Древние оледенения и трансформация высотной поясности среднегорных и высокогорных ландшафтов Западного Кавказа (на примере долины Гондарай)

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

«НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ», №1, 2016

удк 379.85 Шальнев В.А. [Shalnev V.A.],

Ковалева Т. Г. [Kovaleva T.G.], Настатуха Д.С. [Nastatukha D.S.]

ДРЕВНИЕ ОЛЕДЕНЕНИЯ И ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЫСОТНОЙ ПОЯСНОСТИ СРЕДНЕГОРНЫХ И ВЫСОКОГОРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ЗАПАДНОГО КАВКАЗА

Ancient glaciation and transformation of altitudinal zones of medium and high mountain landscapes of Western Caucasus

Фундаментальные исследования четвертичных оледенений Западного Кавказа проводились в 40-60-е годы XX века (А.Л. Рейнгард. Г.К. Тушинский, И.Н. Сафронов и др.). На примере долины реки Теберды были представлены модели оледенения разных авторов. Исследования, проведенные в настоящее время в долине реки Гондарай, позволили уточнить этапы формирования стадиальных морен верхнечетвертичных оледенений и впервые создать палеогеографическую модель трансформации высотных геоботанических поясов для каждого этапа отступания ледников. Современные тенденции динамики ледников и изменения биотических компонентов регионов связаны с потеплением климата и факторами хозяйственной деятельности человека.

Ключевые слова: четвертичные оледенения, депрессия снеговой границы, стадиальные конечные морены, «озерные четки», высотные геоботанические пояса (ВГП), трансформация ВГП.

Fundamental research of Quaternary glaciations in the West Caucasus conducted in the 20th century between 1940's and 1960's. For example the Teberda river valley glaciation models of different authors were represented. Research, presently conducted in the Gandaray river valley allowed to clarify the steps of formation of recessional moraines of upper quaternary glaciations and for the first time to create a paleogeographic model of transformation of the altitudinal geobotanical zones for each stage of glacial retreat. Modern tendencies in the dynamics of glaciers and changes in biotic components of the regions are linked to global warming and factors of human activities.

Key words: quaternary glaciation, depression snow boundary, stadiai terminal moraines, «lacustrine rosary», tall geobotanic zones, transformation of tall geobotanical zones.

Первые результаты исследований древних оледенений Большого Кавказа были опубликованы в работах И.В. Мушкетова [5], П. П. Пятницкого [7] и A.J1. Рейнгарда [8]. A.J1. Рей-

гард на примере долины Теберды впервые выделяет три стадии отступания ледников: Тебердинскую, Гоначхирскую и Аманаузкскую и проводит их сравнительный анализ с данными исследований Альпийских гор. Более детальные исследования древних оледенений, проведенные Г.К. Тушинским [11] также в долине реки Теберды, позволили дополнить материалы о древних оледенениях Западного Кавказа и подчеркнуть их региональное своеобразие. Им было выделено уже шесть стадий отступания ледников верхнечетвертичного времени: Каракельская, Гоначхирская, Аманаузская, Алибекская, Птышская и Чотчинская.

Итоги дискуссии о древних оледенениях Западного Кавказа подвел И.Н. Сафронов в своих работах по геоморфологии Северного Кавказа [9,10]. На той же самой модели долины Теберды им выделяется три этапа этих оледенений: нижнечетвертичное, среднечетвертичное и верхнечетвертичное. Нижнечетвертичное оледенение он называет «Кубанским». Его ледники достигали г. Карачаевска. Следы этого оледенения, по мнению автора, не сохранились. Последовавшая за этим межледниковая эпоха была довольно продолжительной и ледники, видимо, отступали до границ современного оледенения.

Ледники среднечетвертичного этапа оледенения были короче. Они заканчивались перед эрозионными ущельями Передового хребта. Конечные морены здесь фактически не сохранились, но они подтверждаются «озерными четками» в районе Нижней Теберды, а так же поселков Эль-брусского и Карт-Джюрта в верховьях Кубани, где описаны фрагменты VIII-й среднечетвертичной террасы. Конечные морены верхнечетвертичного оледенения хорошо сохранились внутри трога долины Теберды. Автор выделяет две фазы отступания - Джемагатскую и Каракельскую. Первая фаза имела две стадии отступания ледников - Джемагатскую и первую Каракельскую. Стадиальные морены фиксировали длину ледников в 29-32 и 26 км соответственно. Во второй фазе выделяется три стадии отступания ледников: вторая Каракельская, Гоначхирская и Аманаузская Постаманаузские стадии отступания ледников И.Н. Сафронов не описывает.

Во второй половине XX века основное внимание уделялось современному оледенению Северного Кавказа [2] и его отдельным регионом [4]. Опубликована интересная работа о колебании ледников Северного Кавказа за Х1Х-ХХ столетия [6], в которой отмечается устойчивая тенденция уменьшения площади оледенения, так как размеры существующего оледенения не соответствуют современным климатическим условиям. За указанный период наблюдения общая площадь ледников сократилась на 706,5 км2 или 47,1 %. В бассейне Кубани эти величины не превышают 39 %, а в бассейне Самура достигают 66 %. Оледенение распределяется неравномерно в виде «узлов» оледенения. Всего их на Большом Кавказе 15. Гондарайский ледник входит в Гвандрский «узел» оледенения площадью 40,4 км2.

Исследования четвертичных оледенений и особенностей трансформации высотной поясности ландшафтов в эту эпоху проводились в пределах долины реки Гондарай, которая при слиянии с рекой Махар формирует один из истоков Кубани - реку Учкулан. Река Гондарай берет начало из ледника того же названия, расположенного на северном склоне Главного Кавказского хребта. После впадения в нее правого притока реки Индрю-кой, берущего начало из ледника Гвандра, долина реки приобретает меридиональный характер простирания и имеет типичную форму ледникового трога, сформировавшегося в пределах эрозионно-тектонического разлома Бокового хребта.

На днище троговой долины хорошо сохранились стадиальные конечные морены верхнечетвертичного оледенения. После слияния Гонда-рая с рекой Махар располагается конечная морена, которая коррелирует-ся с Гоначхирской стадией оледенения долины Теберды. Длина ледника здесь достигала 16,0-16,5 км. Стадиальная конечная морена формировалась на абсолютных высотах 1650-1660 м. Вверх по течению реки образовалась «озерная четка» на месте бывшего моренного озера, сложенная флювиогляциальными и аллювиальными отложениями. Вторая морена Аманаузской стадии расположена у моста через Гондарай на высоте 1790-1797 м над у.м. Длина этого ледника достигала 9,6-9,8 км. Конечная

морена также хорошо фиксируется «озерной четкой» бывшего древнего ледникового озера.

При слиянии рек Гондарая и Индрюкоя сохранились следы размытой срединной морены (высота 1850-1855 м). Вверх по течению реки Гондарай через 2,5 км сохранились следы конечной морены, которая по Г.К. Тушинскому соотносится с Алибекской стадией оледенения. Только высота стадиальной морены над у.м. здесь достигает 2060-2067 м (в верховьях реки Теберды высота такой морены составляет 1700 м над у.м.). Далее после крутого подъема у начала Гондарайского цирка размещается конечный моренный вал, возраст формирования которого кор-релируется с Птышской стадией оледенения [11]. Длина этого ледника достигала 3,5 км.

После ледниковой эпохи отмечались незначительные колебания климата. Около 6000-2500 лет до н.э. наступил климатический оптимум, что определило отступление ледников к границам современного уровня. Он получил название атлантического времени. Затем наступает период небольшого похолодания суббореального времени с положительной динамикой ледников. С V века до н.э. до XIII в. нашего времени началось с у б ат л а н т и ч с с ко с время относительного потепления. Это было время активного освоения человеком среднегорных и высокогорных ландшафтов верховий Кубани. Примером может быть государственное образование аланов, у которых были хорошие связи с Византией. Граница снеговой линии достигала современного уровня, а может быть и более высоких отметок.

Последующие несколько сотен лет отметились очередным похолоданием, получившим название «малого ледникового периода». На фоне понижения температур отмечался рост длины ледников и активизация лавинной деятельности в высокогорных и среднегорных районах Западного Кавказа. Последний фактор, по мнению Г.К. Тушинского [12], способствовали ослаблению аланского государства в связи с потерей больших площадей пастбищ в верховьях Кубани. В это время ледники формировали небольшие стадиальные морены. Длина ледника Гонда-

рай достигала 3050-3100 м. С XVII века началась устойчивая динамика отступания этого ледника. За период наблюдений с 1897 по 2006 годы (109 лет) ледник Гондарай отступил на 807 м. Ледник Гвандра за эти же сроки отступил на 560 м [6].

Наиболее полно палеогляциальные оледенения сохранились в пределах Гондарайского среднегорного ландшафта хвойных (елово-пихто-сосновых) лесов, произрастающих до высоты 2000-2100 м. Его северная граница фиксируется конечной мореной Гоначхирского оледенения. Ниже по течению долины реки Учкулан изменяются климатические условия, что определяет произрастание только сосновых лесов. Верхняя граница ландшафта на высоте 2250-2300 м в обширном Гондарайском цирке, днище которого представлено «озерной четкой», сложенной аллювиалльно-флювиогляциальными отложения. Это пояс экотона верхней границы леса с произрастанием субальпийских лугов и березовых криволесий. В пределах ландшафта выделяется три высотных геоботанических пояса (ВГП):

а) экотона днища долины с пастбищными лугами и ольхо-во-березовыми рощами вдоль русла реки. Ступенчатый продольный профиль состоит из «озерных четок» с конечными моренами Гоначхирской, Аманаузской, Али-бекской и Птышской стадии отступания ледника и суженных участков днища долины с присклоновыми конусами выноса;

б) хвойных лесов склонов торговых долин, представленных сосной с подростом ели на склонах западной экспозиции и елово-пихтово-сосновыми лесами на склонах восточной экспозиции. В верховьях долины Гондарая они приобретают кулисообразную форму. Разделяют их эрозионные ложбины с березовыми криволесьями и полянами луговой растительности;

в) экотона верхней границы леса с березовыми криволесьями, сосновыми реколесьями и субальпийскими лугами в древних карах (рис 1).

Рис. 1. Высотные геоботанические пояса Гондарайского средне-

горного ландшафта:

1 - границы ландшафтов; 2 - границы высотных геоботанических поясов; 3 - реки с «озерными четками»; 4 - ледники; 5 -«озерные четки»; 6 - высотные геоботанические пояса

Граничит Гондарайский ландшафт на юге и юго-западе с Гвандро-Гондарайским нивальным ландшафтом Главного Кавказского и частично Бокового хребтов (IV). На западе и востоке размещаются высокогорные ландшафты субальпийских и альпийских лугов - Акско-Джалпакколь-ский (III) и Махарский (II). У них выделяются следующие геоботанические пояса:

г) субальпийских лесов;

д) альпийских лугов;

е) субнивальный 113].

Трансформацию высотной поясности ландшафтов изучаемого региона можно проводить с использованием данных о размещении стадиальных конечных морен, фиксирующих фазы и стадии отступания верхнечетвертичных ледников в верховьях Кубани и позволяющих определять депрессию снеговой границы, ее динамику во времени по сравнению с современной. Используя методику JI.A. Варланянца, Г.К. Тушинский [11] и И.В. Сафронов [9] приводят следующие данные депрессии снеговой границы на примере долины реки Теберды: Гоначхирская стадия 550-600 м, Аманаузская 350-400 м, Алибекская 240 м, Птышская 130 м, Чотченская 80 м. Депрессия снеговой границы «малого ледникового периода» близка к Четченской стадии. Ее величина составляла 70-75 м.

Снижение границы снеговой линии влияло на формирование Bi ll, которые в определенной степени повторяли ранее существующие, но уже с границами, имеющими другие высотные показатели. При отступании ледников повышение границы снеговой линии определяло изменение границ высотных геобатанических поясов с постепенным приближением их к современным границам. В основе таких трансформаций высотной поясности лежит закон эргодичности. Его сущность связана с тем, что временные состояния эргодичных природных систем прошлых эпох имеют пространственные аналоги в современной природе [1], отражая позици-онно-эволюционный принцип последовательности формирования современных геосистем, их позиционного ряда.

Каждый высотный пояс при таянии ледников замещается поясом, расположенным ниже. Однако это будет не механическое перемещение высотных поясов с полным сохранением их свойств. Здесь уже действует вероятностно-статистический принцип интеграции набора компонентов геосистем, имеющих новые пространственно-временные особенности и учитывающих стахостичность и стационарность физико-географических процессов. Поэтому современные высотные геоботанические пояса ландшафта представляют собой исторически сложившиеся геосистемы, в которых накоплена информация разных временных отрезков. Примером могут служить биоценозы субальпийской растительности, формирующих в современных ландшафтах три уровня размещения: высокотравные луга на днище долины рек, в пределах пояса экотона верхней границы леса и собственно луга субальпийского пояса. Второй пример связан уже с орографической границей снеговой линии, которая отражает уровень нижней границы отдельных снежников подчиненных определенным формам рельефа, в пределах которых сохраняются биоценозы альпики. В долине Гондарая её высота составляет 2560 м, а в Теберде 2400 м [8]. Эти границы соответствуют современному субальпийскому ВГП. Третий пример связан с плечами троговых долин, которые по данным И.Н. Сафронова [9] являются остатками днищ речных долин эпохи нижнечетвертичных оледенений.

На рисунке 2 показана трансформация высотной поясности в эпоху верхнечетвертичных оледенений, здесь обозначены все стадиальные конечные морены долины Гондарая. Слева на вертикальной оси показаны абсолютные высоты размещения конечных морен, а на горизонтальной оси - длины ледников в километрах с учетом современной длины ледника Гондарая. В верхней части профиля размещены данные современной границы снеговой линии высотой 3240 м (Е), а ниже депрессия снеговой линии в периоды разных стадий отступания ледника (А-Д). Над продольным профилем долины Гондарая (М-М) размещены диаграммы ВГП палеоландшафтов времени формирования стадиальных морен. Ниже профиля пунктиром показаны высотные пояса разных

стадий оледенения вплоть до современной, которые формировались на склонах долины Гондарая в районе стадиальной морены Гоначхирского оледенения (см. на профиле значок 1 ).

Заключительный этап трансформации высотных геоботанических поясов происходит в последние 100-129 лет. Во-первых, это связано с потеплением климата и ростом увлажнения, что определило, с одной стороны, таяние ледника со средней скоростью 7,4 м в год и поднятия нижней границы снега на 50 м; с другой стороны - расселение ели, которая начала замещать сосну не только на днище долины, но и на склонах троговой долины до высоты 1700-1850 м. Особенно активно этот процесс идет на месте вырубок леса. Во-вторых, для расширения площадей пастбищ были вырублены сосновые леса нижней части склонов и днища долины. Бесконтрольный выпас скота привел также к обеднению видового состава субальпийских лугов и распространению антропофитов.

Для исследования луговой растительности пастбищ днища долины были заложены 5 пробных площадки вверх по профилю реки от Алибекс-кой стадиальной морены до современной донной морены ледника. В ходе исследования было выявлено всего 46 видов травянистой растительности. Количество видового разнообразия растительности ценозов показано на диаграмме (рис. 3).

Наибольшее разнообразие видов отмечено на двух площадках, расположенных у верхней границы сосновых лесов в районе Алибекс-кой стадиальной морены ф и верхней границы ее «озерной четки». Здесь отмечено 5 общих видов: Alchemilla vulgaris, Phleum pratense, Trifolium montamim, Myosotis amoena, Poten tilla reptans. На второй площадке чуть больше видов, но растительность низкорослая (средняя высота 7-12), что связано с интенсивным выпасом крупного рогатого скота. Здесь распространены устойчивые к вытаптыванию и поеданию скотом виды: Urtica urens, Rumex contenus. Potentilla reptans, Carduus crispas. Третья площадка размещается на крутом перепаде высот днища долины между Али-бекской и Птышской стадиальными моренами. Количество видов здесь сокращается. Состояние же соответствует площадке 2. Площадка 4 зало-

N

Стадиальные конечные морены:

(Т) - Гоначхирской стадии;

(2) - Аманаузской стадии;

(3) - Алибекской стадии;

(4) - Птышской стадии;

(5) - стадии «малого ледникового периода»; (в) - современной стадии оледенения.

Депрессия снеговой линии верхнечетвертичных оледенений:

А - Гоначхирской стадии; Б - Аманаузской стадии; В - Алибекской стадии; Г - Птышской стадии; Д - стадии «малого ледникового периода»; Е - современной стадии ледника.

Высотные геоботанические пояса:

1 - нивальный,

2-субнивальный,

3-альпийский.

4 - субальпийский,

5-экотона ВГЛ,

6-хвойных лесов.

И-М - продольный профиль долины реки Гондарай

Рис. 2.

Профиль долины Гондарай со стадиальными моренами и высотными геоботаническими поясами в эпоху верхнечетвертичных оледенений.

16

14

12

Л CÛ 10 О

S CD 8 g

о о ш 6 £

О 4

2

0

№1 №2 №3 №4 №5

Рис. 3. Видовое разнообразие растительности верховий

реки Гондарая.

жена на морене «малого ледникового периода». Это верхний предел высотного пояса экотона верхней границы леса. Доминирует здесь береза, Rhododendron ccmcasicum и Vaccinium myrtilhis. Реже встречается Sorbus. Произрастает также Alchemilla vulgaris, которая встречается на всех пробных площадках. Площадка 5 находится на территории современной донной морены ледника с растительностью, напоминающей субнивальный пояс. Травянистая растительность здесь еще не полностью заселила данный участок и имеет слабое проектное покрытие. Широко распространены мхи и снежники - перелетки.

В растительности пастбищных лугов преобладают семейства Asteraceae и Роасеае, а в структуре растительного покрова много видов сорной растительности: Rumex confertus, Urtica wens, Heracleiim sphon-

dyliiim, Carduus nutans, Carduus crispus, Senecio vulgaris. Наибольшее их количество выявлено на площадках 1, 2 и 3.

Наблюдения беспозвоночных экологической группы хортобионтов проводились на тех же площадках, где исследовалась травянистая растительность (1, 2, 3), кроме площадки 4. Исследование проводилось путем отлова беспозвоночных экологической группы хортобионтов методом кошения энтомологическим сачком. Количественный учет беспозвоночных и их определение осуществлялось в результате камеральной обработки по методике К.К. Фасулати [13].

Площадка 1 заложена в елово-сосновом лесу с полянами луговой растительности на высоте 2060 м над у.м. Отловленные насекомые в количестве 71 особей представлены следующими доминантными видами: Otiorhynchus tatarchani, Gastroidea viridula, Rhagonycha limbata, Polymerus(Poeciloscytus) cognatus, Decticus verrucivorus. Луговая площадка 2 располагалась в верхней части озерной четки на высоте 2070 м над у.м. Общее количество особей насекомых травяного покрова здесь составляет 54. Среди насекомых доминируют виды Otiorhynchus bideutatus, Zacladus gercmii, Otiorhynchus dentatibia, Gastroidea viridula, Decticus verrucivorus, Stauroderus scalaris. Встречается также сибирская кобылка (Aeropus sibiricus). На площадке 3 (выс. 2130 м) было отловлено 27 особей. Доминантными видами насекомых являются: Rhagonycha limbata, Polymerus (Poeciloscytus) cognatus,Gastroidea viridula, Decticus verrucivorus. Площадка 4 находилась у конечной морены «малого ледникового периода» на высоте 2250 м над у.м. Всего было отловлено 19 особей. Доминантными видами насекомых являются Polymerus(Poeciloscytus) cognatus, Rhagonycha limbata, Gastroidea viridula, Decticus verrucivorus.

Наибольшее видовое разнообразие получили представители отряда Coleóptera. Среди них - семейство листоедов Chrysomelidae. У отряда Orthoptera встречаются бескрылые кобылки, а также каменная кобылка -Nocaracris cyanipes. Наибольшее число видов кузнечиковых принадлежит

роду Pholidoptera. Представители отряда ЛетгрШШ широко представлены видами семейств M¡ridae и РтШШтйае.

Наиболее часто встречаемыми видами беспозвоночных экологической группы хортобионтов были: Gastrocdea \iridxda, КНадощхЯт ЫтЬШа, Ро1ужеги$(РЬеаШ$суШ$) со^Шш, ЮесШсиз уеггиауотя. При сравнении видового состава беспозвоночных на площадках было выявлено 4 общих вида - Gastrocdea VIгШгйа, КНс^опусИа ЩпЬШа. Ро1утеги$(РоесИо$суШй) св^жгйщ ОесИсив verrucivorus.

Несмотря на различия высотных показателей площадок, отмечается большое однообразие беспозвоночных и практически полное доминирование сем. СИгуяотеШае (86 % от общего числа). Однообразна и видовая структура. Доминируют взрослые особи Gastrocdea утаЬЛш. Такая структура населения беспозвоночных является результатом сильной пастбищной нагрузки.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Боков В.А. Пространственно-временная организация геосистем. - Симферополь, 1983.

2. Ефремов Ю.В., Панов В.Д., Лурье П.М., Ильичев Ю.Г, Панко-ва С.В., Лутков Д.А. Орография, оледенение, климат Большого Кавказа: опыт комплексной характеристики и взаимосвязей. -Краснодар: Издательство КГУ, 2007.

3. Ильичев Ю.Г., Салпагаров АД. Снежный покров, снежники, ледники, горные озера - холодное богатство Карачаево-Черкессии. -Теберда, 2009.

4. Лурье П.М., Панов В.Д., Ильичев Ю.П Салпагаров А.Д. Снежный покров и ледники бассейна реки Кубани. - Кисловодск, 2006.

5. Мушкетов И.В. Геологический очерк ледниковой области Те-берды и Чхалты на Кавказе / Тр. Геологического факультета. Т. XIV. 1896. №4.

6. Панов В.Д., Ильичев Ю.Г, Салпагаров А.Д. Колебания ледников Северного Кавказа за Х1Х-ХХ столетия. - Кисловодск: Изд-во Северо-Кавказ. МНЛ, 2008.

7. Пятницкий П.П. Геологические исследования между р. Мару-хом и р. Баксаном / Тр. Геологического комитета. Т. XXII. 1905. Вып 2.

8. Рейнгард А.Л. К вопросу о ледниковом периоде Кавказа. Изв. Кавказ, отд. Русского географического общества. 1913-1914. Вып. 1.

9. Сафронов И.Н. О древнем оледенении Северо-Западного Кавказа. Сб. трудов СГПИ. - Ставрополь, 1960.

10. Сафронов И.Н. Геоморфология Северного Кавказа. - Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1969.

11. Тушинский Г.К. Геоморфологический очерк Тебердинского государственного заповедника /Тр. Тебердинского государственного госзаповедника, - Ставрополь, 1957.

12. Тушинский Г.К. Ритмы в динамике оледенения и снежности. Кавказа // Информ. сб. работ по МГГ - 1959. - № 4.

13. Шальнев В.А. Колесниченко А.Е. Ландшафтоведение: учебное пособие. - Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2013.

14. Фасулати К.К. Полевое изучение наземных беспозвоночных. 1971.