Features of vegetation cover dynamics in the territories of the Kipchakovsky archaeological complex according to the data of spore-pollen analysis

Full Text

Введение

Палинологический анализ был и остается одним из основных методов реконструкции растительности, климата прошлого и широко применяется в палеоэкологических, географических и археологических исследованиях [1, с. 42]. Объектами анализа выступают палиноморфы – микроскопические органические остатки биологического происхождения, сохраняющиеся в осадочных отложениях. К ним относятся прежде всего пыльцевые зерна покрытосеменных и голосеменных растений, споры высших растений и грибов, а также другие микроскопические структуры растительного и биогенного происхождения.

Формирование палинологии как научного направления связано с развитием микроскопических исследований растений. Первые наблюдения пыльцевых зерен и предположения об их роли в размножении растений относятся к работам английского ботаника Неемии Грю XVII века. Позднее шведский естествоиспытатель Карл Линней в 1751 г. ввёл в научный оборот термин «pollen». В дальнейшем совершенствование микроскопии позволило исследователям обнаруживать ископаемую пыльцу и споры в осадочных породах. Так, английские палеоботаники Robert Kidston и Paul Reinsch одними из первых выделили споры из каменных углей и сопоставили их с современными формами [2]. В 1916 г. Lennart von Post впервые применил количественный метод изучения пыльцы из озёрных и болотных отложений для реконструкции позднечетвертичных изменений растительности, что стало отправной точкой для развития пыльцевой стратиграфии [3]. Paul Bigelow Sears в 1932 г. на основе анализа пыльцы из отложений реки Огайо предпринял попытку реконструкции изменений климата и динамики распространения сельскохозяйственных культур в Северной Америке [4].

В середине XX века метод получил дальнейшее развитие. Значительный вклад в совершенствование методики внесли Knut Faegri и Johannes Iversen, опубликовавшие в 1950 г. фундаментальное руководство «Textbook of modern pollen analysis» [5], которое до настоящего времени остается одним из основных методических пособий по палинологии. Распространению палинологического анализа в научной практике способствовали также исследования шведского ученого Gunnar Erdtman, чьи работы сыграли важную роль в становлении палиноморфологического направления и расширении применения метода в Европе и Северной Америке.

В России становление спорово-пыльцевого анализа связано с работой В.С. Доктуровского «Метод анализа пыльцы в торфе» (1923 г.) [6]. Значительный вклад в развитие отечественной палинологии внесли И.П. Герасимов, К.К. Марков, С.А. Яковлев и М.И. Нейштадт, разработавший региональные спорово-пыльцевые диаграммы для различных территорий России [7–9]. Важную роль сыграли исследования В.П. Гричука, который выделил основные типы спорово-пыльцевых спектров, соответствующие различным типам растительности, и совместно с Е.Д. Заклинской в 1948 году подготовил одно из первых отечественных руководств по палинологическому анализу [10].

В настоящее время спорово-пыльцевой анализ рассматривается как один из ключевых методов изучения истории растительности и природной среды. Высокая устойчивость пыльцевых зерен за счет наличия в составе стенки спорополленина, а также высокая продуктивность растений, обеспечивают хорошую представленность пыльцы в осадочных породах. Благодаря этому палинологические данные позволяют моделировать структуру растительного покрова, выявлять изменения ландшафтов и прослеживать влияние климатических и антропогенных факторов на развитие экосистем.

Важным инструментом интерпретации спорово-пыльцевых спектров является анализ таксонов-индикаторов, отражающих особенности растительного покрова. Так, высокая доля пыльцы древесных пород (Betula, Pinus, Quercus, Tilia) обычно свидетельствует о развитии лесных сообществ, тогда как увеличение участия травянистых таксонов (Poaceae, Artemisia, Chenopodiaceae) связано с расширением открытых пространств. Пыльца некоторых рудеральных и пасквальных растений (Plantago, Rumex, Polygonum, Urtica) рассматривается как индикатор антропогенного воздействия на ландшафт.

Благодаря этим возможностям палинологический метод широко применяется при изучении археологических объектов. Анализ пыльцы из культурных и природных отложений позволяет моделировать особенности растительного покрова, оценивать степень антропогенной трансформации окружающей среды, выявлять периоды расширения открытых пространств, изменения структуры лесов.

Территория исследования

Кипчаковский археологический комплекс расположен в лесостепной зоне Предуралья, на коренной террасе правого берега р. Сюнь, левого притока р. Белой [7; 8]. Он включает в себя укрепленное поселение и курганно-грунтовый могильник (КГМ), расположенный в 70–80 м к юго-западу от внешнего вала Кипчаковского городища. Вместе эти археологические объекты, без сомнения, представляют собой единый археологический комплекс, материалы которых представлены раннепьяноборскими древностями [11–14].

Городище было введено в научный оборот В.Ф. Генингом под названием Минияровского [15–17] исследовалось В.В. Овсянниковым в 1992 г., Ф.М. Тагировым в 2001 г. и С.Э. Зубовым в 2006 г. При открытии В.Ф. Генингом городища не был обнаружен курганный могильник, находящийся в 70–80 м к юго-западу от первого внешнего вала городища. Могильник был открыт Ф.М. Тагировым в 1990 г. [18]. В дальнейшем его исследования проводились Ф.М. Тагировым и С.Э. Зубовым [13; 14]. В ходе исследований 1990-х гг. была произведена привязка данного памятника к д. Кипчаково Илишевского района Республики Башкортостан (рис. 1). Материалы из погребений Кипчаковского археологического комплекса датируются II в. до н.э. – I в. н.э.

Материалы и методы исследования

В 2022 г. был начат сбор почвенных проб с раскопов Кипчаковского археологического комплекса. Для изучения палинологического состава отложений комплекса были заложены 5 разрезов (восточная, западная и южная стенка могильника, западная стенка шурфа № 1, восточная стенка шурфа № 2 на городище). Отбирались пробы почв из культурных слоев и археологических объектов. Отбор образцов из археологических раскопов производили, предварительно выполнив вертикальную зачистку бортов и бровок раскопов. На зачищенной стенке при помощи рулетки и рейки наносились отметки через каждые 10 см. Пробы отбирались чистым инструментом снизу-вверх. Объем каждой пробы составил 150–200 г. В процессе исследования территории было отобрано 26 почвенных образцов (табл. 1).

Стратиграфическая колонка залегания точек отбора проб охватывала погребенную почву, культурные слои и почву над культурными слоями [19, с. 176] (рис. 2).

В ходе работы был выполнен спорово-пыльцевой анализ двух почвенных разрезов на двух археологических объектах: могильник (южная стенка) и городище (шурф № 1, западная стенка). Лабораторная обработка образцов проведена по стандартной методике с применением тяжелой жидкости (на основе гетерополисоединений вольфрама) и последующим ацетолизом в лаборатории кафедры экологии и географии растений МГУ имени М.В. Ломоносова. Обработка данных и построение спорово-пыльцевой диаграммы проводились с помощью программ Microsoft Excel, Tilia 2.0.60, Adobe Illustrator. Подсчёт пыльцы и спор вели под световым микроскопом [20, с. 9]. За 100% при расчетах была принята сумма пыльцы древесных пород и пыльцы травянистых растений [21, с. 347].

 

Рисунок 1 – Топографический план Кипчаковского археологического комплекса (Кипчаковское городище с указанием раскопа I 2006 г. и Кипчаковский I курганно-грунтовый могильник в урочище «Хан-зираты») ([11]; в оригинальный рисунок внесены изменения: для наглядности увеличены подписи)

 

Таблица 1 – Характеристика отобранных почвенных проб

Локация отбора проб
Почвенные горизонты отбора	Шурф № 1 (западная стенка)	Шурф № 2 (восточная стенка)	Могильник (восточная стенка)	Могильник (западная стенка)	Могильник (южная стенка)
Глубина взятия проб, см
№ 1 (0–10)	+ (7)	+ (7)	+ (9)	+ (8)	+ (6)
№ 2 (10–20)	+ (16)	+ (16)	+ (18)	+ (18)	+ (16)
№ 3 (20–30)	+ (24)	+ (25)	+ (28)	+ (27)	+ (26)
№ 4 (30–40)	+ (37)	+ (36)	+ (35)	+ (38)	+ (37)
№ 5 (40–50)	–	–	+ (43)	+ (47)	+ (47)
№ 6 (50–60)	–	–	+ (55)	+ (58)	+ (55)

 

Рисунок 2 – Места отбора образцов для споро-пыльцевого анализа: А – могильник (южная стенка), Б – городище (шурф № 1, западная стенка)

 

Результаты и обсуждение

Могильник Кипчаковского археологического комплекса

В ходе исследования могильника было проанализировано 6 проб. В результате анализа были выявлены пыльца и споры 16 таксонов, которые принадлежат к 14 семействам: Betulaceae, Pinaceae, Fagaceae, Tiliaceae, Chenopodiaceae, Asteraceae, Rosaceae, Brassicaceae, Lamiaceae, Polypodiaceae, Dennstaedtiaceae, Typhaceae, Polygonaceae, Sphagnaceae.

Для анализа спорово-пыльцевых спектров, выявленных в почвенных образцах разной глубины залегания и соответствующих разным периодам времени, мы использовали построение диаграммы классического образца с помощью программы Tilia 2.6.1 (рис. 3) и гистограмм с суммацией данных, построенных с использованием Excel.

Рассматривая гистограммы, отражающие состав пыльцевых спектров с суммацией значений (рис. 3), отметим следующее. Наибольшее видовое разнообразие отмечено на горизонте, где расположилось погребение. Присутствие Sphagnum, Polypodiaceae и Pteridium в верхних горизонтах встречается спорадически в небольших количествах, может указывает на участие влажных опушечных сообществ.

Выразив соответствующие пыльце различных таксонов числовые значения в процентах от суммы пыльцевых зерен, выявленных в каждой пробе, мы сгруппировали их для древесных и травянистых объектов на двух отдельных гистограммах (рис. 4).

Хорошо заметно, что доля пыльцы древесных таксонов количественно преобладала, составляя от 55 до 100%. Причем наиболее существенное преобладание, от 90 до 100% пыльцы древесных, с участием пыльцы Betula от 85 до 95%, отмечалось для трех почвенных образцов из верхней части разреза – 0–10, 10–20 и 20–30 см (в данной пробе пыльца травянистых объектов отсутствовала). В слое 20–30 см присутствовала только пыльца Pinus, тогда как в слоях 10–20 и 0–10 обнаруживались также примеси пыльцы Quercus и Tilia.

Образец, взятый с глубины 30–40 см, содержал меньше пыльцы Betula, при отсутствии примесей пыльцы других древесных объектов. Это могло соответствовать формированию молодых зарослей березы на месте нарушенных ранее существовавших лесных сообществ, при сохранении части пространства, заполненного травостоем.

По мере возрастания глубины до 40–50 см доля пыльцы березы сократилась до 25%, при этом пыльца сосны составила почти 40%. Березово-сосновое лесное сообщество, соответствовавшее данному пыльцевому спектру, также сочеталось с освоенными травостоем пространствами.

В пробе 50–60 см было меньше пыльцы сосны, больше – березы, здесь же обнаружены пыльца ольхи, дуба, липы. Данному периоду мог соответствовать древостой более разнородного характера, сочетавшийся также с опушечными пространствами. В данной пробе порядка 50% пыльцевых зерен, обнаруженных в ней, оказались не деформированы. По нашему мнению, отличная сохранность пыльцевых зерен может быть связана с переотложенным слоем почвы при проведении погребальных практик (рытье и засыпание могилы). В остальных пробах у пыльцевых зерен отмечены повреждения и увеличение стенок, что характерно для пыльцы выделенной их почвенных образцов.

Особое значение для интерпретации имеют рудеральные и пасквальные таксоны. В нижних горизонтах (30–60 см) резко возрастает доля Artemisia, достигая 20–43%, что является индикатором открытых пространств. Подобные спектры характерны для участков с интенсивным антропогенным воздействием либо для открытых ландшафтов степного или лесостепного облика [22, с. 98].

Наличие Chenopodiaceae, Polygonaceae, Taraxacum-type, Lamiaceae и представителей Asteraceae в нижних слоях указывает на рудерально-луговую растительность и возможное вытаптывание. Их локальное появление интерпретируется как сигнал нарушенных почв, что хорошо согласуется с функцией территории могильника как антропогенно трансформированного участка.

Городище Кипчаковского археологического комплекса

На городище было проанализировано 4 образца, в результате чего были выделены пыльца и споры 11 таксонов, принадлежащих к 10 семействам: Betulaceae, Pinaceae, Tiliaceae, Fagaceae, Chenopodiaceae, Asteraceae, Poaceae, Dennstaedtiaceae, Polypodiaceae, Sphagnaceae.

Несмотря на доминирование Betula (до 75% в горизонте 30–40 см), доля древесной пыльцы в целом ниже, чем на могильнике, а участие широколиственных пород либо отсутствует, либо крайне незначительно (рис. 5).

Распределение травянистых таксонов указывает на значительную роль открытых пространств в формировании пыльцевого спектра. В частности, Artemisia демонстрирует стабильно высокие значения (15–21%), что характерно для рудеральных сообществ и территорий с регулярным нарушением почвенного покрова. Существенное участие Poaceae (до 10%) и Chenopodiaceae также свидетельствует о наличии вытаптывания, пастбищной нагрузки и, вероятно, хозяйственного использования территории (рис. 6).

 

Рисунок 3 – Спорово-пыльцевая диаграмма почвенных отложений южной стенки могильника Кипчаковского археологического комплекса

 

Рисунок 4 – Диаграмма доли участия древесных (А) и травянистых (Б) таксонов в пыльцевом спектре могильника

 

Появление пыльцы Asteraceae, а также спор Polypodiaceae, Pteridium и Sphagnum, по-видимому, носит спорадический характер и отражает мозаичность растительного покрова. Это может указывать на сочетание опушечных и локально увлажнённых участков в пределах исследуемой территории.

Особого внимания заслуживает проба № 4, отобранная из горизонта с наибольшей концентрацией археологических находок. В данной пробе были зафиксированы пыльцевые агрегаты (комки), включающие от 7 до 15 пыльцевых зерен Betula и Artemisia (рис. 7). Подобные образования могут свидетельствовать о локальном произрастании данных таксонов вблизи места отбора пробы и, вероятно, отражают минимальную степень переноса пыльцы.

Наибольшее видовое разнообразие отмечено в горизонте на глубине около 25 см, где основную часть спектра составляет пыльца древесных таксонов. В вышележащих слоях (10–20 и 20–30 см) наблюдается увеличение доли пыльцы травянистых растений, что может свидетельствовать об усилении открытости ландшафта и росте антропогенной нагрузки.

В целом пыльцевые спектры городища позволяют интерпретировать растительность как открытый или полуоткрытый ландшафт с преобладанием лугово-рудеральных сообществ, слабым развитием древесного яруса и выраженной антропогенной трансформацией. Подобные характеристики типичны для селитебных территорий и участков длительного хозяйственного освоения.

Заключение

Анализ различий между функциональными зонами комплекса показывает принципиально неодинаковую направленность этих процессов. Для могильника характерно доминирование древесных таксонов при сравнительно низкой доле рудеральных и пасквальных индикаторов, что свидетельствует об эпизодическом и ограниченном антропогенном воздействии. Формирование пыльцевых спектров отражает последовательную смену стадий восстановления растительности – от открытых участков к сомкнутым вторичным лесам, что соответствует классической модели постантропогенной сукцессии.

 

Рисунок 5 – Спорово-пыльцевая диаграмма почвенных отложений городища (шурфа № 1) Кипчаковского археологического комплекса

 

Рисунок 6 – Диаграмма доли участия древесных (А) и травянистых (Б) таксонов в пыльцевом спектре городища

 

Рисунок 7 – Фото пыльцевых комков, найденных в пробе № 4: А – комки пыльцевых зерен Betula, Б – комки пыльцевых зерен Artemisia

 

В спектрах городища, напротив, фиксируется повышенное участие травянистых таксонов (Artemisia, Chenopodiaceae, Poaceae), а также пасквальных индикаторов, что указывает на длительное и интенсивное антропогенное воздействие. Устойчиво высокое содержание пыльцы этих групп свидетельствует о закреплении открытых ландшафтов и формировании рудерально-луговых сообществ. При этом снижение доли древесной пыльцы сопровождается увеличением вклада региональной и дальнезаносной компоненты, что связано с ослаблением фильтрующей роли древесного яруса и усилением аэрального переноса пыльцы.

Полученные результаты согласуются с данными о современном растительном покрове территории, представленными в тезисах «Растительный облик Кипчаковского археологического комплекса: от современных сообществ до палинологических спектров прошлого» [23], что подтверждает сохранение выявленных сукцессионных трендов и пространственной неоднородности растительности.

Благодарности

Авторы выражают огромную благодарность кафедре экологии и географии растений Московского государственного университета, в частности кандидату биологических наук Ершовой Екатерине Георгиевне и младшему научному сотруднику Пименову Валерию Евгеньевичу, за оказанную помощь в данном исследовании.

About the authors

Ekaterina Dmitrievna Bystrova

Samara National Research University

Author for correspondence.
Email: gribcaterina@yandex.ru

postgraduate student of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

Lyudmila Mikhailovna Kavelenova

Samara National Research University

Email: lkavelenova@mail.ru

doctor of biological sciences, professor, head of Ecology, Botany and Nature Protection Department

Russian Federation, Samara

References

Supplementary files