«Панцирные» водоросли рассказали об изменении водных экосистем в позднеледниковье

Ученые выяснили, что в период позднеледниковья — 13,9–12,6 тысяч лет назад —видовой состав имеющих кремниевый «панцирь» диатомовых водорослей, населявших водоемы на территории современной Калининградской области, сильно менялся. Анализ показал, что это было следствием колебаний температуры в водоемах, а также изменений уровня и проточности воды. Диатомовые водоросли служат чутким индикатором окружающих природных условий, поэтому по их разнообразию можно оценивать благополучие водных экосистем и влияние на них климатических изменений. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biology.

Чтобы прогнозировать, как изменение климата отразится на современных экосистемах, важно отслеживать, как на подобные события реагировали древние растительные и животные сообщества. Так, примерно 20–19 тысяч лет назад на европейском континенте началось постепенное потепление, которое завершило последнюю ледниковую эпоху. В это время таяли ледники, и климат становился более мягким. Однако после нескольких тысячелетий потепления — примерно 12,8 тысяч лет назад — климат на короткое время (порядка нескольких сотен лет) вновь стал суровым. Затем климатические условия смягчились и после 11,7 тысяч лет назад окончательно пришли к практически современным. Закончилась эпоха позднеледниковья и началась современная — голоцен.

Оценить, как такие изменения сказались на водных экосистемах, можно по ископаемым остаткам водных обитателей. В частности, для исследований очень удобны диатомеи — микроскопические водоросли, клетки которых покрыты кремниевым панцирем. Эти организмы, существующие в водоемах по сей день, очень чувствительны к температуре воды, ее солености, кислотности и другим характеристикам. Поэтому изменение численности и разнообразия диатомей может указать на резкие изменения условий окружающей среды.

Исследователи из Российского государственного педагогического университета имени А.И. Герцена (Санкт-Петербург) и Института географии РАН (Москва) исследовали панцири диатомей возрастом 13,9–12,5 тысяч лет, сохранившиеся в слоях обнажения близ населенного пункта Куликово в Калининградской области. В древности эта территория была прибрежной лагуной, поэтому в ней сохранились ископаемые остатки водных обитателей.

Исследователи взяли образцы отложений вдоль всего разреза обнажения — до глубины 192 сантиметров. При этом отбор проводили с интервалом всего в 1–3 сантиметра, что позволило проследить изменения в слоях, происходившие каждые 6–30 лет. Углеродное датирование показало, что исследованные отложения имеют позднеледниковый возраст.

В 67 образцах этих отложений авторы под микроскопом изучили кремниевые панцири древних диатомей и определили, каким видам они принадлежат. Всего ученые обнаружили 204 вида этих микроводорослей. Это число было неожиданно высоким для позднеледниковых отложений: обычно оно не превышает несколько десятков. При этом во всех исследованных слоях преобладали организмы, типичные для неглубоких пресных или слабосоленых хорошо прогреваемых водоемов с умеренным содержанием питательных веществ.

Авторы определили, что состав диатомовых водорослей в позднеледниковье менялся, что указывает на неоднократную смену локальных условий окружающей среды. Так, например, о периодах похолоданий говорит сокращавшееся обилие этих организмов. Исследователи также отметили также скачок численности эпифитных (прикрепленных к водным растениям) видов, что, вероятно, свидетельствовало о колебаниях уровня воды. Кроме того, ученые зафиксировали, что 13,7–13,6 тысяч лет назад исследуемый водоем на территории современной Калининградской области массово заселили крупные диатомеи рода Gyrosigma. Такие организмы благодаря большей массе и размерам обычно лучше приспособлены к существованию в проточной воде. Еще одной причиной существования этого рода диатомовых в исследуемой водной экосистеме 13,7–13,6 тысяч лет назад мог быть изменившийся химический состав воды.

«Диатомовые водоросли чутко реагировали не только на главные природные изменения, происходившие в период позднеледниковья, но и на менее масштабные локальные трансформации окружающей среды, такие как проточность и колебания уровня воды в водоеме. Мы рассчитываем, что выявленное разнообразие диатомей в разрезе Куликово и дальнейшее изучение их экологических характеристик позволят получить дополнительную детальную информацию о позднеледниковой обстановке и региональном палеоклимате восточной Прибалтики», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Ольга Дружинина, кандидат географических наук, научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Рационального природопользования» РГПУ имени А.И. Герцена.