Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета совместно с зарубежными коллегами изучили донные отложения озера Шира в Хакасии и выяснили, как менялись климатические и экологические условия в регионе расположения водоема на протяжении 150 лет.   

Для этого они провели ряд геохимических, изотопных, магнитных, сейсмоакустических и радиоуглеродных исследований озера, длина которого составляет 9,4 км, максимальная ширина – 5 км, а площадь – около 39 км. Результаты научных изысканий представлены в статье, опубликованной в журнале Radiocarbon.

«Мы исследовали донные отложения озера Шира, которое находится в государственном природном биосферном заповеднике «Хакасский», чтобы выяснить, как менялся климат в районе этого водоема, – рассказывает старший научный сотрудник НИЛ "Лаборатория палеоклиматологии, палеоэкологии, палеомагнетизма" ИГиНГТ Диляра Кузина. – Образцы были отобраны в ходе экспедиции в 2020 году. Послойно, сантиметр за сантиметром мы изучали одну из керновых колонок мощностью 30 сантиметров, добытую со дна озера.  Для определения возраста отложений применялись два метода: радиоуглеродное датирование путем измерения содержания радиоактивного углерода (14C) и определение отношений изотопов 210Pb и 137Cs, что позволило получить очень хорошую возрастную модель. Кроме этого, для уточнения хронологии керна мы использовали методы элементной и изотопной геохимии, а также измеряли магнитную восприимчивость и обращались к историческим документам. Изученные нами слои донных отложений охватывают период примерно с 1870 по 2020 год».

Озерные отложения хранят информацию, начиная с момента их формирования. Подобно годовым кольцам деревьев, слойки озера содержат данные о том, какими были окружающие условия, климат прошлых лет и испытывало ли оно антропогенное воздействие в те или иные периоды времени. 

«Отложения озер являются прекрасными архивами изменения климата прошлого, поскольку условия окружающей среды напрямую воздействуют на осадок, который накапливается на дне водоемов. Например, в сухую, жаркую погоду в озера поступает меньше воды, идет обильное испарение, концентрация элементов, растворяющихся в воде, увеличивается, и в конце концов они могут выпасть в осадок в виде солей или карбонатов», – сообщила Д.Кузина.

Она добавила, что, изучая такой осадок, можно «расшифровать», какими были условия осадконакопления.

Старший научный сотрудник объяснила, что именно удалось выяснить международной группе:

«Мы установили, что в регионе этого озера в период с 1870 по 1900 год преобладал теплый и влажный климат, затем он изменился на диаметрально противоположный. В 1900–1940 годах климат был холодным и сухим. В этот период озеро Шира стало соленым, голомиктическим (происходило вертикальное перемешивание вод до дна). В 1940–1963 годах озеро было стратифицированным (температура и плотность воды на разных глубинах отличалась), а местами меромиктическим (так называют водоем, в котором практически отсутствует циркуляция воды между слоями различной минерализации). С 1963 по 2000 год наблюдался рост солености озера. При этом в период с 1994 по 2003 год озеро приобрело соленый меромиктический характер с бескислородными условиями в глубоководных слоях. В донных отложениях озера в последние годы зафиксировано антропогенное воздействие и промышленное загрязнение».

Как рассказал один из авторов статьи, заместитель директора по научной деятельности ИГиНГТ Павел Крылов, ученые КФУ были первыми, кто получил данные о мощности донных отложений озера Шира и структуре их залегания.

«До этого существовала только карта глубин, полученная с помощью бытового эхолота, – говорит он. – Мы провели сейсмоакустические исследования и получили уникальные разрезы. С помощью сейсмических разрезов была определена структура залегания донных отложений и наиболее благоприятное место отбора керновых колонок», – сказал он.

П.Крылов акцентировал внимание на том, что места отбора керновых колонок озерных отложений нужно выбирать с особой тщательностью, чтобы результаты их лабораторных исследований были наиболее достоверными.

«Предварительные сейсмоакустические исследования проводятся крайне редко ввиду отсутствия аппаратуры, позволяющей работать на небольших водоемах, – поделился он. – Геофизиками КФУ разработан электродинамический излучатель акустических волн «Бумер», который мы применяем на каждом объекте перед отбором керновых колонок».

Озерные отложения, по мнению палеоклиматологов, тысячелетиями  способны «записывать» и хранить данные об изменениях окружающей среды и климата. Сейчас ученые исследуют еще один керн, отобранный в 2020 году во время экспедиции, его длина  5 метров.  Он содержит запись того, как менялись условия осадконакопления в озере Шира на протяжении последних 9 тысяч лет. На сегодняшний день изучены магнитные свойства керна, выяснено, какие изменения магнитного поля происходили в этот период.

Научная работа проводилась в рамках гранта РНФ «Общая картина изменений климата и его воздействие на окружающую среду и общество в северной и центральной частях Евразийского континента со времени последнего оледенения: реконструкция по геологическим и палеобиологическим данным». (Руководитель – проректор по направлениям нефтегазовых технологий, природопользования и наук о Земле КФУ, профессор ИГиНГТ Данис Нургалиев).