Grzegorz Kowalewski 1, Michał Woszczyk 1, Krystyna Milecka 1, Iwona Bubak 2 1 Uniwersytet im. A. Mickiewicza Poznań, 2 Uniwersytet Gdański 1 Adam Mickiewicz University Poznań, 2 Gdańsk University Osady denne jeziora Ostrowite Wstęp W osadach dennych jeziora Ostrowite zapisane są jego dzieje, odczytać je zaś można różnymi metodami badawczymi szeroko pojętej paleolimnologii. Obejmują one zarówno badania przyrody ożywionej, jak i nieożywionej. Poniżej przedstawimy w krótkim, bogato ilustrowanym szkicu niektóre metody i wyniki badań osadów jeziora Ostrowite. Nie na darmo właśnie to jezioro zostało do nich wybrane. Wśród jego osadów znajdujemy bowiem znaczną różnorodność ich typów, począwszy od mineralno-organicznych utworów spągowych, przez głębokowodne gytie drobnodetrytusowe bezwapienne aż do płytkowodnych osadów silnie wapiennych. Miejsca poboru osadów wybrano w oparciu o wcześniejsze ich rozpoznanie metodami geofizycznymi (zob. poprzedni rozdział). Najdogodniejszą metodą pozyskania osadów dennych jeziora jest ich nawiercenie z powierzchni lodu (ryc. 1). Pełne rdzenie osadów jeziornych pobiera się przeważnie pojemnikami cylindro- Bottom sediments of Lake Ostrowite Introduction History of Lake Ostrowite is recorded in its bottom sediments. There are some paleolimnological methods which allow us to read this information by means of both biotic and abiotic elements of environment. This short chapter with many pictures shows some results of the research of sediments of Lake Ostrowite. This lake was not selected by an accident. It is there where one can find many types of sediments, both mineral and organic ones, deep-water fine detritous gyttjas with no calcium carbonates as well as calcareous sediments of shallow water. The sites of coring were based on the earlier sounding and drilling with geophysical methods (see previous chapter). Drilling of the bottom sediments from the ice cover in winter is the easiest way to get the research cores (Fig. 1). They are taken with a cylinder container fulfilled from the bottom (Tobolski 2000, p. 310), and piston corers are used the most often. The sediments of Lake Ostrowite were cored with the Więckowski corer (Fig. 1). Ryc. 1. Wiercenia sondą Więckowskiego na jeziorze Ostrowite z powierzchni lodu, 8 9 marca 2005 Fig. 1. Drillings by means of Więckowski corer from the ice cover, Lake Ostrowite 8 9 March 2005 87
Ryc. 3. Litologia rdzeni osadów z jeziora Ostrowite. Położenie rdzeni przedstawiono na skali głębokościowej. 1 gytia wapienna, 2 gytia drobnodetrytusowa, 3 strefa przejściowa między gytią drobnodetrytusową i materią terygeniczną, 4 materia terygeniczna ze szczątkami organizmów żywych węglanowa, 5 materia terygeniczna ze szczątkami organizmów żywych Fig. 3. Lithology of cores from Lake Ostrowite. Location of cores shown at the depth scale. 1 calcareous gyttja, 2 fine detritous gyttja, 3 transitional zone between fine detritous gyttja and terygenic material, 4 calcareous terygenic material with remains of organism, 5 terygenic material with remains of organism Ryc. 2. Lokalizacja rdzeni z jeziora Ostrowite na tle linii profili sejsmoakustycznych Fig. 2. Location of cores from Lake Ostrowite on the background of seismoacoustic profiling wymi, napełnianymi od dołu (Tobolski 2000, s. 310), a wśród nich najczęściej używane są sondy tłokowe (piston corer). Osady z jeziora Ostrowite wydobyto sondą Więckowskiego (ryc. 1). Uzyskano rdzenie w kształcie walca o długości 110 cm i średnicy 5 cm, które obecnie przechowywane są w lodówce. Łącznie wydobyto 33 m osadu z 9 otworów. Ich lokalizację przedstawia ryc. 2. Typologia osadów Na śródjeziornych płyciznach występują pokłady gytii silnie wapiennych, zwierających znaczne ilości szczątków organizmów żywych Cylindrical cores were 110 cm long and had 5 cm in diameter. Total length of cores from 9 drilling holes was 33 m. Their location is shown in fig. 2. Typology of the sediments Strong calcareous gyttja appears in shallow parts of the lake. They contain a lot of remains of living organisms (cores 32 1 and 32 5). The shallow parts of bottom are covered by stoneworts, which take part in the sediment forming process (comp. Tobolski 2000, p. 242). The sequences of layers of the cores taken in the deeper parts of the lake (7 14 m) were similar to each other 88
(rdzenie 32 1 i 32 5). Są one pokryte płaszczem ramienic, mających zresztą duży udział w powstawaniu tego typu osadu (por. Tobolski 2000, s. 242). Układ warstw rdzeni wydobytych z głębszych miejsc jeziora (7 14 m) cechuje duże podobieństwo (ryc. 3). W spągu osad jest mocno zróżnicowany, ponieważ akumulował on zazwyczaj w środowisku cechującym się dużą zmiennością warunków sedymentacji. Depozycja następowała w jeziorach ówcześnie płytkich, z dużą dostawą materii terygenicznej, której źródłem były najprawdopodobniej wytapiające się bryły martwego lodu i procesy eoliczne, zachodzące w okresie późnego glacjału. Ze względu na limniczne środowisko sedymentacji ulegały one wzbogaceniu w materię organiczną, która nadaje im barwę szarą do niemal czarnej (ryc. 4). Na tym piaszczystym podłożu rozwijały się zbiorowiska mszaków (ryc. 5AB) i ramienic. Udział materii terygenicznej stopniowo malał, rosła zaś zawartość węglanu wapnia (ryc. 6). Udział CaCO 3 w najgłębszych rdzeniach jest niewielki (np. w rdzeniu 32 2). W takim przypadku na utworach mineralnych zalegają bezpośrednio bezwapienne gytie organiczne (ryc. 7). Granice między poszczególnymi warstwami są niekiedy nieostre (por. ryc. 6), czasem zaś zmiana warunków sedymentacji była raczej gwałtowna (por. ryc. 4). Poprawa warunków klimatycznych w początkach holocenu doprowadziła do pogłębienia jeziora i stabilizacji warunków sedymentacji osadu, w efekcie czego powstawała homogeniczna gytia drobnodetrytusowa bezwapienna, barwy ciemnobrązowej (ryc. 8). Szczegółowej analizie poddano rdzeń 32 2, wydobyty w północno-zachodnim basenie jeziora. (Fig. 3). The bottom layers are usually differentiated as they were accumulated in various and abruptly changing sedimentation conditions. The sediments were deposited in the then shallow lakes with a big supply of terrygenic material probably from the melting ice blocks and eolian processes during the Late Glacial. Because of limnic environment of the sedimentation they are enriched in organic material and have grey or almost black colour (Fig. 4). On the sandy bottom moss and stonewort communities developed (Fig. 5AB). Proportion Ryc. 4. Spąg osadów rdzenia 32-4 z jeziora Ostrowite. Szare piaski pokryte są piaskami ciemnoszarymi, zawierającymi większą ilość materii organicznej. Ostra granica z nadległą gytią wapienną (jasnobeżową) wskazuje nagłą zmianę warunków sedymentacji Fig. 4. Bottom part of the core 32-4 from lake Ostrowite. Grey sand are covered with dark grey one, containing bigger amount of organic material. Sharp border between overlaying calcareous gyttja (light beige) and sand indicates sudden change of deposition environment of terrygenic material decreased and content of calcium carbonate increased (Fig. 6). Content of CaCO 3 in the deepest layers of sediments is low (e.g. in the core 32 2). In such a case non-calcareous, organic gyttja lays directly over mineral bottom (Fig. 7). The borders between the sediments layers are mild in many cases (comp. Fig. 6) and sometimes they are really sharp (comp. Fig. 4). A B Ryc. 5. Szczątki mchów w osadach spągowych rdzenia 32 1 z jeziora Ostrowite. A widok ogólny rdzenia, B detal Fig. 5. Moss remains in bottom sediments of the core 32 1 from Lake Ostrowite. A general view, B detail 89
Ryc. 6. Warstwy spągowe rdzenia OST2 z jeziora Ostrowite. Na szarych piaskach (po prawej) zalega warstwa beżowej gytii wapiennej. W miarę wzrostu głębokości jeziora udział węglanu wapnia malał i powstawała oliwkowa gytia drobnodetrytusowa bezwapienna (po lewej). Nieostre granice osadów wskazują stopniową zmianę warunków sedymentacji Fig. 6. Boattom sediments of the core OST2 from Lake Ostrowite. The grey sand layer (on the right) is overlaid by beige calcareous gyttja. As the lake became deeper contet of calcium carbonate was decreasing and olive fine detritous gyttja formed (on the left). Blurred borders between sediments layer indicates slow change of deposition environment Ryc. 7. Na piaskach limnicznych (po lewej) zalega bezpośrednio gytia drobnodetrytusowa (po prawej). Na granicy osadów widać wytrącenia utlenionych związków żelaza. Otwory stanowią pozostałość po próbach pobranych do badań mikrofosyliów (rdzeń 32 2) Fig. 7. The limnic sands (on the left) is overlaid by fine detritous gyttja. On the border of sediment layers iron oxides and hydroxides are visible. Holes are remnants of sampels taken to mikrofossils analysis (core 32 2) Litologia rdzenia 32-2 1450 1950 gytia drobnodetrytusowa ciemnobrunatna bezwapienna o zawartości materii terygenicznej (mułki i iły) do 25% 1950 2037 gytia drobnodetrytusowa ciemnobrunatna bezwapienna o zawartości materii terygenicznej (mułki i iły) 25% 50% 2037 2041 gytia drobnodetrytusowo-mułkowo-ilasta ciemnooliwkowa bezwapienna 2041 2051 materia terygeniczna z przewagą piasków 2051 2078 materia terygeniczna 2078 2087 materia terygeniczna węglanowa 2087 2105 materia terygeniczna z przewagą piasków W skład materii terygenicznej wchodzą piaski (wielkość ziaren 0,6 2 mm), mułki (0,002 0,6 mm) i iły (< 0,002 mm). Gytia drobnode- Improvement of climatic conditions at the beginning of Holocene led to deepening of the lake and stabilization of sedimentation conditions. As a result, homogenous, non-calcareous and dark-brown gyttja was deposited (Fig. 8). The core 32 2, taken in NW basin of the lake was analysed in details. Lithology of the core 32-2 1450 1950 dark-brown, non-calcareous fine detritous gyttja with 25% content of terrygenic material (silt and loam) 1950 2037 dark-brown, non-calcareous fine detritous gyttja with 25 50% content of terrygenic material (silt and loam) 2037 2041 dark-olive, non-calcareous, siltyloam, fine detritous gyttja 2041 2051 terrygenic material with most of sand Ryc. 8. Homogeniczna gytia drobnodetrytusowa, bezwapienna, barwy ciemnobrązowej stanowi dominujący rodzaj osadów dennych w jeziorze Ostrowite (rdzeń 32 4) (por. ryc. 3). Tworzy się ona także współcześnie Fig. 8. Dark brown, non-calcareous, homogenous fine detritous gyttja are the dominant type of sediments in Lake Ostrowite (core 32 4) (comp. fig. 3). It has been forming nowadays as well 90
trytusowa (zwana czasem drobnodetrytyczną Marks 1992) to osad pochodzenia organicznego, w którym dominuje substancja bezpostaciowa. Obszerne omówienie osadów jeziornych przedstawili Tobolski (2000) (s. 237 258) i Marks (1992). Analiza geochemiczna rdzenia 32-2 Podstawy interpretacji składu chemicznego osadów Podstawowymi składnikami osadów jeziornych są krzemionka terygeniczna (SiO 2teryg ), krzemionka biogeniczna (SiO 2biog ), materia organiczna i minerały węglanowe (najczęściej CaCO 3 ). Określenie stosunków ilościowych tych składników pozwala na klasyfikację osadów organogenicznych (Tobolski, 2000) oraz umożliwia wnioskowanie o przemianach środowiskowych zachodzących w jeziorze i jego otoczeniu w długich skalach czasowych. Podstawowym założeniem tych interpretacji jest, że wymienione składniki pochodzą z różnych źródeł oraz, że ich gromadzenie w osadach jest możliwe w odmiennych warunkach fizyko-chemicznych. Krzemionka terygeniczna, składająca się głównie z kwarcu (Jones, Bowser, 1978), dociera do jeziora ze zlewni w postaci zawiesiny. Zatem pionowa zmienność udziału SiO 2teryg w osadach może być wskaźnikiem intensywności erozji zlewni. Krzemionka biogeniczna to głównie opal pochodzący z okryw okrzemek (Jones, Bowser, 1978). Koncentracja SiO 2biog w osadach zależy więc od produkcji biomasy glonów, a pionowe wahania udziału tego składnika odzwierciedlają zmiany produktywności zbiornika. Osadowa materia organiczna ma z reguły złożony skład chemiczny. Jego najlepszym przybliżeniem jest formuła Redfielda (CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16H 3 PO 4 (Korzeniewski 1995). Materia organiczna może mieć pochodzenie zarówno autogeniczne jak i alogeniczne. Najczęściej jednak jest ona związana z produktywnością biologiczną w jeziorze, a jej zachowanie w osadach jest funkcją żyzności wód oraz głębokości, natlenienia i dynamiki zbiornika. Geneza węglanu wapnia w osadach jeziornych jest niezwykle złożona i jej omówienie nie 2051 2078 terrygenic material 2078 2087 calcareous, terrygenic material 2087 2105 terrygenic material with most of sand Sand (size of grains 0,6 2 mm), silt (0,002 0,6 mm) and loam (< 0,002 mm) are components of terrygenic material. Fine, detritous gyttja is an organic sediment with amorphic substance as a dominant. Tobolski (2000, p. 237 258) and Marks (1992) presented wide description of lake sediments. Geochemical analysis of the 32-2 core Theoretical background to bulk geochemical interpretations Terrigenous and biogenic silica, organic matter and carbonates (usually CaCO 3 ) are the main chemical components of lacustrine sediments. Proportions of these compounds can be the basis for classification of organogenic deposits (Tobolski, 2000) as well as for reconstructions of environmental changes in lakes and its surroundings. The key assumption of these interpretations is that SiO 2terig, SiO 2biog, organic matter and CaCO 3 derive from different sources and that they accumulate in sediments in different physical-chemical conditions. Terrigenous silica is mainly composed of quartz and it is brought to the lake in suspension from the catchment (Jones, Bowser, 1978). Thus, vertical fluctuations of SiO 2terig content in sediment cores may indicate the rate of catchment erosion. On the other hand, biogenic silica is an equivalent to opaline diatom frustules and its concentration in lake is influenced by algal biomass production (Jones, Bowser, 1978). Therefore, stratigraphic variability of SiO 2biog reflects temporal changes in productivity in the lake. Organic matter displays very complex chemical composition simplified by the Redfield s formula (CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16 PO 4 (Korzeniewski 1995). Organic compounds in lakes can be derived from both intrinsic and extrinsic sources. However, the most often they are the effect of biological productivity in a lake and their deposition is a function of the lake s trophic status, bathymetry, oxygenation and dynamics. 91
leży w zakresie tego opracowania. Uogólniając, można stwierdzić, że w większości przypadków źródłem jonów Ca 2+ i HCO 3 - w wodach jeziornych jest rozpuszczanie skał budujących zlewnię, natomiast zawartość w osadach jest uzależniona zarówno od natężenia denudacji chemicznej jak i własności fizyko-chemicznych wody jeziornej. Skład chemiczny osadów Przebieg krzywych podstawowych składników osadów jeziora Ostrowite (ryc. 9), a przede wszystkim SiO 2teryg i materii organicznej jest typowy dla jezior Niżu Polskiego (Więckowski, 1978, Hjelmroos-Ericsson, 1981, Bałaga, 1990, Wojciechowski, 2000). Pod względem geochemicznym analizowany profil wykazuje wyraźną dwudzielność. W części spągowej (poniżej 2040 cm) osady są zdominowane przez SiO 2teryg, która stanowi ponad 80% masy osadu, z 3 11% udziałem węglanów i nieznaczną koncentracją składników biogenicznych (tj. SiO 2biog i materii organicznej). Na ryc. 9 ten poziom oznaczono cyfrą I. Powyżej 2040 cm aż do poziomu dna jeziora (poziom geochemiczny II) zalegają osady organogeniczne z zawartością materii organicznej rzędu 50 80% przy niemal całkowitym braku CaCO 3 i małym udziale SiO 2teryg ; koncentracja SiO 2biog wynosi tu od 5 do 20% i jest istotnie wyższa niż w dolnej części profilu. W obrębie poziomu II, na głębokości 1505 1575 cm, wydzielono podpoziom IIa, który zaznacza się wzbogaceniem w SiO 2teryg i spadkiem koncentracji materii organicznej. Taka stratyfikacja geochemiczna pozwala mówić o dwóch fazach ewolucyjnych jeziora Ostrowite. Pierwszy poziom geochemiczny odpowiada zbiornikowi o niskiej produktywności biologicznej i znacznym dopływie zawiesiny mineralnej ze zlewni. Ten etap koresponduje zapewne z udokumentowanym przez Milecką (2005) okresem chłodnego i suchego klimatu oraz otwartych zbiorowisk roślinnych, które panowały w otoczeniu jeziora Ostrowite w schyłku późnego glacjału i na początku holocenu. Wyższy organiczny poziom reprezentuje jezioro o podwyższonej żyzności wód. Pionowa zmienność koncentracji SiO 2biog sugeruje jednak, że intensywność produkcji biologicznej zmienia- Discussion of carbonate precipitation in lakes is not within the frame of this paper as there are many ways and conditions in which the process occurs. In general, Ca 2+ and HCO 3 - ions are the products of catchment rocks dissolution and they are delivered to lakes by surface and ground waters. Geochemical interpretation of the profile 32 Vertical plots of chemical components in lake Ostrowite deposits (Fig. 9), especially SiO 2terig and organic matter, reveal similar trends to majority of lakes on Polish Lowlands area (Więckowski, 1978, Hjelmroos-Ericsson, 1981, Bałaga, 1990, Wojciechowski, 2000). With respect to bulk gechemical composition the analysed profile can be divided into two zones. In the bottom part (below 2040 cm) sediments are dominated by SiO 2terig (80%), with 3 11% admixture of carbonates and a few percent content of biogenic components (SiO 2biog and organic matter). In Fig. 9 the zone is marked with the number I. The Ist layer is overlain by organogenic sediments (geochemical layer II). They occur from 2040 cm to the contemporary lake bottom and they are composed of 50 80% of organic matter, up to 30% of SiO 2terig, while CaCO 3 is almost completely lacking. It is noteworthy, that SiO 2biog contributes to the sediment weight in 5 20% which is significantly higher than in underlying layer. Within the II nd zone, between the depth of 1505 and 1575 cm the IIa subzone was distinguished. It is characterized by distinct enrichment in SiO 2terig and organic matter decline. Outlined above geochemical stratification of the profile reflects two-stage evolution of lake Ostrowite. It is belived, that the Ist geochemical zone represents the lake with low biological productivity and considerable input of mineral matter from the catchment. This stage surely corresponds to the period of cold and dry climate as well as open vegetation communities that prevailed in lake Ostrowite surroundings in the Late Glacial and the beginning of Holocene (Milecka, 2005). On the contrary, organic-rich layer was deposited in highly productive lake. Nevertheless, vertical fluctuations of SiO 2biog content suggest 92
Ryc. 9. Zmiany składu chemicznego osadów w rdzeniu 32 2 z jeziora Ostrowite Fig. 9. Changes of chemical composition of sediments of the core 32 2 from Lake Ostrowite ła się w czasie. Oprócz wahań krótkookresowych wyraźna tendencja wzrostowa SiO 2biog od spągu do ok. 1720 cm świadczy o wzroście produktywności, zaś spadek koncentracji tego składnika powyżej 1720 cm jest wskaźnikiem obniżania produkcji biomasy. W obrębie poziomu II zmienność składu chemicznego osadów jest stosunkowo niewielka, co w powiązaniu z wysoką koncentracją materii organicznej świadczy o znacznej stabilności warunków fizyko-chemicznych przy dnie zbiornika, a to z kolei może wynikać z dużej głębokości jeziora i długotrwałego niedotlenienia wód naddennych. Istotne zdarzenie dokumentuje podpoziom IIa. Wzrost zawartości SiO 2teryg przypuszczalnie wiąże się z fazą odlesienia zlewni i uruchomieniem procesów spłukiwania powierzchniowego. Tę hipotezę potwierdzają zarówno wyniki badań palinologicznych (Milecka, 2005), jak i wzrost zawartości w osadach SiO 2biog (ryc. 9), co można wyjaśnić dostawą do jeziora substancji biogennych wymywanych z gleb zlewni. Analiza palinologiczna i datowania radiowęglowe rdzenia 32-2 Badania palinologiczne rdzenia 32 2 udokumentowały rozwój szaty roślinnej od późnego glacjału do czasów współczesnych. Uzyskane wyniki naperiodic changes in biological productivity. Apart form short-term variations, general increase of SiO 2biog from the bottom of the profile to 1720 cm indicates gradual increase of productivity, while the opposite trend above 1720 cm depicts lowering of trophic status of the lake. Within the IInd zone chemical composition of sediments is relatively constant, which together with appreciable concentration of organic matter leads to the conclusion that physical-chemical conditions in the bottom waters remained invariant for a long period of time. This, in turn, can be explained by high depth of the basin and long-term oxygen deficiency in bottom part of the water column. A very important environmental event is recorded in the zone IIa. In this case, the rise in SiO 2terig content can be linked to deforrestation of lake Ostrowite catchment and enhanced soil erosion. This interpretation is supported by palinological data (Milecka, 2005) and increased content of SiO 2biog caused by leaching nutrients from soil cover (fig. 9). Palynological analysis and 14 C dating of core 32-2 Palinological results of the research of core 32 2 shows the vegetation development since the Late Glacial to the present time. To much degree it is 93
Ryc. 10. Diagram palinologiczny z rdzenia 32 2 z jeziora Ostrowite. AP pyłki drzew, NAP pyłki pozostałych roślin. Czarne poziome linie por. ryc. 11. Fig. 10. Pollen diagram of the core 32 2 from Lake Ostrowite. AP arbor pollen, NAP non-arbor pollen. Black horizontal lines comp. Fig. 11. wiązują do regionalnej sukcesji roślinności zachodniej części Borów Tucholskich, opracowanej przez Milecką (2005, w tym tomie) na podstawie analizy pyłkowej rdzenia z głębokowodnej, południowej części jeziora Ostrowite. Równocześnie jednak należy zaznaczyć, że obok wielu podobieństw występują także różnice w przemianach roślinności, ponieważ osady akumulowane w płytkich partiach jeziora wskazują więcej cech lokalnych zbiorowisk roślinnych (w przeciwieństwie do głębokowodnych ukazujących z reguły cechy regionalne). Na przykład wysoki udział sosny rejestrowany w obu diagramach (ryc. 10 oraz ryc. 5, s. 104) oraz wczesne występowanie grabu (Carpinus betulus) to cechy regionalne, powtarzalne na wielu stanowiskach Borów Tucholskich, natomiast wyższy (niż w rdzeniu głębokowodnym) udział jałowca podczas młodszego dryasu i wczesne pojawienie się babki lancetosimilar to the regional vegetation succession in W Tuchola Forest presented by Milecka (2005, in this volume) and based on the deep water core. However there are also some differences because the sediments accumulated in shallow parts of the lake show more features of local vegetation (in spite of deep-water cores presenting generally regional plant communities). For instance high proportion of pine recorded in both diagrams (Fig. 10 & Fig. 5, p. 104) and early appearing of hornbeam (Carpinus betulus) are regional features, but higher (than in deep-water core) proportion of juniper (Juniperus) in the Younger Dryas and early presence of ribwort plantain (Plantago lanceolata), a human activity indicator, are related to local changes of plant communities. Pollen analysis enables differentiation of palinostratygraphic zones related to the peri- 94
watej, wskaźnika obecności człowieka, sugerują lokalne zmiany w zbiorowiskach roślinnych. Analiza pyłkowa umożliwia wydzielenie poziomów palinostratygraficznych odpowiadających okresom holocenu oraz pośrednie datowanie osadu (ryc. 11). W wynikach odzwierciedlona została wyraźna, uwarunkowana klimatycznie dwudzielność rozwoju jeziora. Spągowe osady mineralne były deponowane w okresie późnoglacjalnym, natomiast nadległe gytie drobnodetrytusowe podczas holocenu. Jak stwierdzono powyżej, analiza pyłkowa odzwierciedla głównie regionalne cechy rozwoju roślinności, nie wskazuje natomiast epizodów z historii samego jeziora, które rejestruje prezentowana niżej analiza szczątków makroskopowych. Wyższe krzywe olszy (Alnus) i świerka (Picea) w najgłębszej warstwie osadów sugerują ich akumulację w ciepłym interstadiale późnego glacjału allerödzie, co potwierdza analiza szczątków makroskopowych. Tempo akumulacji osadów holoceńskich charakteryzuje wyrównany przebieg, podobnie jak w rdzeniu głębokowodnym, z SW basenu jeziora Ostrowite (Milecka 2005). Wyniki datowań radiowęglowych są, z niewielkimi odchyleniami, zgodne z obrazem uzyskanym na podstawie analizy pyłkowej (ryc. 11). ods of Holocen. Indirect dating of sediments is also possible (Fig. 11). Two different stages of lake development are recorded also in pollen analysis results. The deepest mineral sediments were accumulated in the Late Glacial, however overlying fine detritous gyttjas during the Holocene. Pollen analysis, as was mentioned above, records generally regional features of vegetation development, so it doesn t show events of the history of the lake itself. For such details better is using macro fossil analysis as presented below. Higher curves of alder (Alnus) and spruce (Picea) suggest that the deepest part of sediments were accumulated in the end of warm interstadial Alleröd. This is confirmed by macro fossil analysis (see below). The rate of the Holocene sediments accumulation is even during the whole period, like in the deep water core (Milecka 2005). Radiocarbon dates (Fig. 11) are consistent with the results of pollen analysis, but with some exceptions. Ryc. 11. Daty radiowęglowe z rdzenia 32 2 z jeziora Ostrowite na tle podziału holocenu wg Mangeruda i in. (1974). Data OST 11 jest nieco za stara w stosunku do wyników analizy pyłkowej (por. ryc. 10, s. 38). Data OST 7 wykazuje, z kolei, efekt postarzenia, wywołany tzw. efektem rezerwuarowym (Ammann, Lotter 1989), spowodowanym obecnością weglanu wapnia w osadzie Ryc. 11. Radiocarbon dates of the core 32 2 from Lake Ostrowite on the background of the division of Holocen (Mangerud et al. 1974). Date OST 11 is a bit to old comparing with pollen analysis (com. ryc. 10, s. 38). Date OST 7 indicates reservoir effect, which age the date (Ammann, Lotter 1989), because of calcium carbonate in the sediment 95
Analiza diatomologiczna rdzenia 32-2 Sześć poziomów zespołów okrzemek (i cztery podpoziomy) wyróżniono w rdzeniu Ost32/2 (ryc. 12). Analiza kopalnych okrzemek (Diatomeae) i cyst złotowiciowców (Chrysophyceae) zdeponowanych w osadzie jeziora Ostrowite wskazuje, że poziom wody jeziora, jej trofia i odczyn ulegały zmianom w czasie trwania jego ewolucji (zob. też s. 107 116 i tamże literaturę). W początkowym etapie rozwoju jeziora Ostrowite (poziomy zespołów okrzemek Ost-1a i Ost-1b) panowały warunki eutroficzne. Podobne warunki zarejestrowano także w poziomie Ost-6. Dominowały w nich gatunki należące do rodzaju Fragilaria. Wzrost ilości tych taksonów wskazuje na intensyfikację procesu eutrofizacji spowodowaną okresowym dopływem biogenów uwalnianych na skutek erozji gleb (Bogaczewicz- Adamczak 1990). Przewaga peryfitycznych taksonów z rodzaju Fragilaria wskazuje niski poziom wody w zbiorniku (Hjelmross-Ericsson 1981). Znajduje to potwierdzenie w składzie zespołów okrzemek, dokumentujących niski poziomu wody w je- Diatom analysis of core 32-2 Six diatom assemblage zones and four subzones were distinguished in the sediments of the Ost32/2 core (Fig. 12). The analysis of fossil diatoms (Diatomeae) and chrysophyceae (Chrysophyceae) cysts deposited in the sediments of lake Ostrowite indicated that water level, trophic status and water ph were subject to changes during its development (comp. pp 107 116 and references there). The lake was eutrophic in the early stages of its development, which correspond with the diatom assmeblage subzones Ost-1a and Ost- 1b. Lake eutrophication is also recorded in the zone Ost-6. These zones are dominated by taxa belonging to the genus Fragilaria. The increase in the abundance of these taxa indicates that process of eutrophication was intensified due to periodic influxes of nutrients released during soil erosion (Bogaczewicz-Adamczak 1990). The dominance of peryphitic taxa of the genus Fragilaria indicates a low water level in the basin (Hjelmross-Ericsson 1981) which is confirmed by the diatom assemblage zones corresponding Ryc. 12. Diagram okrzemkowy rdzenia 32 2 Ryc. 12. Diatom diagram of the core 32 2 96
ziorze Ostrowite. Wysoka liczebność gatunków rodzaju Fragilaria może również wskazać korzystne warunki tlenowe w zbiorniku (Gaillard, Håkansson 1984). W poziomach Ost-2,3,4 przeważają gatunki oligotroficzne z udziałem form mezo- i eutroficznych. Taksony należące do rodzaju Cyclotella były dominujące. Taki skład flory okrzemek wskazuje na wzrost głębokości wody w jeziorze i jego oligotrofizację, co wiązało się z ogólną poprawą warunków siedliskowych, zwłaszcza światła i temperatury (Marciniak, Cieśla 1983). Stwierdzono także zmiany ph wody, skutkujące wahaniami liczebności okrzemek o różnych preferencjach względem odczynu. W poziomie DAZ Ost-1a i Ost-1b jezioro było płytkie, a wartość ph powyżej 7. Wraz ze wzrostem głębokości zbiornika nastąpiło zwiększenie ilości taksonów preferujących odczyn obojętny (DAZ Ost-2a-2b), wskazując wartość ph około 7. Z kolei skład okrzemek odzwierciedla spadek wartości ph, związany z obniżeniem poziomu wody w jeziorze. Taksony rodzaju Fragilaria zaczęły dominować ponownie. Wartość stosunku D : C (okrzemki : złotowiciowce) była wysoka i bardzo wysoka w całym rdzeniu, obniżając się jedynie na głębokości 580 560 cm (podpoziom Ost-1b). Analiza makrofosyliów spągu rdzenia 32-2 Najwięcej szczątków organizmów zawierają osady jeziorne powstające w strefie przejściowej do osadów torfowiskowych (por. s. 137 144) i w strefach płytkich, porośniętych makrofitami (szuwary turzycowe, trzcinowe, etc.; podwodne łany np. jezierzy, rdestnic i ramienic). Sporo można ich znaleźć także w późnoglacjalnych warstwach spągowych. Analizie makrofosyliów roślinnych i zwierzęcych (szczątków widocznych nieuzbrojonym okiem) poddano osad spągowej części rdzenia 32 2 (1990 2105 cm) (ryc. 13). Najniżej leżąca warstwa (2100 2105) zbudowana jest głównie z piasków jeziornych (ryc. 14). Na ich limniczną genezę wskazuje obecność szczątków organizmów wodnych: ochotkowatych Chironomidae, wrotków Turbellaria i ramienic Chara (ryc. 13). Obecne są również alochtoniczwith the low water level in Lake Ostrowite. A high abundance of taxa belonging to the genus Fragilaria may also indicate good oxygenation of the basin (Gaillard, Håkansson 1984). In the zones Ost-2, 3, 4 dominated oligotrophic species with the presence of mesotrophic and eutrophic forms. Taxa representing the genus Cyclotella were dominant. Such a species composition of the diatom flora indicates an increase in the depth of the basin and its oligotrophication, which was connected with a general improvement in habitat conditions, especially light and temperature (Marciniak, Cieśla 1983). Changes in the water ph were also observed, resulting in changes in the abundances of diatoms with different preferences in terms of water ph. In the DAZ Ost-1a and Ost-1b the lake was shallow with ph values exceeding 7. Coupled with the increasing depth of basin, an increase in the abundance of indifferent taxa, indicating that the water ph was equal to 7, was observed (DAZ Ost-2a 2b). Then diatom indicator species reflected another decrease in water ph (connected with the basin s decrease in depth). Taxa belonging to the genus Fragilaria tended to dominate once again. The D:C (diatoms:chrysophyceae) ratio values were high and very high in the whole core and only at depth interval of 580 560 cm did they show a significant decrease (Ost-1b subzone). Macrofossils analysis of the bottom part of the core 32-2 The biggest amount of organisms remains is contained in the lake sediments accumulated in the transitional, overgrowing parts slowly changing into the mire (comp. pp. 137 144) and shallow zones covered with macrophytes (sedge rush, reed rush etc. under-water communities of naiad, pondweeds and stoneworts). There are also some fossil remains in the late glacial sediments. Analysis of plant and animal macrofossils (the remains seen with a naked eye) was done for the oldest part of core 32 2 (1990 2105 cm) (Fig. 13). The deepest layer of sediments (2100 2105) consists mainly from lake sands (Fig. 14). 97
Ryc. 13. Diagram makroszczątkowy spągu (1990-2105 cm) rdzenia 32 2 z jeziora Ostrowite Fig. 13. Makrofossil diagram of the bottom part (1990-2105 cm) of the cora 32 2 from Lake Ostrowite nego pochodzenia szczątki sosny i brzozy. Sosna występowała w allerödzie, ale nieobecna była w następującym po nim zimnym okresie młodszego dryasu. Wynik analizy makroszczątkowej Their limnic origin is indicated by the macro fossils of aquatic organisms like: Chironomidae, Turbellaria and stoneworts Chara. There are also allochtonous remains of birch and pine. Ryc. 14. Szalka zawierająca pozostałość z osadu (piaski limniczne z materią organiczną) po przesianu przez sito o średnicy oczek 0,25 mm Fig. 14. Petri dish containing remnants of the sediments (limnic sand and organic material) after sieving through mesh size 0,25 mm Ryc.15. Porównanie wielkości puszki głowowej Chironomidae z ziarnami (piasku). Wielkość puszki ok. 0,5 mm Fig. 15. Comparison of head capsule of Chironomidae with sand-grain. Size of the head capsule ca 0,5 mm 98
potwierdzałby więc, sygnały palinologiczne o allerödzkim wieku najstarszych warstw (por. powyżej). Być może głębiej leżące utwory zawierają świadectwa jeszcze starszych osadów. Kolejna warstwa piaszczysta (2090 2100 cm), zawierająca śladowe ilości makrofosyliów, być może pochodzących z wtórnego namycia, wskazuje na gwałtowny kryzys w rozwoju tej biocenozy wodnej, spowodowany ochłodzeniem młododryasowym. Jezioro było zamarznięte zapewne przez większą część roku, a na pokrywę lodową nawiewane były znaczne ilości piasków eolicznych (Kozarski 1991). Stwierdzono tu także, podobnie jak poniżej, znaczne ilości spalenizny. Osady pochodzące z tego okresu zalegają aż do poziomu 2037 cm. Jednak powyżej 2090 cm obserwujemy stopniowy rozwój i wzrost różnorodności organizmów w tym jeziorze (ryc. 13). Wśród producentów wzrasta ilość ramienic i mchów Bryales. Rozwijają się również konsumenci: larwy ochotkowatych i wrotki. W górnej części tej warstwy stwierdzono z kolei spadek szczątków producentów. Pojawiają się natomiast ephippia rozwielitek Daphnia. Świadczy to z jednej strony o ich znacznej liczebności, z drugiej zaś o niestabilnych warunkach środowiskowych, będących przyczyną wytwarzania tych organów przetrwalnikowych. Na głębokości 2035 2039 cm po raz pierwszy stwierdzamy obecność mszywiołów, organizmów powszechnie zalegających w osadach holoceńskich. Jest to strefa przejściowa, w której materia organiczna zaczyna przeważać nad terygeniczną. Powyżej tej warstwy zalega już gytia drobnodetrytusowa, zawierająca większe, niż poniżej, ilości szczątków organizmów wodnych. Oprócz licznie reprezentowanych szczątków larw ochotkowatych (puszki głowowe ryc. 15) i wrotków (kokony), występują statoblasty mszywiołów i mandibule owadów. Ramienice i mchy niemal zanikają, także wskazując pogłębianie jeziora. Pojawiają się natomiast liczne szczątki alochtoniczne, dokumentując rozwój lasów sosnowo- -brzozowych wokół jeziora, a w pasach przybrzeżnych szuwarów trzcinowych i pałkowych. Analiza makroszczątkowa wskazuje na głębokości 2000 2010 cm jeszcze jeden okres kryzysowy w dziejach tej wodnej biocenozy. Wyjaśnienie jego przyczyn wymaga jednak dalszych badań. The latter species was present in Alleröd, but absent in the next, cold period of the Late Glacial Younger Dryas. So these results confirm the above mentioned, palynological conclusion about the origin of the oldest layer of sediments from the Alleröd. It is possible, that the deeper layers include even older sediments. The next sandy layer (2090 2100 cm) with small amount of macrofossils, possibly of derivative origin, indicates an abrupt change in this aquatic biocoenosis development caused by the Younger Dryas cooling. The lake was probably frozen in the longest part of the year and the ice at the surface was covered with eolic sand (Kozarski 1991). It was also found, like in deeper layer, a lot of charcoals. The layer 2037 2090 cm was accumulated still during the Younger Dryas. However in this layer gradual development and increase in quantity and quality of macrofossils are observed (Fig. 13). Among the producers there were mainly brown mosses (Bryales) and stoneworts (Characeae) and among consumers: larvas of Chironomidae and Turbellaria. In the upper part of the layer decrease in producers remains was found, but ephippia of Daphnia (Cladocera) appeared. It shows the unstable environmental conditions which caused production of these survival organs. At the depth of 2037 2039 cm presence of Bryozoa was found for the first time, as they are commonly appearing in the Holocene sediments. It is the transitional zone, where an organic material prevails instead of terrygenic substance. Overlying sediments belong to detritous gyttjas group containing much more remains of water organisms. There were a lot of head capsules of Chironomidae (Fig. 15) and cocoons of Turbellaria, but statoblasts of Bryozoa and mandibules of insects are also present. Stoneworts and mosses almost disappeared indicating depeening of the lake. Instead a lot of allochtonic remains were accumulated showing development of the pinebirch forest at the area adjacent to the lake and reed and cattail communities at the shore. Macrofossil analysis indicates at the depth of 2000 2010 cm another crisis in the biocoenosis development but explanation of its reasons need more research. 99
Literatura/References Aaby B. 1986. Trees as anthropogenic indicators in regional pollen diagrams from Eastern Danmark. W: Behre K.E. (red.) Anthropogenic indicators in pollen diagrams. Balkema, Rotterdam, Berlin, 73-94. Ammann B., Lotter A.F. 1989. Late-Glacial radiocarbon- and palynostratigraphy on the Swiss Plateau. Boreas, 18: 109-126. Bałaga K. 1990. The development of Lake Łukcze and changes in the plant cover of the south-western part of Łęczna-Włodawa Lake District in the last 13 000 years. Acta Palaeobotanica vol. 30, Nr 1-2: 77-146. Hjelmroos-Ericson M. 1981. Holocene development of Lake Wielkie Gacno area, northwestern Poland, LUNDQUA Thesis, 10: 1-101. Jones B.F., Bowser C.J. 1978. The Mineralogy and Related Chemistry of Lake Sediments. W: Lerman A. (red.): Lakes Chemistry Geology Physics, Springer Verlag: 179-236. Korzeniewski K. 1995. Podstawy oceanografii chemicznej. Wydaw. UG: 1-199. Kozarski S. 1991. Paleogeografia Polski w vistulianie. W: Geografia Polski. Środowisko przyrodnicze. PWN: 80-105. Mangerud J., Andersen S.T., Berglund B.E., Donner J.J. 1974. Quaternary Statigraphy of Norden, a proposal for terminology and classification. Boreas, 3, 109-128. Marks L. 1992. Osady i formy rzeźby jeziornej i bagiennej. W: Lindner L. (red.) Czwartorzęd. Osady. Metody badań. Stratygrafia. Wydaw. PAE: 242-264. Milecka K. 2005. Historia jezior lobeliowych zachodniej części Borów Tucholskich na tle postglacjalnego rozwoju szaty leśnej. Wydaw. Nauk. UAM: 1-249. Tobolski K. 2000. Przewodnik do oznaczania torfów i osadów jeziornych. Wydaw. Nauk. PWN: 1-508. Więckowski K. 1978. Bottom deposits in lakes of different regions of Poland (their characteristics, thickness and rates of accumulation). Pol. Arch. Hydrobiol. 25, 1-2: 483-489. Wojciechowski A. 2000. Zmiany paleohydrologiczne w środkowej Wielkopolsce w ciągu ostatnich 12 000 lat w świetle badań osadów jeziornych rynny kórnicko-zaniemyskiej. Wydaw. Nauk. UAM: 1-236. 100