Late Glacial and Holocene history of Lake Bolshoe Miassovo (Southern Urals) based on diatom analysis of bottom sediments
https://doi.org/10.31857/S2949178923040151
EDN: YCGMKY
Abstract
Bottom sediments are the most important “archive” containing information about the development of lake ecosystems. One of the most reliable and widely used methods of studying bottom sediments is diatom analysis (Juze et al., 1949). Currently, it is part of a group of guiding methods used to reconstruct the historical dynamics of the environment and climate (Rudaya et.al., 2012; Palagushkina et.al., 2018). In this work, the history of development of Lake Bolshoe Miassovo (Southern Urals) reconstructed using the taxonomic composition of diatoms found in the 526 cm long sediment core is presented. The maximum age of the sediments in the column was 13500 years BP. According to the results of the study, 123 taxa of diatoms belonging to 47 genera were identified in the lake sediments. Diatom analysis of the bottom sediments of the studied lake allowed us to identify the main stages of the evolution of the reservoir during the Late Glacial and Holocene. During ~13200–11700 yr BP, in the period of a cool climate, the lake was a deep body of water with a constant water level and an extensive zone of shallow waters overgrown with macrophytes; then ~11700–8500 cal. years BP against the background of cooling, the water level decreased; from ~8500–4600 cal. years BP was the stage of increasing water level in the lake in a warmer and wetter climate; in the period ~4600–2500 cal. years BP there was an increase in productivity of algal communities; during ~2500–800 cal. years BP against the background of decreasing temperature, a deep lake with low mineralized water, and presence of swampy shallow waters with acidification processes in them is finally formed.
Keywords
Supporting agencies: We are grateful to all the participants of the expedition for organizing and conducting field work. The diatom analysis was supported by a grant from the Russian Science Foundation (No. 22-47-08001). The statistical analysis was carried out within the framework of the Strategic Academic Leadership Program of Kazan Federal University (Priorities-2030), and also by the subsidy allocated to Kazan Federal University for the state assignment project No. FZSM-2023-0023 in the sphere of scientific activities
About the Authors
E. A. Valieva
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
L. A. Frolova
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
O. V. Palagushkina
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
N. M. Nigmatullin
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
G. R. Nigamatzyanova
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
D. K. Nurgaliev
Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Баринова С.С., Анисимова О.В., Медведева Л.А. (2006). Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель-Авив: Pilies studio. 498 с.
2. Борисов А.С. (2004). Система технологического обеспечения палеомагнитных исследований отложений современных озер. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Казань: КазГУ. 46 с.
3. Вейсберг Е.И. (2014). Разнообразие водной растительности системы озер Большое Миассово–Малое Миассово (Южный Урал) // Turczaninowia. Т. 17. № 4. С. 84–96.
4. Давыдова Н.Н. (1985). Диатомовые водоросли-индикаторы природных условий водоемов в голоцене. Л.: Наука. 243 с.
5. Давыдова Н.Н., Субетто Д.А., Хомутова В.И. (1988). Позднеледниковый этап в развитии малых озер Северо-Запада России // История плейстоценовых озер Восточно-Европейской равнины. СПб.: Наука. С. 166–193.
6. Дерягин В.В., Масленникова А.В., Дерягин А.В. (2011). Режимы осадконакопления в озерах Серебры и Сырыткуль (Южный Урал) // Вестник ЧГУ. № 5. С. 24–30.
7. Диатомовые водоросли. Определитель пресноводных водорослей СССР. (1951) / Под ред. М.М. Забелиной, И.А. Киселева, А.И. Прошкиной-Лавренко, В.С. Шешуковой. М.: Советская наука. 619 с.
8. Жузе С.А., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова В.С. и др. (1949). Диатомовый анализ. М.–Л.: Гос. изд-во геоллит. 239 с.
9. Зиннатова Э.А., Фролова Л.А., Нигматуллин Н.М. (2019). Диатомовые водоросли в донных отложениях тундровых озер дельты реки Печора // Озера Евразии: проблемы и пути их решения. Казань: АН Республики Татарстан. С. 264–268.
10. Исакова Н.А. (2016). Оценка качества воды озера Большое Миассово с помощью перифитонных сообществ диатомовых водорослей (Южный Урал) // Альманах современной науки и образования. № 7. С. 36–39.
11. Кострюкова А.М., Крупнова Т.Г., Машкова И.В. (2013). Биомониторинг озер Ильменского государственного заповедника // Молодой ученый. № 4. С. 156–158.
12. Куликовский М.С., Глущенко А.М., Генкал С.И., Кузнецова И.В. (2016). Определитель диатомовых водорослей России. Ярославль: Филигрань. 804 с.
13. Масленникова A.B., Дерягин В.В. (2008). Первые данные о составе колонки донных отложений оз. Иткуль // Проблемы географии Урала и сопредельных территорий / Мат-лы III науч.-практ. конф. Челябинск: Наука. С. 75–77.
14. Масленникова A.B., Ершов В.В. (2010). Изменение минерального состава донных отложений оз. Уфимское (Южный Урал) в позднеледниковье–голоцене // Уральский минералогический сборник. № 17. С. 140–142.
15. Масленникова А.В., Дерягин В., Удачин В. (2012). Реконструкция условий голоценовой озерной седиментации на восточном склоне Южного Урала // Литосфера. № 2. С. 21–32.
16. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. (2014). Палеоэкология и геохимия озерной седиментации голоцена Урала. Екатеринбург: УрО РАН. 136 с.
17. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Дерягин В.В. и др. (2018). Реконструкция этапов развития озера Тургояк (Южный Урал) в голоцене // Литосфера. № 6. С. 914–927. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-6-914-927
18. Масленникова А.В., Удачин В.Н., Пирогов Д.В. и др. (2016). Реконструкция обстановок озерного седиментогенеза в позднеледниковье и голоцене Среднего Урала // Литосфера. № 6. С. 166–176.
19. Нигаматзянова Г.Р., Фролова Л.А., Нигматуллин Н.М. и др. (2023). Реконструкция растительности и климатических изменений позднеледниковья – голоцена Южного Урала на основе спорово-пыльцевого анализа донных отложений озера Большое Миассово // Геоморфология и палеогеография. Т. 54. № 4. С. 179–194. https://doi.org/10.31857/S2949178923040060; https://elibrary.ru/GPLFNE
20. Пестрякова Л.А., Николаев А.Н., Субетто Д.А. и др. (2016). Палеоэкология. Методологические основы палеоэкологии. Якутск: ИД Северо-Восточного федерального ун-та. 84 с.
21. Рогозин А.Г., Ткачев В.А. (2000). Экология озера Большое Миассово. Миасс: ИГЗ УрО РАН. 318 с.
22. Снитько Л.В. (2004). Фитопланктон разнотипных озер Ильменского заповедника (Южный Урал). Дис. … канд. биол. наук. Сыктывкар: Ильмен. гос. заповедник УрО РАН. 224 с.
23. Солотчина Э.П. (2009). Структурный типоморфизм глинистых минералов осадочных разрезов и кор выветривания. Новосибирск: ГЕО. 236 с.
24. Субетто Д.А. (2009). Донные отложения озер: палеолимнологические реконструкции. СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена. 348 с.
25. Хотинский Н.А., Немкова В.К., Сурова Т.Г. (1982). Главные этапы развития растительности и климата Урала в голоцене // Вопросы археологии Урала. Вып. 16. С. 145–153.
26. Хурсевич Г.К. (1976). История развития диатомовой флоры озер Нарочанского бассейна. Минск: Наука и техника. 52 с.
27. Чудаев Д.А., Гололобова М.А. (2016). Диатомовые водоросли озера Глубокого (Московская область). М.: Товарищество научных изданий КМК. 447 с.
28. Battarbee R.W. (1986). Diatom analysis, in Handbook of Holocene Paleoecology and Palaeohydrology. New York: Wiley. P. 527–570.
29. Frolova L.A., Ibragimova A.G., Ulrich M., Wetterich S. (2017). Reconstruction of the history of a thermokarst lake in the Mid-Holocene based on an analysis of subfossil Cladocera (Siberia, Central Yakutia) // Contemporary Problems of Ecology. Vol. 10. No. 4. P. 423–430.
30. Frolova L.A., Nazarova L.B., Pestryakova L.A., Herzschuh U. (2013). Analysis of the effects of climate-dependent factors on the formation of zooplankton communities that inhabit Arctic lakes in the Anabar River basin // Contemparary Problems of Ecology. Vol. 6. No. 1. P. 1–11.
31. Grimm E. (2004). Tilia software 2.0.2. Illinois State Museum Research and Collection Center // Springfield.
32. Ilyashuk E.A., Ilyashuk B.P., Kolka V.V. et al. (2013). Holocene climate variability on the Kola Peninsula, Russian Subarctic, based on aquatic invertebrate records from lake sediments // Quat. Res. Vol. 79. No. 3. P. 350–361.
33. Khaliullina L.Yu., Frolova L.A., Volkova T.S., Pestryakova L.A. (2016). Species Composition of Planktonic Algae of Termokarst Lakes of Khatanga River Basin (Krasnoyarsk Region, Russia) // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. Vol. 7. No. 5. P. 1329–1340. http://www.rjpbcs.com/2016_7.5.html
34. Krammer K. (1991). Bacillariophyceae. Teil 3: Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae: Suesswasserflora von Mitteleuropa. Stuttgart, Jena. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 576 p.
35. Krammer K., Lange-Bertalot H. (1986). Bacillariophyceae, Naviculaceae, in Süßwasserflora von Mitteleuropa. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 876 p.
36. Krammer K., Lange-Bertalot H. (1988). Bacillariophyceae, Bacillariaceae, Epitemiaceae, Surirellaceae: Suesswasserflora von Mitteleuropa, Stuttgart, Jena. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 596 p.
37. Lange-Bertalot H., Ulrich S. (2014). Contributions to the taxonomy of needle-shaped Fragilaria and Ulnaria species // Lauterbornia. No. 78. P. 1–73.
38. Lange-Bertalot H., Hofmann G., Werum M. et al. (2017). Freshwater benthic diatoms of Central Europe: over 800 common species used in ecological assessment. Schmitten-Oberreifenberg: Koeltz Botanical Books. Vol. 942. 908 p.
39. Ludikova A.V., Shatalova A.E., Subetto D.A. et al. (2020). Diatom-inferred palaeolimnological changes in a small lake in the context of the Holocene Baltic Sea trans gressions: a case study of Lake Goluboye, Karelian Isthmus (NW Russia) // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IOP Publishing. Vol. 438. No. 1. P. 012014. https://doi.org/10.1088/1755-1315/438/1/012014
40. Mackereth F.J. (1958). A portable core sampler for lake deposits // Limnology and oceanography. Vol. 3. No. 2. P. 181–191.
41. Maslennikova A.V., Gulakov V.O. (2022). Application of European diatom indices for paleolimnological reconstructions of Lake Tavatui (Middle Urals, Russia) ecosystem changes // Limnology and Freshwater Biology. No. 4. P. 1492–1494. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2022-A-4-1492
42. Maslennikova A.V., Udachin V.N., Aminov P.G. (2016). Late-glacial and Holocene environmental changes in the Southern Urals reflected in palynological, geochemical and diatom records from the Lake Syrytkul sediments // Quat. Int. Vol. 420. C. 65–75. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2015.08.062
43. Nazarova L., Hoog V., Hoff U. et al. (2013). Late Holocene climate and environmental changes in Kamchatka inferred from the subfossil chironomid record // Quat. Sci. Rev. Vol. 67. P. 81–92. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2013.01.018
44. Nazarova L.B., Frolova L.A., Palagushkina O.V. (2021). Recent shift in biological communities: A case study from the Eastern European Russian Arctic (Bol’shezemelskaya Tundra) // Polar Biology. Vol. 44. No. 6. P. 1107–1125. https://doi.org/10.1007/s00300-021-02876-7
45. 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) // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. Vol. 7. No. 5. P. 1288–1297. http://www.rjpbcs.com/2016_7.5.html
46. Palagushkina O., Frolova L., Zinnatova E. et al. (2018). Diatoms of sediments of Plescheevo Lake (Russia) as indicators of environmental changes in Holocene // Ecology, Economics, Education and Legislation. Vol. 18. P. 283–288. https://doi.org/10.5593/sgem2018/5.1/S20.037
47. Palagushkina O., Nazarova L., Frolova L. (2019). Trends in development of diatom flora from sub-recent lake sediments of the Lake Bolshoy Kharbey (Bolshezemelskaya tundra, Russia) // Bio. Comm. Vol. 64. No. 4. P. 244–251. https://doi.org/10.21638/spbu03.2019.403
48. Ramsey B.C. (2001). Development of the radiocarbon calibration program OxCal // Radiocarbon. Vol. 43. No. 2A. P. 355–363.
49. Rasmussen S.O., Anderse K.K., Svensson A.M. et al. (2006). A new Greenland ice core chronology for the last glacial termination // Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Vol. 111. Iss. D6. P. 1–16. https://doi.org/10.1029/2005JD006079
50. Rudaya N., Nazarova L., Nourgaliev D. et al. (2012). Midlate Holocene environmental history of Kulunda, southern West Siberia: vegetation, climate and humans // Quat. Sci. Rev. Vol. 48. P. 32–42. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2012.06.002
51. Valieva E.A., Nigamatzyanova G.R., Nurgaliev D.K. et al. (2022). Preliminary results of diatom analysis of bottom sediments from Lake Maloe Miassovo (Cheluabinsk Region, Russia) // Limnology and Freshwater Biology. No. 4. P. 1601–1603. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2022-A-4-1601
52. Wolin J.A., Stone J.R. (2010). Diatoms as indicators of water-level change in freshwater lakes. The diatoms: applications for the environmental and earth Sciences. Cambridge University Press. P. 174–185.
Supplementary files
Review
For citations:
Valieva E.A., Frolova L.A., Palagushkina O.V., Nigmatullin N.M., Nigamatzyanova G.R., Nurgaliev D.K. Late Glacial and Holocene history of Lake Bolshoe Miassovo (Southern Urals) based on diatom analysis of bottom sediments. Geomorfologiya i Paleogeografiya. 2023;54(4):195–206. (In Russ.) https://doi.org/10.31857/S2949178923040151. EDN: YCGMKY
Views:
802
Email this article 