Экология, 2019, № 6, стр. 438-445

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В ходе археологических исследований было установлено, что памятники разных эпох имеют определенное расположение относительно современной долины р. Камы. Возникла необходимость выяснить, насколько отличалось положение палеорусла Камы от ее современной конфигурации. Для восстановления положения палеорусла на разных этапах его развития был применен палеорусловой метод, так как рисунок древнего русла сохраняется в первичном рельефе поймы в виде изогнутых грив и стариц, которые маркируют положения излучин перед их спрямлением [8].

Радиоуглеродное датирование органогенных отложений из основания старичных толщ позволило установить время начала зарастания стариц, т.е. верхний предел времени спрямления излучин, достигших предельной кривизны. Сопоставление кривизны излучин и времени их спрямления позволило выявить положения русла реки на разных этапах голоцена. Таким образом было соотнесено расположение археологических памятников в период их функционирования с определенными этапами формирования речной долины.

Как маркер климатических изменений нами использовалась растительность. Детализация реконструкций растительных сообществ достигнута благодаря комплексному анализу палеоботанических данных. С помощью палинологического метода реконструирована растительность регионального ранга – биоклиматические зоны, биомы. Локальные изменения растительных сообществ, ход естественных сукцессий восстановлены с привлечением палеокарпологического метода. Основные результаты палинологических исследований Чашкинского микрорегиона опубликованы ранее [6, 9], в настоящей работе приведены обобщенные палеоботанические данные с учетом результатов применения палеокарпологического метода. Ранее палеокарпологические исследования голоценовых отложений на территории Пермского края не проводились.

Пробы на радиоуглеродное датирование и палеоботанические анализы были отобраны из заполнений палеорусел с помощью ручного бура системы Eijkelcamp с учетом поставленных задач (рис. 1). Пробы для радиоуглеродного датирования отбирали из подошвы органогенных отложений (нижние 10 см). Пробы на спорово-пыльцевой анализ отобраны из дублирующих скважин по всей глубине кернов через каждые 5 см для формирования непрерывной палинологической летописи. Пробы с макроостатками растений получены из отложений, маркирующих изменения в литологическом составе, что в свою очередь связано с изменениями условий палеосреды.

Данные палеоруслового метода позволили выделить внутри изученного участка долины р. Камы два пойменных массива: верхний Соликамский и нижний Дедюхинский, внутри которых было выявлено 7 пойменных генераций разного возраста по результатам бурения 12 скважин (см. рис. 1). Материал для палеоботанических исследований был отобран из отложений пяти скважин этих пойменных массивов [6, 9]. По всей глубине керна проведено палеокарпологическое (далее по тексту ПК) исследование отложений скважины ДЕД-4 (см. рис. 3). Локальные палеофлоры с территории Дедюхинского массива получены из скважин ДЕД-5, ДЕД-7, ДЕД-8 из основания заполнений палеорусел (см. табл. 1) и с территории Соликамского массива из отложений Андреевской скважины (рис. 2). Карпограммы (см. рис. 2, 3) выполнены с помощью программы POLPAL [10, 11].

Рис. 1.

Расположение района исследований и археологических памятников в Чашкинском районе: 1 – мезолитических, 2 – неолитических и постнеолитических, 3 – энеолитических, 4 – средневековых, 5 – границы пойменных генераций; 6–10 – палеорусла пойменных генераций: 6 – 3-й, 7 – 4-й, 8 – 5-й, 9 – 6-й, 10 – 7-й; арабскими цифрами обозначены скважины ручного бурения, римскими – пойменные генерации.

Рис. 2.

Таксономический состав растительных макроостатков отложений керна Андреевской скважины (59°32′ с.ш., 56°42′ в.д.; Соликамский пойменный массив): 1 – торф; 2 – оторфованный суглинок; 3 – суглинок; 4 – количество остатков от 1 до 5; 5 – количество остатков от 6 до 11.

Рис. 3.

Таксономический состав растительных макроостатков отложений керна ДЕД-4 (59°28′ с.ш., 56°40′ в.д.; Дедюхинский пойменный массив). Условные обозначения см. на рис. 2.

РЕЗУЛЬТАТЫ

По результатам комплексного исследования были выделены четыре основных этапа развития природной среды Чашкинского микрорегиона.

Первый этап отразил период заселения человеком Чашкинского района в период с ~8500 до 8000 кал. л.н., когда были распространены смешанные леса таежного типа из ели, сосны и березы [6, 9]. Данный этап соответствует первой фазе атлантического периода голоцена [12] и рубежу раннего и среднего голоцена около 8200 кал. л.н. с зафиксированным резким глобальным похолоданием [13, 14]. Для достоверного утверждения о проявлении и амплитуде этого события в Верхнем Прикамье данных пока собрано недостаточно. Палеорусловым методом установлено, что это был маловодный этап развития р. Камы, что могло быть связано с похолоданием. Наиболее древняя 7‑я пойменная генерация сохранилась фрагментарно в северной части Соликамского массива. Ее возраст определяется полученными ¹⁴С датами: 8000 ± 110 (ГИН-15322) и 7490 ± 90 (ГИН-15321) [9]. С развитием 7-й пойменной генерации связано существование мезолитических памятников на восточном берегу Чашкинского озера (см. рис. 1). По ПК данным вокруг мезолитических стоянок существовал относительно разреженный лес из березы и ели (см. рис. 2); присутствие кубышки Nuphar lutea, растущей в условиях спокойной воды на глубине 80–200 см, предполагает существование водоема с открытой водой. Водоем, в окрестностях которого могли селиться люди, зарастал по краям озёрным камышом и мелководной растительностью, что говорит о процессе обмеления и заболачивания. Все мезолитические памятники располагались на 1-й и 2-й надпойменных террасах на некотором расстоянии от основного русла реки, на берегах мелких рек и ручьев, впадавших в р. Каму. Это могло быть следствием заболоченности поймы основного русла. Главным занятием населения в это время была охота, прямых свидетельств наличия рыболовства не обнаружено [15, 16].

Второй этап охватывает период формирования лесов с участием широколиственных видов и распространение неолитических стоянок. В интервале 8000–6900 кал. л.н. в Чашкинском районе происходит увеличение облесенности территории. По спорово-пыльцевым спектрам установлено, что в составе таежных и подтаежных лесов появились пихта и широколиственные породы – липа, вяз [6]. По ПК данным зафиксированы их спутники – калина, рябина, черемуха, шиповник (см. рис. 2). Происходило постепенное заболачивание пониженных участков (увеличивается количество пыльцы осоковых Cyperaceae и макроостатков осок Carex, сабельника Comarum palustre), зарастание поймы ольхой. Широколиственно-хвойные леса с вязом и липой сформировались в период от ~6900 до 6300 кал. л.н., что может быть связано с проявлением климатического оптимума голоцена, с которым совпадает и распространение неолитических стоянок, в основном располагавшихся на поверхности 1-й террасы р. Камы (сейчас это высокий восточный берег Чашкинского озера) [17].

Изменения русла р. Камы, восстановленные по фрагментам 6-й пойменной генерации, были вызваны увеличением ее водности и, как следствие, спрямлением излучин (см. рис. 1). По пробам из палеорусел 6-й генерации были получены ¹⁴С даты 6150 ± 40 (ГИН-15049), 5700 ± 40 (ГИН-15324) и 5220 ± 100 (ГИН-15045) [9]. Макроостатки околоводных и водных видов из отложений палеорусел 6-й пойменной генерации Дедюхинского массива указывают на существование старичного водоема (см. табл. 1). Основным занятием населения были охота и различные способы рыбной ловли. Второй по значению была деятельность, связанная с обработкой дерева [18]. В интервале 6300–5900 кал. л.н. произошло кратковременное похолодание, вызвавшее выпадение широколиственных пород из состава древостоя. В период 5900–4800 кал. л.н. широколиственные породы восстановили утраченные позиции, в Чашкинском районе получили распространение вязово-липово-еловые леса [6].

Третий этап характеризует активное распространение широколиственных пород в темнохвойных формациях. В интервале с 4800 до 3400 кал. л.н. в Чашкинском районе преобладали липово-еловые леса с участием вяза, дуба, сосны и березы, пик распространения которых произошел в среднесуббореальном термическом максимуме [6]. По рисунку 5-й и 4-й пойменных генераций (см. рис. 1) установлено, что русло р. Камы вновь стало искривляться. Возраст 5-й генерации лежит в диапазоне ~5200–4750 ¹⁴С лет, 4-й – от 4750 до 3150 ¹⁴С лет [9]. Снижение водности реки, в частности снижение уровня ее половодий, зафиксировано на этапе формирования палеопоймы между 5-й и 4-й генерациями. Скорее всего, именно по этой причине стоянки эпохи энеолита располагались в непосредственной близости от воды на поверхности поймы и низких террасах реки. По ПК данным в этом временном интервале зафиксировано наличие небольших мелководных, скорее всего сезонных, водоемов и следы пожара (см. табл. 1). Около 4200 кал. л.н. фиксируется минимальное содержание пыльцы широколиственных пород [6]. Это могло быть проявление глобального кратковременного похолодания в интервале 4200–3800 кал. л.н. на границе среднего и позднего голоцена [13]. Строительство долговременных жилищ-полуземлянок с крытыми переходами могло быть ответной реакцией населения на это климатическое событие. Ведущую роль в хозяйственных занятиях населения в данный период играло рыболовство [2].

Четвертый этап охватывает процесс формирования растительности и пойменного ландшафта современного типа. Очередное спрямление серии излучин произошло в период формирования поймы 3-й генерации (см. рис. 1), для которой получены даты 3150 ± 40 (ГИН-15317), 2610 ± 50 (ГИН-15048) и 2380 ± 80 (ГИН-15043) [9]. В то время русло р. Камы стало двухрукавным с рядом поперечных проток (см. рис. 1), а в заселении берегов озера начался большой перерыв. К концу этапа произошло обмеление реки, и образовались многочисленные острова. Позднесуббореальное похолодание (3400–2600 кал. л.н.) привело к уменьшению роли широколиственных пород в составе древостоя и формированию формаций из ели и пихты, близких к современным [6]. Во второй половине суббореального периода на территории Соликамского массива произрастал разреженный лес из ели и березы с травянистым покровом из осок (см. рис. 2). В составе березово-еловых лесов Дедюхинского массива в конце суббореала встречались сосна и пихта (см. табл. 1). Начиная с 2000 кал. л.н., в древостое доминантом становится сосна [6]. В диапазоне от 1110 до 980 ¹⁴С л.н. в северной части Чашкинского района появилось средневековое население [4]. Все памятники этого времени приурочены к речкам и ручьям, впадающим в озеро, а не к самому озеру. Основу хозяйственных занятий населения составляли земледелие и домашнее скотоводство, охота и рыболовство имели второстепенную роль.

ОБСУЖДЕНИЕ

Разрешающая способность методов была опробована коллективом авторов при проведении многолетних работ по Чашкинскому району [1, 6, 9]. Применение в исследованиях ПК метода на данной территории выявило некоторую его специфику.

Палеоботанические данные показали, что в голоцене на исследованной территории существовал лесной тип растительности. История голоценовых лесных формаций Урала – это в основном динамика видового состава древесной растительности, что хорошо отражают пыльцевые спектры. Видовой состав травянистого яруса наиболее полно выявлен по ПК данным – он соответствует современной флоре района исследований [19]. Голоценовые комплексы макроостатков в силу своего генезиса отражают растительность болотных и прибрежно-водных фитоценозов. Данные ПК метода показали в основном историю палеоводоемов и окружающей их растительности, но именно по берегам водоемов происходило расселение людей, а выбор места определялся функциональностью водоема и потенциальными ресурсами его окрестностей.

В процессе проведенных исследований мы подошли к границе эффективного использования ПК метода, так как таксономический состав макроостатков торфяных отложений голоцена лесной зоны средней широты оказался стабильным во времени и соотношение эколого-ценотических групп незначительно колебалось в сторону увеличения или уменьшения влажности. Аналогичное изучение ПК методом голоценовых торфяников высоких широт северных районов Евразии позволило получить ценную информацию о динамике границы древесной растительности [20, 21]. Одним из эффективных методов палеоэкологических реконструкций природных условий четвертичного периода является палеоэнтомологический метод. Привлечение его к исследованиям при изучении скважины ДЕД-4 [5] не позволило выявить какой-либо динамики в составе энтомофауны, которую можно было бы связать с климатическими или сукцессионными изменениями. Для изучения голоценовых торфяников лесной зоны данного района этот метод оказался малоинформативным.

Макроостатки широколиственных деревьев в ПК комплексах Чашкинского района нами не были обнаружены по целому ряду причин: эти породы продуцируют намного меньше семян по сравнению с пыльцой, их семена являются кормом для млекопитающих, птиц и насекомых. Кроме того, широколиственные породы даже в периоды своего максимального распространения значительной доли в древостое данного района не имели [6, 9]. Однако было выявлено, что именно в периоды экспансии широколиственных пород в ПК комплексах проявляются их виды-спутники – калина, рябина и пр.

Одна из особенностей, которую необходимо учитывать при интерпретации палинологических данных, – высокая летучесть пыльцы. Характерной чертой современных темнохвойных лесов Предуралья является значительное участие в древостое пихты Abies sibirica [22]. По спорово-пыльцевым данным, пихта получила широкое распространение в позднесуббореальное похолодание (3200–2500 ¹⁴С лет [12]) [6]. Относительно массовые находки макроостатков пихты, в том числе хорошо сформированные семена, встречаются в отложениях Дедюхинского массива начиная с 3320 ± 40 ¹⁴С лет (см. рис. 3). Основная масса семян хвойных древесных видов (до 90%) распространяется на безлесном участке на расстояние до 100 м [23], что позволяет говорить о произрастании пихты в то время в районе исследования. Таким образом, ПК данные подтвердили ранее обозначенный по палинологическим данным период распространения Abies sibirica в изученном районе, даже несмотря на то, что дальность заноса ветром пыльцы пихты может составлять 1250−1300 км [24].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Комплексное использование методов дает возможность провести взаимную верификацию данных, полученных разными методами, что позволяет более полно и адекватно отразить происходящие взаимосвязанные изменения природной среды. Отсутствие прямых следов некоторого события при применении комплекса методов позволяет использовать его косвенные проявления при условии верификации данными других методов. В процессе подобных исследований происходит проверка возможных границ эффективности использования методов в зависимости в каждом случае от материала исследований, что приводит к совершенствованию методик.

Параллельное использование палеоэкологических, геоморфологических, геохронологических и археологических методов в наших исследованиях показало свою эффективность в ключевых моментах при реконструкции природной среды голоцена Верхнего Прикамья:

1. Установлена связь между расположением археологических памятников определенных эпох относительно палеорусла реки и изменением ее гидрологического режима в прошлом (повышение или снижение уровня водности).

2. Изменения гидрологических условий палеоводоемов коррелируют с климатическими изменениями в голоцене, нашедшими отражение в палинологических спектрах. Связанные с похолоданиями изменения в спорово-пыльцевых спектрах предшествуют или совпадают со снижением уровня водности водоемов.

3. Наличие водных видов в комплексах макроостатков растений совпадает с этапами высокой водности, выделенными палеорусловым методом.

В целом совместное использование естественно-научных и археологических методов позволило реконструировать картину взаимодействия человека и природы в голоцене на конкретной территории Верхнего Прикамья.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект № 17-46-590037) и в рамках государственного задания Института экологии растений и животных УрО РАН; исследование палеоархивов пойменных отложений проводилось в рамках ГЗ ИГ РАН № 0127-2019-0008, радиоуглеродный анализ – в рамках ГЗ ГИН РАН № 0135-2019-0059.