Cladocera communities of Lake Arcto-Pimberto (Nenets Autonomous District) in the Middle and Late Holocene

The analysis of the subfossil Cladocera community in the bottom sediments from Lake Arcto-Pimberto located in the Pechora River delta (Nenets Autonomous District) was carried out. A 95-cm-long continuous core of bottom sediments was collected in the deepest part of the lake and covers approximately 6400 years of sediment accumulation during Middle and Late Holocene. 17 cladoceran taxa were identified in the studied core. Species with Holarctic and Palearctic distributions prevailed in the lake. Most of the identified subfossil remains belong to pelagic species living in the open part of the lake. Found fragments of chitinized remains of Rhynchotalona falcata and Alonopsis elongata indicate the presence of sandy soils in the water body. The samples were dominated by Bosmina (Eubosmina) longispina and Chydorus cf. sphaericus, which are evenly distributed along the continuous sediment core. We have studied the history of the development and evolution of the lake based on changing of the taxonomic composition of microcrustaceans in the bottom sediment core. The structure of the subfossil Cladocera community stayed relatively constant. The ratio of pelagic and littoral-phytophilic taxa changed slightly. Depending on the changes in the species composition of the cladoceran assemblage, the sediment core was divided into 4 ecological zones. In the early history of sedimentation in the lake, there is a small peak in the abundance of crustaceans, followed by decrease and further gradual increase towards the upper horizons of the column. Between from 5700 cal. years BP to 2100 cal. years BP there is an increase in abundance of pelagic organisms, with a decrease in abundance of littoral taxa. This marks the presence of a well-developed pelagic part of the reservoir at that time. In the upper zones, we observe the taxonomic diversity of littoral organisms and an increase in abundance of their remains. The Shannon-Weaver species diversity Index showed a simple organization of the community of subfossil Cladocera. The Pantle and Buck saprobity Index characterized the lake as oligosaprobic, this status is maintained throughout its evolution of the lake.

1. Бабушкин А.Г. (2007). Гидрохимический мониторинг поверхностных вод Ханты-Мансийского автономного округа – Югры. Новосибирск: Наука. 152 с.

2. География и мониторинг биоразнообразия (2002) / Под ред. Н.С. Касимова, Э.П. Романовой, А.А. Тишкова. М.: Изд-во НУМЦ. 432 с.

3. Ибрагимова А.Г. (2020). Тафоценозы Сladocera (Branchiopoda, Crustacea) гляциогенных озер европейской части России. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Казань: КФУ. 23 с.

4. Клименко В.В., Климанов В.А., Сирин А.А. и др. (2001). Изменение климата на западе Европейской части России в позднем голоцене // ДАН. Т. 376. № 5. С. 679–683.

5. Коковкин А.В. (2016). Река Печора // Известия Коми отделения РГО. Вып. 1 (17)) / Мат-лы Комплексной Печорской экспедиции. Сыктывкар: Геопринт. С. 7–8.

6. Коровчинский Н.М., Котов А.А., Синев А.Ю. и др. (2021). Ветвистоусые ракообразные (Crustacea: Cladocera) Северной Евразии. Т. I–II. М.: Товарищество научных изданий КМК. 544 с.

7. Котов А.А., Синев А.Ю., Глаголев С.М. и др. (2010). Ветвистоусые ракообразные (Cladocera) // Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод европейской России. М.: Товарищество научных изданий КМК. С. 151–276.

8. Лавриненко И.А. (2018). Карта техногенной нарушенности растительного покрова Ненецкого автономного округа // Современные проблемы ДЗЗ из космоса. Т. 15. № 2. С. 128–136. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2018-15-2-128-136

9. Любарский Е.Л. (1974). К методике экспресс-квалификации и сравнения описаний фитоценозов // Количественные методы анализа растительности. Уфа: БФАН СССР. С. 39‒42.

10. Мануйлова Е.Ф. (1964). Ветвистоусые рачки (Cladocera) фауны СССР. М.–Л.: Наука. 328 с.

11. Минеев О.Ю., Минеев Ю.Н. (2002). Птицы дельты реки Печоры // Рус. орнитол. журн. Экспресс-выпуск. Т. 11. № 183. С. 373–381.

12. Никонова А.Н. (2015). Трансформация пойменных экосистем дельты Печоры в зоне влияния Кумжинского газоконденсатного месторождения (Ненецкий Автономный Округ) // Известия РАН. Сер. географическая. № 5. С. 117–129. https://doi.org/10.15356/0373-2444-2015-5-117-129

13. Никонова А.Н. (2016). Трансформация экосистем дельты Печоры в зоне влияния Кумжинского газоконденсатного месторождения (Ненецкий Автономный Округ). Автореф. дис. … канд. геогр. наук. М.: ИГ РАН. 29 с.

14. Орлова Ю.С. (2013). Использование индексов биологического разнообразия для анализа альгофлоры бассейна р. Алатырь // Вестн. Мордовского ун-та. № 3–4. С. 53–57.

15. Прейс Ю.И., Симонова Г.В., Слагода Е.А. (2016). Детальная стратиграфия и динамика Хасырея Центрального Ямала в верхнем голоцене // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. Т. 327. № 10. С. 35–49.

16. Семенов В.Ф. (2016). Изучение геоморфологии долины реки Печоры и прилегающих территорий // Известия Коми отделения РГО. Вып. 1 (17)) / Мат-лы Комплексной Печорской экспедиции. Сыктывкар: Геопринт. С. 9–25.

17. Синев А.Ю. (2002). Ключ для определения ветвистоусых ракообразных рода Alona (Anomopoda, Chydoridae) европейской части России и Сибири // Зоологический журнал. Т. 81. № 8. С. 926–939.

18. Смирнов Н.Н. (1971). Фауна СССР. Ракообразные. Т. 1. Вып. 2. Chydoridae фауны мира. Л.: Наука. 533 с.

19. Смирнов Н.Н. (2010). Историческая экология пресноводных зооценозов. М.: Товарищество научных изданий КМК. 219 с.

20. Фефилова Е.Б. Кононова О.Н. (2019). Разнообразие планктонной фауны дельты реки Печоры // Сибирский экологический журнал. Т. 3. С. 314–326.

21. Фефилова Е.Б., Кононова О.Н. (2018). Новые данные по составу зоопланктона дельты реки Печора // Известия Коми Республиканского отделения РГО. Вып. 2 / Результаты Комплексной Печорской экспедиции – 2016. Сыктывкар: Геопринт. С. 56–64.

22. Фролова Л.А., Ибрагимова А.Г. (2015). Карцинологический анализ донных отложений озер Километровое и Котово Харбейской системы (Большеземельская тундра) // Труды КарНЦ РАН. № 5. Сер. Лимнология. С. 5–17. https://doi.org/10.17076/lim34

23. Фролова Л.А., Ибрагимова А.Г., Субетто Д.А. и др. (2018). Палеоэкологические и палеоклиматические реконструкции карельского перешейка на основе изучения субфоссильных Cladocera озера Медведевское (Северо-запад России) // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. Т. 160. Кн. 1. С. 93–110.

24. Черевичко А.В., Мельник М.М., Прокин А.А. и др. (2011). Современное состояние зоопланктона и макро-зообентоса низовий р. Печора (Ненецкий АО) // Вода: химия и экология. № 9. С. 53–59.

25. Andreev A.A., Klimanov V.A. (2000). Quantitative Holocene climatic reconstruction from Arctic Russia // J. Paleo-limnol. Vol. 24. Iss. 1. P. 81–91. https://doi.org/10.1023/A:1008121917521

26. Andreeva A.A., Tarasov P.E., Klimanovc V.A. et al. (2004). Vegetation and climate changes around the Lama Lake, Taymyr Peninsula, Russia during the Late Pleistocene and Holocene // Quat. Int. Vol. 122. Iss. 1. P. 69–84. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2004.01.032

27. Bledzki L.A., Rybak J.I. (2016). Freshwater crustacean zoo-plankton of Europe. Springer International Publishing Switzerland. 923 p.

28. Flossner D. (2000). Die Haplopoda und Cladocera (ohne Bosminidae) Mitteleuropas. Leiden: Backhuys Publishers. 428 p.

29. Frolova L. (2016). Subfossil Cladocera (Branchiopoda, Crustacea) in climatic and palaeoenvironmental investigations in Eastern Siberia (Russia) // 16th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. Vol. 2. Iss. 4. P. 601–606. https://doi.org/10.5593/SGEM2016/B42/S19.077

30. Frolova L.A., Ibragimova A.G., Ulrich M. et al. (2017). Reconstruction of the History of a Thermokarst Lake in the Mid-Holocene Based on an Analysis of Subfossil Cladocera (Siberia, Central Yakutia) // Contemp. Probl. Ecol. Vol. 10. Iss. 4. P. 423–430. https://doi.org/10.1134/S1995425517040023

31. Frolova L.A., Nazarova L.B., Pestryakova L.A. et al. (2013). Analysis of the Effects of Climate-Dependent Factors on the Formation of Zooplankton Communities that Inhabit Arctic Lakes in the Anabar River Basin // Contemp. Probl. Ecol. Vol. 6. Iss. 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1134/S199542551301006X

32. Frolova L.A., Nigmatullin N.M. (2019). First record of Phreatalona protzi (hartwig, 1900) (Branchiopoda: Anomopoda) in a tundra lake in North-East European Russia // 19th International multidisciplinary scientific Geoconference SGEM. Vol. 19. Iss. 5.1. P. 285–290. https://doi.org/10.5593/sgem2019/5.1/S20.036

33. Frolova L., Nigmatullin N., Frolova A. (2018). Paleolimnological studies of tundra lakes in the Pechora delta (Nenets Autonomous Region, Rassia) // 18th International multidisciplinary scientific Geoconference SGEM. Vol. 18. Iss. 5/1. P. 621–627. https://doi.org/10.5593/sgem2018/5.1/S20.080

34. Korhola A., Rautio M. (2001). Cladocera and other branchiopod crustaceans // Tracking Environmental Change Using Lake Sediments. Developments in Paleoenvironmental Research. Vol. 4. P. 125–165. https://doi.org/10.1007/0-306-47671-1_2

35. Korosi J.B., Kurek J., Smol J.P. (2013). A review on utilizing Bosmina size structure archived in lake sediments to infer historic shifts in predation regimes // J. Plankton Res. Vol. 35. Iss. 2. P. 1–17. https://doi.org/10.1093/plankt/fbt007

36. Luoto T.P., Nevalainen L., Sarmaja-Korjonen K. (2008). Multiproxy evidence for the ‘Little Ice Age’ from Lake Hamptrask, Southern Finland // J. Paleolimnol. Vol. 40. Iss. 4. P. 1097–1113. https://doi.org/10.1007/s10933-008-9216-4

37. Nazarova L.B., Self A.E., Brooks S.J. et al. (2017). Chironomid Fauna of the Lakes from the Pechora River Basin (East of European part of Russian Arctic): Ecology and Reconstruction of Recent Ecological Changes in the Region // Contemp. Probl. Ecol. Vol. 10. Iss. 4. P. 350–362. https://doi.org/10.1134/S1995425517040059

38. Nevalainen L., Luoto T.P., Kultti S. et al. (2011). Do subfossil Cladocera and chydorid ephippia disentangle Holocene climate trends? // The Holocene. Vol. 22. Iss. 3. P. 291–299. https://doi.org/10.1177/0959683611423691

39. Nevalainen L., Rantala M.V., Luoto T.P. (2015). Sedimentary cladoceran assemblages and their functional attributes record late Holocene climate variability in southern Finland // J. Paleolimnol. Vol. 54. Iss. 2. P. 239–252. https://doi.org/10.1007/s10933-015-9849-z

40. Nigamatzyanova G.R., Frolova L.A., Abramova E.N. (2016). Zooplankton spatial distribution in thermokarst lake of The Lena River Delta (Republic of Sakha (Yakutia) // Res. J. Pharm., Biol. Chem. Sci. Vol. 7. Iss. 5. P. 1288–1297.

41. Nigamatzyanova G., Frolova L., Kosareva L. (2018). Palynological analysis of bottom sediments of lake rubskoe (Ivanovo region, Russia) // International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM. Vol. 18. Iss. 5.1. P. 629–636. https://doi.org/0.5593/sgem2018/5.1/S20.081

42. Nigamatzyanova G.R., Frolova L.A., Nigmatullin N.M. et al. (2020). Vegetation and climate changes in the northeast European Russia (Nenets Autonomous Okrug, Russia) // 20 International multidisciplinary scientific geoconference SGEM. Vol. 20. Iss. 4.1. P. 547–552. https://doi.org/10.5593/sgem2020/4.1/s19.068

43. Nigmatullin N., Frolova L., Gareev B. (2020). Subfossil Cladocera from the Bottom Sediments of Lake Lebedinoe (Yamalo-Nenets Autonomous Okrug, Russia) // Kazan Golovkinsky “Young Scientists” Stratigraphic Meeting. P. 143–147.

44. Nigmatullin N., Frolova L., Nigamatzyanova G. et al. (2020). A study of zooplankton in tundra lakes of the Pechora river delta (North-Eastern European Russia) // 20th International multidisciplinary scientific Geoconference SGEM. Vol. 20. Iss. 4.1. P. 289–296. https://doi.org/10.5593/sgem2020/4.1/s19.036

45. Nigmatullin N.M., Frolova L.A. (2019). Zooplankton community structure and environmental conditions of tundra lakes in the Pechora River delta (Northern Russia) // 19th International multidisciplinary scientific Geoconference SGEM. Vol. 19. Iss. 5.1. P. 817–824.

46. Pantle F., Buck H. (1955). Die biologische Überwachung der Gewasser und die Darstellung der Ergebnisse // Gas-Wasserfach. Vol. 96. № 18. P. 604–620.

47. Rautio M. (2007). Cladocera. S.A. Elias (ed.). Encyclopedia of Quaternary Sciences. Elsevier. P. 463–472.

48. Rautio M., Dufresne F., Laurion I. et al. (2011). Shallow freshwater ecosystems of the circumpolar Arctic // Ecoscience. Vol. 18. Iss. 3. P. 204–222. https://doi.org/10.2980/18-3-3463

49. Reimer P., Bard E., Bayliss A. et al. (2013). IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves, 0–50000 years cal BP // Radiocarbon. Vol. 55. Iss. 4. P. 1869–1887. https://doi.org/10.2458/azu_js_rc.55.16947

50. Salonen J.S., Seppä H., Väliranta M. et al. (2011). The Holocene thermal maximum and late-Holocene cooling in the tundra of NE European Russia // Quat. Res. Vol. 75. Iss. 3. P. 501–511. https://doi.org/10.1016/j.yqres.2011.01.007

51. Sarmaja-Korjonen K. (2001). Correlation of fluctuations in cladoceran planktonic: littoral ratio between three cores from a small lake in southern Finland: Holocene water-level changes // The Holocene. Vol. 11. Iss. 1. P. 53–63. https://doi.org/10.1191/0959683016770713

52. Sarmaja-Korjonen K., Hakojärvi M., Korhola A. (2000). Subfossil remains of an unknown chydorid (Anomopoda: Chydoridae) from Finland // Hydrobiologia. Vol. 436. Iss. 1–3. P. 165–169. https://doi.org/10.1023/A:1026502219867

53. Sarmaja-Korjonen K., Kultti S., Solovieva N. et al. (2003). Mid-Holocene palaeoclimatic and palaeohydrological conditions in northeastern European Russia: a multi-proxy study of Lake Vankavad // J. Paleolimnol. Vol. 30. P. 415–426.

54. Shannon C.E., Weaver W. (1963). The mathematical theory of communication. Illinois press. 1963. 117 p.

55. Subetto D.A., Nazarova L.B., Pestryakova L.A. et al. (2017). Paleolimnological studies in Russian northern Eurasia: A review // Contemp. Probl. Ecol. Iss. 10. P. 327–335. https://doi.org/10.1134/S1995425517040102

56. Szeroczyńska K., Sarmaja-Korjonen K. (2007). Atlas of Subfossil Cladocera from Central and Northern Europe. Friends of the Lower Vistula Society. 84 p.

57. Valieva E., Frolova L., Nigamatzyanova G. et al. (2020). Diatoms in bottom sediments of the arctic lake in the pechora river delta (Nenets Autonomous Okrug, Russia) // 20th Int. multidisciplinary scientific geoconference proceedings SGEM. Vol. 20. Iss. 4.1. P. 391–398. https://doi.org/10.5593/sgem2020/4.1/s19.049

58. Walker M.J.C., Berkelhammer M., Bjorck S. et al. (2012). Formal subdivision of the Holocene Series/Epoch: A Discussion Paper by a Working Group of INTIMATE (Integration of ice-core, marine and terrestrial records) and the Subcommission on Quaternary Stratigraphy (International Commission on Stratigraphy) // J. Quat. Sci. Vol. 27. Iss. 7. P. 649–659. https://doi.org/10.1002/jqs.2565

59. Zinnatova E., Frolova L., Kulikovskiy M. (2018). Diatom complexes in the bottom sediments of Rubskoe Lake (The east European plain, Russia) // 18th Int. Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. Vol. 18. Iss. 5.1. P. 275–282. https://doi.org/10.5593/sgem2018/5.1/S20.036