Academic Scientific JournalsPostglacial evolution of a small lake in the South Baltic coastal zone based on geochemical, pollen and subfossil Cladocera analysis
Keywords:
Late Glacial-Holocene transition, multi-proxy analysis, cliff paleolake, Polish Baltic CoastAbstract
The paper presents sedimentary records acquired as part of the research on the coastal cliff located between 221.3 and 221.4 km of the Slovincian (Słowinskie) Coast near Debina. Palynological and subfossil Cladocera analysis of sediments combined with geochemical data proves the existence of varying environmental conditions that occurred depending on the climate fluctuation. The Debina reservoir was formed in the Late Glacial period. Mud and gyttja were deposited in an initially cold proglacial lake. Species of Cladocera identified in this period indicate a deeper oligotrophic reservoir. The end of the Late Glacial cooling inhibited the development of fauna in the reservoir. Climate change at the beginning of the Holocene improved the habitat conditions in the Debina paleolake, which is reflected in the growth of zooplankton biodiversity and enrichment of the aquatic pollen content. We distinguished three phases that illustrate the evolution of the studied aquatic-mire ecosystem. In the following periods, the trophic level in the reservoir increased and significant water-level fluctuations led to periodic transformations of reservoirs into peat bogs. Gradually, the water-level lowering and the intensification of eolian processes led to terrestrialization of the paleolake.
Downloads
References
Baranowski, D. (2008). The climate of Łeba. Baltic Coastal Zone 12: 75–84.
Barthelmes, A., de Klerk, P., Prager, A., Theuerkauf, M., Unterseher, M. et al. (2012). Expanding NPP analysis to eutrophic and forested sites: Significance of NPPs in Holocene wood peat section (NE Germany). Review of Palaeobotany and Palynology 186: 22–37.
Błaszkiewicz, M. (2011). Timing of the final disappearance of permafrost in the central European Lowland, as reconstructed from the evolution of lakes in N Poland. Geological Quarterly 55: 361–374.
Blott, S.J. & Pye, K. (2001). Gradistat: a grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments. Earth Surface Processes and Landforms 26: 1237–1248.
Borówka, R.K. (2005). Budowa geologiczna i rozwój rzeźby Pomorza Zachodniego. In R.K. Borówka & S. Musielak (Eds.), Środowisko przyrodnicze wybrzeży Zatoki Pomorskiej i Zalewu Szczecińskiego (pp. 5–18). Szczecin: Oficyna In Plus.
Borówka, R. (2007). Geochemiczne badania osadów jeziornych strefy umiarkowanej. Studia Limnologica et Telmatologica 1(1): 33–42.
Bronk Ramsey, C. (2013). OxCal. Version 4.2.3. Oxford Radiocarbon Accelerator Unit Research Laboratory for Archaeology, Oxford.
Brykczyńska, E. (1978). Próba odtworzenia rozwoju roślinności w późnym glacjale i holocenie w okolicach Niechorza na Pomorzu Zachodnim. Kwart. Geol. 2: 361–367.
Duigan, C.A. (1992). The ecology and distribution of the litoral freshwater Chydoridae (Branchiopoda, Anomopoda) of Ireland with taxonomic comments on some species. Hydrobiologia 241: 1–70.
Dybova-Jachowicz, S. & Sadowska, A. (2003). Palinologia. Kraków. Institute of Botany Polish Academy of Sciences.
Dziadowiec, H. & Gonet, S.S. (1999). Przewodnik metodyczny do badan materii organicznej gleb. Prace Komisji Naukowych PTG 120.
Faegri, K. & Iversen J. (1989). Textbook of Pollen Analysis. Chichester-Singapore: IV ed. J Wiley & Sons Ltd.
Florek, W., Kaczmarzyk, J. & Majewski M. (2010). Dynamics of the Polish Coast east of Ustka. Geographia Polonica 83(1): 51–60.
Flössner, D. (1964). Zur Cladoceranfauna des Stechlin-Gebietes. II. Okologische Untersuchungen über die litoralen Arten. Limnologica 2(1): 35–103.
Flössner, D. (2000). Die Haplopoda und Cladocera (ohne Bosminidae) Mitteleuropas (pp. 428). Leiden: Backhuys Publishers.
Folk, R.L. & Ward, W. (1957). Brazos River bar: A study in the significance of grain size parameters. Journal of Sedimentary Petrology 27: 3–26.
Frey, D.G. (1986). Cladocera analysis. In B.E. Berglund (Ed.), Handbook of Holocene Palaeoecology and Palaeohydrology (pp. 667–692).
Goulden, C.E. (1964). The history of the cladoceran fauna of Esthwaite Water (England) and its limnological significance. Arch. Hydrobiol. 60: 1–53.
Grudzinska, I., Vassiljev, J., Saarse, L., Reitalu, T. et al. (2017). Past environmental change and seawater intrusion into coastal Lake Lilaste, Latvia. Journal Paleolimnology 57: 257–271.
Hofmann, W. (1986). Developmental history of the Grosser Plöner See and the Schöhsee (north Germany): cladoceran analysis, with special reference to eutrophication. Arch. Hydrobiol. Suppl. 74: 259–287.
Hofmann, W. (2000). Response of the chydorid faunas to rapid climatic changes in four alpine lakes at different altitudes. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 159(3–4): 281–292.
Jasiewicz, J. (2005). Stratygrafia glin morenowych i struktura glacitektoniczna gardnieńskiej moreny czołowej. Prace Komisji Geograficzno-Geologicznej Poznańskiego Towarzystwa Przyjaciół Nauk 37 (pp.122). Poznań.
Kopczyńska-Lamparska, K. (1976). Radiocarbon datings of the Late Glacial and Holocene of Western Pomerania. Acta Geol. Pol. 26(3): 413–418.
Kopczyńska-Lamparska, K., Ciesla, A., Marciniak, B., Skompski, S. & Szeroczyńska, K. (1983). Stratigraphie der spätglazialen Sedimente und Eisabbau in der Umgebung von Niechorze/NW-Pomorze, VR Polen/. Das Jungquartär und seine Nutzung (pp. 58–65). Haack Gotha.
Korhola, A. (1990). Paleolimnology and hydroseral development of the Kotasuo Bog, Southern Finland, with special reference to the Cladocera. Ann. Acad. Sci. Fenn. 155: 5–40.
Korhola, A. & Rautio, M. (2001). Cladocera and other branchiopod crustaceans. In: J.P. Smol, H.J.B. Birks & W.M. Last (Eds.), Tracking Environmental Change Using Lake Sediments, Zoological Indicators 4 (pp. 5–41). Dordrecht: Kluwer Academic Publishers.
Kruczkowska, B., Jonczak, J. & Gadziszewska, J. (2017). Characteristics of permafrost-affected soil in the cliff of central part of Polish Baltic coastal zone. Journal of Soils and Sediments 17(4): 960–973.
Latałowa, M. (1982). Major aspects of the vegetational history in the eastern Baltic Coastal Zone of Poland. Acta Palaeobotanica 12(1): 47–63.
Latałowa, M. & Tobolski, K. (1989). Type region P-u: Baltic Shore. Acta Palaeobotanica 29(2): 109–114.
Latałowa, M. & Świeta, J. (2003). Póznoglacjalna i holoceńska sukcesja roślinności lokalnej na obszarze Zalewu Szczecińskiego. In R.K. Borówka & A. Witkowski (Eds.), Człowiek i środowisko przyrodnicze Pomorza Zachodniego II. Środowisko abiotyczne (pp. 123–129). Szczecin: Oficyna In Plus.
Magny, M. 2004. Holocene climate variability as reflected by mid-European lake-level fluctuations and its probable impact on prehistoric human settlements. Quaternary International 113: 65–79.
Marsz, A. & Tobolski, K. (1993). Osady późnoglacjalne i holoceńskie w klifie miedzy Ustka a ujściem Potoku Orzechowskiego. In: W. Florek (Ed.), Geologia i geomorfologia środkowego Pobrzeża i południowego Bałtyku (pp. 201–250). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Mianowicz, K. & Cedro, B. (2013). Holoceńskie zdarzenia paleohydrologiczne, zarejestrowane w subfosylnych osadach okolic Mrzeżyna: (środkowa część Wybrzeża Trzebiatowskiego): na podstawie analizy szczątków makroskopowych roślin i zwierząt z profilu T28. Geologia i geomorfologia środkowego Pobrzeża i południowego Bałtyku 10 (pp. 99–117). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Miola, A., Bondesan, A., Corain, L., Favaretto, S., Mozzi, P. et al. (2006). Wetlands in the Venetian Po Plain (northeastern Italy) during the Last Glacial Maximum: Interplay between vegetation, hydrology and sedimentary environment. Review of Palaeobotany and Palynology 141: 53–81.
Miotk-Szpiganowicz, G. (2005). Analiza pyłkowa osadów biogenicznych strefy brzegowej środkowego wybrzeża południowego Bałtyku. In W. Florek (Eds.), Geologia i Geomorfologia Pobrzeża Południowego Bałtyku 6 (pp. 39–49). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Nalepka, D. & Walanus, A. (2003). Data processing in pollen analysis. Acta Palaeobotanica 43(1): 125–134.
Olszak, I.J., Florek, W., Seul, C. & Majewski, M. (2008). Stratygrafia i litologia mineralnych osadów występujących w klifach środkowej części polskiego wybrzeża Bałtyku. Landform Analysis 7: 113–118.
Olszak, I.J., Florek, W. & Mystkowska, A. (2012). Stratygrafia i litologia osadów czwartorzędowych we wschodniej części klifu orzechowskiego i ich implikacje paleogeograficzne. In W. Florek (Ed.), Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 9 (pp. 45–56). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Pals, J.P., van Geel, B. & Delfos, A. (1980). Palaeoecological studies in the Klikkeweel bog near Hoogkarspel (Noord Holland). Review of Palaeobotany and Palynology 30: 371–418.
Petelski, K. (1985). Budowa geologiczna moreny czołowej i niecki końcowej lobu gardzieńskiego. Biuletyn Instytutu Geologicznego 348: 89–121.
Petelski, K. (2006). Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000, arkusz Smołdzino. Warszawa: Polish Geological Institute.
Pędziszewska, A., Tylmann, W., Witak, M., Piotrowska, N., Maciejewska, E. et al. (2015). Holocene environmental changes reflected by pollen, diatoms, and geochemistry of annually laminated sediments of lake Suminko in the Kashubian lake District (N Poland). Review of Palaeobotany and Palynology 216: 55–75.
Pienitz, R. & Smol, J.P. (1993). Diatom assemblages and their relationship to environmental variables in lakes from the boreal forest-tundra ecotone near Yellowknife, Northwest Territories, Canada. Hydrobiologia 269/270: 391–404.
Reimer, P.J., Bard, E., Bayliss, A., Beck, J.W., Blackwell, P.G. et al. (2013). IntCal13 and marine 13 radiocarbon age calibration curves 0–50,000 years cal BP. Radiocarbon 55: 1869–1887.
Rotnicki, K. & Borówka, R.K. (1994). Stratigraphy, paleogeography and dating of the North Polish Stage in the Gardno-Łeba Coastal Plain. In K. Rotnicki (Ed.), Changes in the Polish Coastal Zone (pp. 84–88). Poznan: Adam Mickiewicz University Press.
Saarse, L., Vassiljev, J. & Miidel, A. (2003). Simulation of the Baltic Sea Shorelines in Estonia and Neighbouring areas. Journal of Coastal Research 19: 261–268.
Sarmaja-Korjonen, K. (2003). Chydorid ephippia as indicators of environmental change- biostratigraphical evidence from two lakes in southern Finland. The Holocene 13: 691–700.
Stockmarr, J. (1971). Tablets with spores used in absolute pollen analysis. Pollen et Spores 13: 615–621.
Szeroczyńska, K. (1985). Cladocera as ecologic indicator in late Quaternary lacustrine sediments in Northern Poland. Acta Palaeontologica Polonica 30 (1–2): 3–69.
Szeroczyńska, K. (1995). Cladocera w osadach Jeziora Biskupińskiego. In W. Niewiarowski (Ed.), Zarys zmian środowiska geograficznego okolic Biskupina pod wpływem czynników naturalnych i antropogenicznych w późnym glacjale i holocenie (pp. 181–199). Torun: O.W. Turpress.
Szeroczyńska, K. (1998). Cladocerans (Cladocera, Crustacea) as a reference in lake sediment studies. Studia Geologica Polonica 112: 9–28.
Szeroczyńska, K. (2003). Cladoceran succession in lakes and peat bogs of Łeczna-Włodawa Lake District. Limnological Review 3: 235–242.
Szeroczyńska, K. & Sarmaja-Korjonen, K. (2007). Atlas of subfossil Cladocera from central and northern Europe. Friends of Lower Vistula Society (pp. 87). Świecie.
Szeroczyńska, K. & Zawisza, E. (2007). Paleolimnology – history of lake development in Poland based on cladoceran fauna. Studia Limnologica et Telmatologica 1(1): 51–59.
Tomczak, A. (1993). Datowane metoda 14C wychodnie utworów organicznych na brzegu morskim miedzy Rowami a jeziorem Kopań, In W. Florek (Ed.), Geologia i geomorfologia środkowego Pobrzeża i południowego Bałtyku (pp. 187–199). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Uścinowicz, S. (2003). Relative sea-level changes, glacioisostatic rebound and shore-line displacement in the southern Baltic. Polish Geological Institute Special Papers 10: 1–79.
Uścinowicz, S. (2006). A relative sea-level curve for the Polish Southern Baltic Sea. Quaternary International 145–146: 86–105.
Van Geel, B. (1978). A palaeoecological study of Holocene peat bog sections in Germany and the Netherlands, based on the analysis of pollen, spores and macro- and microscopic remains of fungi, algae, cormophytes and animals. Review of Palaeobotany and Palynology 25: 1–120.
Van Geel, B. & Bohncke, S.J.P. (1981). A palaeoecological study of an upper Late Glacial and Holocene sequence from “De Borchert”, The Netherlands. Review of Palaeobotany and Palynology 31: 367–448.
Van Geel, B., Coope, G.R. & van der Hammen, T. (1989). Palaeoecology and stratigraphy of the Lateglacial type section at Usselo (the Netherlands). Review of Palaeobotany and Palynology 60: 25–129.
Van Reeuvijk, L.P. (2002). Procedures for soil analysis. Sixth edition. Wageningen: ISRiC, FAO.
Whiteside, M.C. (1970). Danish chydorid Cladocera: modern ecology and core studies. Ecolog. Monogr. 40: 79–118.
Whiteside M.C. & Swindoll M.R. (1988). Guidelines and limitations to cladoceran paleoecological interpretations. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 62: 405–412.
Wojciechowski, A. (2012). Malakofauna póznoglacjalnych osadów słodkowowdnych z klifu w Orzechowie. In W. Florek (Ed.), Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 9 (pp. 219–229). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Wróblewski, R., Fedorowicz, S. & Kamieńska, K. (2013). Holocene sediments of the Ustka cliff (Northern Poland) in view of radiometric dating. Geochronometria 40(3): 187–194.
Zawadzka, E. (2001). Wpływ rzeźby dna oraz miąższości osadów litoralnych pobrzeża Bałtyku południowego na dynamikę brzegów. In W. Florek (Eds.), Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 4 (pp. 91–107). Słupsk. Pomeranian University in Słupsk.
Zawisza, E., Cedro, B. (2012). Sukcesja subfosylnej fauny wioślarek (Cladocera, Crustacea) w osadach kopalnej części rynny Samowa (profil T28) w Późnoglacjalne i holocenskie przemiany środowiska przyrodniczego okolic Mrzeżyna. In B. Cedro (Eds.), Development of water bodies Samowo drainage paleochannels in the Late Glacial and Holocene (pp. 122). Szczecin. Zapol Publisher.
