Эволюция озера Витальевское Валаамского архипелага в контексте изменений уровня Ладожского озера в голоцене (по данным диатомового анализа)
|
Введение 2
Глава 1. Физико-географическая характеристика района 5
1.1 Геология и четвертичные отложения 5
1.2 Геоморфологическое описание 6
1.3 Климатические условия 7
1.4 Почвенный покров 8
1.5 Растительность 9
1.6 Характеристика объекта исследования 10
Глава 2. История исследований 12
Глава 3. Материалы и методы 15
3.1 Полевой этап 15
3.2 Камеральный этап 17
3.2.1 Пробоподготовка 17
3.2.2 Изучение под микроскопом 18
3.2.3 Аналитическая обработка данных 19
Глава 4. Результаты 21
4.1 Состав диатомовых комплексов 21
4.2 Реконструкция значений pH 26
Глава 5. Обсуждение результатов 27
Заключение 34
Список использованных материалов 36
Глава 1. Физико-географическая характеристика района 5
1.1 Геология и четвертичные отложения 5
1.2 Геоморфологическое описание 6
1.3 Климатические условия 7
1.4 Почвенный покров 8
1.5 Растительность 9
1.6 Характеристика объекта исследования 10
Глава 2. История исследований 12
Глава 3. Материалы и методы 15
3.1 Полевой этап 15
3.2 Камеральный этап 17
3.2.1 Пробоподготовка 17
3.2.2 Изучение под микроскопом 18
3.2.3 Аналитическая обработка данных 19
Глава 4. Результаты 21
4.1 Состав диатомовых комплексов 21
4.2 Реконструкция значений pH 26
Глава 5. Обсуждение результатов 27
Заключение 34
Список использованных материалов 36
Диатомовые водоросли - Bacilloriophyta - микроскопические одноклеточные организмы, обитающие во всех водных системах планеты. Во многих из них они составляют важную часть фитоценоза, являясь доминирующей группой в определённый период вегетации, что способствует накоплению обширного материала для исследований.
Характерной особенностью диатомовых водорослей является наличие панциря из двух надвигающихся друг на друга створок, состоящего из аморфного кремнезёма и защищающего клеточный протопласт от внешних воздействий. Каждый панцирь имеет ряд физиологически важных структурных элементов, такие как поры, ареолы, шипики, рёбра, щели и каналы и др., которые позволяют однозначно идентифицировать особь вплоть до подвида. Кремнистые створки диатомовых водорослей хорошо сохранняются в донных отложениях.
Важным качеством диатомовых водорослей является высокая чувствительность большого количества видов к физико -химическим параметрам водной среды, таким как свет, активная реакция среды, количество питательных элементов. Для многих видов диатомовых водорослей установлены четкие экологические предпочтения. При этом они формируют специфические сообщества, позволяющие с высокой долей уверенности реконструировать палеоэкологические обстановки.
Таким образом, Bacilloriophytaслужат хорошими индикаторами изменений физико-химических параметров среды.
Использование диатомовых водорослей нашло широкое применение в решении ряде палеоэкологических и палеогеографических задач. Среди них выделяется реконструкция перемещения древней береговой линии крупных палеобассейнов, для чего надежным и богатым источником информации служат донные отложения малых водоёмов, в прошлом входивших в состав этих бассейнов.
Традиционно метод “изоляционных бассейнов” использовался для изучения изменения уровня моря в ходе изостатических и эвстатических колебаний, однако на сегодняшний день обосновано его использование для крупных пресноводных водоёмов, одним из которых является Ладожское озеро. Данный подход основан на различии состава диатомовых комплексов, накапливавшихся в котловинах малых озер на этапе вхождения в состав крупного бассейна и после изоляции от него. Согласно результатам предыдущих работ, озеро Витальевское, донные отложения которого являются объектом настоящего исследования, затапливалось водами Ладожского озера в период его среднеголоценовой трансгрессии. Предметом настоящего исследования являются изменения состава диатомовых комплексов озера Витальевского в результате изменений уровня Ладожского озера. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью изучения эволюции малых озер в связи с трансгрессивно -регрессивными стадиями крупных бассейнов для повышения надежности реконструкции древней береговой линии. На внутренних водоёмах острова Валаам ранее проводились отборы колонок донных отложений, но без проведения диатомового анализа.
Основная цель данной работы - реконструкция изменения условий среды озера Витальевского в связи с изменением уровня Ладожского озера в среднем голоцене по данным диатомового анализа.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Отбор проб донных отложений озера Витальевского
2. Лабораторная подготовка проб для диатомового анализа
3. Микроскопическое изучение проб
4. Выявление изменений состава диатомовых комплексов и соотношения экологических групп диатомей
5. Установление основных этапов развития озера Витальевского по данным диатомового анализа
Материалом для исследования послужили колонки донных отложений, отобранных в ходе палеолимнологической экспедиции Института озероведения РАН летом 2019 г. при личном участии автора. При интерпретации полученных результатов и пользовались данные о литологическом составе донных отложений, результаты предыдущих исследований, опубликованных в сборниках, монографиях и интернет - источниках. Пробоподготовка, обработка данных и их интерпретация проводилась под руководством с.н.с. ИНОЗ РАН, к.г.н. Лудиковой А.В.
Характерной особенностью диатомовых водорослей является наличие панциря из двух надвигающихся друг на друга створок, состоящего из аморфного кремнезёма и защищающего клеточный протопласт от внешних воздействий. Каждый панцирь имеет ряд физиологически важных структурных элементов, такие как поры, ареолы, шипики, рёбра, щели и каналы и др., которые позволяют однозначно идентифицировать особь вплоть до подвида. Кремнистые створки диатомовых водорослей хорошо сохранняются в донных отложениях.
Важным качеством диатомовых водорослей является высокая чувствительность большого количества видов к физико -химическим параметрам водной среды, таким как свет, активная реакция среды, количество питательных элементов. Для многих видов диатомовых водорослей установлены четкие экологические предпочтения. При этом они формируют специфические сообщества, позволяющие с высокой долей уверенности реконструировать палеоэкологические обстановки.
Таким образом, Bacilloriophytaслужат хорошими индикаторами изменений физико-химических параметров среды.
Использование диатомовых водорослей нашло широкое применение в решении ряде палеоэкологических и палеогеографических задач. Среди них выделяется реконструкция перемещения древней береговой линии крупных палеобассейнов, для чего надежным и богатым источником информации служат донные отложения малых водоёмов, в прошлом входивших в состав этих бассейнов.
Традиционно метод “изоляционных бассейнов” использовался для изучения изменения уровня моря в ходе изостатических и эвстатических колебаний, однако на сегодняшний день обосновано его использование для крупных пресноводных водоёмов, одним из которых является Ладожское озеро. Данный подход основан на различии состава диатомовых комплексов, накапливавшихся в котловинах малых озер на этапе вхождения в состав крупного бассейна и после изоляции от него. Согласно результатам предыдущих работ, озеро Витальевское, донные отложения которого являются объектом настоящего исследования, затапливалось водами Ладожского озера в период его среднеголоценовой трансгрессии. Предметом настоящего исследования являются изменения состава диатомовых комплексов озера Витальевского в результате изменений уровня Ладожского озера. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью изучения эволюции малых озер в связи с трансгрессивно -регрессивными стадиями крупных бассейнов для повышения надежности реконструкции древней береговой линии. На внутренних водоёмах острова Валаам ранее проводились отборы колонок донных отложений, но без проведения диатомового анализа.
Основная цель данной работы - реконструкция изменения условий среды озера Витальевского в связи с изменением уровня Ладожского озера в среднем голоцене по данным диатомового анализа.
Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Отбор проб донных отложений озера Витальевского
2. Лабораторная подготовка проб для диатомового анализа
3. Микроскопическое изучение проб
4. Выявление изменений состава диатомовых комплексов и соотношения экологических групп диатомей
5. Установление основных этапов развития озера Витальевского по данным диатомового анализа
Материалом для исследования послужили колонки донных отложений, отобранных в ходе палеолимнологической экспедиции Института озероведения РАН летом 2019 г. при личном участии автора. При интерпретации полученных результатов и пользовались данные о литологическом составе донных отложений, результаты предыдущих исследований, опубликованных в сборниках, монографиях и интернет - источниках. Пробоподготовка, обработка данных и их интерпретация проводилась под руководством с.н.с. ИНОЗ РАН, к.г.н. Лудиковой А.В.
По данным диатомового анализа колонки донных отложений озера Витальевского, было выделено 3 этапа его эволюции, обусловленных изменениями уровня Ладожского озера.
На первом этапе озеро Витальевское являлось частью глубоко врезанного в сушу залива Ладожского озера. Об этом свидетельствует высокое содержание видов - индикаторов поступления ладожских вод в составе диатомовых комплексов. Залив характеризовался слабощелочной реакцией среды, достаточно высоким трофическим статусом, развитием прибрежной растительности, активными гидродинамическими условиями. Последнее заключение подтверждается также литологическим составом донных отложений.
На втором этапе резкое снижение доли индикаторных “ладожских” видов в составе диатомовых комплексов указывает на ослабление связи залива с основной акваторией вследствие падения уровня Ладожского озера. В результате происходит снижение гидродинамической активности в заливе. Водная среда постепенно слабо подкисляется. Проявляются признаки активного зарастания залива, что находит отражение и в изменении литологического состава донных отложений.
Третий этап знаменует полную изоляцию оз. Витальевское от Ладожского озера и начало развития этого водоёма как самостоятельной водной экосистемы. На это указывает полное исчезновение из состава диатомовых комплексов “ладожских” видов, установление доминирования видов-обитателей малых озер. Озеро закисляется, приобретает черты дистрофии. В составе диатомовых комплексов находит отражение смена водной и прибрежной растительности. С этого момента озеро начало активно зарастать, а его котловина - заполняться органогенными осадками.
Таким образом, цель текущей работы - реконструкция изменения физико-химических характеристик Витальевского озера в период постепенного изолирования от Ладожского озера после среднеголоценовой трансгрессии по данным диатомового анализа - была достигнута.
Результаты, полученные с помощью диатомового анализа колонки донных отложений одного из внутренних озёр о.Валаам, способствуют накоплению сведений об эволюции водных экосистем в ходе изменений уровня Ладожского озера.
Благодарности
Автор выражает огромную благодарность к.г.н. Лудиковой Анне Валерьевне (Институт озероведения РАН) за обучение основам диатомового анализа, ценные советы, помощь, в т.ч. в обсуждении результатов, и моральную поддержку, а также сотрудникам ИНОЗ РАН за организацию и проведение летней палеолимнологической экспедиции 2019 г. Кроме того, хочется выразить большую признательность к.г.н. доценту кафедры геоморфологии Института наук о Земле Савельевой Ларисе Анатольевне за проявленное терпение.
На первом этапе озеро Витальевское являлось частью глубоко врезанного в сушу залива Ладожского озера. Об этом свидетельствует высокое содержание видов - индикаторов поступления ладожских вод в составе диатомовых комплексов. Залив характеризовался слабощелочной реакцией среды, достаточно высоким трофическим статусом, развитием прибрежной растительности, активными гидродинамическими условиями. Последнее заключение подтверждается также литологическим составом донных отложений.
На втором этапе резкое снижение доли индикаторных “ладожских” видов в составе диатомовых комплексов указывает на ослабление связи залива с основной акваторией вследствие падения уровня Ладожского озера. В результате происходит снижение гидродинамической активности в заливе. Водная среда постепенно слабо подкисляется. Проявляются признаки активного зарастания залива, что находит отражение и в изменении литологического состава донных отложений.
Третий этап знаменует полную изоляцию оз. Витальевское от Ладожского озера и начало развития этого водоёма как самостоятельной водной экосистемы. На это указывает полное исчезновение из состава диатомовых комплексов “ладожских” видов, установление доминирования видов-обитателей малых озер. Озеро закисляется, приобретает черты дистрофии. В составе диатомовых комплексов находит отражение смена водной и прибрежной растительности. С этого момента озеро начало активно зарастать, а его котловина - заполняться органогенными осадками.
Таким образом, цель текущей работы - реконструкция изменения физико-химических характеристик Витальевского озера в период постепенного изолирования от Ладожского озера после среднеголоценовой трансгрессии по данным диатомового анализа - была достигнута.
Результаты, полученные с помощью диатомового анализа колонки донных отложений одного из внутренних озёр о.Валаам, способствуют накоплению сведений об эволюции водных экосистем в ходе изменений уровня Ладожского озера.
Благодарности
Автор выражает огромную благодарность к.г.н. Лудиковой Анне Валерьевне (Институт озероведения РАН) за обучение основам диатомового анализа, ценные советы, помощь, в т.ч. в обсуждении результатов, и моральную поддержку, а также сотрудникам ИНОЗ РАН за организацию и проведение летней палеолимнологической экспедиции 2019 г. Кроме того, хочется выразить большую признательность к.г.н. доценту кафедры геоморфологии Института наук о Земле Савельевой Ларисе Анатольевне за проявленное терпение.