Доклады Российской академии наук. Науки о Земле, 2020, T. 491, № 1, стр. 73-76

В последнее время все большее внимание уделяется проблеме палеоклиматических реконструкций, а также изучению факторов, приводящих к сменам ледниковых и межледниковых эпох. Установлено, что переход от холодного и сухого климата позднего плейстоцена к теплым и влажным условиям голоцена привел к изменению природной обстановки как на водосборах озер, так и в водной экосистеме. Следствием этого стала трансформация процессов озерного седиментогенеза. Несмотря на рост количества и уровня палеоклиматических исследований, по-прежнему ощущается недостаток достоверных данных по изменениям внутриконтинентального климата. Малые озера в отличие от крупных озер являются менее устойчивыми системами и более чутко реагируют на колебания климата [1]. Большое количество работ посвящено палеореконструкциям по донным отложениям озер северо-запада России [2], Южной и Восточной Сибири [1, 3, 4].

Исследования малых озер с целью проведения палеоклиматических реконструкций немногочисленны и основываются главным образом на данных палинологического, диатомового анализов, распределении макро- и микроэлементов, а также минеральных ассоциаций, тогда как использование липидных биомаркеров практически не освещено. Особенности структуры и биосинтеза жирных кислот и липидов послужили базой для их широкого применения в качестве биомаркеров для оценки происхождения и трансформации органического вещества (ОВ) [5], а распределение липидов в отложениях позволяет использовать их в качестве показателей палеоклиматических реконструкций [6]. Изучение особенностей осадконакопления с использованием липидных биомаркеров направлено на решение проблем устойчивости и динамики развития озерных экосистем в условиях климатических изменений, а также даст фундаментальную основу для дальнейших палеоклиматических исследований по истории происхождения озер Забайкалья, среди которых научный и практический интерес представляет оз. Гусиное (крупнейшее пресноводное озеро на территории Забайкалья). В отличие от всех других крупных водоемов в бассейне оз. Байкал, история происхождения оз. Гусиное сопровождалась частыми колебаниями уровня озера, фиксируемых в письменных источниках. Как указывает В.Б. Шостакович со ссылкой на работы И.Д. Черского, М. Лисовского, в 1720 г. на месте Гусиного озера существовали два небольших озерка. С 1730 г. началось наводнение и постепенное повышение уровня озер, завершившееся в 1740 г. соединением этих озер. Наполнение озерной котловины продолжалось вплоть до 1783 г., когда образовалась р. Баин–Гол – исток озера в Селенгу. С 1810 г. вода начала убывать и в 1820 г. показались из воды острова Большой и Малый Осередыши. С 1851 г. опять начался подъем воды, в 1862 г. вода затопила все острова [7]. Эти колебания отразились на условиях осадконакопления.

Для отбора проб донных осадков использовали 1.5-метровую трубку ГОИНа (ТГ-1.5). Колонка длиной 54 см была отобрана в марте 2018 г. в середине оз. Гусиное (перешеек между котловинами). Липидные компоненты были проэкстрагированы методом кислого метанолиза в растворе HCl/метанол в течение 1 ч при 80°С. Анализ хроматограмм продуктов кислого метанолиза донных отложений, полученных в режиме непрерывного сканирования, проводился с помощью штатной программы NIST11.L ГХМС системы АТ-6890/5973N [8]. При исследовании липидной фракции донных отложений озер обнаружено и идентифицировано до 91 соединений, среди которых доминировали насыщенные и ненасыщенные прямоцепные и разветвленные жирные кислоты (ЖК), жирные спирты и гидроксикислоты.

Для оценки происхождения органического вещества донных осадков используются различные маркеры, показывающие соотношения групп жирных кислот. Известно, что короткоцепные жирные кислоты, в частности C₁₆ и C₁₈, являются биологическими маркерами фитопланктона, тогда как длинноцепные (C₂₄–C₂₈) ассоциируются с терригенным происхождением органического вещества [9, 10]. Обнаружены разветвленные изо- и антеизо-ЖК, причем антеизо-изомеры представлены только для ЖК с нечетным количеством атомов углерода. Принято считать, что подобные кислоты имеют бактериальное происхождение [11].

Так, Camacho-Ibar и др. [12] в своей работе используют следующие маркеры для оценки вклада планктона (фитопланктон и зоопланктон), бактерий и наземных высших растений (ΣPlank, ΣBact, и ΣTerri соответственно). Маркер планктона ΣPlank снижался с глубиной и не обнаружи- вался ниже 33 см (рис. 1а). Маркер, оценивающий вклад бактериального сообщества в донные осадки ΣBact, также уменьшался с глубиной (рис. 1б), а маркер наземных высших растений ΣTerri, наоборот, имел тенденцию к возрастанию c максимумом, приходящимся на глубине 39–42 см (рис. 1в).

Рис. 1.

Профили липидных маркеров в керне донных отложений оз. Гусиное (а, б и в – маркеры для оценки вклада планктона (фитопланктон и зоопланктон), бактерий и наземных высших растений соответственно; г – индекс четности углерода (CPI)).

Еще одним биомаркером служит индекс четности углерода (CPI). Реконструкция палеоклиматических данных с помощью индекса четности углерода обусловлена изменением темпов диагенеза и деградации ОВ в зависимости от климатических условий. В условиях сухого и холодного климата микробный диагенез и деградация ОВ снижаются, что соответствует высокому значению этого индекса, в то время как во влажном и теплом климате ускоренный микробный диагенез и деградация ОВ приводят к низкому значению индекса четности углерода [13]. Так, в исследуемом керне отмечается увеличение индекса CPI с увеличением глубины (рис. 1г), что свидетельствует о переходе от холодного и сухого климата (нижние слои керна) к теплым и влажным условиям. Возможно, что нижние слои исследуемой колонки относятся к периоду до 1862 г., когда место отбора колонки было еще не затоплено. Однозначный ответ на это дадут результаты датирования, а на данный момент полученные результаты можно соотнести с историей развития Гусиного озера, описанной выше.

Таким образом, впервые изучены липидные компоненты донных отложений оз. Гусиное, выявлены основные липидные биомаркеры – индикаторы планктонного, бактериального и терригенного источника органического вещества, влияющие на экологическое состояние малых водоемов. Липидные маркеры донных отложений предоставляют важную информацию об условиях окружающей среды в озерах и вокруг них и могут использоваться в качестве дополнительных косвенных показателей в палеореконструкции озерного седиментогенеза. Выявление этапов развития и корреляция голоценовых разрезов донных отложений озер, находящихся в различных ландшафтно-климатических обстановках, на основе комплексного анализа донных отложений озер, включая использование липидных маркеров, позволят более точно судить о синхронности климатических событий голоцена Восточной Сибири, роли локального фактора в формировании состава озерных осадков.