Не всегда в поисках древних лесов надо отправляться в отдаленные районы нашей страны. Иногда их следы можно обнаружить, как это ни странно, даже в крупных городах, где первоначальные ландшафты полностью преобразованы человеком. Речь, конечно, идет не о «живых», а об особых, погребенных лесах, сохранившихся в недрах земли с незапамятных времен.
Мало кто из ленинградцев знал о существовании Черной Горы, расположенной на северной окраине Большого Ленинграда, в районе Парголово. И не удивительно, так как «горой» было названо Шуваловское болото — крутосклонный торфяной холм, метров на пять-шесть возвышавшийся над окружающей местностью. Сейчас Шуваловское болото осушено и почти полностью выработано: добыча торфа велась здесь многие десятилетия.
Но это болото знаменито не своими размерами, а открытием здесь в 1906 году В. Н. Сукачевым погребенных лесов в так называемом пограничном горизонте торфяников. На Шуваловском болоте этот горизонт — черный пласт сильно разложившегося, мазеобразного торфа — хорошо выделяется по стенкам карьеров, осушительных канав, на более светлом фоне торфяной залежи. В нем погребены пни и стволы крупных деревьев — остатки некогда могучих лесов. Иногда в глубинах торфяной залежи обнаруживают сплошной настил из хорошо сохранившихся стволов деревьев, которые местные жители используют на постройку сараев, заготавливают на дрова и т. д.
Почти столетие ученые многих стран мира пытаются разгадать тайну образования погребенных лесов, залегающих в толщах болот умеренного пояса северного полушария. В самом конце прошлого века крупнейший немецкий болотовед Вебер обратил внимание на одну характерную особенность стратиграфии верховых болот Северо-Запада Европы, и в частности Северо-Германской низменности: под толщей светлого, слабо разложившегося, молодого сфагнового торфа он обнаружил пласт темного, сильно разложившегося, старого торфа. Контакт между этими слоями Вебер назвал пограничным горизонтом и связал его образование со значительными климатическими изменениями в прошлом.
По этой гипотезе пограничный горизонт сформировался при переходе от сухого и теплого суббореального периода к влажному и холодному субатлантическому. Археологические находки на болотах показали, что этот природно-климатический перелом произошел около середины 1-го тысячелетия до нашей эры, т. е. примерно 2,5 тысячи лет назад. Климатическая концепция Вебера получила широкое распространение в Западной Европе и в нашей стране, однако не все исследователи считали ее верной.
Ученые были единодушны лишь в том, что погребенные в торфяных толщах леса свидетельствуют о пересыхании болот в прошлом. Иначе как могли существовать здесь крупные, хорошо развитые деревья, растущие обычно на минеральных грунтах? Известно, что на современных торфяниках лесная растительность находится в угнетенном состоянии или вообще отсутствует. Древесные породы в условиях сильной обводненности приобретают здесь болотный облик: они чахлы, низкорослы, стволы их часто искривлены, а корневая система приурочена к тонкому, самому верхнему слою торфа.
Но так было не всегда. Существовали в прошлом периоды, когда болота пересыхали и на их поверхности появлялись хорошо развитые древостой. Именно в такие периоды и образовались на Шуваловском болоте и других торфяниках пограничные горизонты. В те далекие от нас времена на Черной Горе шумел сосновый ор, который, как было установлено, достигал высоты 5 метров. Кроме сосны на европейских болотах росли реза и ель, а на востоке нашей страны — лиственница.
Исследовав Шуваловское болото, В. Н. Сукачев в 1914 году опубликовал работу «О пограничном горизонте торфяников в связи с вопросом о колебании климата в послеледниковое время», где он дал блестящий анализ проблемы и высказал предположение о широком распространении погребенных лесов на торфяниках Русской равнины.
В дальнейшем это предположение полностью подтвердилось: погребенные болотные леса были обнаружены на многих торфяниках Европейской части СССР и на Урале. В последние годы М. И. Нейштадт — крупнейший знаток истории древних лесов — открыл их в Сибири, а автор этих строк — на Дальнем Востоке. За пределами нашей страны аналогичные образования известны в Западной Европе, Японии и на Аляске. Таким образом, выявилась огромная территория, где действовали какие-то природные факторы, приводившие к пересыханию болот и появлению на них лесов. Все это позволяет рассматривать пограничный горизонт как одно из наиболее значительных и загадочных природных явлений голоцена.
Погребенные болотные леса как свидетели изменения природных условий прошлого издавна привлекали внимание палеогеографов, лесоводов, болотоведов и даже археологов, высказывавших самые различные предположения о причинах их образования. Исследования последних лет приблизили нас к решению этой загадки.
Два основных взаимосвязанных вопроса интересовали ученых: когда и почему возникали лесные фазы на болотах? На первый вопрос — когда? — был получен вполне определенный ответ с помощью радиоуглеродного метода, позволяющего определять возраст органических материалов с большой точностью.
Своеобразный пограничный горизонт прослеживается и в пойменных отложениях некоторых рек Русской равнины, где также обнаруживаются погребенные леса — остатки лесной растительности, развивавшейся на поймах в засушливые периоды.
Радиоуглерод — изотоп углерода — образуется в атмосфере под действием космических лучей и накапливается растениями в период их жизни. Когда растение отмирает, начинается процесс распада изотопа. Скорость распада хорошо известна ученым, что позволяет, сравнивая содержание радиоуглерода в погибшем и живом растении, установить абсолютный возраст древнего материала.
Первые радиоуглеродные датировки по Шуваловскому болоту оказались неожиданными. Выяснилось, что пласт стволов и пней деревьев в пограничном горизонте имеет возраст около 4 тысяч лет, а вышележащий «молодой» сфагновый торф — 3,2 тысячи лет. В данном случае пограничный горизонт оказался по крайней мере на тысячу лет старше, чем думали Вебер и его последователи.
Погребенные леса были датированы на болотах: Тесово-Нетыльское (Новгородская область) — 2,8 тысячи лет назад, Берендеево (Ярославская область) — 4 и 4,7 тысячи лет, Осеченское (Калининская область) — 2,9 тысячи лет назад. На болоте Черновском близ Свердловска возраст пограничного горизонта — 4,6 тысячи лет, а вышележащего молодого сфагнового торфа — 4 тысячи лет. На верховых болотах Западной Сибири пограничный горизонт формировался около 4 тысяч лет назад. Здесь имеются и более древние слои с погребенными лесами, датируемые 6,5; 7,5 и 8,5 тысячи лет. Наиболее древний аналог пограничного горизонта обнаружен на болоте Уанди на Сахалине. Слой сильно разложившегося торфа с пнями и стволами лиственницы образовался здесь в интервале 8,3—9,5 тысячи лет назад!
Сильно колеблется возраст пограничного горизонта на болотах Северо-Западной Европы, хотя там не отмечается столь древних датировок, как в СССР. Большинство радиоуглеродных дат относится к интервалу 2—3,6 тысячи лет назад.
Серии радиоуглеродных дат показали, что пограничные горизонты на болотах Северной Евразии могут иметь самый различный возраст. Это, казалось, наносит удар климатической концепции Вебера, основанной на представлении об одновременном образовании пограничных горизонтов на всех болотах во время засушливого суббореального периода.
Положение осложняется тем, что на многих болотах выявляется не один, а несколько темных слоев сильно разложившегося торфа с древесными остатками. Еще в начале нашего столетия Потонье обнаружил двухслойный пограничный горизонт на верховых болотах близ Гифхорна в Германии. И хотя Вебер рассматривал один из этих слоев как результат случайного пожара, дальнейшие исследования коллектива болотоведов под руководством Овербека подтвердили наличие двух слоев сильно разложившегося торфа в этом районе.
Важную роль сыграла работа шведского исследователя Гранлунда, обнаружившего на болотах Южной Швеции пять разновозрастных слоев сильно разложившегося торфа, которые он называл поверхностями возвратного развития. Эти поверхности получили следующие датировки: 1200 год нашей эры, 400 год нашей эры, 600 год до нашей эры, 1200 год до нашей эры и 2300 год до нашей эры. Позднее в торфяных залежах Северо-Западной Европы было выделено около полутора десятков подобных образований. В результате многие западноевропейские ученые начали рассматривать пограничный горизонт как одну из многочисленных поверхностей возвратного развития, которые вряд ли могут отражать общеклиматические изменения в прошлом. Интерес к пограничному горизонту и климатической концепции Вебера стал угасать.
В СССР несколько слоев сильно разложившегося торфа с погребенными лесами впервые — в 20-х годах — обнаружил Д. А. Герасимов в Калининской области на болоте Галицкий Мох. Затем они были отмечены на многих болотах лесной зоны Европейской части СССР и Урала. На торфяниках Среднего Урала выделяются три горизонта погребенных болотных лесов; нижний из них относится к первой половине 3-го тысячелетия до нашей эры. Еще более удивительная картина выявилась в Сибири и на Дальнем Востоке, где на болотах обнаружилось несколько слоев с погребенными лесами; древнейший из них возник в 6—7-м тысячелетиях до нашей эры.
Теперь уже нельзя сомневаться в том, что погребенные леса могли существовать на наших болотах в самые различные этапы голоцена, а не только в суббореальном периоде, как это считали ранее.
Формально мы, конечно, не имеем права сопоставлять эти древние леса с пограничным горизонтом Вебера, который придавал данному термину вполне определенный хронолого-стратиграфический смысл. Но дело заключается не столько в термине, который можно изменить или заменить, сколько в вопросе о происхождении и причинах образования на болотах слоев сильно разложившегося торфа и появлении на торфяниках хорошо развитой лесной растительности.
Климатическая гипотеза Вебера, согласно которой пограничный горизонт образовался в теплых и сухих условиях суббореального периода, с учетом новых данных о разновозрастности этого слоя нуждается в существенных уточнениях. В этой связи следует вспомнить слова В. Н. Сукачева (100914) о том, что «одно из крупных затруднений, которое встречает гипотеза Вебера,— это необходимость доказать одновременность происхождения пограничного горизонта в различных торфяниках, что неминуемо должно быть, раз возникновение этого горизонта связано с общими изменениями климата». При такой постановке вопроса следовало бы признать, что пограничный горизонт не связан с общеклиматическими изменениями в прошлом.
Еще в начале нашего века немецкий исследователь Шталь возникновение пограничного горизонта связывал не с изменением климата, а с колебаниями уровня грунтовых вод. Эта гипотеза вызвала критику авторитетного палеоботаника фон Поста, считавшего, что развитие верховых болот зависит не от уровня грунтовых вод, а лишь от количества атмосферных осадков. Подобного представления, поддержанного В. Н. Сукачевым, долго придерживались многие исследователи.
Большинство ученых до последнего времени все же считали, что пограничный горизонт формировался в суббореальный период, когда, как думали, климат был значительно суше и теплее современного, что вызвало мощную волну проникновения степной растительности в лесную зону. Но, как показали последующие работы, климат суббореального периода не был однородным. Лишь в середине периода климат действительно был теплым и сухим, а болота зарастали лесной растительностью. Но даже и тогда наступания степи на лес не происходило.
Другие исследователи связывают образование пограничного горизонта с колебаниями уровня грунтовых вод или с особенностями саморазвития болот, которые, нарастая, как бы отрываются от подземных вод и пересыхают. Н. И. Пьявченко, изучивший многие болота Русской лесостепи, пришел к заключению, что образование пограничного горизонта происходило при активной деятельности аэробных грибов и бактерий в условиях переменного водного режима.
В последнее время ряд зарубежных ученых пытается выяснить, является ли одновозрастным в пределах одного болота отдельный сильно разложившийся слой торфа? Большой интерес представляет исследование Шнееклота, определившего в 60-х годах возраст двух таких слоев на верховом торфянике Большого болота близ Гифхорна в ФРГ. На основе радиоуглеродных датировок он установил значительные колебания возраста каждого из этих слоев в различных пунктах торфяника. Для пограничного горизонта эти колебания составили 500 лет, а для нижележащего слоя сильно разложившегося торфа — 1000 лет. Исходя из этого, Шнееклот пришел к заключению, что главную роль в образовании слоев сильно разложившегося торфа на Большом болоте сыграли местные гидрологические факторы, а не общеклиматические изменения.
Вывод Шнееклота по одному болоту, конечно, не решает проблему происхождения пограничного горизонта, а лишь указывает на ее сложность и на необходимость дальнейшего изучения природы образования и возраста слоев сильно разложившегося торфа на самых различных болотах. Исходной предпосылкой может служить несомненный факт пересыхания торфяников во время образования пограничного горизонта и других слоев сильно разложившегося торфа. Об этом в первую очередь свидетельствуют остатки крупных экземпляров деревьев, которые могли появиться здесь только в результате значительного иссушения поверхностных слоев торфа.
Об усыхании болот говорят и приуроченные к пограничному горизонту стоянки древнего человека, который мог продвигаться на пересохшие торфяники и сооружать свои поселения в сравнительно благоприятных для жизни условиях. Такие стоянки обнаружены в последнее время на болотах Русской равнины и Урала. Эти находки придают проблеме погребенных лесов новое звучание и открывают интересные перспективы в исследовании сложных вопросов взаимозависимости и взаимосвязи между природой и человеком в прошлом.
Предметом дискуссии является вопрос о том, вызывалось ли пересыхание торфяников общими или местными изменениями климатического и гидрологического режима. Ответ можно получить только на основе детального изучения истории развития отдельных наиболее представительных торфяников и анализа всего комплекса физико-географических факторов, способствовавших формированию пограничного горизонта.
В этом отношении Черная Гора под Ленинградом представляла особый интерес, так как пограничный горизонт прослеживается здесь в своем классическом виде — по стенкам многочисленных карьеров и осушительных канав на всей площади торфяника. Несколько лет назад был подробно исследован пограничный горизонт этого теперь почти исчезнувшего болота (Хотинский, 1971). Были изучены десятки разрезов торфяной залежи, что позволило восстановить историю Черной Горы, возникшей, как показал радиоуглеродный метод, около 10 тысяч лет назад.
Оказалось, что на этом торфянике имеется не один, а три слоя сильно разложившегося торфа с погребенными лесами, относящимися к различным этапам прошлого. Нижний из них, как выяснилось, образовался еще в бореальном периоде, около 8 тысяч лет назад. В это время болото сильно пересыхало и на его поверхности появились березовые и сосновые леса. Небольшие озерки, существовавшие ранее на торфянике, пересохли. Эти гидрологические изменения на болоте совпали с падением уровня вод в Финском заливе в конце так называемого анцилового времени. Именно это падение уровня Балтики и вызвало понижение уровня грунтовых вод в районе Черной Горы, что в свою очередь привело к пересыханию торфяника и образованию нижнего слоя сильно разложившегося торфа.
В 6—7-м тысячелетиях до нашей эры на месте Балтики существовало Анциловое озеро, уровень которого был значительно ниже современного.
При переходе от атлантического периода к суббо-реальному произошли новые значительные изменения в развитии Черной Горы. Болото снова пересохло, и здесь образовался средний слой сильно разложившегося торфа — собственно пограничный горизонт — с мощными пнями и стволами погребенных деревьев. Один из таких пней сосны диаметром 35 сантиметров на уровне корневой шейки был датирован по радиоуглеродному методу примерно 4,1 тысячи лет.
Эта сосна имела возраст 120 лет и достигала высоты около 25 метров. Такие сосны растут обычно не на болотах, а на минеральных грунтах. По свидетельству ботаников, изучавших Черную Гору до ее интенсивной разработки, высота сосен, которые росли на ее поверхности, не превышала 2,5 метра. Таким образом, четыре тысячелетия назад существовавшие на болоте сосновые леса имели совершенно иной облик по сравению с современными.
Это время относится к средней части суббореального периода, когда произошел значительный спад уровня вод в Балтике. Регрессия моря около 4,1 тысячи лет назад вызвала падение зеркала грунтовых вод в прибрежных районах, что повлияло на изменение гидрологического режима Черной Горы. Ослабление подпора грунтовых вод и на этот раз содействовало пересыханию торфяников, образованию слоя сильно разложившегося торфа и появлению на нем хорошо развитых древостоев.
Местные факторы также играли важную роль в формировании пограничного горизонта на Черной Горе. Особенности рельефа и водного режима в различных частях торфяника могли подчеркивать или, напротив, затушевывать воздействие климатических и общегидрологических изменений на характер торфонакопления. Само образование пограничного горизонта приводило к существенному изменению гидрологии болота. Сильно разложившийся торф в пограничном горизонте — типичное коллоидальное тело, которое при набухании становится водонепроницаемым. В результате образуется водоупор, создающий новые условия для распределения влаги на торфянике.
Нельзя обойти молчанием поставленный еще Вебером вопрос о возможности тысячелетнего перерыва торфонакопления и о разрушении верхних слоев болот во время образования пограничного горизонта.
Действительно, радиоуглеродные даты подтверждают, что на уровне контакта пограничного горизонта с вышележащим молодым сфагновым торфом часто наблюдается значительный хронологический перерыв. Этот перерыв в торфонакоплении достигает в Северо-Западной Европе 800 лет. Радиоуглеродные датировки на болотах Русской равнины и Урала также свидетельствуют о перерыве в развитии торфяников во время образования пограничного горизонта. Наибольший перерыв (около 650 лет) зафиксирован в разрезе болота Черновское на Среднем Урале.
Все это заставляет снова вернуться к старой веберовской гипотезе о тысячелетнем перерыве в развитии верховых болот, что в ряде случаев может объяснить разновременность пограничного горизонта как в пределах одного торфяника, так и на различных болотах.
После образования пограничного горизонта на Черной Горе восстановились обычные болотные комплексы растительности. Однако около 800 лет назад болото снова пересохло и накопился верхний слой сильно разложившегося торфа с древесными остатками. Его образование происходило в период значительного изменения растительного покрова во многих районах Русской равнины, где господствовавшие ранее ельники сменились березовыми и сосновыми лесами.
Одновременность подобного изменения состава лесов на больших территориях позволяет искать причину этого явления в естественных преобразованиях физико-географических условий, а не в воздействии aнтропогенных факторов. Возможно, что и третий, верхний слой сильно разложившегося торфа на Черной Горе отражает изменения гидрологического режима Балтики и прибрежных территорий в сравнительно недалеком прошлом.
Изучение Черной Горы показало, что пограничный горизонт и другие слои сильно разложившегося торфа имеют одно происхождение: они образовывались во время пересыхания болота. В периоды образования этих слоев происходило понижение уровня грунтовых вод, связанное в свою очередь с падением уровня вод в Балтике. Ослабление подпора со стороны подземных вод и обусловило пересыхание торфяников и превращение поверхностных слоев торфа в своеобразную почву, на которой могла хорошо развиваться лесная растительность.
Напротив, во время подъема вод в Балтике уровень грунтовых вод в прибрежных районах повышался. Шуваловское болото и другие торфяники насыщались влагой и как бы вновь оживали. Подтопленные деревья падали на поверхность торфяников и захоронялись под слоями нараставшего молодого торфа.
Накапливается все больше палеогеографических данных о том, что гидрологическая система «море — грунтовые воды — реки и озера» была взаимосвязана и находилась в непрерывной динамике. Пограничные горизонты и другие слои сильно разложившегося торфа с погребенными лесами — важные свидетели «дыхания» этой системы в прошлом, выявляющие спады уровня вод в гидрологической сети обширных территорий.
Остается ответить на вопрос о том, связаны ли эти гидрологические изменения с общеклиматическими колебаниями в голоцене? Некоторые западноевропейские исследователи, как уже отмечалось, отрицают такую связь. Но изучение болот на огромных пространствах нашей страны позволяет по-иному подойти к решению этой проблемы.
Среди многочисленных болотных слоев с погребенными лесами, имеющих региональное значение, можно выделить три главных, отражающих одновременные и значительные изменения природной ситуации на огромных территориях. Такие слои, судя по радиуглеродным датам, образовались около 3,5; 5 и 8,5 тысячи лет назад, причем два из них хорошо выражены на болотах Европейской части СССР, а третий — в Сибири и на Дальнем Востоке. При этом оказалось, что они точно совпадают с наиболее теплыми этапами голоцена — тремя термическими максимумами глобального масштаба. Такое соответствие не случайно, так как именно климат определял в значительной степени характер гидрологического режима огромных территорий. Под этим углом зрения высказанная в начале текущего столетия климатическая гипотеза Вебера, несмотря на некоторые неточности хронологического и другого порядка, оказалась в принципе верной.
Связь погребенных болотных лесов с колебаниями уровня грунтовых вод в прошлом может иметь большое практическое значение. Напомним, что только разведанные болота СССР занимают площадь более 70 миллионов гектар. Это огромная территория практически выключена из сферы полноценного освоения, и в частности лесного хозяйства, так как древостой на современных болотах низкопродуктивны или полностью отсутствуют. Вместе с тем при определенной системе мелиоративных работ можно добиться условий образования искусственного пограничного горизонта и увеличения продуктивности лесов на торфяниках. Конечно, при осуществлении подобных работ в каждом случае следует учитывать местные гидрологические, климатические и другие факторы. Нужно также помнить, что в ряде районов нашей страны — южной части лесной зоны и в лесостепи — болота играют важную водоохранную роль. Не менее существенно и палеогеографическое значение торфяников — этих уникальных хранителей истории природы прошлых эпох.