особенно ощутимо сказалось на продолжительности безморозного периода. Если в верхнем неоплейстоцене он составлял примерно 150 - 190 дней, то к началу голоцена сократился до 120 - 140 дней и далее к середине голоцена - до 100 - 110 дней.

При последовательном снижении теплообеспеченности важным для сохранения широколиственных видов был режим выпадения атмосферных осадков. Сейчас их распределение на Алтае сильно варьирует. Существенно различаются и сезонные нормы осадков. В зоне низкогорья Северо-Западного Алтая снега выпадает меньше, чем требуется для нормального развития смешанных широколиственных лесов. В бассейнах Ануя, Песчаной, Чарыша в зимний период выпадает всего 10 - 25% от среднегодового количества осадков. В то же время в Приуралье доля зимних осадков составляет 28-43%.

Режим выпадения осадков в верхнем неоплейстоцене оценить значительно труднее, чем температурные параметры. Видимо, следует исходить из оценки минимально необходимой влагообеспеченности для существования группы широколиственных видов. Поэтому среднегодовое количество осадков для первого временного среза принимается равным значениям, характерным для восточной зоны ареала граба -не менее 550 - 700 мм. Для второго временного среза предполагается норма среднегодовых осадков не ниже 500 мм и не выше современного количества - 600 -640 мм. Следующий за ним этап увеличения влагообеспеченности и расширения лесного пояса (пали-нозона 6) можно оценить по аналогии с современными районами произрастания пихтовых лесов - до 650 -750 мм в год.

Совокупность реконструированных палеогеографических показателей позволяет сделать общие выводы о характере изменения климатического режима. Постепенное снижение теплообеспеченности в верхнем неоплейстоцене было усилено импульсом последнего крупного похолодания (изотопная стадия 2). Этот процесс больше повлиял на снижение зимних, а также весенне-осенних температур, чем на летние показатели. Преобразование растительности началось с высокогорных и среднегорных уровней, затем волна трансформации распространилась и на уровни низкогорного рельефа. Здесь происходила перестройка формацион-ной структуры растительности лесного пояса, связанная с активизацией лиственницы как эдификатора зональных лесов.

Последнее крупное похолодание неоплейстоцена способствовало увеличению частоты и параметров различных отклонений в многолетних режимах погоды. Наряду со снижением общей теплообеспеченности все более существенными становились проявления неустойчивости при сезонных сменах погоды. Вследствие общего охлаждения высокогорий Алтая и других горных областей юга Сибири произошла дестабилизация климатического поля, которая привела к необратимым нарушениям в системе циркуляционного механизма. Усиление экстремальных явлений в многолетнем режиме погоды стимулировало регрессивные тенденции в развитии флоры региона.