Assessment of changes in paleoenvironment during mis 6 on the western edge of continental Europe (Brittany, France) based on humus substances

Abstract

The article considers changes of paleoenvironment on the western edge of continental Europe using the example of the Nantua section deposits, the formation period of which falls on the Middle Pleistocene cryochron corresponding to MIS 6 and, possibly, the transition to MIS 5e. The approach used is based on a set of characteristics of specific carbonaceous (humus) substances contained in the deposits, including its most reflective component – humic acids (HA). It is shown that the correlation coefficients of the indicator parameters of the composition and properties of modern humic acids in soils, obtained using different methods for studying their molecular features, are within 0.78–0.90. Based on the changes in the characteristics of the humus component of the deposits, it was established that the latter were formed in changing conditions, when, against the background of general coldness of the climate, there were five relative warmings of varying severity, which caused the appearance of clear signs of pedogenesis and primitive paleosols formation. A trend towards increasing moisture conditions was revealed, which is manifested in an increase in the proportion of fulvic acids relative to humic acids and a decrease in the absolute values of Cha:Cfa. Preliminary calculations of the average long-term air temperatures and the duration of the biological activity period (BAP) showed that their possible limits, respectively, lay between minus 5.9°C and –7.8°C and 52–80 days. The terms “humus” and “humus substance system” are used as synonyms in this paper.

References

1.    Бабанин В.Ф., Трухин В.И., Карпачевский Л.О. и др. Магнетизм почв. Ярославль, 1995. 223 с.
2.    Бажина Н.Л., Дергачева М.И. Флуоресцентные свойства гуминовых кислот почв разных условий формирования // Почвы и окружающая среда. 2021. Т. 4, № 4. Е167. https://doi.org/10.31251/pos.v4i4.167
3.    Бирюкова О.Н., Орлов Д.С. Период биологической активности почв и его связь с групповым составом гумуса // Науч. докл. высшей школы. Биолог. науки. 1978. № 4. С. 115–119.
4.    Глушанкова Н.И. Палеогеографическое значение состава гумуса погребенных почв и новейших отложений // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 1968. № 1. С. 80–90.
5.    Дергачева М.И. Археологическое почвоведение. Новосибирск, 1997. 231 с.
6.    Дергачева М.И. Гумусовая память почв // Память почв: почва как память биосферно-геосферно-антропосферных взаимодействий. М., 2008. С. 530–560.
7.    Дергачева М.И. Система гумусовых веществ как основа диагностики палеопочв и реконструкции палеоприродной среды. Новосибирск, 2018. 292 с. https://doi.org/10.15372/SYSTEM2018DMI
8.    Дергачева М.И., Бажина Н.Л., Седов С.Н. и др. Гумусовая составляющая педоседиментов конца сартанского криохрона в бассейне реки Надым (Западная Сибирь) // Почвы и окружающая среда. 2024. Т. 7, № 1. Е263. https://doi.org/10.31251/pos.v7i1.263
9.    Дергачева М.И., Вашукевич Н.В., Гранина Н.И. Гумус и голоцен-плиоценовое почвообразование в Предбайкалье. Новосибирск, 2000. 204 с.
10.    Дергачева М.И., Деревянко А.П., Феденева И.Н. Эволюция позднеплейстоцен-голоценового времени в Горном Алтае (реконструкция по педогенным признакам). Новосибирск, 2006. 144 с.
11.    Дёмкин В.А., Дергачева М.И., Борисов А.В. и др. Эволюция почв и изменение климата восточно-европейской полупустыни в позднем голоцене // Почвоведение. 1998. № 2. С. 148–157.
12.    Золотарева Б.Н., Дёмкин В.А. Изменение гумусного состояния почв сухих степей приволжской возвышенности за последние 3500 лет // Агрохимия. 2013. № 9. С. 21–32.
13.    Золотарева Б.Н., Фоминых Л.А., Холодов А.Л. и др. Состав гумуса разновозрастных погребенных почв тундровой зоны // Почвоведение. 2009. № 5. С. 540–550.
14.    Зыкина В.С., Зыкин В.С. Лессово-почвенная последовательность и эволюция природной среды и климата Западной Сибири в плейстоцене. Новосибирск, 2012. 477 с.
15.    Курбанова Ф.Г. Почвы археологических памятников как индикаторы динамики природной среды центра Русской равнины во второй половине голоцена: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2021. 26 с.
16.    Лаврик Н.Л. Изучение полидисперсных свойств молекул гуминовых кислот с помощью люминесцентной спектроскопии // Химия в интересах устойчивого развития. 2003. Т. 11, № 5. С. 751–755.
17.    Лбова Л.В., Резанов И.Н., Калмыков Н.П. и др. Природная среда и человек в неоплейстоцене (Западное Забайкалье и Юго-Восточное Прибайкалье). Улан-Удэ, 2003. 208 с.
18.    Методические указания по определению содержания и состава гумуса в почвах / В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова. Л., 1975. 105 с.
19.    Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М., 1990. 325 с.
20.    Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М., 1981. 272 с.
21.    Паркер С. Фотолюминесценция растворов / С. Паркер. М., 1978. 510 с.
22.    Седов С.Н., Хохлова О.С., Синицын А.А. и др. Позднеплейстоценовые палеопочвенные серии как инструмент локальной палеогеографической реконструкции (на примере разреза Костенки 14) // Почвоведение. 2010. № 8. С. 938–955.
23.    Сильверстейн Р., Вебстер Ф., Кимл Д. Спектрометрическая идентификация органических соединений. М., 2011. 557 с.
24.    Тихова В.Д., Фадеева В.П., Дергачева М.И. и др. Использование кислотного гидролиза для анализа состава гуминовых кислот разного генезиса // Журн. прикл. химии. 2008. Т. 81, № 11. С. 1841–1846.
25.    Якименко О.С., Седов С.Н., Соллейро Д. Гумусное состояние современных и погребенных вулканических почв Мексики и его значение для палеогеографической интерпретации тефропочвенных серий // Почвоведение. 2007. № 3. С. 305–308.
26.    Aseeva E., Makeev A., Kurbanova F. et al. Paleolandscape reconstruction based on the study of a buried soil of the Bronze age in the Broadleaf forest area of the Russian Plain // Geosciences. 2019. Vol. 9. S. 111. P. 5–27. https://doi.org/10.3390/geosciences9030111
27.    Danukalova G., Lefort J.-P., Monnier J.-L. et al. Sedimentological and malacological comparisons between the Upper Saalian and Upper Weichselian loess superimposed in the Nantois cliff (Brittany, France): Reconstruction of their environments south of the British Ice Sheet // Journal of Archaeometry. 2017. Vol. 2(41-2). P. 63–84. https://doi.org/10.4000/archeosciences.5001
28.    Dergacheva M. Pedohumic method in paleoenvironmental reconstructions: an example from Middle Siberia // Quaternary International. 2003. Vol. 106–107. P. 73–78.
29.    Dergacheva M., Fedeneva I., Bazhina N. et al. Shestakovo site of Western Siberia (Russia): Pedogenic features, humic substances and paleoenvironment reconstructions for last 20–25 ka // Quaternary International. 2016а. Vol. 420. P. 199–207. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.10.087
30.    Dergacheva M., Nekrasova O., Uchaev A. et al. Sarykul paleosols of the Miass quarry (Southern Urals) from the standpoint of paleopedology // Quaternary International. 2016б. Vol. 420. https://doi.org/10.17223/19988591/36/1
31.    Dergacheva M., Uchaev A., Nekrasova O. et al. Permafrost soil humic acids and their use in diagnosis of environment of Pleistocene cold periods // 5th European conference on permafrost: book of abstracts. Chamonix, France, June 23 – July 01. 2018. P. 633–634.
32.    Fedeneva I., Dergacheva M. Soilscape evolution of West Tien Shan during the Late Pleistocene based on humus properties of the Obi-Rakhmat archaeological site // Quaternary International. 2006. Vol. 156–157. P. 60–69.
33.    Lefort J.P., Danukalova G.A., Ansart A. et al. Migrations neandertaliennes et variations climatiques pendant le Saalien superieur // JOURNéE DU "CREAAH" ARCHéOLOGIE ARCHéOSCIENCES HISTOIRE. Rennes. 2018. P. 1–2.
34.    Makeev A. Pedogenic alteration of Aeolian sediments in the upper loess mantles of the Russian Plain // Quaternary International. 2009. Vol. 209. P. 79–94.  https://doi.org/10.1016/j.quaint.2009.03.007
35.    Makeev A., Lebedeva M., Kaganova A. et al. Pedosedimentary environments in the Caspian Lowland during MIS 5 (Srednaya Akhtuba reference section, Russia) // Quaternary International. 2021. P. 11–24.  https://doi.org/10.1016/j.quaint.2021.03.015
36.    Le Borgne E. Susceptibilite Magnetique anormal du sol surperficiel // Annales de Geophysique. 1955. Vol. 1, № 4. P. 399–419.
37.    Rusakov A., Makeev A., Khokhlova O. et al. Paleoenvironmental reconstruction based on soil buried under Scythian fortification in the southern forest-steppe area of the East European Plain // Quaternary International. 2019. Vol. 502. P. 197–217.  https://doi.org/10.1016/j.quaint.2018.05.016
38.    Watanabe M., Tanaka H., Sakagami K. et al. Evaluation of Pg absorption strength of humic acids as a paleoenvironmental indicator in buried paleosols on tephra beds, Japan // Quaternary International. 1996. Vol. 34–36. P. 197–203.
39.    Welte E. Neuere Ergebnisse der Humusforschung // Angew. Chtmie. 1955. Vol. 67. P. 345–351.