Geomorfologiâ i paleogeografiâGeomorfologiâ i paleogeografiâГеоморфология и палеогеография2949-17892949-1797The Russian Academy of Sciences66069110.31857/S2949178923040126XWGHCZPaleolimnological research in Russia: from Kaliningrad to KamchatkaПалеолимнологические исследования в России: от Калининграда до КамчаткиLAKE VITALIEVSKOYE (VALAAM ISLAND) ISOLATION PROCESS AND VEGETATION DYNAMICS DUE TO CHANGES IN THE LEVEL OF THE LAKE LADOGA DURING THE LATE HOLOCENE1Особенности процесса изоляции озера Витальевского (остров Валаам) и динамика растительности в связи с изменением уровня ладожского озера в позднем голоценеSapelkoT. V.СапелкоТ. В.tsapelko@mail.ruGazizovaT. Yu.ГазизоваТ. Ю.tsapelko@mail.ruMoiseenkoA. D.МоисеенкоА. Д.tsapelko@mail.ruLudikovaA. V.ЛудиковаА. В.tsapelko@mail.ruKuznetsovD. D.КузнецовД. Д.tsapelko@mail.ruRusanovA. G.РусановА. Г.tsapelko@mail.ruInstitute of Limnology of the Russian Academy of Sciences, St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of SciencesИнститут озероведения РАН – СПб ФИЦ РАНSt. Petersburg State UniversityСанкт-Петербургский государственный университет01102023544728922022025Copyright ©; 2023, Т.В. Сапелко, Т.Ю. Газизова, А.Д. Моисеенко, А.В. Лудикова, Д.Д. Кузнецов, А.Г. РусановCopyright ©; 2023, Т.В. Сапелко, Т.Ю. Газизова, А.Д. Моисеенко, А.В. Лудикова, Д.Д. Кузнецов, А.Г. Русанов2023Т.В. Сапелко, Т.Ю. Газизова, А.Д. Моисеенко, А.В. Лудикова, Д.Д. Кузнецов, А.Г. РусановТ.В. Сапелко, Т.Ю. Газизова, А.Д. Моисеенко, А.В. Лудикова, Д.Д. Кузнецов, А.Г. Русановhttps://journals.eco-vector.com/2949-1789/article/view/660691

The macrophyte pollen is a valuable source of information about lake level changes. Continuing our previous studies on the use of the macrophytes pollen analysis in the paleolimnology we studied the Lake Vitalievskoye sediments sequence of on the Valaam Island (the northern part of Lake Ladoga). To confirm the results of pollen analysis we conducted lithological and diatom analyzes. The macrophytes distribution of the island lakes at the present time has been established with the help of geobotanical and pollen analyzes of the lacustrine surface sediments. As a result, a comprehensive study made it possible to establish the stages of the Lake Vitalievskoye development during the Late Holocene: The Lake Ladoga Bay stage with a slight overgrowth of aquatic vegetation; the lake isolation stage of the from Lake Ladoga, when macrophytes disappeared from the lake, and the lake independent development stage, when their maximum distribution occurred and later began to decline as a result of the human impact. According to our research of the Valaam Island lakes we have received new data about the modern distribution of macrophytes in the island lakes, their dynamics in the Late Holocene. We also conducted a methodological study establishing the macrophytes pollen role in studying the small island lakes history and the Lake Ladoga level.

Пыльца макрофитов в донных отложениях озер является ценным источником информации об изменении уровня озера. Продолжая наши предыдущие исследования по использованию пыльцевого анализа макрофитов в палеолимнологии, с помощью спорово-пыльцевого анализа авторами изучена колонка донных отложений оз. Витальевского на о-ве Валаам (северная часть Ладожского озера). Для подтверждения полученных результатов палинологического анализа дополнительно проведены литологический и диатомовый анализы донных отложений. С помощью геоботанического и палинологического анализов поверхностных проб озерных отложений установлено распространение макрофитов на внутренних островных озерах на современном этапе. Проведенное комплексное исследование позволило установить этапы развития оз. Витальевского в позднем голоцене: (1) этап залива Ладожского озера с небольшим зарастанием водной растительностью; (2) этап изоляции озера от Ладоги, когда макрофиты практически исчезали из водоема, (3) этап самостоятельного развития оз. Витальевского, когда произошло массовое распространение макрофитов, а затем, в результате антропогенного воздействия, их площадь стала сокращаться. Проведенное исследование на о-ве Валаам позволило получить данные по современному распространению макрофитов в островных озерах северной части Ладожского озера, их динамике в позднем голоцене, а также выполнить методическую работу по установлению роли макрофитов в истории как малых островных озер, так и Ладожского озера.

Lake Ladogaisland lakesValaam IslandLate Holoceneisolationlake sedimentsmacrophytespollendiatomslithologyorganic matterЛадожское озероостровные озераостров Валаампоздний голоценизоляциядонные отложениямакрофитыпыльцадиатомовые водорослилитологияорганическое веществоThe authors are grateful to N.V. Ignatieva and L.I. Suvorova for hydrochemical analysis. The study contributes to the State Research Program of the Institute of Limnology – St. Petersburg Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences on topic No. FMNG-2019-0001.Авторы выражают благодарность Н.В. Игнатьевой и Л.И. Суворовой за гидрохимический анализ. Исследование выполнено в рамках государственного задания ИНОЗ РАН – СПб ФИЦ РАН по теме № FMNG-2019-0001.Bennion H. (1995). Surface-sediment diatom assemblages in shallow, artificial, enriched ponds, and implication for reconstructing trophic status. Diatom Research. Vol. 10. P. 1–19. https://doi.org/10.1080/0269249X.1995.9705326Газизова Т.Ю., Сапелко Т.В. (2020). Обоснование значения пыльцы макрофитов для палеолимнологических реконструкций на примере озер о. Лункулансаари на северо-востоке Ладожского озера // Биосфера. № 4. С. 21–30.Davydova N.N. (1985). Diatomovye vodorosli – indikatory prirodnykh uslovii vodoemov golotsena (Diatoms – indicators of natural conditions of Holocene reservoirs). Leningrad: Nauka (Publ.). 224 p. (in Russ.)Газизова Т.Ю., Русанов А.Г., Сапелко Т.В. (2023). Оценка сходства видового состава макрофитов современной водной растительности и субрецентных спорово-пыльцевых спектров малых озер на острове Валаам (Ладожское озеро) // Труды Карельского научного центра РАН. № 6. С. 73–83. https://doi.org/10.17076/lim1703Delusina I., Donner J. (1995). Additional evidence of the Holocene transgression in Lake Ladoga on the basis of an investigation of the beach deposits on the island of Mantsinsaari. Bull. Geol. Soc. Finl. P. 39–50. https://doi.org/10.17741/bgsf/67.2.003Гричук В.П. (1940). Методика обработки осадочных пород, бедных органическими остатками, для целей пыльцевого анализа // Проблемы физической географии. Вып. 8. С. 53–58.Delyusina I.V. (1988). Biostratigrafiya pozdne- i poslelednikovykh otlozhenii Ladozhskogo ozera i paleoklimatologiya Priladozhya po palinologicheskim dannym (Biostratigraphy of late and postglacial deposits of Lake Ladoga and paleoclimatology of the Ladoga region according to palynological data). PhD thesis. Tallin: In-t geologii AN ESSR. 15 p. (in Russ.)Давыдова Н.Н. (1985). Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов голоцена. Л.: Наука. 224 с.Gazizova T.Yu., Rusanov A.G., Sapelko T.V. (2023). The similarity assessment of the macrophyte species composition between modern aquatic vegetation and subrecent pollen spectra of small lakes on the Valaam Island (Lake Ladoga). Transactions of the Karelian Research Centre RAS. No. 6. P. 73–83. (in Russ.). https://doi.org/10.17076/lim170Делюсина И.В. (1988). Биостратиграфия поздне- и послеледниковых отложений Ладожского озера и палеоклиматология Приладожья по палинологическим данным. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Таллин: Ин-т геологии АН ЭССР. 15 с.Gazizova T.Yu., Sapelko T.V. (2020). Substantiation of the value of macrophyte pollen for paleolimnological reconstructions on the example of Lake Lunkulansaari in the north-east of Lake Ladoga. Biosfera. No. 4. P. 21–30. (in Russ.)Катанская В.М. (1988). Высшая водная растительность // Методические аспекты лимнологического мониторинга. Л.: Наука. С. 102–113.Grichuk V.P. (1940). Methods of processing sedimentary rocks poor in organic residues for the pollen analysis purposes. Problemy fizicheskoi geografii. Vol. 8. P. 53–58. (in Russ.)Карякин И.В., Лапшин Р.Д., Шестакова А.А. (2009). ArcView GIS для экологов. Инструктивно-методическое пособие. Н. Новгород. 543 с.Grimm E.C. (2004). TGView. Illinois State Museum, Research and Collections Center, Springfield.Кочубей О.В., Марков В.Е., Дзюба О.Ф. и др. (2012). Реконструкции природных обстановок ландшафтов средне- и позднеголоценового времени на основе комплексного использования палинологического и геохимического методов // Вестник СПбГУ. Сер. 3. Биология. Вып. 2. С. 13–27.Hedenström A., Risberg J. (1999). Early Holocene shore-displacement in southern central Sweden as recorded in elevated isolated basins. Boreas. Vol. 28. P. 490–504. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.1999.tb00236.xКуприянова Л.А., Алешина Л.А. (1972). Пыльца и споры растений флоры европейской части СССР. Л.: Наука. Т. 1. 171 с.Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. (2001). Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparibility of results. J Paleolimnology. No. 25. P. 101–110.Куприянова Л.А., Алешина Л.А. (1978). Пыльца двудольных растений флоры европейской части СССР. Lamiaceae – Zygophyllaceae. Л.: Наука. 184 с.Juggins S. (2007). C2: Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation (user guide version 1.5). Newcastle upon Tyne: Newcastle University 77: 680.Кучко А.А. (1983). Леса Валаама и их значение // Природные комплексы Валаама и воздействие на них рекреации. Петрозаводск: КФ АН СССР. С. 5–33.Karyakin I.V., Lapshin R.D., Shestakova A.A. (2009). ArcView GIS dlya ekologov. Instruktivno-metodi-cheskoe posobie (ArcView GIS for ecologists. Instructional and methodical manual). Nizhny Novgorod: NGPU. 543 p. (in Russ.)Лудикова А.В., Субетто Д.А., Давыдова Н.Н. и др. (2005). Колебания уровня Ладожского озера в голоцене (на основе палеолимнологических исследований оз. Святого Сергия на о. Путсаари) // Известия РГО. Т. 137. Вып. 6. С. 34–41.Katanskaya V.M. (1988). Higher aquatic vegetation. Meto-dicheskie aspekty limnologicheskogo monitoringa. Leningrad: Nauka (Publ.). P. 102–113. (in Russ.)Лудикова А.В. (2015). Свидетельства среднеголоценовой трансгрессии Ладожского озера по данным диатомового анализа // Известия РГО. Т. 147. Вып. 4. С. 38–51.Kochubej O.V., Markov V.E., Dzuba O.F. et al. (2012). Reconstructions of landscapes natural settings of the Middle and Late Holocene time based on the integrated use of palynological and geochemical methods. Vestnik SPbGU. Ser. 3. Biologia. Vol. 3. No. 2. 2012. P. 13–27. (in Russ.)Морозова Р.М., Лазарева И.П. (2002). Почвы и почвенный покров Валаамского архипелага. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 170 с.Krammer K., Lange-Bertalot H. (1986). Süsswasserflora von Mitteleuropa. 2/1. Bacillariophyceae. 1 Teil: Naviculaceae. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 876 p.Папченков В.Г. (2001). Растительный покров водоемов и водотоков Среднего Поволжья. Ярославль: ЦМП МУБиНТ. 213 с.Krammer K., Lange-Bertalot H. (1988). Süsswasserflora von Mitteleuropa. 2/2. Bacillariophyceae. 1 Teil: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 596 p.Сапелко Т.В., Корнеенкова Н.Ю. (2017). Реконструкция истории островных озер по данным палинологического и ботанического анализов // Актуальные проблемы современной палинологии / Мат-лы XIV Всерос. палинологической конф. М.: Географический факультет МГУ. С. 311–315.Krammer K., Lange-Bertalot H. (1991). Bacillariophyceae. Ettl H., Gerloff J., Heying H., Mollenhauer D. (Eds.). Su ßwasserflora von Mitteleuropa. Band 2/3. Stuttgart: Gustav. Fisher Verlag. 576 p.Сапелко Т.В., Кузнецов Д.Д., Корнеенкова Н.Ю. и др. (2014). Палеолимнология внутренних озер острова Путсаари (Ладожское озеро) // Известия РГО. Т. 146. Вып. 3. С. 29–40.Kuchko A.A. (1983). Forests of Valaam and their significance. Prirodnye kompleksy Valaama i vozdeistvie na nikh rekreatsii. Petrozavodsk: KF AN SSSR (Publ.). P. 5–33. (in Russ.)Сапелко Т.В., Терехов А.В., Амантов А.В. (2018). Ладожская трансгрессия: реконструкция финальной стадии и последующего спада в северной части озера // Региональная геология и металлогения. № 75. С. 23–34.Kupriyanova L.A., Alyoshina L.A. (1972). Pyltsa i spory rastenii flory evropeiskoi chasti SSSR (Pollen and spores of plants of the USSR European part flora). Leningrad: Nauka (Publ.). Vol. 1. 171 p. (in Russ.)Степанова А.Б., Воякина Е.Ю., Зуева Н.В. и др. (2021). Водная система Валаамского архипелага. Малые лесные озера // Современное состояние и проблемы антропогенной трансформации экосистемы Ладожского озера в условиях изменяющегося климата. СПб.: ИНОЗ РАН – СПб ФИЦ РАН. С. 477–485.Kupriyanova L.A., Alyoshina L.A. (1978). Pyltsa dvudol’nykh rastenii flory evropeiskoi chasti SSSR. Lamiaceae – Zygophyllaceae (Pollen of dicotyledonous plants of the USSR European part flora. Lamiaceae – Zygophyllaceae). Leningrad: Nauka (Publ.). 184 p. (in Russ.)Субетто Д.А., Арсланов Х.А., Долуханов П.М. и др. (2005). Формирование стока Ладожского озера в голоцене и расселение человека // Экологическое состояние континентальных водоемов северных территорий. СПб.: Наука. С. 207–214.Ludikova A.V. (2015). Evidence of the Middle Holocene transgression of Lake Ladoga according to diatom analysis. Izvestiya RGO. Iss. 147. Vol. 4. P. 38–51. (in Russ.)Bennion H. (1995). Surface-sediment diatom assemblages in shallow, artificial, enriched ponds, and implication for reconstructing trophic status // Diatom Research. Vol. 10. P. 1–19. https://doi.org/10.1080/0269249X.1995.9705326Ludikova A.V. et al. (2005). Fluctuations in the Lake Ladoga level in the Holocene (based on paleolimnological studies of the Lake St. Sergius on Putsaari Island). Izvestiya RGO. Iss. 137. Vol. 6. P. 34–41. (in Russ.)Delusina I., Donner J. (1995). Additional evidence of the Holocene transgression in Lake Ladoga on the basis of an investigation of the beach deposits on the island of Mantsinsaari // Bull. Geol. Soc. Finl. P. 39–50. https://doi.org/10.17741/bgsf/67.2.003Morozova R.M., Lazareva I.P. (2002). Pochvy i pochvennyi pokrov Valaamskogo arkhipelaga (Soils and soil cover of the Valaam Archipelago). Petrozavodsk: KarNTS RAN (Publ.). 170 p. (in Russ.)Grimm E.C. (2004). TGView. Illinois State Museum, Research and Collections Center, Springfield.Nurminen L. (2003). Macrophyte species composition reflecting water quality changes in adjacent water bodies of lake Hiidenvesi, SW Finland. Ann. Bot. Fennici. Vol. 40. P. 199–208.Hedenström A., Risberg J. (1999). Early Holocene shore-displacement in southern central Sweden as recorded in elevated isolated basins // Boreas. Vol. 28. P. 490–504. https://doi.org/10.1111/j.1502-3885.1999.tb00236.xPapchenkov V.G. (2001). Rastitel’nyi pokrov vodoemov i vodotokov Srednego Povolzhya. Yaroslavl’ (Vegetation cover of reservoirs and watercourses of the Middle Volga region). Yaroslavl’: TSMP MUBiNT (Publ.). 213 p.Heiri O., Lotter A.F., Lemcke G. (2001). Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments: reproducibility and comparability of results // J. Paleolimnology. No. 25. P. 101–110.Saarnisto M. (2012). Late Holocene land uplift/neotectonics on the island of Valamo (Valaam), Lake Ladoga, NW Russia. Quat. Int. No. 260. P. 143–152. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2011.09.005Juggins S. (2007). C2: Software for ecological and palaeoecological data analysis and visualisation (user guide version 1.5). Newcastle upon Tyne: Newcastle University 77: 680.Saarnisto M., Grönlund T. (1996). Shoreline displacement of Lake Ladoga – new data from Kilpolansaari. Hydrobiologia. Vol. 322. P. 205–215Krammer K., Lange-Bertalot H. (1986). Süsswasserflora von Mitteleuropa. 2/1. Bacillariophyceae. 1 Teil: Naviculaceae. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 876 p.Sapelko T., Kuznetsov D.D., Ludikova A.V. et al. (2020). The development of island lakes of Lake Ladoga during the Late Pleistocene Holocene. Limnology and Freshwater Biology. No. 4. Р. 470–471. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2020-A-4-470Krammer K., Lange-Bertalot H. (1988). Süsswasserflora von Mitteleuropa. 2/2. Bacillariophyceae. 1 Teil: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. Stuttgart: Gustav Fischer Verlag. 596 p.Sapelko T.V., Korneenkova N.Yu. (2017). Reconstruction of the island lakes history according to palynological and botanical analyses. Aktual’nye problemy sovremennoi palinologii: Mat-ly XIV Vseros. palinologicheskoi konf. Moscow: Geograficheskii fakul’tet MGU (Publ.). P. 311–315. (in Russ.)Krammer K., Lange-Bertalot H. (1991). Bacillariophyceae / H. Ettl, J. Gerloff, H. Heying, D. Mollenhauer (Eds.) Su ßwasserflora von Mitteleuropa. Band 2/3. Stuttgart: Gustav. Fisher Verlag. 576 p.Sapelko T.V. Kuznetsov D.D., Korneenkova N.Yu. et al. (2014). Paleolimnology of the Putsaari Island inner lakes (Lake Ladoga). Izvestiya RGO. Iss. 146. Vol. 3. P. 29–40. (in Russ.)Nurminen L. (2003). Macrophyte species composition reflecting water quality changes in adjacent water bodies of lake Hiidenvesi, SW Finland // Ann. Bot. Fennici. Vol. 40. P. 199–208.Sapelko T.V., Terexov A.V., Amantov A.V. (2018). Ladoga Transgression: reconstruction of the final stage and subsequent decline in the northern part of the lake. Regional’naya geologiya i matallogeniya. No. 75. P. 23–34. (in Russ.)Saarnisto M., Grönlund T. (1996). Shoreline displacement of Lake Ladoga – new data from Kilpolansaari // Hydrobiologia. Vol. 322. P. 205–215. https://doi.org/10.1007/BF00031829Stepanova A.B., Voyakina E.Yu., Zueva N.V. et al. (2021). The water system of the Valaam Archipelago. Small forest lakes. Sovremennoe sostoyanie i problemy antropogennoi transformatsii ekosistemy Ladozhskogo ozera v usloviyakh izmenyayushhegosya klimata. St.-Petersburg: INOZ RAN – SPb FITS RAN (Publ.). P. 477–485. (in Russ.)Saarnisto M. (2012). Late Holocene land uplift/neotectonics on the island of Valamo (Valaam), Lake Ladoga, NW Russia // Quat. Int. No. 260. P. 143–152. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2011.09.005Subetto D.A., Arslanov KH.A., Dolukhanov P.M. et al. (2005). Formation of the runoff of Lake Ladoga in the Holocene and human settlement. Ekologicheskoe sostoyanie kontinental’nykh vodoemov severnykh uslovii. SPb.: Nauka (Publ.). P. 207–214. (in Russ.)Sapelko T., Kuznetsov D., Ludikova A. et al. (2020). The development of island lakes of Lake Ladoga during the Late Pleistocene Holocene // Limnology and Freshwater Biology. No. 4. P. 470–471. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2020-A-4-470Toivonen H., Huttunen P. (1995). Aquatic macrophytes and ecological gradients in 57 small lakes in southern Finland. Aquat. Bot. Vol. 51. P 197–221.Toivonen H., Huttunen P. (1995). Aquatic macrophytes and ecological gradients in 57 small lakes in southern Finland // Aquat. Bot. Vol. 51. P 197–22. https://doi.org/10.1016/0304-3770(95)00458-CVan Dam H., Mertens A., Sinkeldam J. (1984). A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands. Neth. J. Aquat. Ecol. Vol. 28. P. 117–133. https://doi.org/10.1007/BF02334251Van Dam H., Mertens A., Sinkeldam J. (1984). A coded checklist and ecological indicator values of freshwater diatoms from the Netherlands. Neth // J. Aquat. Ecol. Vol. 28. C. 117–133. https://doi.org/10.1007/BF02334251Van Geel B.C., Coope G.R., van der Hammen G.R. (1989). Palaeoecology and Stratigraphy of the Lateglacial Type Section at Usselo (The Netherlands). Review of Palaeobotany and Palynology. 60. P. 25–129.Van Geel B.C., Coope G.R., van der Hammen G.R. (1989). Palaeoecology and Stratigraphy of the Lateglacial Type Section at Usselo (The Netherlands) // Review of Palaeobotany and Palynology. 60. P. 25–129.Vuorela I., Lempiänen T., Saarnisto M. (2001). Land use pollen record from the Island of Valamo, Russian Karelia. Ann. Bot. Fenn. No. 38. P. 139–165.Vuorela I., Lempiänen T., Saarnisto M. (2001). Land use pollen record from the Island of Valamo, Russian Karelia // Ann. Bot. Fenn. No. 38. P. 139–165.