Арктические/субарктические экосистемы подвержены быстрым и масштабным изменениям, вызванным ускоренным потеплением, включая изменения растительного покрова, биомассы и продуктивности (т.е. озеленение Арктики), и оттаивание вечной мерзлоты. Эти обусловленные климатом ландшафтные преобразования влияют на структуру стока, биогеохимические циклы и динамику органического вещества, потенциально вызывая каскадные эффекты, действующие в региональных и глобальных масштабах.
Арктические/субарктические ландшафты также характеризуются высокой плотностью озер и водотоков, превышающей 4% от общей площади суши. Прямое воздействие потепления на озера влияет как на их физическое состояние (например, время и продолжительность ледяного покрова), химические (например, изменения поступления органических веществ и расход питательных веществ), так и биологические (например, состав сообщества) свойства.
В северных ландшафтах поверхностные воды также играют ключевую роль в переносе детритных материалов, питательных веществ и органических веществ, косвенно определяя тем самым относительную роль аллохтонных (наземных) и автохтонных пищевых ресурсов, доступных для водных потребителей.
Энергетические потоки через водные пищевые сети имеют основополагающее значение для функционирования озерных экосистем и являются ключом к нашему пониманию их реакции на глобальные изменения. Биологические сообщества в арктических/субарктических озерах часто бедны видами и имеют более простые пищевые сети, чем в озерах умеренной зоны. Перенос углерода через пищевые сети происходит либо в результате первичного производства автохтонных продуктов (т.е. фитопланктона и бентических водорослей), либо в результате поступления аллохтонных детритовш и/или ремобилизованного растворенного органического углерода бактериями.
Однако в связи с отсутствием долгосрочных современных данных о субарктических озерах до сих пор не ясно, в какой степени изменение климата влияет на относительную важность этих трофических процессов. Таким образом, прошлая динамика водных экосистем на основе палеоданных позволяет получить важную информацию, которая может способствовать нашему пониманию реакции озер на изменения.
Недавние палеолимнологические исследования, проведенные на субарктических озерах, показали сложную взаимосвязь между изменениями в наземной растительности бассейна, поступлением аллохтонных органических веществ, изменениями в световом режиме озера и таксономическими сдвигами в сообществах первичных производителей водных организмов.
Однако идентификация прошлых энергетических путей в пределах субарктических озерных пищевых сетей изучена менее широко. Недавно были разработаны инновационные подходы с использованием стабильного изотопного состава (в основном углерода, азота и водорода) остатков беспозвоночных, заархивированных в отложениях озера, для реконструкции прошлых энергетических потоков для основных водных потребителей.
В частности, Cladocera (ракообразные) формируют важную трофическую связь между базальными ресурсами (т.е. первичными производителями, бактериями) и рыбой, и поэтому стабильный изотопный состав их склеротизированных останков (например, покоящихся яиц или эпиппия) является хорошим показателем долгосрочных изменений в водных пищевых цепочках.
Эти палеолимнологические подходы помогают получить представление о будущих траекториях озерных пищевых сетей в условиях текущего изменения климата и растительного покрова в Арктике и субарктических регионах.