Климат будущего прячется в прошлом
В Иркутске есть необыкновенный архив. В отличие от других, он хранится не на полках, а в специальной холодильной установке в цокольном помещении Института геохимии СО РАН. В нем содержится история климата Сибири за последние 5 млн лет. И написана она не пером, а бурильным станком. Вместо книг здесь – набор из десятков двухметровых кернов, поднятых со дна Байкала и других озер. Расшифровывает эти письмена из прошлого лаборатория экологического мониторинга и эволюции экосистем Института геохимии. Как это делается и для чего – рассказала заведующая лабораторией, доктор географических наук Елена Безрукова.
Информация со дна Байкала
– Почему именно донные осадки озер помогают прочитать историю земного климата?
– Минеральные и органические взвеси, находящиеся в воздухе и характерные для своего времени, те же споры и пыльца растений, опускаются в воду и складируются на дне слой за слоем. Так происходит десятки и миллионы лет, поэтому донные отложения озер рассматриваются как идеальное место для хранения информации о прошлом. Достаточно осторожно, не перемешивая слоев, взять образцы этих донных осадков, и вы получите самый надежный справочник климата нашей планеты.
– Кому принадлежит идея добыть информацию со дна Байкала?
– Первыми с предложением провести комплексные исследования осадочного разреза Байкала с целью расшифровки палеоклимата Центральной Азии выступили американский профессор Дуглас Вильямс и ведущий геолог Геологической службы США Пол Херн. Они организовали рабочую встречу в университете Южной Каролины, в которой приняли участие тогдашний директор нашего института Михаил Иванович Кузьмин и японский профессор Шоджи Хорие, руководитель первого проекта бурения на озере Бива – древнейшем и крупнейшем в Японии. В результате этой встречи и появился уникальный международный проект, в котором приняли участие Россия, Япония, США и в какой-то мере Германия.
– Мне довелось в свое время, кажется в 1993 году, побывать с Михаилом Ивановичем на таком бурении. Зрелище было впечатляющее. Где-то к северу от Ольхона был вморожен в лед теплоход вместе с баржей, с которой велось бурение. На какую глубину тогда удалось проникнуть?
– На сто метров.
– То есть проткнули все донные осадки до конца?
– Ну что вы, на сколько хватило финансирования, на столько и углубились, примерно на 75 тысяч лет. Это же очень дорогостоящее мероприятие. В последующие годы были пробурены еще несколько скважин. Последняя – в 1999 году, на юге Байкала, оказалась не очень удачной. Ледостав сместил теплоход с баржей с расчетной точки, и бур попал в малоинформативные пески. Мы эти керны даже не стали расшифровывать. А самое продуктивное бурение было произведено в 1996 году на подводном Академическом хребте, когда взяли керн длиной в 200 метров, возраст которого три независимых лаборатории: российская, немецкая и японская определили более чем в 5 миллионов лет.
– В проекте участвовали несколько стран, как делились образцы между ними?
– Каждое бурение шло в три ствола, так называемым триплетом. Один керн отправлялся в Америку, другой – в Японию и третий оставался у нас. Мы его разрезали вдоль на специальном станке, половину архивировали в холодильник с температурным режимом байкальской воды, а из второй брали образцы для наблюдения. В общей сложности получилось более двух тысяч образцов. Исследовать их – это гигантская работа, которая не закончена и по сей день.
Главный свидетель – пыльца растений
– Чем оказались ценны полученные результаты?
– Для нас, палеэкологов и палеоботаников, непрерывная, хорошо датированная запись без пробелов и перерывов дала возможность реконструировать историю растительности и ландшафтов на протяжении 5 миллионов лет. С помощью химической обработки мы выделили пыльцу и споры тех растений, которые росли в момент накопления осадка. Выяснилось, что еще 2,5 миллиона лет назад преобладали широколиственные деревья: дуб, бук, липа, ясень. Климат был теплый и влажный, примерно такой же, как сейчас в Японии. Росла даже тсуга – хвойное вечнозеленое дерево, очень влаголюбивое. Кстати, тсуга и сейчас растет в Японии. А потом наступило одно из последних великих оледенений, и на место широколиственных пришли хвойные: пихта, ель, лиственница.
– Откуда пришли?
– Из более северных районов, как мы предполагаем. Либо они уже были и раньше, но в незначительном количестве. Когда похолодало, они просто заняли освободившуюся нишу. Наряду с оледенением произошло одно из великих тектонических событий – очередное поднятие Тибетского плато почти на современную высоту. Оно изменило циркуляцию атмосферы. С увеличением высоты понизилась и температура. В то же время подросли окружающие Байкал горы. Вот тогда и сформировалась наша растительность.
– Будут ли предприняты попытки проникнуть глубже 200 метров?
– Вряд ли. Бурение на Байкале, конечно, замечательно, и далеко продвинуло изучение климата Центральной Азии, но поскольку Байкал – большое озеро, его водосборный бассейн более полумиллиона квадратных километров, и все речки и ручьи, впадающие в него, несут свою информацию, в итоге мы получаем усредненные данные. Это не всегда хорошо. Кроме того, в Байкале идет довольно медленное накопление осадков. В среднем четыре сантиметра за тысячу лет. Это своего рода крупномасштабная карта. Но рассмотреть детали, понять мелкую ритмику изменений по ней невозможно. А для модельеров мирового климата важны как раз более мелкие подробности, с помощью которых можно составлять более точные прогнозные модели климата.
– А откуда их взять?
– Из донных отложений малых озер и торфяников. Они сформировались в конце последнего оледенения и не были подвержены изменениям. Именно в них хранится обильная информация о последнем геологическом периоде – голоцене, межледниковом периоде, который начался 11 тысяч 750 лет назад и продолжается по сей день. Если в байкальских отложениях ему отведено меньше метра, то в малых озерах толщина информативного слоя может достигать шести метров. В некоторых случаях можно даже расшифровать каждый год в отдельности. Сейчас внимание палеэкологов и палеоботаников всего мира как раз приковано к изучению именно этого отрезка земной истории. Мы тоже обратились к его тщательному исследованию. Чем больше будет региональный набор данных, тем точнее будет прогноз на будущее. Именно из-за недостатка этих данных царит сейчас такая разноголосица у модельеров климата. Одни склоняются к потеплению, другие – к похолоданию.
История голоцена прячется в болотах
– И с чего вы начали изучать голоцен?
– С торфяников на восточной и южной стороне Байкала. От Баргузина пошли вниз к Хамар-Дабану. Там самые древние торфяники, возраста 13 с небольшим тысяч лет. Они содержат замечательный набор остатков прошлого: пыльцу растений, микроскопических амеб, по створкам которых можно определить колебания воды в болоте: когда оно осушалось, когда наполнялось. Раньше считалось, что в последний ледниковый период Байкал и все его окрестности были покрыты ледяным панцирем и царил арктический холод. Ничего подобного. Начиная с 13-го тысячелетия здесь была тундро-степь, изобилующая злаками и луговым разнотравьем, – прекрасное пастбище для мамонтов, бизонов и других травоядных. Так что людям, населяющим эти земли, было что кушать.
– Когда закончилась вся эта благодать?
– Примерно в седьмом тысячелетии до нашей эры. К тому времени изменились генеральные направления воздушного переноса. У нас же на кухне погоды спорят северная Атлантика и Арктика. В эпоху оледенения сибирский антициклон, базирующийся на ледниках, стоял заслоном перед атлантическими ветрами, отклоняя их южнее. Выпадало много влаги, формировались ледники в горах. А когда ледники растаяли, антициклон отступил к северу, и вслед за ним сдвинулся региональный поток западного переноса, снизив увлажнение. Этим воспользовалась лиственница и прочие хвойные, начав наступление на тундро-степь.
Озерная одиссея
– Вы, наверное, пробурили все болота вокруг Байкала?
– Не все, конечно, но около двадцати изучили. Когда с ними закончили, обратились к изучению малых озер. К тому времени, благодаря совместному крупному проекту с канадцами, нам удалось приобрести хорошую буровую установку. Первым мы исследовали озеро Котокель. Это в Бурятии. Выбор пал на него потому, что его еще в 70-е годы пытались бурить москвичи. И они достали хороший 8-метровый керн, добравшись почти до 10 тысяч лет.
– Но вы же могли воспользоваться их результатами, зачем было вторично бурить?
– Тогда радиоуглеродный метод, которым мы пользуемся для датировки, был еще слабо развит, и ошибки достигали полторы тысячи лет. Нам же удалось углубиться на 14 метров, впервые для нашего региона получив реконструкцию климата на протяжении 48 тысяч лет.
– Какая стояла погода на дворе?
– Весьма комфортная. По крайней мере, лето было такое же теплое, как сейчас. Но короче на месяц-полтора. А зима малоснежная и холодная. Потом перебрались на западную сторону Байкала и последние три года работали на озере Очаул под Качугом. Добрались до 30 тысяч лет. И там первобытным людям жилось неплохо. Олени и другие парнокопытные водились в изобилии.
– Вы только зимой бурите, со льда?
– Вначале – да, а потом стали и летом. Целое плавучее сооружение: на понтонах крепится платформа, на нее ставится бурильная установка. Одно неудобство: когда начинается на озере волнение, приходится работы сворачивать. Зимой никаких помех нет, кроме, конечно, холода, но мы закупили палатку с обогревом, специальную машину с печками, и теперь мороз нашим ребятам не страшен.
Когда ждать ледникового периода
– Какие наиболее интересные события прошлого вы исследовали?
– Вместе с английскими коллегами завершили большой проект по изучению Окинского плато Восточных Саян в районе поселка Орлик. Места там труднодоступные, нанимали местных каюров вместе с лошадьми. Пробурили шесть озер, добыв массу интересных материалов. Но в первую очередь нас заинтересовал этот район тем, что это уникальное место, может, единственное место в Сибири, где обнаружены следы молодого вулканизма. Не взрывные вулканы, а спокойное излияние лавы из конусов и расщелин. Около 800 лет назад извержение закончилось, образовав лавовую реку длиной почти в 70 километров. Нас интересовало – как извержение повлияло на местную растительность.
– Почему произошло изливание лавы?
– Огромный вес ледников сдерживал внутреннее давление земли, а когда они растаяли, освобожденная земля выдавила магму наружу, как пасту из тюбика.
– Кстати, в будущем ледниковые периоды грозят Земле, или это предания старины глубокой?
– Бурение на Байкале подтвердило выводы сербского климатолога Миланковича о цикличности оледенений. Самый известный – 100 тысячелетний. Есть более короткие – в 41 и 26 тысячелетие. Они зависят от наклона земной оси, от сжатости и расширения земной орбиты. Межледниковые периоды длятся примерно 10–15 лет. Мы сейчас находимся в финале такого межледникового периода, который уже тянется 12 тысячелетий. Логично предположить, что он закончится через 3 тысячи лет.
– Вы полагаете, у нас еще есть время насладиться теплом?
– Мы расположены внутри огромного континента, влияние океанов ослаблено, наш климат не реагирует бурно на короткие изменения. Мы почти не заметили малого ледникового периода, длящегося более 300 лет и закончившегося 170 лет назад. Только травяная и кустарниковая растительность немножко поколебалась, а в это время в Англии Темза замерзала. Так что нам нет повода для беспокойства (смеется).
