The dynamics of macrophytes in Lake Vitalievskoye (Valaam Island, Russia) after level changes of Lake Ladoga during the Late Holocene

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Aquatic vegetation is a sensitive indicator of lake structural rearrangements, water level changes, overgrowth and waterlogging processes. Although macrophyte pollen may not be well preserved in lake sediments, it is a valuable source of information about an evolution of lakes. Continuing our previous researches on the use of macrophyte pollen analysis in paleolimnological studies, we have explored the sediments sequence of Lake Vitalievskoye on the Valaam Island (northern part of Lake Ladoga), that was isolated at the Ladoga regression for the Late Holocene. We have used pollen analysis of the sediments sequence with focus on the dynamics of aquatic vegetation. Based on our results, the macrophyte dynamics at every stage of the Lake Vitalievskoye development and relationship with the Lake Ladoga level changes in the Late Holocene were reconstructed.

Full Text

1. Introduction

Lake Vitalievskoye is located on the Valaam Island (northern part of Lake Ladoga). It is a small lake surrounded by pine forest with spruce and birch with an area of 0.005 km2 and a depth of up to 1.9 m. The lake was a part of Lake Ladoga at an early stage of its development and isolated from it in the Late Holocene due to the Ladoga’s regression.

This article is a logical continuation of our previous researches of a role of macrophytes pollen in paleolimnological studies (Gazizova et al., 2020; Gazizova and Sapelko, 2020; 2021). There are many studies about aquatic vegetation including paleoenvironmental reconstructions (Taavitsainen et al., 1994; Saarnisto and Vuorela, 1998), however, we tried to explore potential use of macrophyte pollen in the reconstruction of the lake evolutionary history and the lake level changes. The macrophyte pollen in sediment sequences of some other lakes on the Valaam Island have been already studied (Vuorela et al., 2001; Saarnisto, 2012), and we have compared our results with existing data.

2. Materials and methods

Lake Vitalievskoye (10.8 m a.s.l.) were studied during paleolimnological field works of the Institute of Limnology RAS in summer 2019 and 2021. The lake sediments sequence was taken using a Russian corer (Sapelko et al., 2020). In addition, the modern aquatic vegetation of Lake Vitalievskoye was described and the surface samples of lake sediments were taken using a Voronkov’s sampler. Received materials were studied using pollen analysis with focus on the macrophyte pollen.

3. Results and discussion

Based on pollen analysis and the existing studies of level changes of Lake Vitalievskoye (Saarnisto, 2012; Sapelko et al., 2018), we have reconstructed three stages of its Late Holocene development (Fig.). At the first stage (the Late Atlantic – Early Subboreal), Lake Vitalievskoye was part of Lake Ladoga, its poor aquatic vegetation was represented by Potamogeton spp. and Sparganium spp. At the second stage (end of the Subboreal), the lake was isolated from Lake Ladoga. At the first, the level of Lake Ladoga had decreased and it was a cause of the destabilization of this ecosystem. This process was accompanied by the disappearance of macrophytes pollen from pollen spectra. A similar absence of aquatic vegetation pollen is observed in the sediments sequence of other lakes in the Ladoga region (Delusin and Donner, 1995; Vuorela et al., 2001; Saarnisto, 2012; Sapelko et al., 2014; Gazizova et al., 2020; Gazizova and Sapelko, 2020; 2021). The following gradual loss of a connection with Lake Ladoga led to formation of the lagoon sedimentation in Lake Vitalievskoye. Myriophyllum spp. was the pioneer species for Lake Vitalievskoye aquatic vegetation when the lake ecosystem slow stabilized.

 

Fig. The representation of macrophytes pollen at the different stages of the Lake Vitalievskoye development.

 

At the third stage (the Subatlantic) Lake Vitalievskoye has finally lost its connection with Lake Ladoga and the isolation process was finished. Fully isolated Lake Vitalievskoye was gradually populated with aquatic vegetation. Myriophyllum spp. was the only represented species for a long time, however, Hydrocharis spp., Polygonum amphibium and Potamogeton spp. Also appeared. Nuphar lutea latterly spread. The role of Myriophyllum spp. reduced and completely disappeared while N. lutea was appearance. Then Nymphaea candida spread and Hydrocharis spp. was a dominant; N. lutea, Potamogeton spp. and P. amphibium were prevailing species, too.

In the present time Lake Vitalievskoye is a small overgrown and overlogged lake with appropriate aquatic vegetation, which is represented by Alisma spp., Lemna spp., N. candida, Potamogeton spp. and Sparganium spp. according to pollen analysis of the surface samples of lake sediments. Additionally, the field description of modern aquatic vegetation showed the presence of Hydrocharis morsus-ranae and N/lutea.

4. Conclusions

The macrophyte dynamics at every stage of the Lake Vitalievskoye development was reconstructed. The obtained data helped us to reconstruct the Late Holocene history of the lake and describe its isolation process from Lake Ladoga.

Acknowledgements

The study was carried out within the framework of the State Research Program of the Institute of Limnology RAS – SPC RAS No. 0154-2019-0001.

Conflicts of interest

The authors declare no conflicts of interest.

×

About the authors

T. Yu. Gazizova

Institute of Limnology RAS – SPC RAS

Author for correspondence.
Email: tssml@bk.ru
Russian Federation, 9, Sevastianova str., Saint-Petersburg, 196105

T. V. Sapelko

Institute of Limnology RAS – SPC RAS

Email: tssml@bk.ru
Russian Federation, 9, Sevastianova str., Saint-Petersburg, 196105

A. G. Rusanov

Institute of Limnology RAS – SPC RAS

Email: tssml@bk.ru
Russian Federation, 9, Sevastianova str., Saint-Petersburg, 196105

References

  1. Gazizova T.Yu., Sapelko T.V., Korneenkova N.Yu. 2020. The role of macrophytes in the study of north-eastern Ladoga small island lakes evolution during the Holocene. Limnology and Freshwater Biology 2020(4): 459-460. doi: 10.31951/2658-3518-2020-A-4-459
  2. Gazizova T.Yu., Sapelko T.V. 2020. Substantiation of the meaning of macrophytes pollen for paleolimnological reconstructions on the example of Lunkulansaari Island lakes (northeast of Lake Ladoga). Biosfera [Biosphere] 12(4): 231-241. (in Russian)
  3. Gazizova T.Yu., Sapelko T.V. 2021. The role of macrophytes pollen in paleolimnological studies of Lake Hovatanlampi. In: 2th Russian Conference on The ways of evolutionary geography, pp. 73-76. (in Russian)
  4. Delusin 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. Bulletin of the Geological Society of Finland: 39-50.
  5. Saarnisto M., Vuorela I. 1998. Interpreting settlement indicators from sediments of a tundra lake: a Holocene pollen diagram from the northern coast of the Kola Peninsula. In: Russian Scientific Conference “Paleoekologicheskiye Issledovaniya Presnovodnykh Ekosistem” [Paleoecological Investigation of Freshwater Ecosystems], p. 53. (in Russian)
  6. Saarnisto M. 2012. Late Holocene land uplift/neotectonics on the island of Valamo (Valaam), Lake Ladoga, NW Russia. Quaternary International 260: 143-152. doi: 10.1016/j.quaint.2011.09.005
  7. Sapelko T.V., Kuznetsov D.D., Korneenkova N.Yu. et al. 2014. Paleolimnology of the internal lakes of Putsaari Island (Lake Ladoga). Izvestiya Russkogo Geograficheskogo Obshchestva [Bulletin of the Russian Geographical Society] 146(3): 29-40. (in Russian)
  8. Sapelko T.V., Terekhov A.V., Amantov A.V. 2018. Ladoga transgression: reconstruction of the final stage and subsequent decline in the Northern part of the lake. Regionalʹnaya Geologiya i Metallogeniya [Regional Geology and Metallogeny] 75: 23-34. (in Russian)
  9. 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 2020(4): 470-471. doi: 10.31951/2658-3518-2020-A-4-470
  10. Taavitsainen J.-P., Ikonen L., Saksa A. 1994. On early agriculture in the archipelago of Lake Ladoga. Fennoscandia Archaeologica 11: 29-39.
  11. Vuorela I., Lempiänen T., Saarnisto M. 2001. Land use pollen record from the Island of Valamo, Russian Karelia. Annales Botanici Fennici 38: 139-165.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. The representation of macrophytes pollen at the different stages of the Lake Vitalievskoye development.

Download (98KB)

Copyright (c) 2022 Gazizova T.Y., Sapelko T.V., Rusanov A.G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».