Geomorfologiâ i paleogeografiâGeomorfologiâ i paleogeografiâГеоморфология и палеогеография2949-17892949-1797The Russian Academy of Sciences66068810.31857/S2949178923040096YCAWCPPaleolimnological research in Russia: from Kaliningrad to KamchatkaПалеолимнологические исследования в России: от Калининграда до КамчаткиDEVELOPMENT OF A REFERENCE TRANSECT BASED ON GPR DATA FOR WETLANDS IN THE SOUTHEASTERN PART OF THE ONEGA LOWLAND2Создание опорной трансекты на основе данных георадиолокации для водно-болотных угодий юго-восточной части прионежской низменностиRyazantsevP. A.РязанцевП. А.chthonian@yandex.ruIgnashovP. A.ИгнашовП. А.paul.ignashov@gmail.comDepartment of Multidisciplinary Scientific Research, Karelian Research Centre of RASОтдел комплексных научных исследований КарНЦ РАНInstitute of Biology, Karelian Research Centre of RASИнститут биологии КарНЦ РАН01102023544577122022025Copyright ©; 2023, П.А. Рязанцев, П.А. ИгнашовCopyright ©; 2023, П.А. Рязанцев, П.А. Игнашов2023П.А. Рязанцев, П.А. ИгнашовП.А. Рязанцев, П.А. Игнашовhttps://journals.eco-vector.com/2949-1789/article/view/660688

The post-glacial development of the Lake Onega coast, together with modern processes, creates conditions for the formation of complex coastal ecosystems that may be vulnerable to possible climate change and anthropogenic impacts. Such systems include wetlands extending along the eastern and southern coasts of Lake Onega. The area of a special interest is near the mouth of the Andoma River, as it combines the influence of the riverbed processes of a large river, the dynamics of the coast of Lake Onega, and peat lands development. The aim of the research was a detailed study of the structure of the Holocene deposits in the lake-river interval on the northern bank of the Andoma River, which reflects the stages of formation and variability of the natural conditions of the lakeside lowland. A reference transects including 4,800 m long GPR profile, supplemented with boreholes was created. The complex study of GPR cross-section and peat cores revealed the internal structure of the peat bog. A plateau-like uplift of the mineral base of the bog, framed by rupture zones with accompanying watercourses, was found. This area is considered as a deformation formed because of glacial dislocations or because of neotectonic deformations. Besides the main structural elements, local erosion incisions accompanied by sandy deposits, which could be confined to the buried paleochannels of the Andoma River, were found at the top of the limno-alluvial sediments. Analysis of the complex transect together with a vegetation description showed a difference in biological and environmental conditions zones, which contribute to biological diversity of the study site. In the future, the reference transects development provides a basis for the initial identification of vulnerabilities and long-term monitoring of the ecological transformation of ecosystems.

Постледниковая история развития побережья Онежского озера в совокупности с современными процессами создает условия для формирования сложных прибрежных экосистем, которые могут быть уязвимы из-за возможных климатических изменений и антропогенного влияния. К таким системам относятся водно-болотные угодья, протянувшиеся вдоль восточного и южного побережья Онежского озера. Научный интерес представляет территория в районе устья р. Андомы, так как здесь сочетается влияние русловых процессов крупной реки, динамика побережья Онежского озера, а также развитие верховых торфяников. Целью исследований было детальное изучение структуры голоценовых отложений на северном берегу р. Андомы, которая отражает этапы формирования и изменчивость природных условий приозерной низменности. Для этого была проложена опорная трансекта, включающая профиль георадиолокационных наблюдений протяженностью 4800 м, дополненный скважинами. На основе данных георадиолокации в сочетании с исследованием торфа по скважинам получен комплексный разрез, характеризующий внутреннее строение торфяника. Вдоль профиля обнаружены аккумулятивные структуры, такие как погребенные береговые валы и палеодюна. Также установлено платоподобное поднятие коренного ложа болота, обрамленное локальными понижениями. Подобную структуру можно рассматривать как деформацию, связанную с гляциодислокациями или неотектоническим воздействием. Кроме основных структурных элементов найдены локальные эрозионные врезы в кровле лимноаллювия, сопровождающиеся песчаными отложениями, которые могут быть приурочены к погребенным палеоруслам р. Андомы. Анализ комплексной трансекты в совокупности с описанием растительности показал существование зон, отличающихся по биолого-экологическим условиям, которые способствуют биологическому разнообразию в районе работ. В перспективе создание подобных опорных трансектов обеспечивает базу для первичного выявления уязвимостей и долгосрочного мониторинга экологической трансформации экосистем.

Lake OnegaAndoma RiverGPR patternspeatlandsbiodiversityecological gradientОнежское озерорека Андомагеорадарные образыторфяникбиоразнообразиеэкологический градиентThe authors thank E.L. Talbonen for the botanical analysis of peat. The study was conducted within the framework of the state assignment of the Department of Integrated Scientific Research and the Institute of Biology of the KarSC RAS.Supplementary data to the article by Ryazantsev, Ignashov (2023) is available at: https://geomorphology.igras.ru/jour/pages/view/dopmat.Abramova T.G. (1965). Mires of the Vologda Region, their zoning and agricultural use. Severo-Zapad evropeiskoi chasti SSSR. Vol. 4. Leningrad: Leningrad University (Publ.). P. 65–93. (in Russ.).Абрамова Т.Г. (1965). Болота Вологодской области, их районирование и сельскохозяйственное использование // Северо-Запад европейской части СССР. Вып. 4. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та. С. 65–93.Bricheva S.S., Matasov V.M., Shilov P.M. (2017). Ground penetrating radar (GPR) as a part of integrated landscape studies on peatlands. Geoekologiya. Inzheneraya geologiya. Gidrogeologiya. Geokriologiya. No. 3. P. 76–83. (in Russ.).Бричёва С.С., Матасов В.М., Шилов П.М. (2017). Георадар в геоэкологических исследованиях при искусственном обводнении торфяников // Геоэкология. Инженерная геология, Гидроэкология, Геокриология. № 3. С. 76–83.Buslovich A.L., Garkusha V.I., Nikolaev V.A. et al. (2021). Gosudarstvennaya geologicheskaya karta Rossiiskoi Fe-deratsii masshtaba 1:200000. Izdanie vtoroe. Seriya Onezh-skaya. List P-37-XXV. Vytegra. Ob"yasnitel’naya zapiska (State geological map of the Russian Federation, scale 1:200000. Second edition. Onega series. Sheet P-37-XXV. Vytegra. Explanatory letter). Moscow: VSEGEI. 124 p. (in Russ.). [Electronic data]. URL: http://geo.mfvsegei.ru/200k/Zap/Zap_P-37-XXV.pdf (access date: 31.03.2023)Владов М.Л., Старовойтов А.В. (2004). Введение в георадиолокацию. М.: Изд-во МГУ. 153 с.Carless D., Kulessa B., Booth A.D. et al. (2021). An integrated geophysical and GIS based approach improves estimation of peatland carbon stocks. Geoderma. Vol. 402. 115176. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115176Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 000. Издание второе. Серия Онежская. Лист P-37-XXV. Вытегра. Объяснительная записка. (2021) Сост.: А.Л. Буслович, В.И. Гаркуша, В.А. Николаев и др. М.: Московский филиал ФГБУ “ВСЕГЕИ”. 124 с. [Электронный ресурс]. URL: http://geo.mfvsegei.ru/200k/Zap/Zap_P-37-XXV.pdf (дата обращения: 31.03.2023)Chebotareva V.A. (2019). Late and post glacial sediments in the section of a low terraceon, the southwest coast of lake Onega. Trudy KarRC RAS. Vol. 10. No. 6 (1). P. 273–278. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2019.6.040Демидов И.Н. (2006). О максимальной стадии развития Онежского приледникового озера, изменениях его уровня и гляциоизостатическом поднятии побережий в позднеледниковье // Геология и полезные ископаемые Карелии. №. 9. С. 171–182.Comas X., Slater L., Reeve A. (2005). Stratigraphic controls on pool formation in a domed bog inferred from ground penetrating radar (GPR). J. Hydrol. Vol. 315. No. 1–4. P. 40–51. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.04.020Енгалычев С.Ю. (2007). Геологическое строение и генезис дислокаций на Андомской горе // Вестн. СПбГУ. Сер. 7. Геология. География. №. 1. С. 32–39.Comas X., Slater L., Reeve A.S. (2011). Pool patterning in a northern peatland: Geophysical evidence for the role of postglacial landforms. J. Hydrol. Vol. 399. No. 3–4. P. 173–184. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.12.031Иванищева Е.А. (2010). Экологический каркас Вытегорского района Вологодской области // Известия СНЦ РАН. Т. 12. № 1 (5). С. 1383–1386.Comas X., Terry N., Hribljan J.A. et al. (2017). Estimating belowground carbon stocks in peatlands of the Ecuadorian páramo using ground-penetrating radar (GPR). J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 122. No. 2. P. 370–386. https://doi.org/10.1002/2016JG003550Иванов А.О., Лукшевич Э.В., Стинкулис Г.В. и др. (2003). Андомская гора – уникальный геологический памятник // Палеонтология и природопользование. Тез. докл. XLIV сессии палеонтологического об-ва. СПб. С. 98–100.Demidov I.N. (2006). O maksimal’noi stadii razvitiya Onezh-skogo prilednikovogo ozera, izmeneniyakh ego urovnya i glyatsioizostaticheskom podnyatii poberezhii v pozdnelednikov’e (On the maximum stage of development of the Onega periglacial lake, changes in its level and glacioisostatic uplift of the coasts in the late glacial period). Geology and Commercial Minerals of Karelia. Vol. 9. P. 171–182. (in Russ.).Игнатов Е.И., Борщенко Е.В., Загоскин А.Л. и др. (2017). Связь геологического строения побережья, истории развития рельефа и динамики берегов Онежского озера // Труды КНЦ РАН. № 3. С. 65–78. https://doi.org/10.17076/lim514Engalychev S.Yu. (2007). Geological structure and genesis of dislocations on the Andoma Hills. Vestn. SPbGU. Ser. 7. Geologiya. Geografiya. No. 1. P. 32–39. (in Russ.).Колодяжный С.Ю., Балуев А.С., Терехов Е.Н. (2016). Структура и эволюция Андомского сегмента юго-восточной окраины Балтийского щита // Геотектоника. № 4. С. 48–67. https://doi.org/10.7868/S0016853X16040056Filatov N., Baklagin V., Efremova T. et al. (2019). Climate change impacts on the watersheds of Lakes Onego and Ladoga from remote sensing and in situ data. Inland Waters. Vol. 9. No. 2. P. 130–141. https://doi.org/10.1080/20442041.2018.1533355Кутенков С.А. (2013). Компьютерная программа для построения стратиграфических диаграмм состава торфа “Korpi” // Труды КарНЦ РАН. № 6. С. 171–176.Filonenko I.V., Philipov D.A. (2013). Estimation of the area of mires in the Vologda Region. Trudy Instorfa. No. 7. P. 3–11. (in Russ.).Палеолимнология Онежского озера: от приледникового озера к современным условиям. (2022) / Отв. ред. Д.А. Субетто. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 333 с.Hare D.K., Boutt D.F., Clement W.P. et al. (2017). Hydrogeological controls on spatial patterns of groundwater discharge in peatlands. Hydrol. Earth Syst. Sci. Vol. 21. No. 12. P. 6031–6048. https://doi.org/10.5194/hess-21-6031-2017Рязанцев П.А., Игнашов П.А. (2019). Георадиолокация болотных отложений (на примере Заонежского полуострова, Карелия) // География и природные ресурсы. № 4. С. 125–134. https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2019-4(125-134)Ignatov Е.I., Borshchenko E.V., Zagoskin A.L. et al. (2017). Connection between the geological structure of lake Onego region, its topographic evolution and the dynamics of the lake shores. Trudy KarRC RAS. No. 3. P. 65–78. (in Russ.). http://dx.doi.org/10.17076/lim514Чеботарева В.А. (2019). Поздне- и послеледниковые отложения в разрезе низкой террасы на юго-западном побережье Онежского озера // Труды КНЦ РАН. Т. 10. № 6(1). С. 273–278.Ivanishcheva E.A. (2010). Ecological network of Vytegra district in Vologda Region. Izvestiya RAS SamSC. Vol. 12. No. 1(5). P. 1383–1386. (in Russ.).Филиппов Д.А. (2008). Структура и динамика экосистем пойменных болот бассейна Онежского озера (Вологодская область). Автореф. дис. …. канд. биол. наук. Вологда. 219 с.Ivanov A.O., Lukshevich E.V., Stinkulis G.V. et. al. (2003). Andoma Hill – a unique geological monument. Paleontologiya i prirodopol’zovanie. Tezisy dokladov XLIV sessii paleontologicheskogo ob-va. Saint Petersburg. P. 98–100. (in Russ.).Филоненко И.В., Филиппов Д.А. (2013). Оценка площади болот Вологодской области // Труды Инсторфа. № 7. С. 3–11.Kaufman Z.S. (Ed.). (1990). Ekosistema Onezhskogo ozera i tendentsii ee izmeneniya (Ecosystem of Lake Onega and trends in its change). Leningrad: Nauka (Publ.). 264 p. (in Russ.)Шенников А.П. (1964). Введение в геоботанику. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 447 с.Kettridge N., Binley A., Comas X. et al. (2012). Do peatland microforms move through time? Examining the developmental history of a patterned peatland using ground-penetrating radar. J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 117. No. G3. G03030. https://doi.org/10.1029/2011JG001876Шварев С.В., Никонов А.А. (2022). Влияние сильных землетрясений на рельеф, отложения и гидродинамику района Онежского озера // Палеолимнология Онежского озера: от приледникового озера к современным условиям / Отв. ред. Д.А. Субетто. Петрозаводск: КарНЦ РАН. С. 218–231.Kolodyazhny S.Yu., Baluev A.S., Terekhov E.N. (2016). Andoma Segment of Southeastern Margin of Fennoscandian Shield: Structure and Evolution. Geotectonics. No. 4. P. 48–67. (in Russ.). https://doi.org/10.7868/S0016853X16040056Экосистема Онежского озера и тенденции ее изменения. (1990) / Под ред. З.С. Кауфмана. Л.: Наука. 264 с.Kutenkov S.A. (2013). Korpi software for plotting stratigraphic diagrams of peat composition. Trudy KarRC RAS. No. 6. P. 171–176. (in Russ.).Carless D., Kulessa B., Booth A.D. et al. (2021). An integrated geophysical and GIS based approach improves estimation of peatland carbon stocks // Geoderma. Vol. 402. 115176. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115176Leopold M., Völkel J. (2003). GPR images of periglacial slope deposits beneath peat bogs in the Central European Highlands, Germany. Geological Society, London, Special Publications. Vol. 211. No. 1. P. 181–189. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2001.211.01.1Comas X., Slater L., Reeve A. (2005). Stratigraphic controls on pool formation in a domed bog inferred from ground penetrating radar (GPR) // J. Hydrol. Vol. 315. No. 1–4. P. 40–51. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2005.04.020Loisel J., Yu Z., Parsekian A., Nolan J. et al. (2013). Quantifying landscape morphology influence on peatland lateral expansion using ground-penetrating radar (GPR) and peat core analysis. J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 118. No. 2. P. 373–384. https://doi.org/10.1002/jgrg.20029Comas X., Slater L., Reeve A.S. (2011). Pool patterning in a northern peatland: Geophysical evidence for the role of postglacial landforms // J. Hydrol. Vol. 399. No. 3–4. P. 173–184. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.12.031Neal A. (2004). Ground-penetrating radar and its use in sedimentology: principles, problems and progress. Earth-Sci. Rev. Vol. 66. No. 3–4. P. 261–330. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2004.01.004Comas X., Terry N., Hribljan J.A. et al. (2017). Estimating belowground carbon stocks in peatlands of the Ecuadorian páramo using ground-penetrating radar (GPR) // J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 122. No. 2. P. 370–386. https://doi.org/10.1002/2016JG003550Parsekian A.D., Slater L., Ntarlagiannis D. et al. (2012). Uncertainty in peat volume and soil carbon estimated using ground-penetrating radar and probing. Soil Sci. Soc. Am. J. Vol. 76. No. 5. P. 1911–1918. https://doi.org/10.2136/sssaj2012.0040Filatov N., Baklagin V., Efremova T. et al. (2019). Climate change impacts on the watersheds of Lakes Onego and Ladoga from remote sensing and in situ data // Inland Waters. Vol. 9. No. 2. P. 130–141. https://doi.org/10.1080/20442041.2018.1533355Pezdir V., Čeru T., Horn B. et al. (2021). Investigating peatland stratigraphy and development of the Šijec bog (Slovenia) using near-surface geophysical methods. Catena. Vol. 206. 105484. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105484Hare D.K., Boutt D.F., Clement W.P. et al. (2017). Hydrogeological controls on spatial patterns of groundwater discharge in peatlands // Hydrol. Earth Syst. Sci. Vol. 21. No. 12. P. 6031–6048. https://doi.org/10.5194/hess-21-6031-2017Philipov D.A. (2008). Struktura i dinamika ekosistem poimennykh bolot basseina Onezhskogo ozera (Vologodskaya oblast’) (Structure and dynamics of ecosystems of floodplain mires of the Lake Onega basin (Vologda Region)). PhD thesis. Vologda. 219 p. (in Russ.).Kettridge N., Binley A., Comas X. et al. (2012). Do peatland microforms move through time? Examining the developmental history of a patterned peatland using ground-penetrating radar // J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 117. No. G3. G03030. https://doi.org/10.1029/2011JG001876Proulx-McInnis S., St-Hilaire A., Rousseau A.N. et al. (2013). A review of ground-penetrating radar studies related to peatland stratigraphy with a case study on the determination of peat thickness in a northern boreal fen in Quebec, Canada. Progress in Physical Geography. Vol. 37. No. 6. P. 767–786. https://doi.org/10.1177/0309133313501106Leopold M., Völkel J. (2003). GPR images of periglacial slope deposits beneath peat bogs in the Central European Highlands, Germany // Geological Society, London, Special Publications. Vol. 211. No. 1. P. 181–189. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.2001.211.01.1Ryazantsev P.A., Ignashov P.A. (2019). Ground Penetrating Radar measurements of bog deposits (a case study of the Zaonezhskii Peninsula, Karelia). Geogr. Nat. Res. No. 4. P. 125–134. (in Russ.). https://doi.org/10.21782/GIPR0206-1619-2019-4(125-134)Loisel J., Yu Z., Parsekian A., Nolan J. et al. (2013). Quantifying landscape morphology influence on peatland lateral expansion using ground-penetrating radar (GPR) and peat core analysis // J. Geophys. Res.: Biogeosci. Vol. 118. No. 2. P. 373–384. https://doi.org/10.1002/jgrg.20029Sass O., Friedmann A., Haselwanter G. et al. (2010). Investigating thickness and internal structure of alpine mires using conventional and geophysical techniques. Catena. Vol. 80. No. 3. P. 195–203. https://doi.org/10.1016/j.catena.2009.11.006Neal A. (2004). Ground-penetrating radar and its use in sedimentology: principles, problems and progress // Earth-Sci. Rev. Vol. 66. No. 3–4. P. 261–330. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2004.01.004Shvarev S.V., Nikonov A.A. (2022). The influence of strong earthquakes on the relief, sediments and hydrodynamics of the Lake Onega region. Subetto D.A. (Ed.). Paleolimnologiya Onezhskogo ozera: ot prilednikovogo ozera k sovremennym usloviyam. Petrozavodsk: KarRC RAS (Publ.). P. 218–231. (in Russ.).Parsekian A.D., Slater L., Ntarlagiannis D. et al. (2012). Uncertainty in peat volume and soil carbon estimated using ground-penetrating radar and probing // Soil Sci. Soc. Am. J. Vol. 76. No. 5. P. 1911–1918. https://doi.org/10.2136/sssaj2012.0040Shennikov A.P. (1964). Vvedenie v geobotaniku (Introduction to geobotany). Leningrad: Leningrad University (Publ.). 447 p. (in Russ.).Pezdir V., Čeru T., Horn B., Gosar M. (2021). Investigating peatland stratigraphy and development of the Šijec bog (Slovenia) using near-surface geophysical methods // Catena. Vol. 206. 105484. https://doi.org/10.1016/j.catena.2021.105484Subetto D.A. (Ed.). (2022). Paleolimnologiya Onezhsko-go ozera: ot prilednikovogo ozera k sovremennym usloviyam (Paleolimnology of Lake Onega: from the periglacial lake to modern conditions). Petrozavodsk: KarRC RAS (Publ.). 333 p. (in Russ.).Proulx-McInnis S., St-Hilaire A., Rousseau A.N. et al. (2013). A review of ground-penetrating radar studies related to peatland stratigraphy with a case study on the determination of peat thickness in a northern boreal fen in Quebec, Canada // Progress in Physical Geography. Vol. 37. No. 6. P. 767–786. https://doi.org/10.1177/0309133313501106Trappe J., Kneisel C. (2019). Geophysical and sedimentological investigations of peatlands for the assessment of lithology and subsurface water pathways. Geosciences. Vol. 9. No. 3. 118. https://doi.org/10.3390/geosciences9030118Sass O., Friedmann A., Haselwanter G. et al. (2010). Investigating thickness and internal structure of alpine mires using conventional and geophysical techniques // Catena. Vol. 80. No. 3. P. 195–203. https://doi.org/10.1016/j.catena.2009.11.006Vladov M.L., Starovojtov A.V. (2004). Vvedenie v georadiolokatsiyu (Introduction to GPR). Moscow: MSU (Publ.). 153 p. (in Russ.).Trappe J., Kneisel C. (2019). Geophysical and sedimentological investigations of peatlands for the assessment of lithology and subsurface water pathways // Geoscien-ces. Vol. 9. No. 3. 118. https://doi.org/10.3390/geosciences9030118Walter J., Hamann G., Lück E. et al. (2016). Stratigraphy and soil properties of fens: Geophysical case studies from northeastern Germany. Catena. Vol. 142. P. 112–125. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.02.028Walter J., Hamann G., Lück E. et al. (2016). Stratigraphy and soil properties of fens: Geophysical case studies from northeastern Germany // Catena. Vol. 142. P. 112–125. https://doi.org/10.1016/j.catena.2016.02.028Zobkov M., Potakhin M., Subetto A. et al. (2019). Reconstructing Lake Onego evolution during and after the Late Weichselian glaciation with special reference to water volume and area estimations. J. Paleolimnol. Vol. 62 (1). P. 53–71. https://doi.org/10.1007/s10933-019-00075-3Zobkov M., Potakhin M., Subetto A. et al. (2019). Reconstructing Lake Onego evolution during and after the Late Weichselian glaciation with special reference to water volume and area estimations // J. Paleolimnol. Vol. 62 (1). P. 53–71. https://doi.org/10.1007/s10933-019-00075-3