Пилковий архів Бохайського моря показав різкий контраст берегів і глибини

У морських відкладах пилок сосни (Pinus) у середньому становить близько 59% і може досягати 98%. Натомість у зонах, де відчутний вплив річок і прибережних процесів, частка трав’янистих рослин вища — особливо пилку Chenopodiaceae/Amaranthaceae-типу, полину (Artemisia) та злаків (Poaceae).

Зразки збирали під час польових кампаній 2010–2012 років. У прибережних водах глибиною менше 5 метрів використовували ґрунтозабірники з човнів або ручні сталеві совки. Кожен «грейферний» зразок містив щонайменше 1 кг вологого осаду, з якого для аналізу брали верхній шар 0–5 см.

На глибинах понад 5 метрів застосовували коробчасті ґрунтозабірники, що відбирали до 50 см осаду; для дослідження брали верхні 5 см як поверхневу фракцію. Уздовж річок 5-сантиметрові шари заплавних і прируслових відкладів відбирали попередньо очищеними сталевими совками через кожні 3–5 км.

104 річкові зразки походять із нижніх течій та естуаріїв Жовтої річки (Хуанхе) та ще 15 річок регіону, включно з Ляохе, Хайхе, Луаньхе, Даляохе, Далінхе, Сяолінхе, Дацінхе, Юндинсіньхе, Наньпайшуйхе, Сяоцінхе, Міхе, Байланхе, Юхе, Вейхе та Цзяолайхе. Положення точок фіксували диференційним GPS.

Хоча відклади відображають сучасні умови осадонакопичення, це не «миттєвий знімок»: верхній морський шар може інтегрувати роки або навіть десятиліття залежно від швидкості осадонакопичення, перемішування та біотурбації.

Лабораторна обробка та якість підрахунків

Кожен зразок ретельно гомогенізували, а потім відбирали представницькі порції для аналізу пилку та гранулометрії, щоб обидва типи даних походили з одного й того самого матеріалу.

У лабораторії карбонати видаляли 10% HCl, силікати — 40% HF, а гумусові речовини — 10% KOH у підігрітому водяному бані. Для концентрування пилку та спор застосовували флотацію в важкій рідині на основі броміду цинку з густиною близько 2,0 г/мл.

Перед хімічною обробкою до кожного зразка додавали таблетку з 27 637 ± 563 спорами екзотичного Lycopodium, що дозволяло розрахувати концентрацію пилку в зернах на грам сухого осаду.

Мікроскопісти ідентифікували зерна при збільшенні 400×, а складні екземпляри перевіряли при 600× або під імерсійною олією при 1000×. Цільовим було щонайменше 200 зерен наземного пилку та спор на зразок, хоча в окремих випадках цей поріг не досягали. Таксономічні визначення спиралися на еталонну колекцію Інституту морської геології в Ціндао та опубліковані атласи пилку.

Відсотки пилку обчислювали від суми наземного пилку, а відсотки спор папоротей — від загальної кількості паліноморф. Позначення Chenopodiaceae/Amaranthaceae-типу зберегли, щоб узгодити дані з архівною таблицею підрахунків і поширеною практикою четвертинної палінології.

Якість підрахунків варіює в межах архіву з 534 зразків. Кількість ідентифікованих зерен на зразок коливається від 59 до 1530, у середньому 397 (406 у річкових і 395 у морських зразках). Чотири річкові та шість морських зразків містять менше 100 зерен, тоді як 78% усіх зразків мають 300–600 зерен — діапазон, що дає відносно стабільні відсотки для домінантних таксонів.

Низькі підрахунки зосереджені переважно в затоці Бохай та в естуарії річки Луаньхе, де висока швидкість осадонакопичення, грубий гранулометричний склад або окиснення можуть розріджувати чи руйнувати паліноморфи. Середня концентрація пилку вища в річкових зразках — 3531 зерно/г проти 2419 зерен/г у морських, що узгоджується з близькістю до наземних джерел і розбавленням у морському середовищі.

Просторові патерни: сосна в морі, трави біля берегів

Таксономічне різноманіття сягає 87 морфотипів у річковій підвибірці та 95 — у морській. Найбагатшою серед річок виявилася Дацінхе (52 морфотипи), а найменш різноманітною — Вейхе (23), але ці значення описові, оскільки їх не стандартизували за кількістю зразків чи розміром підрахунку.

Морські комплекси домінують деревним пилком, особливо Pinus, Quercus і Betulaceae. Загальна частка деревного пилку коливається від 12% до 98% і зазвичай перевищує 50% в офшорних зонах. Пилок Pinus повторює цю картину, досягаючи максимумів у глибокому Центральному басейні та Бохайській протоці.

Пилок Quercus у середньому становить 1,7% і сягає 10,6%, з підвищеними значеннями в районі протоки Лаотєшань і прибережних частин північної затоки Ляодун та затоки Лайчжоу. Betulaceae в середньому дає 3,3% і також може досягати близько 10,6%, демонструючи подібний розподіл.

Частка недеревного пилку змінюється від 1,5% до 88% і збагачена в північній частині затоки Ляодун, затоці Бохай, затоці Лайчжоу та північній частині Бохайської протоки. Пилок Chenopodiaceae/Amaranthaceae-типу — найпоширеніша трав’яниста група — має середню частку 14% і максимум 59%. Artemisia, Poaceae, рогіз (Typha) і осокові (Cyperaceae) також переважно приурочені до прибережних зон.

Спори папоротей (насамперед Selaginella, Osmunda, Monoletes і Triletes) відносно численні у дрібнозернистих відкладах Центрального басейну, затоки Бохай і затоки Ляодун, де можуть становити до 84% від загальної кількості паліноморф.

Такі просторові патерни узгоджуються з дією кількох процесів перенесення й осадження, а не з прямим «відбитком» рослинності біля кожної точки відбору. Двосакатний пилок Pinus легкий, добре зберігається та може переноситися як повітряними потоками, так і морськими течіями, тому він перепредставлений у віддаленіших морських відкладах. Трав’янистий пилок із заплав, луків, солончаків, боліт і сільськогосподарських прибережних рівнин тісніше пов’язаний із річковим стоком і короткодистанційним прибережним транспортом.

Дрібнозернисті відклади в низькоенергетичних частинах басейну сприяють накопиченню спор папоротей, тоді як грубозернисті осади й енергійні канали частіше містять локально джерельний пилок.

Статистичний аналіз: що пояснює варіації пилку

Парний дизайн набору даних дозволяє безпосередньо порівнювати річкові та морські комплекси в єдиній узгодженій схемі. Водночас він не відстежує окремі зерна й не доводить, що конкретний річковий комплекс прямо перетворюється на певний морський; частина морських поверхневих відкладів може містити перероблений або реліктовий матеріал.

Експлораторний аналіз редундантності показав, що відібрані морські предиктори пояснюють 29,6% варіації складу пилку (скоригований R² = 0,286, псевдо-F = 30,167, p = 0,005). Найсильнішим чинником виявилася глибина води (співвідношення λ1/λ2 = 0,303), далі йшли довгота (0,214) та широта (0,099); глина й мул робили менший внесок. Змінні, пов’язані з піском і середнім розміром зерен, вилучили через мультиколінеарність.

Перші дві обмежені осі пояснили 16,15% і 9,90% загальної інерції відповідно, або 88,08% обмеженої інерції. Решта варіації свідчить, що на морські комплекси впливають також невиміряні фактори — сезонні вітри, епізодичні повені, ресуспензія та особливості збереження.

Широта й довгота в цьому аналізі виступають просторовими сурогатами для градієнтів середовища та рослинності, тому їх не слід тлумачити як прямі причинні механізми.

Глибина, річковий вплив і обмеження для палеореконструкцій

Зв’язок між пилком і глибиною води оцінювали переважно в інтервалі 0–35 м, який охоплює головний градієнт від узбережжя до офшору в межах басейну й виключає глибшу, гідродинамічно особливу Бохайську протоку.

У цьому діапазоні частка Pinus і загальний деревний пилок істотно зростають із глибиною, тоді як Quercus, загальний трав’янистий пилок, Chenopodiaceae/Amaranthaceae-тип і Artemisia зменшуються. Отже, зростання частки деревного пилку майже повністю зумовлене Pinus, а не паралельним збільшенням усіх деревних таксонів.

Мілководні ділянки (близько 0–15 м) мають більшу відносну частку сигналів від річок, заплав, солончаків, боліт і сільськогосподарських прибережних територій. Глибші центральнобасейнові ділянки (15–35 м) містять більшу пропорцію легкого сакатного пилку, тоді як річковий сигнал розбавляється, а офшорний транспорт, сортування та фокусування осаду стають важливішими.

Цей зв’язок розглядають як внутрішньо узгоджений сучасний аналог, а не як пряму калібровку абсолютної палеоглибини води.

Річковий аналіз ординації також виявився статистично значущим (псевдо-F = 6,393, p = 0,001). Географічне положення, водний стік і концентрація пилку разом пояснили 20,53% варіації складу (скориговано 17,3%). Перші дві обмежені осі дали 9,32% і 6,09% загальної інерції, що відповідає 75,1% обмеженої інерції.

Довгота й широта мали однакове співвідношення λ1/λ2 = 0,234, випереджаючи водний стік (0,129) і концентрацію пилку (0,119). Навантаження наносів і площа басейну пояснювали варіацію окремо, але були вилучені з багатофакторної моделі через сильну кореляцію з іншими регіональними змінними.

Ординація показує структуровані просторові та гідрологічні зв’язки, але водночас залишає більшу частину варіації неврахованою, що очікувано для системи з багатьма джерелами пилку, на яку впливають вітер, повені, збереження, переробка та інші невиміряні процеси.

Як використовувати набір даних для минулих середовищ

Для палеоекологічних реконструкцій сучасний градієнт найкорисніший для виявлення тенденцій у комплексах пилку, а не для присвоєння їм точної глибини води чи рівня моря.

Мілководні, річково впливові комплекси зазвичай мають нижчі відсотки Pinus і нижчі співвідношення «деревний/недеревний пилок», «Pinus/Artemisia» та «сакатний пилок/недеревний пилок». Вони містять більше Artemisia, Chenopodiaceae/Amaranthaceae-типу, Poaceae, Cyperaceae, а також більше водного пилку й прісноводних водоростей.

Більш віддалені від берега комплекси демонструють протилежні тенденції й часто пов’язані з дрібнозернистими офшорними мулами та відкритоморськими індикаторами. Ці сигнали слід використовувати у сукупності, а не поодинці, і звіряти з концентрацією пилку, гранулометрією, типами осадів, цистами динофлагелят, форамініферами, геохімічними проксі та незалежним хронологічним контролем.

Зразки з низькими сумами пилку або явними ознаками переробки рекомендують аналізувати окремо або виключати з побудови трансфер-функцій.

Серед важливих обмежень автори відзначають слабке вивчення реліктових відкладів, концентрацію річкових відборів у нижніх течіях та естуаріях (а не по всьому басейну), неповне відображення екологічних градієнтів координатами й гідрологією, а також композиційний характер відсоткових даних про пилок.

Головна цінність цього набору — у добре задокументованому сучасному порівнянні «суходіл–море» та чітко прописаній невизначеності, а не в одній універсальній формулі для реконструкції минулих змін довкілля.

Пилковий архів Бохайського моря показав різкий контраст берегів і глибини з’явилася спочатку на Цікавості.

cikavosti.com