Dynamics of Sedimentary Matter Composition in the Lofoten Basin of the Norwegian Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A study of the relationship between the composition of microfossils (palynomorphs and diatoms) in sinking particulate matter collected over two years from the Lofoten Basin (Norwegian Sea), and the underlying bottom sediments, revealed that thanatocenosis assemblages depends on various environmental parameters. The increase in particle fluxes in the near-bottom layer was caused by intensified deep current activity, resulting in the formation of a nepheloid layer at least 450 m thick in the basin. The higher abundance of relatively warm waters dinocysts and diatoms, in both the water column and the sediments, and their increased flux over the past three decades reflects the growing influence of the North Atlantic Current and its extension, the Norwegian Current, in the eastern Norwegian Sea.

About the authors

E. A. Novichkova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: enovichkova@ocean.ru
Moscow, Russia

E. A. Agafonova

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. A. Klyuvitkin

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

T. S. Klyuvitkina

Lomonosov Moscow State University

Faculty of Geography Moscow, Russia

M. D. Kravchishina

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. N. Novigatsky

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. V. Bulokhov

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

References

  1. Белоненко Т.В., Колдунов А.В., Сентябов Е.В., Карсаков А.Л. Термогалинная структура Лофотенского вихря Норвежского моря на основе экспедиционных исследований и по данным гидродинамического моделирования // Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 2018. Т. 63. Вып. 4. С. 502–519.
  2. Беляев Н.А., Пересыпкин В.И., Поняев М.С. Органический углерод воды, взвеси и верхнего слоя донных осадков западной части Карского моря // Океанология. 2010. Т. 50. № 5. С. 748–757.
  3. Гельман Е.М., Старобина И.З. Фотометрические методы определения породообразующих элементов в рудах, горных породах и минералах. ГЕОХИ АН СССР, Центральная лаборатория, Сектор химических методов анализа. М.: ГЕОХИ АН СССР, 1976. 69 с.
  4. Давыдова Н.Н. Диатомовые водоросли – индикаторы природных условий водоемов в голоцене. Л.: Наука, 1985. 243 с.
  5. Диатомовые водоросли СССР (ископаемые и современные). Т. 1. / Под ред. А.И. Прошкиной-Лавренко. Л.: Наука, 1974. 403 с.
  6. Дритс А.В., Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д. и др. Потоки осадочного вещества в Лофотенской котловине Норвежского моря: сезонная динамика и роль зоопланктона // Океанология. 2020. Т. 60. № 4. С. 576–594.
  7. Жузе А.П. Значение водорослей в познании геологической истории современных морей и океанов // Ископаемые диатомовые водоросли СССР. М.: Наука, 1968. С. 5–16.
  8. Жузе А.П. Стратиграфические и палеогеографические исследования в северо-восточной части Тихого океана. М.: Изд-во АН СССР, 1962. 259 с.
  9. Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Немировская Е.А. и др. Исследование седиментации Европейской Арктики в 75-м рейсе научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» // Океанология. 2020. Т. 60. № 3. С. 487–487.
  10. Клювиткин А.А., Кравчишина М.Д., Новигатский Е.А. и др. Первые данные о вертикальных потоках осадочного вещества и параметрах среды на северном сегменте хребта Мона, Норвежское море // Докл. РАН. Науки о земле. 2023. Т. 513. № 1. С. 126–133.
  11. Клювиткина Т.С., Агафонова Е.А., Новичкова Е.А. и др. Условия осадконакопления в районе хребта Книповича (Норвежское море) в голоцене по данным анализа микрофоссилий // Вестник Московского университета. Сер. 5: География. 2023. № 6. С. 119–131.
  12. Клювиткина Т.С., Новичкова Е.А., Матуль А.Г., Кравчишина М.Д. Природная среда Норвежского моря в голоцене по данным анализа ископаемых микроводорослей // Докл. РАН. Науки о земле. 2023. Т. 513. № 2. С. 89–94.
  13. Кравчишина М.Д., Новигатский А.Н., Саввичев А.С. и др. Исследование седиментации Баренцева моря и Норвежско-Гренландского бассейна в 68-м рейсе научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» // Океанология. 2019. Т. 59. № 1. С. 173–176.
  14. Лаппо С.С. К вопросу о причинах адвекции тепла на север через экватор в Атлантическом океане // Исследование процессов взаимодействия океана и атмосферы / Ред. С.С. Лаппо. М.: Московское отделение Гидрометеоиздата, 1984. С. 125–129.
  15. Лисицын А.П. Процессы океанской седиментации. Литология и геохимия. М.: Наука, 1978. 392 с.
  16. Лисицын А.П. Современные представления об осадкообразовании в океанах и морях. Океан как природный самописец взаимодействия геосфер Земли // Мировой океан. Физика, химия и биология океана. Осадкообразование в океане и взаимодействие геосфер Земли // Под общ. ред. Лобковского Л.И., Нигматулина Р.И. М.: Научный мир, 2014. Т. 2. С. 331–571.
  17. Лисицын А.П., Лукашин В.Н., Новигатский А.Н. и др. Глубоководные обсерватории на трансакспийском разрезе – непрерывные исследования потоков рассеянного осадочного вещества // Докл. РАН. Науки о земле. 2014. Т. 456. № 4. С. 485–489.
  18. Лисицын А.П., Новигатский А.Н., Шевченко В.П. и др. Рассеянные формы осадочного вещества и их потоки в океанах и морях на примере Белого моря (результаты 12 лет исследований) // Докл. РАН. Науки о земле. 2014. Т. 456. № 3. С. 355–359.
  19. Лукашин В.Н., Богданов Ю.А., Шевченко В.П. и др. Исследования вертикальных потоков осадочного материала и его состава в Норвежском море в летние месяцы 1991–1995 гг. // Геохимия. 2000. № 2. С. 197–212.
  20. Лукашин В.Н., Гордеев В.Ю., Исаева А.Б., Русаков В.Ю. Исследование вертикальных потоков осадочного материала в Норвежском море с августа 1994 по июль 1995 гг. // Геохимия. 1998. № 9. С. 928–935.
  21. Лукашин В.Н., Клювиткин А.А., Лисицын А.П., Новигатский А.Н. Малая седиментационная ловушка МСЛ-110 // Океанология. 2011. Т. 51. № 4. С. 746–750.
  22. Махотин М.С., Иванов В.В. Распространение атлантических водных масс в Баренцевом море по данным наблюдений и численного моделирования // Тр. гидрометеорологического научно-исследовательского центра Российской Федерации. Вып. 361. Мониторинг, моделирование и прогноз параметров природной среды в Арктике / Под ред. В.В. Иванова. М.: Гидрометцентр России, 2016. С. 169–191.
  23. Новигатский А.Н., Гладышев С.В., Клювиткин А.А. и др. Мультидисциплинарные исследования в Северной Атлантике и прилегающей Арктике в 71-м рейсе научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» // Океанология. 2019. Т. 59. № 3. С. 510–512.
  24. Пояркова Е.И. Диатомовый анализ // Методы палеогеографических реконструкций / Под ред. П.А. Каплина, Т.А. Яниной. М.: Географ. ф-т МГУ, 2010. С. 126–154.
  25. Пояркова Е.И., Новичкова Е.А., Агафонова Е.А. Диатомии и водные палиноморфы в донных осадках Баренцева моря: основные закономерности распространения и использование в палеоокеанологических исследованиях // Система Баренцева моря / Под ред. А.П. Лисицына. М.: ГЕОС, 2021. С. 64–95.
  26. Суханова И.Н., Флинт М.В. Сезонная динамика вертикальных потоков фитопланктона, тинтиннид и стрекательных клеток кишечнополостных в Карском море // Океанология. 2022. Т. 62. № 6. С. 887–897.
  27. Усачев П.И. Микрофлора полярных льдов // Труды ИО АН. 1949. Т. 3. С. 216–359.
  28. Agafonova E., Novichkova E., Novigatsky A. et al. Diatom and dinocyst production, composition and flux from the annual cycle sediment trap study in the Barents Sea // Geosciences. 2023. № 13(1). https://doi.org/10.3390/geosciences13010001.
  29. Arar E.J., Collins G.B. Method 445.0. In vitro determination of chlorophyll «a» and pheophytin «a» in marine and freshwater algae by fluorescence. Revision 1.2. Cincinnati: U.S. Environmental Protection Agency, 1997. 22 p.
  30. Battarbee R.W. A new method for the estimation of absolute microfossil numbers, with reference especially to diatoms // Limnology and Oceanology. 1973. V. 18. № 4. P. 647–653.
  31. Blindheim J., Østerhus S. The Nordic Seas, main oceanographic features // Nord. Seas An Integr. Perspect. Oceanogr. Climatol. Biogeochem. and Model. 2005. P. 11–38.
  32. Bodungen B., Antia A., Bauerfeind E. et al. Pelagic processes and vertical flux of particles: an overview of a long-term comparative study in the Norwegian Sea and Greenland Sea // Geologische Rundschau. 1995. 84. P. 11–27.
  33. Challet F., Raj R.P., Chatterjee S. et al. Weakening of the Arctic water outflow from the Barents Sea and consequences on the Fram Strait warming // J. Geop. Res.: Oceans. 2025. V. 130. P. e2024JC021054. https://doi.org/10.1029/2024JC021054
  34. Dale B., Dale A.L. Dinoflagellate contributions to the sediment flux of the Nordic Seas // Dinoflagellate contributions to the deep sea. Ocean Biocoenosis Series. № 5 / ed. Honjo S. Woods Hole (MA): Woods Hole Oceanographic Institution. 1992. P. 45–75. https://doi.org/10.1575/1912/410
  35. de Vernal A., Henry M., Bilodeau G. Micropaleontological preparation techniques and analyses. Les Cah. du GEOTOP. 2010. P. 1–32.
  36. de Vernal A., Radi T., Zaragosi S. et al. Distribution of common modern dinoflagellate cyst taxa in surface sediments of the Northern Hemisphere in relation to environmental parameters: The new n=1968 database // Mar. Micropaleontol. 2020. V. 159. P. 101796. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2019.101796
  37. Drits A.V., Pasternak A.F., Arashkevich E.G. et al. Influence of riverine discharge and timing of ice retreat on particle sedimentation patterns on the Laptev Sea shelf // J. Geop. Res.: Oceans. 2021. V. 126 (10). P. e20211C017462. https://doi.org/10.1029/2021JC017462
  38. Guiry M.D., Guiry G.M. AlgaeBase. World-wide electronic publication, University of Galway. 2025. https://www.algaebase.org; searched on 4 April 2025.
  39. Heikkilä M., Pospelova V., Forest A. et al. Dinoflagellate cyst production over an annual cycle in seasonally ice-covered Hudson Bay // Mar. Micropaleontol. 2016. V. 125. P. 1–24. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2016.02.005
  40. Honjo S., Manganini S.J., Wefer G. Annual particle flux and a winter outburst of sedimentation in the northern Norwegian Sea // Deep Sea Research. Part A. Oceanographic Research Papers. 1988. V. 35. № 8. P. 1223–1234.
  41. Horner R. Arctic sea-ice biota // The Arctic Seas. Climatology, Oceanography. Geology, and Biology / Herman Y. (ed.). New York: Van Nostrand Reinhold Company, 1989. P. 123–146.
  42. Jacobson D.M., Anderson D.M. Thecate heterotrophic dinoflagellates: feeding behavior and mechanisms // Journal of Phycology. 1989. V. 22(3). P. 249–258.
  43. Kazarina G.K., Yushina I.G. Diatoms in recent and Holocene sediments of the North Pacific and Bering Sea // Berichte zur Polarforskung. 1999. V. 306. P. 120–133.
  44. Kohly A. Diatom flux and species composition in the Greenland Sea and the Norwegian Sea in 1991–1992 // Marine Geology. 1998. V. 145. P. 293–312.
  45. Lalande C., Nöthig E.M., Fortier L. Algal export in the Arctic Ocean in times of global warming // Geophysical Research Letters. 2019. V. 46. P. 5959–5967. https://doi.org/10.1029/2019GL083167
  46. Lind S., Ingvaldsen R.B., Furevik T. Arctic warming hotspot in the northern Barents Sea linked to declining sea-ice import // Nature Climate Change. 2018. V. 8. P. 634–639.
  47. Marret F., de Vernal A. Dinoflagellate cysts as proxies of environmental, ocean and climate changes in the Atlantic realm during the quaternary // Front. Ecol. Evol. 2024. V. 12. P. 1–22.
  48. Matthiessen J. Distribution patterns of dinoflagellate cysts and other organic-walled microfossils in recent Norwegian-Greenland Sea sediments // Mar. Micropaleontol. 1995. V. 24. P. 307–334. https://doi.org/10.1016/0377-8398(94)00016-G
  49. Matul A., Kazarina G. The North Pacific diatom species Neodenticula seminae in the modern and Holocene sediments of the North Atlantic and Arctic // Geosciences. 2020. V. 10 (5). 173.
  50. Mertens K.N., Ribeiro S., Bouimetarhan I. et al. Process length variation in cysts of a dinoflagellate, Lingulodinium machaerophorum, in surface sediments: Investigating its potential as salinity proxy // Mar. Micropaleontol. 2009. V. 70. P. 54–69. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2008.10.004
  51. Miettinen A., Koç N., Husum K. Appearance of the Pacific diatom Neodenticula seminae in the northern Nordic Seas – An indication of changes in Arctic sea ice and ocean circulation // Marine Micropaleontology. 2013. V. 99. P. 2–7.
  52. Migdisona I.A., Starodymova D.P., Klyuvikin A.A. et al. Features of the distribution of dispersed sedimentary matter composition in the Nordic Seas // Complex Investigation of the World Ocean (CIWO-2023). CIWO 2023 / Chaplina T. (eds.). Springer Proceedings in Earth and Environmental Sciences. 2023. P. 308–318. https://doi.org/10.1007/978-3-031-47851-2_37
  53. Monti M., Minocci M. Microzooplankton along a transect from northern continental Norway to Svalbard // Polar Res. 2013. V. 32. P. 0–9. https://doi.org/10.3402/polar.v32i0.19306
  54. Morozov E.G., Frey D.I., Diansky N.A., Fomin V.V. Bottom circulation in the Norwegian Sea // Russian Journal of Earth Sciences. 2019. V. 19 (2). https://doi.org/10.2205/2019ES000655
  55. Mudie P.J., Marret F., Gurdebeke P.R. et al. Marine dinocysts, acritarchs and less well-known NPP: Tintinnids, ostracod and foraminiferal linings, copepod and worm remains // Applications of non-pollen palynomorphs: from palaeoenvironmental reconstructions to biostatigraphy. Geological Society, London, Special Publications. 2020. V. 511. P. 159–232. https://doi.org/10.1144/SP511-2020-55
  56. Osman M., Tierney J., Zhu J. et al. Globally resolved surface temperatures since the Last Glacial Maximum // Nature. 2021. V. 599. P. 239–244. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03984-4
  57. Peinert R., Antia A., Bauerfeind E. et al. Particle flux variability in the polar and atlantic biogeochemical provinces of the Nordic Seas // The Northern North Atlantic: A Changing Environment / P. Schäfer, W. Ritzrau, M. Schlüter, J. Thiede (eds.). Berlin: Springer, 2001. P. 53–68.
  58. Pospelova V., Esenkulova S., Johannessen S.C. et al. Organic-walled dinoflagellate cyst production, composition and flux from 1996 to 1998 in the central Strait of Georgia (BC, Canada): A sediment trap study // Mar. Micropaleontol. 2010. V. 75. P. 17–37. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2010.02.003
  59. Pospelova V., Zonneveld K.A.F., Heikkilä M. et al. Seasonal, annual, and inter-annual Spiniferites cyst production: a review of sediment trap studies // Palynology. 2018. V. 42. P. 162–181. https://doi.org/10.1080/01916122.2018.1465738
  60. Reid P., Johns D., Edwards M. et al. A biological consequence of reducing Arctic ice cover: Arrival of the Pacific diatom Neodenticula seminae in the North Atlantic for the first time in 800 000 years // Global Change Biology. 2007. Vol. 13. P. 1910–1921.
  61. Rochon A., de Vernal A., Turon J.-L. et al. Distribution of recent dinoflagellate cysts in surface sediments from the North Atlantic Ocean and adjacent seas in relation to sea-surface parameters // Am. Assoc. Stratigr. Palynol. 1999. V. 35. P. 1–146. https://doi.org/10.1016/0377-8398(94)00016-G
  62. Rossby T., Prater M.D., Søiland H. Pathways of inflow and dispersion of warm waters in the Nordic seas // J. Geoph. Res. 2009. V. 114. P. C04011.
  63. Rudnick R.L., Gao S. Composition of the continental crust // Treatise on geochemistry. 2014. V. 4. P. 1–51.
  64. Spielhagen R.F., Werner K., Sorensen S.A. et al. Enhanced modern heat transfer to the Arctic by warm Atlantic water // Science. 2011. V. 331 (6016). P. 450–453.
  65. Stockmarr J. Tablets with spores used in absolute pollen analysis // Pollen et Spores. 1971. V. 8. P. 615–621.
  66. Taylor J., Dowdeswell J.A., Siegert M.J. Late Weichselian depositional processes, fluxes, and sediment volumes on the margins of the Norwegian Sea (62–75°N) // Mar. Geol. 2002. V. 188. P. 61–77. https://doi.org/10.1016/S0025-3227(02)00275-X
  67. Trog C., Höfer D., Frenzel P. et al. A multi-proxy reconstruction and comparison of Holocene palaeoenvironmental changes in the Alvor and Alcantarilha estuaries (southern Portugal) // Rev. Micropaleontol. 2013. V. 56. P. 131–158. https://doi.org/10.1016/j.revmic.2013.10.003
  68. Volkov D.L., Belonenko T.V., Foux V.R. Puzzling over the dynamics of the Lofoten Basin – A sub-Arctic hot spot of ocean variability // Geophys. Res. Lett. 2013. V. 40. P. 738–743.
  69. Volkov D.L., Landerer F.W., Kirillov S.A. The genesis of sea level variability in the Barents Sea // Cont. Shelf Res. 2013. V. 66. P. 92–104. https://doi.org/10.1016/j.csr.2013.07.007
  70. von Quillfeldt C.H. Distribution of diatoms in the Northern Water Polynya, Greenland // Journal of Marine Systems. 1997. № 10. P. 211–240.
  71. Zonneveld K.A.F., Brummer G.A. (Palaeo-)ecological significance, transport and preservation of organic-walled dinoflagellate cysts in the Somali Basin, NW Arabian Sea // Deep. Res. Part II Top. Stud. Oceanogr. 2000. V. 47 P. 2229–2256. https://doi.org/10.1016/S0967-0645(00)00023-0
  72. Zonneveld K.A.F., Marret F., Versteegh G.J.M. et al. Atlas of modern dinoflagellate cyst distribution based on 2405 data points // Rev. Palaeobot. Palynol. 2013. V. 191. P. 1–197. https://doi.org/10.1016/j.revpalbo.2012.08.003
  73. Zonneveld K.A.F., Susek E., Fischer G. Seasonal variability of the organic-walled dinoflagellate cyst production in the coastal upwelling region off cape blanc (Mauritania): A five-year survey // J. Phycol. 2010. V. 46. P. 202–215. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2009.00799.x
  74. Zonneveld K.A.F., Versteegh G., Kodrans-Nsiah M. Preservation and organic chemistry of Late Cenozoic organic-walled dinoflagellate cysts: A review // Mar. Micropaleontol. 2008. V. 68. P. 179–197. https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2008.01.015

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).