Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences68598210.31857/S0869769824050086HPFCNWEarth and Environment SciencesНауки о Земле и окружающей средеResearch ArticleData interpretation of principal component and diatom analyses of Holocene sediments from Ptichye Lake (Southern Primorye)Использование метода главных компонент при интерпретации данных диатомового анализа голоценовых осадков озера Птичье (Южное Приморье)https://orcid.org/0009-0009-3241-4420ElbakidzeEkaterina A.ЭлбакидзеЕкатерина Александровна
Russian Federation

Junior Researcher

младший научный сотрудник

ekato21@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2884-1197RomanovaAlexandra V.РомановаАлександра Владимировна
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geology and Mineralogy, Senior Researcher

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

sandra_ru@bk.ruFar East Geological Institute, FEB RASДальневосточный геологический институт ДВО РАН30102024512413526062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/685982

The diatom flora of the middle Holocene sediments from Ptichye Lake, located on the southern coast of Primorye, was studied through the principal component analysis to determine the main paleoeological factors affecting the species distribution. Multivariate analysis of the diatom taxa matrix enabled us to determine three principal components accounting for 78% of the variance, thus proving the analysis to be highly efficient. The first component explains the most variance (58%) and has high values associated with the Boreal neritic species of Actinoptychus senarius Ehrenberg (Ehrenberg). Comparing the results of diatom and principal component analyses, on the one hand, and lithological analysis, on the other hand, we identified the changes in diatom paleocommunities that occurred as transgression was being replaced by regression during the middle Holocene.

Проведен анализ диатомовой флоры в среднеголоценовых отложениях оз. Птичье, расположенного на южном побережье Приморья, методом главных компонент с целью выявления основных палеоэкологических факторов, влияющих на распределение видов. Многофакторный анализ матрицы содержания диатомовых видов, встреченных в палеосообществах, позволил выделить 3 ведущие компоненты, на которые приходится 78% дисперсии, что свидетельствует о высокой результативности применения данного метода. Большая часть дисперсии (58%) объясняется первой компонентой, для которой высокие положительные нагрузки имеет бореальный неритический вид Actinoptychus senarius Ehrenberg (Ehrenberg). Результаты диатомового анализа с использованием метода главных компонент в сопоставлении с результатами литологического анализа позволили выявить закономерности изменения палеосообществ диатомовых водорослей в отложениях оз. Птичье в условиях завершающей стадии трансгрессии и последовавшей за ней регрессии в среднем голоцене.

diatomsPCAprincipal component analysisSea of JapangoloceneSouthern Primoryeдиатомовые водорослиPCAметод главных компонентЯпонское мореголоценЮжное ПриморьеМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of science and higher education of the Russian Federation075-01169-22-00Harper D. A.T. Numerical paleobiology. Computer-based modeling and analysis of Fossils and their distributions. New York; 1999. 468 p.Harper D. A.T. Numerical paleobiology. Computer-based modeling and analysis of Fossils and their distributions. New York, 1999. 468 p.Davis J. C. Statistics and Data Analysis in Geology. New York: John Wiley & Sons; 1986. P. 238–244Davis J. C. Statistics and Data Analysis in Geology. New York: John Wiley & Sons, 1986. P. 238–244.Legendre P., Legendre L. Numerical Ecology. 2nd English Edition. Amsterdam: Elsevier; 1998. Vol. 24. 853 p.Legendre P., Legendre L. Numerical Ecology. 2nd English Edition, Amsterdam: Elsevier, 1998. Vol. 24. 853 p.Xue J., Lee C. Using principal components analysis (PCA) with cluster analysis to study the organic geochemistry of sinking particles in the ocean. Organic Geochemistry. 2011;42(4):356–367.Xue J., Lee C. Using principal components analysis (PCA) with cluster analysis to study the organic geochemistry of sinking particles in the ocean // Organic Geochemistry. 2011. № 42 (4). P. 356–367.Gazley M. F., Collins K. S. Application of principal component analysis and cluster analysis to mineral exploration and mine geology. In: AusIMM New Zeal. Branch Annu. Conf. Dunedin; 2015. P. 131–139.Gazley M. F., Collins K. S. Application of principal component analysis and cluster analysis to mineral exploration and mine geology // AusIMM New Zeal. Branch Annu. Conf. Dunedin, 2015. P. 131–139.Hammer Ø., Harper D. A.T. Past: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontologia Electronica. 2001;4(1):1–9. URL: http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm (date of access: 15.02.2024).Hammer Ø., Harper D. A.T. Past: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis // Palaeontologia Electronica. 2001. Vol. 4(1), № 4. P. 1–9. URL: http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm (date of access: 15.02.2024).Milan M., Albrecht N. et al. Clockwise hysteresis of diatoms in response to nutrient dynamics during eutrophication and recovery. Limnol. Oceanogr. 2022;6 (9):2088–2100.Milan M., Albrecht N. et al. Clockwise hysteresis of diatoms in response to nutrient dynamics during eutrophication and recovery // Limnol. Oceanogr. 2022. Bd 6 (9). S. 2088–2100.Edwards M., Beaugrand G. et al. Climate variability and multi-decadal diatom abundance in the Northeast Atlantic. France. P. 1–8. https://doi.org/10.1038/s43247-022-00492-9Chipman M. L., Clarke G. H. et al. A 2000 year record of climatic change at Ongoke Lake, southwest Alaska. USA; 2009. DOI: 10.1007/s10933-008-9257-8.Chipman M. L., Clarke G. H. et al. A 2000 year record of climatic change at Ongoke Lake, southwest Alaska. USA, 2009. DOI: 10.1007/s10933-008-9257-8.Evstigneeva T. A., Cherepanova M. V., Romanova A. V. Izmenenie okruzhayushchei sredy severo-zapadnogo sektora Yaponskogo morya v period poslednei deglyatsiatsii = [Environmental changes in the northwestern sector of the Sea of Japan during the last deglaciation]. Vestnik Severo-Vostochnogo Nauchnogo Tsentra DVO RAN. 2023;(3):3–17. (In Russ.).Евстигнеева Т. А., Черепанова М. В., Романова А. В. Изменение окружающей среды северо-западного сектора Японского моря в период последней дегляциации // Вестник Северо-Восточного научного центра ДВО РАН. 2023. № 3. С. 3–17.Jewson S. An alternative to PCA for estimating dominant patterns of climate variability and extremes, with application to U.S. and China seasonal rainfall. Atmosphere. 2020;11(4):354. https://doi.org/10.3390/atmos11040354Jewson S. An alternative to PCA for estimating dominant patterns of climate variability and extremes, with application to U.S. and China seasonal rainfall // Atmosphere. 2020. Vol. 11(4). 354 p. https://doi.org/10.3390/atmos11040354Pushkar V. S., Cherepanova M. V. Diatomovye kompleksy i korrelyatsiya chetvertichnykh otlozhenii severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana = [Diatom assemblages and correlation of Quaternary sediments of the northwestern Pacific Ocean]. Vladivostok: Dalnauka; 2008. 174 p. (In Russ.).Пушкарь В. С., Черепанова М. В. Диатомовые комплексы и корреляция четвертичных отложений северо-западной части Тихого океана. Владивосток: Дальнаука, 2008. 174 с.Pushkar V. S. Biostratigrafiya osadkov pozdnego antropogena yuga Dal’nego Vostoka (po dannym diatomovogo analiza) = [Biostratigraphy of sediments of the late Anthropocene in the south of the Far East (according to diatom analysis)]. Moscow: Science; 1979. 140 p. (In Russ.).Пушкарь В. С. Биостратиграфия осадков позднего антропогена юга Дальнего Востока (по данным диатомового анализа). М.: Наука, 1979. 140 c.Lozhkin A. V., Cherepanova M. V., Anderson P. M. Glukhoye Lake: Middle to Late Holocene environments of Kunashir Island (Kuril Archipelago, Russian Far East). Boreas. 2022;51(2):364–384. https://doi.org/10.1111/bor.12565Lozhkin A. V., Cherepanova M. V., Anderson P. M. Glukhoye Lake: Middle to Late Holocene environments of Kunashir Island (Kuril Archipelago, Russian Far East) // Boreas. 2022. Vol. 51, N2. P. 364–384. https://doi.org/10.1111/bor.12565Muranov A. P. Resursy poverkhnostnykh vod SSSR: Gidrologicheskaya izuchennost’ = [Surface water resources of the USSR: Hydrological Knowledge]. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1970. Vol. 18, N2. 592 p. (In Russ.).Муранов А. П. Ресурсы поверхностных вод СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 592 с. (Гидрологическая изученность; Т. 18, № 2).Proshkina-Lavrenko A.I. Diatoms of the USSR (fossil and modern). L.: Nauka; 1974. Vol. 1. Practical guide. 403 p. (In Russ.).Прошкина-Лавренко А.И. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные). Т. 1. Практическое руководство / ред. З.И. Глезер, А.П. Жузе, И.В. Макарова, В.С. Шешукова-Порецкая. М.: Наука, 1974. 403 с.Mikishin Yu.A., Petrenko T. I., Gvozdeva I. G. et al. Golotsen poberezh’ya yugo-zapadnogo Primor’ya = [Holocene coast of southwestern Primorye]. Scientific Review. 2008;(1):8–27. (In Russ.).Микишин Ю. А., Петренко Т. И., Гвоздева И. Г. и др. Голоцен побережья юго-западного Приморья // Научное обозрение. 2008. № 1. С. 8–27.Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electron. publ. Nat. Univ. Ireland, Galway; 2021. URL: http://www.algaebase.org/search/species/ (date of access: 26.02.2024).Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electron. publ. Nat. Univ. Ireland, Galway, 2021. URL: http://www.algaebase.org/search/species/ (date of access: 26.02.2024).Barinova S. S., Medvedeva L. A., Anisimova O. V. Bioraznoobrazie vodoroslei-indikatorov okruzhayushchei sredy = [Biodiversity of environmental indicator algae]. Pilies Studio; 2006. 498 p. (In Russ.).Баринова С. С., Медведева Л. А., Анисимова О. В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Pilies Studio, 2006. 498 с.Diatom analysis. Opredelitel’ iskopaemykh i sovremennykh diatomovykh vodoroslei. = [Key to fossil and modern diatoms]. L.: Gosgeolitizdat; 1949. Vol. 2. 238 p. (In Russ.).Диатомовый анализ. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей. Кн. 2. М.: Госгеолитиздат, 1949. 238 с.Bertolli L. M., Talgatti D. M., Nascimento T. M.S., Torgan L. C. The genus Tryblionella W. Smith (Bacillariaceae, Bacillariophyta) in southern Brazil salt marshes. Biota Neotropica. 2020;20(1):1–18. e20190774. http://dx.doi.org/10.1590/1676-0611-BN-2019-0774Bertolli L. M., Talgatti D. M., Nascimento T. M.S., Torgan L. C. The genus Tryblionella W. Smith (Bacillariaceae, Bacillariophyta) in southern Brazil salt marshes // Biota Neotropica. 2020. Vol. 20 (1). P. 1–18. e20190774. http://dx.doi.org/10.1590/1676-0611-BN-2019-0774Hasle G. R. Some Thalassiosira species with one central process (Bacillariophyceae). Norw. J. Bot. 1978;25(2):77–110.Hasle G. R. Some Thalassiosira species with one central process (Bacillariophyceae) // Norw. J. Bot. 1978. Vol. 25, N2. P. 77–110.Cherepanova M. V., Lepskaya E. V., Anderson P., Lozhkin A. V. Issledovaniya vodnykh biologicheskikh resursov Kamchatki i Severo-zapadnoi chasti Tikhogo okeana. = [Diatoms from Holocene sediments of Lake. Nerpichye (Kamchatka)]. Research of Aquatic Biological Resources of Kamchatka and the North-Western Part of the Pacific Ocean. 2013;31:89–106. (In Russ.).Черепанова М. В., Лепская Е. В., Андерсон П., Ложкин А. В. Диатомовые водоросли из голоценовых осадков оз. Нерпичье (Камчатка) // Исследования водных биологических ресурсов Камчатки и Северо-западной части Тихого океана. 2013. Вып. 31. C. 89–106.Ol’shtynskaya A. P. Diatomei i kokkolitoforidy v golotsenovykh ehkosistemakh Prikerchenskogo sektora Chernogo morya. Ehkosistemy, ikh optimizatsiya i okhrana. Simferopol’ = [Diatoms and coccolithophores in Holocene ecosystems of the Kerchen sector of the Black Sea]. Simferopol: TNU; 2014. Vyp.11. S. 82–88. (In Russ.).Ольштынская А. П. Диатомеи и кокколитофориды в голоценовых экосистемах Прикерченского сектора Черного моря // Экосистемы, их оптимизация и охрана. Симферополь: ТНУ, 2014. Вып. 11. С. 82–88.Elbakidze E. A. Usloviya osadkonakopleniya ozera ptich’ego (Yuzhnoe Primor’e) v srednem golotsene po dannym diatomovogo analiza = [Sedimentation conditions of the bird lake (Southern Primorye) in the Middle Holocene according to diatom analysis]. In: Materials of the II youth scientific conference-school FEGI FEB RAS Geology on the outskirts of the continent. Vladivostok: FEFU Publishing House; 2022. 231 p. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24866/7444-5330-5.Элбакидзе Е. А. Условия осадконакопления озера Птичьего (Южное Приморье) в среднем голоцене по данным диатомового анализа // Геология на окраине континента: материалы II молодежной научной конференции-школы ДВГИ ДВО РАН. Владивосток: ДВФУ, 2022. 231 с. DOI: https://doi.org/10.24866/7444-5330-5.Lutaenko K. A. Mollyuski iz golotsenovykh otlozhenii Khasanskogo raiona (Yuzhnoe Primor’e) = [Mollusks from Holocene deposits of the Khasan region (Southern Primorye)]. Stratigraphy. Geological Correlation. 1993;1(6):89–91. (In Russ.).Лутаенко К. А. Моллюски из голоценовых отложений Хасанского района (Южное Приморье) // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 1993. Т. 1, № 6. С. 89–91.Suto I., Kawamura K., Hagimoto S., Teraishi A., Tanaka Y. Changes in upwelling mechanisms drove the evolution of marine organisms. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012;339–341:39–51.Suto I., Kawamura K., Hagimoto S., Teraishi A., Tanaka Y., Changes in upwelling mechanisms drove the evolution of marine organisms // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 2012. Vol. 339–341. P. 39–51.Lopes C., Mix A. C., Abrantes F. Diatoms is northeast Pacific surface sediments as paleoceanographic proxies. Marine Micropaleontology. 2006;60 (1):45–65.Lopes C., Mix A. C., Abrantes F. Diatoms is northeast Pacific surface sediments as paleoceanographic proxies // Marine Micropaleontology. 2006. Vol. 60 (1). P. 45–65.Zakharkov S. P., Lobanov V. B., Gordeichuk T. N., Morozova E. A., Shtraikhert E. A. Spatial variability of the chlorophyll a and the specific structure of the phytoplankton in the northwestern part of the Sea of Japan during the winter period. Oceanology. 2012;(3):354–363.Zakharkov S. P., Lobanov V. B., Gordeichuk T. N., Morozova E. A., Shtraikhert E. A. Spatial variability of the chlorophyll a and the specific structure of the phytoplankton in the northwestern part of the Sea of Japan during the winter period // Oceanology. 2012. Vol. 52 (3). P. 354–363.Shevchenko O. G., Orlova T.Yu., Stonik I. V. Diatomovye vodorosli poryadka Chaetocerotales = [Diatoms of the order Chaetocerotales]. In: Adrianov A. V. (ed.). Biota rossiiskikh vod Yaponskogo morya. Vladivostok: Dal’nauka; 2014. Vol. 11. 247 p. (In Russ.).Шевченко О. Г., Орлова Т. Ю., Стоник И. В. Диатомовые водоросли порядка Chaetocerotales // Биота российских вод Японского моря. Т. 11 / под ред. А.В. Адрианова. Владивосток: Дальнаука, 2014. 247 с.Korotkij A. M., Grebennikova T. A., Karaulova L. P., Belyanina N. I. Ozyornye transgressii v pozdnekajnozojskoj Ussuri-Hankajskoj depressii (Primor’ya) = [Lake transgressions in the Late Cenozoic Ussuri-Khanka depression (Primorye)]. Tihookeanskaya Geologiya. 2007;26(14):53–68. (In Russ.).Короткий А. М., Гребенникова Т. А., Караулова Л. П., Белянина Н. И. Озерные трансгрессии в позднекайнозойской Уссури-Ханкайской депрессии (Приморья) // Тихоокеанская геология. 2007. Т. 26, № 4. С. 53–68.