Основы палеолимнологии. Лекция-4

1. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Содержание
Основные классы палео-индикаторов (=proxy)
1. Геохимические палео-индикаторы в донных
отложениях
2. Биологические палео-индикаторы в донных
отложениях
3. Биохимические палео-индикаторы в донных
отложениях
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

2.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Элементный состав донных отложений:
Сканирующий рентгенофлуоресцентный микроанализ на
синхротронном излучении (РФА СИ):
Позволяет определить содержание различных химических элементов
в керне донных отложений с интервалом 0.02 мм
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

3. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Методика изготовления твердых препаратов:
Из керна вырезаются «плашки» (= U-channels), лиофильно высушиваются,
заливаются эпоксидной смолой, шлифуются
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

4.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Геохимия донных отложений:
Элементы - индикаторы:
Терригенно-обломочная часть:
Ti, Rb, Zr, Y – индикаторы выветривания горных пород
на окружающей территории, повышенное содержание указывает
на засушливые и/или ветреные условия
Органическая часть:
Br, Сu – индикатор накопления органики, повышенное содержание указывает
на повышенное содержание органики
Хемогенная часть:
Са, Sr – результат выпадения в осадок карбонатов
Sr – выпадает преимущественно в зимнее время, тогда как Са – летом.
Поэтому колебания отношения Ca/Sr отражают годичные ритмы:
Mo и Mn – индикаторы редокс-условий: много Мо – аноксигенные условия,
Mn – наоборот, рассматривают отношение Mo/Mn
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

5. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Геохимия донных отложений:
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

6.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
РФА – СИ сканирование твердых препаратов донных отложений
5*Br/Sr
Br
Rb
Sr
10 линейный фильтр (Rb)
10 линейный фильтр (Br)
10 линейный фильтр (Sr)
10 линейный фильтр (5*Br/Sr)
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
2000
1900
1800
1700
1600
1500
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
-100
0.0

7.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Геохимический состав донных отложений оз. Шира
Уровень, м
356
А
Kalugin I., Darin A., Rogozin D., Tretyakov
G. Quaternary International 2013.
354
352
«Усыхание» озера
350
Соленость, г л
-1
348
30
Б
25
20
15
10
1890
1910
1930
1950
1970
1990
2010
Повышенное
отложение
карбонатов
(CaCO3, CaCO3∙H2O
MgCO3, CaMg(CO3)2,
SrCO3 и др.)
Повышенное содержание карбонатных минералов в «белых слоях» обусловлено
выпадением карбонатов в осадок при уменьшении объема озера: 1-й «белый слой»
соответствует периоду «усыхания» озера (1910-1930-е гг)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.

8.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Содержание
воды, %
Геохимический состав донных отложений оз. Шира
Орг. вещество, %
Низкое содержание органического
вещества в «карбонатных» слоях
Повышенная деструкция
органического вещества
Kalugin I., Darin A., Rogozin D.,
Tretyakov G. Quaternary International 2013
Окислительные условия
в придонных горизонтах
(=голомиктический режим)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

9.

Слоистые структуры: пример оз.Заповедное (Эвенкия)
Светлый слой на 16 см соответствует 1908 году («Тунгусский феномен»)

10.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Геохимия донных отложений:
Элементы - индикаторы:
Редокс-чувствительные элементы:
Мо – повышенное содержание соответствует анаэробным условиям
Mn – повышенное содержание соответствует аэробным условиям
Mo/Mn – отражает изменения окислительно-восстановительных условий:
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

11.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Геохимия донных отложений:
Отн. единицы
Глубина, мм
0.0
0.5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
1.0
0.0
0.5
1.0
0.0
5.0
10.0
Меромиксия
Голомиксия
1-й "белый" слой
Мo
Мn
Мo/Mn
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

12. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Реконструкция методом трансферных функций:
Берем временной ряд характеристики A водоема или климата
за инструментальный период (уровень воды, годовая сумма осадков, температура):
Выбираем элементы, наиболее коррелирующие с этой характеристикой в
керне на участке, соответствующем инструментальному периоду
Методом множественной регрессии находим линейную зависимость
между искомой характеристикой и концентрациями элементов
A = a1*Ca + a2*Fe + …. + an*Mo
Подставляем в функцию значения концентраций элементов на
«до-инструментальном» участке => реконструируем временной ряд
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

13. Основы палеолимнологии. Лекция-3

Биологические палео-индикаторы в донных
отложениях
1. Пыльца и споры растений
2. Панцири водорослей (диатомеи, гаптофиты и пр.)
3. Останки зоопланктона и зоо-бентоса:
раковины остракод (ракушковых рачков), маллюсков,
головные капсулы хирономид, эфиппии и пр.
Биохимические палео-индикаторы
6. Фотопигменты (каротиноиды, хлорофиллы)
7. ДНК
8. Длинноцепочечные углеводороды (жирные кислоты, липиды и пр.)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

14. Основы палеолимнологии. Лекция-3

1. Пыльца и споры наземных растений
Спорово-пыльцевая диаграмма донных отложений оз. Шира (Вершинин, Рогозин, 2014)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

15. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Спорово-пыльцевые спектры
Температура и влажность на окружающей
территории,
история земледелия
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

16. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Индекс SFI (steppe-forest index):
(Artemisia+Chenopodiaceae)
SFI =
100%
(Artemisia+Chenopodiaceae+древесная)
SFI
Оз. Шира
(Вершинин, Рогозин, 2014)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

17. Диатомовые – биоиндикатор состояния озера

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Диатомовые – биоиндикатор состояния озера
SiO2 × nH2O –
полимерный
опаловый кремнезем
Полимерный опаловый кремнеземный
панцирь на примере диатомовой
Cyclotella tuberculata Makar. et. Log.
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

18. Диатомовые седиментационных ловушек

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Диатомовые седиментационных ловушек
1а
3а
1б
3б
1в
2а
2б
2в
4а
4б
5
6
Видовой состав озера
ловушки):
1а,б,в - Cyclotella
tuberculata; 2а 7а Шира (седиментационные
7б
8
9
Cocconeis placentula var. euglypta, 2б - C. placentula var. placentula, 2в - C. spesiosa; 3а,б, 8 –
Amphora spp.; 4а,б – Nitzchia spp.;5,6 – Amphora commutata; 7а,б, 9 – Navicula cinta;
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

19. Диатомовые в керне

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Глубина 60-70 мм (примерно 1980-1975 гг.)
1
Диатомовые в керне
2
1-ый карбонатный слой
3
4
Диатомовые керна, глубина 60-70 мм: 1,2 – осколок створки
диатомовой Cyclotella tuberculata; 3 – осколок створки диатомовой
Cocconeis placentula; 4 – осколок створки Nitzchia spp.
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016
2-ой карбонатный слой

20. Результаты анализа керна

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Глубина 60-70 мм (примерно 1980-1975 гг.)
1
Результаты анализа керна
3
2
Университет
Диатомовые керна, глубинаСибирский
60-70 мм: Федеральный
1 – осколок створки
Nitzchia spp.; 2 – осколок створки
Cocconeis spp.; 3 – предположительно
створки Navicula spp. (не удалось
Рогозин осколок
Д.Ю.
идентифицировать осколок более точно).
г. Красноярск, 2016

21. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Видовой состав диатомовых
Соленость (diatoma-inferred salinity), температура,
трофический статус водоема (diatoma-inferred phosphorus etc.)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

22.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Компоненты танатоценоза оз. Шира в слое 240-245 см
(остатки раковин и эфиппии кладоцер,
моллюски р. Valvata, остракода – ракушковые рачки,
головные капсулы личинок ручейников, семена растений,
фрагменты щетинок кладоцер?).
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

23.

Компоненты танатоценоза оз. Шира в слое 105-106 см от начала колонки, отобранной летом 2011 г.
(остатки растений, пыльца хвойных деревьев различных видов, остракода – ракушковые рачки,
яйца коловраток р. Brachionus).
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

24.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Компоненты танатоценоза оз. Шира в слое 100-101
(эфиппии рачков р. Moina).
см от начала колонки,
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

25.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Компоненты танатоценоза оз. Шира в слое 84-85 см от верха колонки, отобранной летом 2011 г.
(Плохо сохранившиеся остатки панцирей амфипод, пыльца хвойных деревьев,
кусочки сгоревших растений, яйца коловраток р. Brachionus)
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

26.

Основы палеолимнологии. Лекция-4
Компоненты танатоценоза оз. Шира в слое 20 см от верха колонки, отобранной летом 2011 г.
(Головные капсулы хирономид, эфиппии рачков р. Moina, фрагменты панцирей амфипод, рачок Arctodiaptomus salinus).
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016

27. Основы палеолимнологии. Лекция-4

Видовой состав зоопланктона и зоо-бентоса
Соленость (ostracod-inferred salinity etc.),
отношение площадей литорали и пелагиали => размер водоема
литораль
пелагиаль
Сибирский Федеральный Университет
Рогозин Д.Ю.
г. Красноярск, 2016