Національна академія наук України

Інститут географії

Герасименко Наталія Петрівна

УДК 551.8 (477)

РОЗВИТОК ЗОНАЛЬНИХ ЛАНДШАФТІВ

ЧЕТВЕРТИННОГО ПЕРІОДУ НА ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ

11.00.04 – геоморфологія та палеогеографія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора географічних наук

Київ – 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі палеогеографії Інституту географії Національної fкадемії наук України

Науковий консультант доктор географічних наук Матвіїшина Жанна

Миколаївна, Інститут географії Національної

академії наук України, завідувач відділу

палеогеографії

Офіційні опоненти доктор географічних наук Боліховська Наталія

Степанівна, Московський університет імені

Михайла Васильовича Ломоносова, головний

науковий співробітник

доктор географічних наук, професор Денисик

Григорій Іванович, Вінницький педагогічний

університет імені Михайла Коцюбинського,

завідувач кафедри

доктор географічних наук, професор Ковальчук

Іван Платонович, Львівський національний

університет імені Івана Франка, завідувач

кафедри

Провідна організація Інститут геологічних наук Національної академії

наук України, м. Київ

Захист відбудеться 18 червня 2004 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради В 26.163.02 Інституту географії НАН України за адресою: 01034, м. Київ, вул. Володимирська, 44

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Інституту географії НАН України за адресою: 01034, м. Київ, вул. Володимирська, 44

Автореферат розісланий 15 травня 2004 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат географічних наук,

старший науковий співробітник Передерій В.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. На сучасному етапі глобальних змін природного середовища важливою є проблема розробки прогнозу трендів розвитку ландшафтів. Вcтановлення закономірностей розвитку ландшафтів у четвертинному періоді створює передумови для прогнозування майбутніх змін ландшафтів під впливом природних чинників. При сучасній активній взаємодії природи та суспільства проблема вирізнення природних і антропогенних чинників у глобальних змінах є особливо актуальною. Її вирішення сприятиме розробці шляхів оптимізації антропогенних навантажень і адаптаційного планування господарства. Для найповнішого вивчення впливу глобальних змін на розвиток природи актуальним є використання палеоландшафтознавчого підходу. Головні закономірності розвитку ландшафтів четвертинного періоду (циклічність, спрямованість, зональність тощо) визначені у роботах К.К.Маркова, М.Ф.Веклича, А.О.Величка, Н.О.Сіренко, С.І.Турло, М.О.Куниці, І.В.Мельничука та ін. і обгрунтовані для основних теплих і холодних етапів. Для прогнозування природних змін важливим є визначення закономірностей розвитку ландшафтів протягом окремого палеогеографічного етапу і, отже, вивчення короткоперіодичної етапності та циклічності їх розвитку.

Встановлення закономірностей розвитку ландшафтів у четвертинному періоді дає можливість глибшого пізнання генезису і властивостей сучасних ландшафтів. Визначення індивідуальних рис розвитку ландшафтів палеоетапів важливе для ідентифікації відповідних стратонів у четвертинній серії і для розробки стратиграфічних схем. Це визначає актуальність дослідження у зв’язку з програмою геологоздіймальних робіт “Геологічна карта–200”, що реалізується в Україні.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційне дослідження виконувалось у відділі палеогеографії Інституту географії НАНУ і пов’язане з його науково-дослідницькою проблематикою, зокрема, з держбюджетними темами “Екогеографічні умови території та акваторії України у минулому та їх прогноз”(№ держреєстрації 0195U019508), “Тенденції розвитку палеоландшафтів України та їх компонентів”(№ 0199U000478), “Геоморфологічні та палеогеографічні основи рацiонального природокористування” (№ 0186U0044810) та з розділом Державної Кліматичної програми “Розробити сценарії та підготувати прогноз змін регіонального клімату України до 2050 року з урахуванням палеокліматичних реконструкцій” (№ 0100V002384). Автор була співвиконавцем цих тем.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є реконструкція розвитку зональних ландшафтів на палеогеографічних етапах четвертинного періоду та їх географічної диференціації на території України. Предметом дослідження є просторово-часовий розвиток зональних ландшафтів четвертинного періоду, зокрема, закономірності його короткоперіодичної етапності. Зональні палеоландшафти розглядаються як давні типологічні природно-територіальні комплекси, виділення яких зумовлене кліматичними факторами (системи, підсистеми, типи, підтипи та надряди ландшафтів), що найповніше відображають глобальні кліматичні зміни. Об’єктом дослідження є субаеральні четвертинні відклади, їх стратиграфічна послідовність, літолого-педологічні характеристики та спорово-пилковий склад як індикатори давніх ландшафтів. Відповідно базовими методами дослідження є літолого-педологічний, палінологічний і палеоландшафтознавчий.

Для досягнення мети потрібно було вирішити такі завдання: 1 – обгрунтувати теоретико-методологічні положення дослідження мезо- і мікроетапності розвитку палеоландшафтів; 2 – розробити методику реконструкції зональних ландшафтів четвертинного періоду та короткоперіодичної етапності їх розвитку; 3 – провести літолого-педологічнi, палінологічнi дослідження та палеоландшафтознавчий синтез результатів з урахуванням даних про давній рельєф і літогенну основу; 4 – розробити класифікацію зональних ландшафтів четвертинного періоду; 5 – побудувати регіональні моделі розвитку ландшафтів для територій природних зон, здійснити їх кореляцію з глобальними кліматичними шкалами; 6 – побудувати картосхеми зональної структури ландшафтів за мезо- і мікроетапами; 7 – визначити закономірності розвитку і поширення ландшафтів, їх індивідуальних рис на палеоетапах; 8 – розробити науково-прикладні напрями дослідження мезо- і мікроетапності розвитку палеоландшафтів.

Наукова новизна. Вперше виконано реконструкції структури зональних ландшафтів території України за короткоперіодичними таксонами палеогеографічної етапності: підетапами, стадіями, підстадіями плейстоценових етапів і фазами розвитку голоценових ландшафтів. Поглиблено обгрунтування схеми поділу палеогеографічних етапів четвертинного періоду території України на мезо- і мікроетапи розвитку ландшафтів. Складено картосхеми зональної структури ландшафтів за таксонами етапності.

У теоретико-методологічному аспекті новим є обґрунтування палеоландшафтних критеріїв виділення таксонів мезо- і мікроетапності та відповідних різнорангових стратонів; визначення палеогеографічних пам’ятників та індикаторів зональних палеоландшафтних одиниць. У подальший розвиток методики палеогеографічних досліджень розроблено модель реконструкції короткоперіодичної етапності змін зональних ландшафтів. Встановлено критерії визначення еталонних розрізів для дослідження ландшафтних сукцесій палеогеографічного етапу. Удосконалено методологічні підходи та прийоми палеоландшафтознавчого синтезу літолого-педологічних і палінологічних даних з урахуванням відомостей про давній рельєф і літогенну основу ландшафтів.

Розроблено класифікацію зональних ландшафтів четвертинного періоду території України. Удосконалено критерії віднесення давніх природно-територіальних комплексів до систем, підсистем, типів, підтипів і надрядів палеоландшафтів.

Встановлено закономірності розвитку зональних ландшафтів протягом теплих етапів. Визначено індивідуальні риси ландшафтних сукцесій та їх типологічних ознак на палеогеографічних етапах.

У регіональному аспекті новими розробками є графічні моделі змін зональних інваріантів плейстоценових і голоценових ландшафтів у межах сучасних природних зон України. На основі відмін палеоландшафтних сукцесій запропоновано варіант кореляції природних подій плейстоцену і голоцену на території України й лесових регіонів Східної та Західної Європи. Встановлено закономірності змін зональної структури ландшафтів території України протягом палеогеографічних етапів та визначено її індивідуальні риси на мезо- і мікроетапах.

Науково-прикладне значення одержаних результатів. Закономірності розвитку зональних ландшафтів четвертинного періоду є важливими для природно-історичного прогнозування, можуть бути застосовані для вивчення історії формування сучасних ландшафтів та їх компонентів, для обгрунтування фізико-географічного районування. Реконструкції палеоландшафтів мають важливе значення для обгрунтування та кореляції регіональних стратиграфічних схем четвертинних відкладів, необхідних при проведенні геолого-здіймальних, інженерно-геологічних, пошукових робіт. Реконструкції історії розвитку палеоландшафтів на археологічних пам’ятниках необхідні для визначення геоекоумов середовища давньої людини, природних факторів розвитку матеріальних культур, причин міграції давнього населення.

Наукові розробки, представлені у дисертації, використано при виконанні бюджетних та госпдоговірних проектів з геологічними, археологічними, природоохоронними установами, виконавцем яких була автор: з Артемівською ГРЕ ПГО “Донбасгеологія” (1986-1988, 1986-1989, 1990-1993), з Волноваською ГРЕ ПГО “Південьукргеологія”(1989-1992), з Карпатським природно-національним парком (1992-1994), Державною Гідрометеослужбою України (1999-2001) та спільних робіт з Інститутом археології НАНУ (1990-2003), з відділами археології Донецького та Луганського краєзнавчих музеїв (1986-2001).

Особистий внесок здобувача. Наведені в роботі теоретичні та методичні положення дослідження розвитку зональних ландшафтів протягом палеогеографічних етапів, а також наукові та прикладні висновки щодо закономірностей їх розвитку розроблені автором самостійно. Особисто виконано регіональні реконструкції змін ландшафтних інваріантів і зональної структури ландшафтів території України за мезо- і мікроетапами. В основу реконструкцій покладено вихідні матеріали, зібрані протягом польових досліджень автора (1986-2002 рр.): вивчено 52 опорних розрізи із застосуванням аналітичних методів і понад 400 розрізів, в яких виконано стратифікацію і морфогенетичний аналіз відкладів. Реконструкції грунтів базуються на інтерпретації даних понад 1100 літолого-педологічних аналізів (вміст гумусу, карбонатів, гранулометричний і валовий хімічний склад, склад сухих солей і поглинутих катіонів). Для реконструкції рослинності автором виконано майже 1000 спорово-пилкових аналізів. У колективних публікаціях дослідження етапності розвитку природи на основі стратифікації розрізів виконувалося разом із співавторами, на основі палеопедологічних і палінологічних реконструкцій – особисто дисертантом.

Апробація роботи. Результати роботи представлено на понад 30 конференціях, серед яких 28 та 29-ий Конгреси Міжнародного географічного союзу (Гаага, 1996; Сеул, 2000), XIV Конгрес Міжнародного союзу четвертинників INQUA (Берлін, 1995), ІХ Міжнародний палінологічний конгрес (Хьюстон, 1996), з’їзди Українського географічного товариства (Одеса, 1990; Київ, 1995; Луцьк, 2000), конференції комісії з стратиграфії четвертинного періоду Європи INQUA (Керкраде, 1998; Вільнюс, 1997; Барі, 2000; Київ, 2001) і лесової комісії INQUA (Лондон, 1994; Бонн, 1999; Москва, 2003), V Європейська палінологічна конференція (Краків, 1998); VI-ІХ Всесоюзні та Всеросійські конференції з вивчення четвертинного періоду (Таллінн, 1990; Москва, 1994; Санкт-Петербург, 1998; Смоленськ, 2002), Всесоюзні та Всеросійські палінологічні конференції (Мінськ, 1989; Москва, 1996, 1999, 2002), міжнародні конференції “Глобальні зміни та географія” (Москва, 1995), “Кліматичні зміни ІІІ тис. до н.е.” (Кемер, 1994), “Природничі методи в археології” (Санкт-Петербург, 1994), “Кліматичні зміни у пізньому плейстоцені та голоцені” (Прага, 2000), “Кліматичні зміни наприкінці теплих етапів” (Лейпціг, 2002), конференції “Фундаментальні географічні дослідження” (Київ, 1994), “Проблеми географії в Україні” (Львів, 1994), “Різноманіття ландшафтних комплексів України” (Київ, 2001).

Публікації. Результати досліджень за темою дисертації викладено у 137 роботах, у тому числі 48 статтях, 3 брошурах і 4 депонованих монографіях, 82 публікаціях у матеріалах конференцій і тезах.

Структура та обcяг дисертації. Дисертація включає вступ, 6 розділів, висновки та список літератури з 421 найменування. Робота має обсяг 504 cтор. (323 стор. тексту, 130 рисунків і 2 таблицi).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Стан вивченості четвертинних ландшафтів України та їх зональних компонентів

Палеоландшафтознавство є самостійним напрямом, що сформувався у комплексі палеогеографічних наук у 1970-1990 рр. за передумов накопичення великого матеріалу з реконструкції компонентів давніх ландшафтів і розробки стратиграфічних схем четвертинних відкладів. Стратиграфічні побудови, що відображають циклічність розвитку лесової серії України, відомі з 1920-1930-их років (В.I.Крокос, Г.Ф.Мірчинк, Д.К.Біленко, П.К.Заморій), і знайшли найповніший вираз у схемі палеогеографічних етапів і стратиграфії плейстоцену (Веклич та ін., 1974, 1984, 1993), складеній колективом провідних четвертинників України. Важливим є обгрунтування виділення палеогеографічних етапів комплексом методів, що дозволило охарактеризувати кожний з них інтегративним ландшафтним комплексом. За літолого-педологічними даними визначено поділ етапів на підетапи, стадії, підстадії. Важливий матеріал із періодизації четвертинного періоду та регіональних характеристик кліматолітів подано у стратиграфічних схемах П.Ф.Гожика та ін. (1986, 1995), О.М.Адаменка та ін. (1987), А.Б.Богуцького та ін. (1987, 2002), В.М.Шовкопляса та ін. (2003).

В огляді вивченності компонентів палеоландшафтів висвітлено стан реконструкцій четвертинних грунтів і рослинності як індикаторів зональних ландшафтів. На першому етапі досліджень (до 60-их років) закладено засади періодизації їх розвитку, основи палеопедологічного та палінологічного методів, показано відповідність давніх грунтів теплим етапам, зональність давніх грунтових покривів (А.І.Набоких, В.І.Крокос, Д.К.Біленко, М.Ф.Веклич). Великий регіональний матеріал про давні грунти зібрано В.В.Різниченком, Г.Ф.Лунсгергаузеном, О.І. Москвітіним, П.К. Заморієм. В.П.Гричуком створено методичні основи реконструкції ландшафтних зон за палінологічними даними. Основоположником палінології на Україні Д.К.Зеровим досліджено фази розвитку рослинності рис-вюрму, обгрунтувано поділ голоцену на ранній, середній і пізній.

З 1960-их років починається системне вивчення еволюції грунтів і рослинності лесових районів Східної Європи. Палеопедологія утверджується як наука завдяки розробці її теоретичних основ і методики, вивченню закономірностей розвитку давніх грунтів (І.П.Герасимов, М.А.Глазовська, М.Ф.Веклич, Н.О.Сіренко, А.О.Величко, Т.Д.Морозова, Ж.М.Матвіїшина, Н.І.Глушанкова). Реконструйовано зміни генетичних типів грунтів і грунтових зон України у плейстоцені (за інтегративними грунтовими утвореннями етапів) (Сиренко, 1973; Веклич та ін., 1973, Дубняк, 1973). Дані вивчення викопних грунтів України (Величко и др., 1973; Богуцкий, Морозова, 1981; Морозова, 1981; Цацкин, 1979) були складовою при розробці карт плейстоценових грунтових покривів Європи (“Палеогеография Европы…”, 1982). Дослідженнями підкурганних грунтів започатковано еволюційний напрямок вивчення голоценових грунтів в Україні (Золотун, 1975).

На основі палінологічних досліджень лесової серії України отримано інтегративну характеристику рослинності етапів лесо- і грунтоутворення, встановлено зональність рослинних покривів (Артюшенко, 1970; Артюшенко и др., 1973, 1982; Паришкура, 1972; Пашкевич, 1973). За органогенними відкладами визначено рослинні сукцесії рис-вюрмського, міндель-риського інтергляціалів (Артюшенко, 1970; Артюшенко и др., 1982; Величко и др., 1963; Гричук, Гуртовая, 1982; Гуртовая, 1983; Демедюк та ін., 1975 та ін.). Палінодані з четвертинної серії України використані при розробці класифікації і критеріїв визначення плейстоценових флор, складанні карт давніх рослинних покривів Європи (Гричук, 1972, 1973). Закономірності розвитку плейстоценової рослинності, характерні риси плейстоценових флор України висвітлені С.І.Турло (1986, 1993). Встановлено зональні і регіональні особливості еволюції рослинності у ранньому, середньому та пізньому голоцені (Артюшенко, 1970; Артюшенко и др., 1982; Пашкевич, 1971, 1972).

З 1980-их років відбувається перехід від реконструкцій інтегративних грунтів і колективних флор етапів до вивчення розвитку грунтів і рослинності на протязі етапу. Реконструйовано зміни грунтових зон за підстадіями оптимумів (Сиренко, Турло, 1986). Отримано великий матеріал із стадійності грунтоутворення (Веклич та ін., 1984; 1989; Матвіїшина та ін., 1990, 1992; Адаменко та ін., 1996, 1997; Богуцький та ін., 2002; Герасименко, 1988; Герасименко, Педанюк, 1991 та ін.). За паліноматеріалами із лесово-грунтових розрізів встановлено фази розвитку рослинності на етапах пізнього плейстоцену (Болиховская, 1982; Болиховская, Пашкевич, 1982; Пашкевич, 1977, 1987; Безусько та ін., 1985, 1986; Герасименко, 1988, 1999, 2000; Арап та ін., 1992; Комар, 2002) і давніших (Арап та ін., 1989, 1992; Герасименко, 1988, 1999; Сиренко, 1994, 2001). Вперше виконано реконструкції фаз змін рослинності та клімату для всіх етапів утворення лесово-грунтової формації Східно-Європейської рівнини, встановлено палінологічні критерії її стратиграфічного розчленування (Болиховская, 1995).

Велике значення мало впровадження схеми періодизації голоцену М.О.Хотинського (1977), на основі якої простежено зміни рослинності голоцену у ландшафтних зонах України (Безусько, 1982, 1999; Пашкевич, 1981, 1984; Кременецкий, 1991; Герасименко, 1997, 2000), для зони мішаних лісів оцінено зміни кліматичних показників (Безусько, Климанов и др., 1988). Встановлююється історичний підхід до вивчення грунтів голоцену (Александровский, 1983; Иванов, 1989; Величко, Морозова, 1986; Веклич, 1987; Демкин, 1987; Сычева и др., 2000, 2003), зокрема в Україні (Иванов и др., 1986; Александровский и др., 1989; Герасименко, 1997, 2000). Розроблено схеми глобальної кліматичної етапності голоцену (Зубаков, 1986; Веклич, 1987).

Розвиток рельєфу та неотектонічних рухів у четвертинному періоді висвітлено В.Г.Бондарчуком, П.К.Заморієм, М.Ф.Векличем, І.Л.Соколовським, О.М.Мариничем, М.Г.Волковим, В.П.Палієнко, М.Є.Барщевським та ін.; льодовикового морфолітогенезу – Л.М.Дорофєєвим, П.Ф.Гожиком, Ю.Г.Чугунним, А.В.Матошком, М.С.Демедюком; кріогенезу – А.О.Величком, А.Б.Богуцьким, В.П.Нечаєвим, М.Ф.Векличем, Н.О.Сірен-ко, А.В.Матошком, Ю.Г.Чугунним; формування глинистих мінералів – В.І.Передерій, Ю.М.Швидким. Розвиток малакофауни реконструйовано М.О.Куницею, П.Ф.Гожиком, І.В.Мельничуком та ін., мікротеріофауни – Л.І.Рековцем, А.К.Марковою та ін.

Розвитку палеоландшафтних реконструкцій передувала розробка палеогеографічних карт, в яких поєднанням умовних знаків відображено територіальну диференціацію компонентів природи (Атлас палеогеографічних карт…, 1960; Палеогеография Европы…, 1982). Перші реконструкції давніх природних комплексів формувалися емпірично внаслідок впровадження еврістичної концепції палеоландшафту при синтезі покомпонентних даних (Веклич та ін., 1975, 1977, 1984). Палеоландшафти виділялися за однотипністю грунтів, рослинності, малакофауни і клімату етапів. У наступних дослідженнях висвітлювалася методика палеоландшафтних реконструкцій. У роботах М.О.Куниці (1982, 1983) за малакофауною як провідною ознакою відтворено давні зони та провінції як одиниці фізико-географічного районування. У базовій роботі з палеоландшафтознавчого узагальнення палеопедологічних і палінологічних даних (Сиренко, Турло, 1986) для більшості плейстоценових етапів реконструйовано зони і підзони за типами/підтипами клімату, грунтів і рослинності. Зміни грунтів за підстадіями відображено на фоні інтегративного типу рослинності етапу. За синтезом даних щодо морфолітогенної основи, грунтів і рослинності виконувалися регіональні палеоландшафтні реконструкції (до рангу місцевостей): за етапами (Залесский, 1988), стадіями і підстадіями (Герасименко, 1985).

На наступному етапі досліджень розроблялися теоретичні основи палеоландшаф- тознавства: поняття генезису, віку, довговічності та стійкісті палеоландшафтів, їх таксономія, закономірності розвитку (Веклич, 1990; Мельничук, 1994). М.Ф.Векличем виділено зональні, регіональні та локальні таксони палеоландшафтів, розроблено методику реконструкції, побудовано карти ландшафтів палеоетапів. І.В.Мельничуком удосконалено методику реконструкції ландшафтів за малакофауною і відтворено зональні палеоландшафти басейнів Дніпра, Дністра та Дунаю.

Плодотворним для вивчення ландшафтних сукцесій було впровадження поняття інваріанту палеоландшафту, його індикаторів і виділення 85 інваріантів плейстоценових і 25 голоценових ландшафтів (Веклич, 1996), а також розвиток палеоекогеографії (Веклич та ін., 1999, 2000). За типами давнього рельєфу, грунтів, рослинності, клімату реконструйовано розвиток екосистем на етапах плейстоцену і голоцену Західної України (Адаменко та ін., 1996, 1997), визначено тенденції розвитку їх компонентів. На палеоекогеографічних картах окремих мезоетапів плейстоцену за параметрами морфолітогенної основи, давніх грунтів і рослинності відображено поширення підкласів давніх ландшафтів (Матвіїшина, Герасименко, 1999).

Фундаментальним дослідженням останніх років є атлас-монографія “Динамика ландшафтных компонентов....Северной Евразии за последние 130000 лет ” (Величко, Ред., 2002) і серія публікацій з реконструкції екосистем Східної Європи (Маркова та ін., 2002, 2003).

Теоретико-методологічні положення дослідження

В основі методології палеоландшафтознавства лежать принципи розвитку, історизму, взаємодії та відбиття (Веклич, 1990). Принципи розвитку, історизму, причинності реалізуються в історико-генетичному підході; принципи цілісності, взаємодiї – у системному підході; принцип аналогії явищ – у порівняльно-географічному та порівняльно-історичному методах. Принцип актуалізму застосовується ретроспективно та у природознавчій прогностиці. Базовим поняттям методології палеоландшафто- знавчих досліджень є реконструкція як пізнавальна процедура відтворення давніх ландшафтних комплексів за їх матеріальними рештками на основі принципу відбиття. Понятійно-термінологічний апарат реконструкцій має базуватися на генетичному зв’язку між давніми ландшафтами, їх пам’ятниками та індикаторами.

Якщо виходити з розуміння ландшафту як єдності зі сталою просторово-часовою системою функціонування, то відклади, сформовані в одному ландшафтному таксоні, мають бути трактовані як генетично однорідні (ступінь однорідності залежить від рангу таксону). Генетично однорідна верства є індикатором певного ландшафтного таксону часу її формування та пам’ятником етапу розвитку ландшафтів – інтервалу існування сталих ландшафтних умов, якісно відмінних від інших відрізків історії їх розвитку. Пам’ятником палеоландшафту як тримірного утворення є літогенне (педолітогенне) тіло, що матеріалізує площу поширення та умови залягання генетично однорідної верстви відповідного віку. Це поняття близьке до концепції геологічного тіла, що розглядається як дискретна у часі та просторі частина геологічного середовища з генетично визначеними формою, структурою та складом (Косигін, 1983; Матошко, Чугунний, 1993). Літо(педо)генне тіло є найадекватнішим матеріальним втіленням ландшафту часу його формування: його ареал відповідає площі ландшафту; форма залягання є пам’ятником давнього рельєфу; підстелюючі породи – пам’ятником літогенної основи; генетичний тип відкладів є виразом екзогенних процесів у ландшафті, викопні грунти та біотичні рештки – пам’ятниками давніх грунтів, рослинності, фауністичних комплексів та, разом з гіпергенними породами, – індикаторами клімату. Літо(педо)генне тіло є матеріальним виразом інваріанту палеоландшафту, тобто сталості у часі його просторових структуроутворюючих взаємозв’язків. Латеральні сполучення геологічних тіл та їх послідовність у розрізі відображають просторово-часову диференціацію палеоландшафтів.

Для реконструкції зональних палеоландшафтів провідне значення має вивчення індикаторів давнього клімату і пам’ятників кліматично зумовлених компонентів ландшафту. Вплив кліматичних факторів найкраще виражено у елювіальних і транселювіальних ландшафтах, тому основним об’єктом дослідження стали субаеральні четвертинні відклади. У кліматостратиграфічних схемах різнорангові стратони є пам’ятниками різнорангових палеоетапів та індикаторами інваріантів зональних типологічних ландшафтних комплексів різного рангу. Відповідно до зменшення генетичної однорідності ландшафтних комплексів із підвищенням їх рангу змінюється і генетична однорідність палеогеографічних пам’ятників (iндикаторів) зональних компонентів, зокрема, викопних грунтових утворень, гіпергенних порід та їх спорово-пилкового складу. Ступінь генетичної однорідності давніх зональних ландшафтних комплексів, виражений через їх таксономічний ранг, приймається як палеоландшафтний критерій виділення таксонів етапності розвитку ландшафтів. Критерієм виділення відповідних стратонів є ступінь генетичної однорідності грунтових утворень, гіпергенних відкладів та їх спорово-пилкового складу. Пропонуються наступні співвідношення таксонів етапності та стратонів у їхній ієрархічній послідовності.

Найнижчий таксон етапності відповідає літологічно однорідній верстві з одним напрямком та інтенсивністю грунтоутворюючого (гіпергенного) процесу та одним спорово-пилковим комплексом, що відображає наявність однієї рослинної формації. Таку верству визначаємо як фазоліт, а відповідний таксон етапності як фазу. Фазоліт є індикатором інваріанту кліматично однорідного типологічного ландшафтного комплексу – підтипу (надряду) ландшафту.

Вищий таксон етапності – підстадія – відповідає одному зональному типу грунту, що переважно є результуючою кількох грунтоутворюючих процесів, та одній палінозоні. Матеріальний вираз підстадії – відповідний стратон у межах кліматоліту визначаємо як стадіоліт І. Він є індикатором інваріанту інтегрального зонального типу ландшафту. Підстадія включає фази, що відображають ландшафтні сукцесії протягом існування зонального типу ландшафту, з амплітудами змін переважно в межах його інваріанту. Матеріальний вираз сукцесій називатимемо субкомплексом відкладів.

Стадія визначається за інтенсивністю педогенезу для теплих етапів (початкова, оптимальна, заключна стадії грунтоутворення) чи за інтенсивністю і сталістю лесоутворення для холодних етапів (Веклич та ін., 1979). Стадії оптимумів включають сукцесії ландшафтів, що різняться змінами інваріантів переважно на рівні зонального типу, але в межах однієї системи (підсистеми) ландшафтів. Послідовність відкладів стадії утворює комплекс/педокомплекс стадіоліту ІІ, який є індикатором інваріанту системи (підсистеми) ландшафтів.

Вищий таксон – підетап – виділяється за типом субаерального гіпергенезу (грунтоутворення чи лесоутворення) і включає перебіг стадій, що охоплюють переходи від клімаксу ландшафтної сукцесії певного типу до її протилежностей. Зміни інваріантів ландшафтів відбуваються переважно на рівні систем. Матеріальним виразом цих послідовностей є підсвіти грунтів і відкладів, що формують субкліматоліт.

Палеогеографічний етап включає підетапи грунтоутворення і породоутворення, тип його визначається за переважанням одного з цих процесів. Цикли субаерального грунтоутворення – породоутворення обумовлені зміною глобальних станів ландшафтної оболонки – інтергляціалів і гляціалів з їх підрозділами (стадіалами та міжстадіалами). Підетапи є відображенням інваріантів глобального стану ландшафтів. Пам’ятником послідовності ландшафтних інваріантів етапу є літо(педо)генна світа відповідного кліматоліту.

Матеріальним втіленням ландшафтних комплексів різнорангових етапів є літо(педо)генні тіла відповідних стратонів. Палеогеографічні етапи відносяться до рівня макроетапності, таксони від підетапу до підстадії включно належать до рівня мезоетапності, а в межах підстадії відображають мікроетапність.

Методика дослідження розвитку зональних ландшафтів четвертинного періоду

Запропоновано методико-методологічну модель реконструкції зональних ландшафтів четвертинного періоду як послідовну систему підходів та прийомів отримання палеоландшафтної інформації з пам’ятників та індикаторів зональних компонентів і даних щодо давнього рельєфу та літогенної основи.

Перший етап дослідження – польовий палеоландшафтознавчий аналіз – включає: 1 – вибір репрезентативних об’єктів для вивчення мезо-і мікроетапності розвитку ландшафтів. У розрізах оцінюється можливість детальної стратифікації кліматолітів; за палеогеоморфологічними та літолого-педологічними даними визначаються морфолітогенні фактори їх формування, реконструюються групи палеоландшафтів (елювіальні, гідроморфні тощо). Еталонними для вивчення зональних сукцесій палеоландшафтів є розрізи повнорозвинутих світ субаеральних відкладів кліматолітів, із синседиментним типом педогенезу. Кліматично інформативним є розгорнутий грунтово-седиментаційний літопис давніх транселювіальних ландшафтів (акумулятивні схили, улоговини, тераси); 2 – кореляція з опорними розрізами макроетапності. Верифікація еталонних розрізів мікроетапності щодо регіональної стратиграфічної схеми необхідна, оскільки повний розвиток світ кліматолітів часто пов’язаний із редукованістю попередніх ланок розрізу. Реконструкція повної послідовності мезо- і мікроетапності четвертинного періоду можлива лише за зведеним розрізом; 3 – морфогенетичний аналіз грунтів, відкладів і форм кріогенезу; 4 – польова реконструкція таксонів етапності та палеоландшафтних сукцесій за літолого-педологічними даними.

Наступний етап – палеоландшафтознавчий діагноз (з використанням даних лабораторних досліджень) включає: 1 – уточнення генетичних типів грунтів(відкладів) за інтерпретацією фізико-хімічних даних. Згідно з методикою Н.О.Сіренко (1973), особливе значення надавалося вмісту Fe2O3, Al2O3, молекулярним відношенням SiO2:R2O3 (індикатори інтенсивності грунтового звітрювання), вміcту оксидів лужних і лужноземельних металів (індикатори посушливості), вмісту мулистої і крупнопилуватої фракцій (показники інтенсивності звітрювання та еолової седиментації). За аналітичними даними можлива реконструкція стадій формування профілю полігенетичних грунтів плакорів (похованi гумусові горизонти, релікти елювіально-ілювіальних профілів, візуально трансформовані наступним педогенезом; зміни ступеня вилуговання і засолення), а також педолітів і негрунтових кліматолітів (стабільність змін фізико-хімічного складу у вертикальних розрізах візуально однорідних верств).

2 – реконструкції рослинних сукцесій за інтерпретацією палінологічних даних. Для спорово-пилкового аналізу зразки оброблялися за методикою НДІ географії Санкт-Петербурзького ун-ту (обробка HCl, Na2Р4О7, KOH, рідиною Туле), що доповнювалась очищенням 40% розчином HF. Паліноморфи отримано з усіх літогенетичних відмін лесово-грунтової формації, із найбільшими їх концентраціями у зниженнях (у 3-10 разів вище, ніж на плакорах). Найбільшу відповідність палінокомплексів продукуючій рослинності також встановлено у розрізах низьких елементів лесово-грунтових катен (Болиховская, 1995), що підкреслює їх важливість для палеоландшафтних реконструкцій. Завдяки еоловому переносу пилку реконструюються не лише локальні риси, а й зональний тип рослинності. Вплив на формування спектрів екстразонального заносу пилку визначається ступенем розвитку місцевої рослинності. Зокрема, дослідження донних відкладів і грунтів узбережжя озера Саки показали адекватність паліноспектрів грунтів зональному типу степів (переважання пилку локальних ценозів) і змішаний тип спектрів у відкладах, позбавлених рослинного покриву (відображення степових ценозів і лісової рослинності Кримських гір).

3 – визначення зональних і локальних рис палеоландшафтів у розрізах на основі синтезу даних реконструкції грунтів, рослинності та морфолітогенної основи. Принциповим є вивчення співвідношення типів педогенезу (гіпергенезу) та палінокомплексів. Співпадіння результатів реконструкції за літолого-педологічними та спорово-пилковими індикаторами є гарантією її адекватності. Оскільки паліноспектри формуються одночасно із седиментацією матеріалу, за відношенням педологічних і палінологічних показників визначається синседиментний чи постседиментний тип грунтоутворення. У синседиментному грунті типи паліноспектрів і педогенезу відображають один зональний ландшафт, у постседиментному грунті тип пилкових спектрів відповідає ландшафтам попередніх стадій етапу. Палінологічний аналіз дозволяє інтерпретувати історію розвитку рослинності, задокументовану у седименті полігенетичних грунтів, за закономірностями мезо-і мікроетапності, встановленими для грунтових світ відповідного віку. Найбільша адекватність між реконструкціями ландшафтів за грунтами та рослинністю властива моногенетичним лісовим грунтам (низький занос пилку у закритий ландшафт) і степовим грунтам при обмеженому поширенні долинних лісів. При реконструкціях за лісостеповими спектрами тип рослинності поєднується із зональними типами грунтів, поширених у регіоні. За наявності одного типу грунту із груп дерново-лісових, чорноземовидних, коричневих реконструюється один зональний тип рослинності (світлих лісів і рідколісь). Урахування літоморфогенних компонентів дозволяє вирізнити зональні та локальні риси паліноспектрів: при реконструкції ландшафтів за відкладами напівгідроморфних умов формування підвищеним є вміст пилку різнотрав’я для степової зони, спорових рослин для лісів; за гідроморфними відкладами – вміст пилку гігрофітів; за делювіальними відкладами – пилку рослин ерозійно порушених субстратів; при поширенні піщаних покривів – пилку сосни та інших псаммофітів.

4 – реконструкція сукцесій зональних ландшафтів протягом етапів і визначення їх характерних рис. Реконструкція палеоландшафтів реалізується у зв’язку з розробкою такого блоку дослідження як класифікація ландшафтів четвертинного періоду. В її основу покладено супідрядні категорії класифікації сучасних ландшафтів (Ніколаєв, 1975; Маринич, Пащенко, Шищенко, 1985; Маринич, Шищенко, 2003; Пащенко, 1993, 1999). Розроблено критерії визначення належності давніх ландшафтів до систем, підсистем, типів, підтипів і надрядів, що базуються на індикаційній ролі викопних грунтів, седиментів, кріогенних форм і паліноданих. За індикаторами теплозабезпечення реконструюються системи палеоландшафтів: на інтергляціалах бореальна, суббореальна, субтропічна; на інтерстадіалах бореальна, рідше субперигляціальна; на холодних етапах гляціальна, перигляціальна, субперигляціальна, рідше бореальна. Підсистеми визначаються при деталізації аналізу педо- і паліноіндикаторів теплового режиму. У педологічному аспекті базою їх виділення є сучасний класифікаційний поділ грунтів на теплі, помірні та холодні фації. Суббореальні палеоландшафти за фаціями грунтів поділяються на теплі (з домішкою термофільних екзотів), тепло-помірні (поодинокі термофіли) та помірні; бореальні – на північно-бореальні (з домішкою аркто-бореальних рослин), бореальні та південно-бореальні (з домішкою широколистяних порід). Типи (підтипи) палеоландшафтів визначаються за водно-тепловим режимом, індикаторами якого є типи (підтипи) грунтів і рослинності; надряди палеоландшафтів – за відмінами у межах підтипу, що відображають диференціацію зволоження залежно від ступеня континентальності клімату чи вертикальної диференціації ландшафтів. Надряди класифіковані на категорії різко-континентальних, континентальних, помірно-континентальних, помірних і помірно-океанічних.

Наступний етап – просторовий та часовий синтез палеоландшафтознавчих даних – має такі завдання: 1 – регіональна кореляція мезо- і мікроетапів за типологічними ознаками ландшафтів, етапів – за типом ландшафтних сукцесій. Важливим для кореляції є встановлення для ландшафтів з однорідною морфолітогенною основою регіонально сталих індексів інтенсивності грунтового звітрювання та лесонакопичення, показників вмісту пилку кріофітів, термофілів, ксерофітів і мезофітів. 2 – вивчення часових закономірностей розвитку палеоландшафтів. Ландшафтні сукцесії етапів зводяться за підрозділами четвертинного періоду по регіонах, що репрезентують сучасні ландшафтні зони (висотні пояси). Сукцесії зональних ландшафтів відображаються у графічних моделях (Рис.1), що базуються на генералізованій класифікації ландшафтів і хронологічному позиціюванні таксонів етапності. Моделі відображають зміни умов ландшафтоутворення на льодовиково-міжльодовиковому циклі: від найбільш холодних-посушливих до найбільш теплих-вологих. Системи, підсистеми ландшафтів розташовані за зростанням теплозабезпечення; типи, підтипи ландшафтів у їх межах – за зростанням зволоження. Хронологічне положення етапів визначалося на основі схеми палеогеографічної етапності плейстоцену України (Веклич та ін., 1984, 1993). Зміни, прийняті щодо пізнього-середнього плейстоцену, пояснюються при характеристиці етапів. Хронологічне положення мезоетапів визначене за кореляцією реконструйованих природних подій із глобальною кліматичною шкалою глибоководних відкладів (Shackleton et al., 1990), для пізнього плейстоцену – також за кореляцією з датованими схемами Західної Європи (Woillard, 1978; Hammen, 1995). Моделі розвитку ландшафтів голоцену побудовано за схемами його періодизації (Хотинський, 1982; Веклич, 1987). Міжрегіональна кореляція моделей дозволяє їх верифікацію і визначення глобального кліматичного сигналу у регіональній інформації із різних ландшафтних зон України; 3 – вивчення просторових закономірностей розвитку зональних ландшафтів виконується на основі аналізу серій картосхем зональної структури ландшафтів мезо- і мікроетапів, що складаються за кореляцією та інтерполяцією даних реконструкцій у розрізах (Рис.2).

Кінцевою ланкою дослідження є науково-прикладний етап розробки та реалізації напрямків використання результатів у науково-практичних цілях.

Розвиток ландшафтів палеогеографічних етапів плейстоцену

Еоплейстоцен

До еоплейстоцену відносяться березанський і іллічівський етапи лесо-породоутворення, крижанівський і широкинський етапи грунтоутворення. Їх хронологічне положення визначається за палеомагнітною подією Олдувай (межа пліоцену та плейстоцену) в основі березанського кліматоліту та епізодом Харамільо (біля 1 млн. р.т.) у широкинському кліматоліті (Веклич та ін., 1993). Різка зміна клімату на початку плейстоцену відображена у зникненні ландшафтів субтропічних рідколісь на червонувато-коричневих, коричневих грунтах, що існували на всій території України у кінці пліоцену (підетап bv3).

Березанський етап (1.8-1.55 млн. р.т.) за перервою у процесах лесоутворення і формуванням червоно-бурих грунтів на півдні України поділяється на 3 підетапи (Веклич, 1982). За даними з північної, західної і східної частин України отримано їх палеоландшафтну характеристику: br1 – бореальний лісостеп на лесовидних породах; ступінь залісення та участь різнотрав’я знижувалися на південь. У соснових лісах на сіроколірних глинах знижень поодиноко зростали широколистяні породи (у Прикарпатті – ялина). br2 – південно-бореальні лісостепові та лісо-лучні ландшафти на бурих рендзинах, лучно-бурих грунтах. Поширення лісів (у Прикарпатті смереково-ялинових), поява ялини у Придніпров’ї, мезофітність степів є ознаками зволоження. На півдні роль широколистяних порід вища (Сиренко, Турло, 1986) – ландшафти суббореальні. br3 – степи та сухі степи на лесових породах у сучасній степовій зоні, ксерофітизація лісостепу у північніших районах. За аридизацією, зникненням широколистяних порід, низьким глинним звітрюванням, розвитком морозобійних тріщин ландшафти відносяться до субперигляціальних.

Крижанівський етап (1.55-1.3 млн.р.т.) відзначався поширенням бурих, червоно-бурих грунтів із рисами субтропічних (Сиренко, Турло, 1986) і наявністю інтервалу лесоутворення, що поділяє етап на підетапи (Веклич, 1982). Реконструйовано ландшафти підетапів: kr1 – тепло-суббореальні світлі ліси на бурих грунтах на півночі і заході, лісостеп на коричнево- і червонувато-бурих грунтах у середній Україні. Риси посушливості виражені у домінанті дуба та в’яза, у складі теплолюбних неогенових реліктів. Субсередземноморські степові ландшафти з участю термофілів у долинних лісах займали Причорномор’я (Сиренко, Турло, 1996). kr2 – похолодання та аридизація, бореальні ландшафти: на півночі та заході лісостепові на сіроколірних суглинках, у середній частині України степові на лесах (із розвитком тріщинних порушень), у Причорномор’ї сухостепові. kr3 – тепло-суббореальні ландшафти, за ступенем звітрювання грунтів та участю термофілів прохолодніші та вологіші, ніж на підетапі kr1. Південніше просувалися широколистяні ліси на бурих лесивованих грунтах. Грабово-дубові ліси і лучні степи на коричнювато-бурих грунтах поширювалися у сучасний північний степ; буково-грабові ліси займали Прикарпаття. На заключній стадії kr3с ландшафти південно-бореальні (зникли граб, мезо- і термофільні екзоти). Kрижанівський етап зіставляється із першим теплим етапом плейстоцену Waalian, що відзначався наявністю двох інтергляціалів із слабо вираженими рослинними сукцесіями (Zagwijn, 1992).

Іллічівський етап (1.3-1.2 млн. р.т.) малопотужного лесонакопичення мав бідніший і ксерофітніший склад рослинності та посушливіший клімат, ніж березанський. За типом тріщинних порушень, індексами глинного звітрювання і паліноданими ландшафти північної України належали до субперигляціальних лісостепових на лесових породах (соснові ліси та ксерофітні степи), сучасного степу – до бореальних сухостепових на засолених лесах. На початку етапу у лісах на сіроколірних відкладах знижень зростала береза, поодиноко ялина та широколистяні породи, що зникли, із зниженням залісення, до кінця етапу.

Широкинський етап (1.2-0.85 млн.р.т.) включає підетапи грунтоутворення (переважно коричневоземного) sh1, sh3 і лесоутворення sh2; підетап sh1 має підстадії sh1b1 і sh1b2 (Веклич та ін., 1984). Реконструйовано ландшафти: sh1а – бореальні лісові, лісостепові; sh1b – тепло-суббореальні: сосново-дубові ліси на червонувато-бурих грунтах і полідомінантні (з грабом, буком, ялиною, смерекою) на бурих лесивованих грунтах знижень; лісостеп на коричнювато-бурих грунтах; у Прикарпатті грабові ліси з тисом, лапиною, падубом. Клімат вологіший, ніж у крижанівський час, зони зміщені на південь. sh1b2 – аридизація: широколистяно-соснові рідколісся з участю екзотів на темно-коричневих грунтах. У Прикарпатті зникли темнохвойні породи. У Причорномор’ї існували cубсередземноморські ландшафти (Сиренко,Турло, 1986). sh1с – південно-бореальні ландшафти із поширенням сосни, на заході темнохвойних. sh2 – бореальний лісостеп на сіроколірних породах на півночі, степ на малопотужних лесах із тріщинами усихання на півдні. Клімат менш суворий, ніж на попередніх етапах лесоутворення (у соснових лісах домішка ялини, широколистяних, степи різнотравно-злакові). sh3 – тепло-помірні ландшафти: лісостеп на чорноземовидних грунтах до середньої України; теплі суббореальні: степ на темно-коричневих грунтах у сучасному степу; лісостеп у Закарпатті. Ступінь глинного звітрювання і участь екзотів нижчі, ніж на попередніх оптимумах. sh3с – бореальні ліси на глейових грунтах на півночі та заході, ксерофіти на дернових грунтах на півдні. Підетап sh1 теплий і вологий (відсутність степової зони), підетап sh3 – прохолодніший і аридний (редукція лісової зони). За чіткістю рослинних сукцесій, особливо за послідовними (максимальними у ео- і ранньому плейстоцені) піками граба, ялини, смереки, поширенням карії і птерокарії, підетап sh1 відповідає інтергляціалу Bavel, а підетап sh3 вірогідно є аналогом інтергляціалу Leerdam, що є другим на теплому етапі Bavelian (Zagwijn, 1992).

Ранній плейстоцен

Ранній плейстоцен включає приазовський, сульський і тилігульський холодні етапи, мартоноський і лубенський теплі етапи. Їх хронологічне положення визначається за палеомагнітною границею Брюнес-Матуяма (0.78 млн.р.т.) у мартоноському горизонті, та за кореляцією тилігульського зледеніння з окським (Веклич та ін., 1993) та з 12-ою океанічною киснево-ізотопною стадією (Веклич, 1990). У досліджених нами розрізах границя Брюнес-Матуяма визначалася під мартоноським кліматолітом (Вигилянская, Третяк, 2000; Vigilyanskaya, 2001) – перший мартоноський інтергляціал зіставляємо з 19-ою стадією.

Приазовський етап (850-780 тис. р.т.) відзначався досить потужним лесо-породоутворенням у північних районах, розвитком кріогенезу (первинно-земляні жили двох генерацій) і наявністю поодиноких широколистяних порід у зниженнях на всій території. Ландшафти субперигляціальні: лісостепові на лесах/сіроколірних суглинках на півночі (просувалися південніше, ніж у il час); степові та сухостепові на лесах у середній–південній Україні; лісо-лучні (з осоками та дрібнолистяними породами) на оглеєних суглинках у Карпатах. Простежено ранню кріогігротичну та пiзню кріоксеротичну стадії.

Мартоноський етап (780-650 тис. р.т.) відзначався поширенням червонувато-коричневих, бурих i злитих грунтів (Н.Сиренко, 1974; Матвіїшина, 1982), найвищою зволоженістю i найбагатшим складом дендрофлори у плейстоцені (Турло, 1982; Комар, 1997; О.Сиренко, 2001). Включає 3 грунти оптимуму, що віднесені до підетапів (Веклич, 1990). За нашими даними нижні грунти є підстадіями оптимуму підетапу mr1, верхній грунт відноситься до підетапу mr3 (Герасименко, 1985). Реконструйовано ландшафти: mr1b1 – теплі суббореальні: мішані ліси за участю екзотів на псевдоглейових і червонувато-бурих лесивованих грунтах (поширювалися у сучасний лісостеп); лісостеп за участю мезофілів на червонувато-темно-бурих грунтах (у північному степу); липово-буково-грабові ліси на бурих грунтах у Карпатах. mr1b2 – широколистяно-соснові рідколісся з участю екзотів на червонувато-чорних грунтах на півночі, на червонувато-темно-коричневих у сучасному степу; дубово-грабові ліси на червонувато-бурих грунтах у Карпатах. Cубсередземноморські ландшафти займали південні райони (Сиренко, Турло, 1986). Відсутність степової зони, поширення темнохвойних порід і мезофільних екзотів є ознаками високого зволоження підетапу, що, однак, зменшувалося