Zespół Badań Zmian Środowiska - Klimat i Człowiek (PALEO)

Koordynator:  dr hab.  Joanna Mirosław-Grabowska

Instytut Nauk Geologicznych PAN

Ośrodek Badawczy w Warszawie

ul. Twarda 51/55, 00-818 Warszawa

tel. (48) 22 6978-809

e-mail: jmirosla@twarda.pan.pl 


Wprowadzenie

W Instytucie Nauk Geologicznych PAN prowadzone są badania dotyczące zmian środowiska przyrodniczego, wywołanych zarówno czynnikami naturalnymi np. zmianami klimatu, jak i obecnością i działalnością człowieka. Badania koncentrują się na zjawiskach i procesach zachodzących na przestrzeni ostatnich kilkuset tys. lat (okres czwartorzędu) i realizowane są na obszarze Europy Środkowej i Wschodniej, od Karpat do północnych regionów polarnych (m.in. Polska, Ukraina, Finlandia) oraz Ameryki (Meksyk, Gwatemala).

      

Rekonstrukcje zmian środowiska oparte są na wynikach badań interdyscyplinarnych osadów jeziornych, bagiennych, eolicznych (lessów) i jaskiniowych, wykorzystujących analizy biologiczne (analiza diatomologiczna, analiza palinologiczna, analiza kopalnych kości kręgowców, analiza szczątków wioślarek) i analizy geochemiczne (analiza geochemiczna, analiza izotopów trwałych) oraz dane archeologiczne.

Pracownicy

Skład zespołu:

  1. dr hab. Joanna Mirosław-Grabowska, profesor instytutu, (geologia czwartorzędu , paleolimnologia, izotopy trwałe w osadach i materii organicznej)
  2. dr Milena Obremska, adiunkt, (palinologia)
  3. dr hab. Elwira Sienkiewicz, adiunkt, (paleobotanika czwartorzędu - diatomologia)
  4. mgr Joanna Stańczak, geochemik, (paleogeografia czwartorzędu)
  5. prof. dr hab. Krystyna Szeroczyńska, profesor emerytowany, (hydrobiologia, paleolimnologia)
  6. mgr Marta Wojewódka, asystent, (paleolimnologia, analiza subfosylnych szczątków wioślarek - Cladocera)
  7. dr hab. Edyta Zawisza, profesor instytutu, (paleolimnologia - analiza kopalnych szczątków wioślarek - Cladocera, działania na rzecz podnoszenia świadomości społecznej w zakresie zmian klimatycznych)

Tematyka badawcza

  1. ANTROPOPRESJA

Obecność i działalność ludzka modyfikuje środowisko przyrodnicze m.in. jeziorne. Wpływ ten przejawia się w zmianie parametrów geochemicznych i biologicznych wody (np. trofii) i osadów (m.in. zawartość substancji organicznych, fosforu, metali ciężkich), co następnie wywołuje zmiany w świecie wodnych roślin i zwierząt. Dodatkowo w osadach jeziornych akumulowane są ziarna pyłku roślin porastających otoczenie jeziora, w tym roślin uprawnych i synantropijnych, świadczących o osadnictwie i uprawie roli. Badania geochemiczne i biologiczne osadów jeziornych umożliwiają identyfikację zmian środowiskowych wywołanych obecnością i działalnością człowieka oraz ocenę wielkości wpływu człowieka (antropopresja). 

Projekty:

  • Ewolucja pokopalnianego jeziora - od zakwaszenia do naturalnej neutralizacji 
    Elwira Sienkiewicz, Michał Gąsiorowski, 2013-2016

Na obszarach górniczych, na których zaprzestano już eksploatacji węgla brunatnego, istotnym elementem krajobrazu są jeziora powstałe w wyniku silnych przeobrażeń terenu. Są to sztuczne zbiorniki wypełnione wodami opadowymi i podziemnymi, ale ze względu na ekstremalnie niski odczyn wody spowodowany utlenianiem pirytu i markasytu oraz obecność metali ciężkich nie mogą być wykorzystywane nawet do celów rekreacyjnych. Ponadto, migracja wód podziemnych i powierzchniowych powoduje zakwaszanie obszaru, na którym znajdują się te jeziora (acidic mine drainage; AMD). Nawet wiele lat po zamknięciu kopalni AMD może stanowić aktywne źródło zanieczyszczeń. Jednym ze sposobów zniwelowania zakwaszenia wody jest tzw. kontrolowana eutrofizacja polegająca na podniesieniu żyzności wód w pokopalnianych zbiornikach. Często jednak ze względów ekonomicznych nie przeprowadza się takich działań, a jeziora ulegają naturalnej neutralizacji wraz z upływającym czasem.

      

W Polsce tego typu jeziora występują na obszarze 182 km2, na którym został utworzony w 2001 r. Geopark Łuk Mużakowa znajdujący się wzdłuż granicy polsko-niemieckiej. Zbiorniki te powstały po zakończeniu eksploatacji węgla brunatnego; ostanie prace wyrobiskowe miały miejsce w 1973 r. W związku z tym, że poszczególne wyrobiska były zamykane na przestrzeni kilkudziesięciu lat, wiek jezior jest zróżnicowany. Zbiorniki te nigdy nie były sztucznie neutralizowane, a skład chemiczny tych ekosystemów zmieniał się wraz z wiekiem jezior. Odczyn wody w jeziorach waha się od ekstremalnie kwaśnego (pH=2,6) - jeziora najmłodsze do alkalicznego (pH=8,8) - jeziora najstarsze. 

Przykładem jeziora, które uległo naturalnej neutralizacji jest zbiornik o roboczej nazwie TR-33. Ewolucja tego ekosystemu jeziornego została przeprowadzona na podstawie kopalnych szczątków fito- i zooplanktonu (okrzemki i wioślarki), badań izotopowych (δ13C, δ15N), analizy węgla organicznego i azotu (C/N i TOC) oraz analiz sedymentologicznych. Na podstawie tych badań z osadów jeziornych oszacowano, że okres naturalnej neutralizacji jeziora trwał ok. 60 lat od początku powstania zbiornika. Jednakże czas jest tylko jednym z wielu czynników odpowiedzialnych za proces neutralizacji. Istotnymi parametrami wpływającymi na tempo neutralizacji są także: podłoże geologiczne, obecność osadów węglanowych w podłożu, metoda eksploatacji węgla itp. Obecnie jezioro TR-33 jest prawie całkowicie zneutralizowane (pH = 6,5), a kilka lat temu rozpoczął się wzrost jego trofii. Od początku powstania jeziora (lata 20-te XX wieku) do chwili obecnej, w rozwoju jeziora możemy wyróżnić 4 główne fazy: 

  1. powstanie bardzo płytkiego zbiornika zawierającego warstwy piasku przemieszanego z fragmentami węgla brunatnego, brak akumulacji typowych osadów jeziornych, niska frekwencja i bioróżnorodność okrzemek i wioślarek
  2. ekstremalnie niski odczyn wody, wzrost poziomu wody w zbiorniku, początek akumulacji osadów jeziornych, wzrost frekwencji fito- i zooplanktonu
  3. okres przejściowy: dalszy wzrost pH i poziomu wody w jeziorze, pojawienie się gatunków planktonicznych i bentosowych wykazujących szerszą tolerancję ekologiczną
  4. zakończenie procesu neutralizacji jeziora: neutralny odczyn wody, wzrost frekwencji gatunków planktonicznych i postępująca eutrofizacja

Na podstawie wyników analiz, jakim poddane były osady z jeziora TR-33 oszacowano, że neutralizacja jezior najstarszych położonych w okolicy Tuplic miała miejsce w latach 70-tych XX wieku, natomiast jeziora najmłodsze będą zneutralizowane ok. 2040 roku. Ze względu na brak monitoringu zmian zachodzących w tych jeziorach, wyniki badań wykonanych z osadów pobranych z dużą rozdzielczością, stanowią jedyną wiedzę o całej historii tych zbiorników.

  • Rekonstrukcja faz osadniczych - na przykładzie osadów z J. Czechowskiego 
    Milena Obremska

Na podstawie obecności w osadach pyłku roślinnych wskaźników antropogenicznych można odtworzyć tzw. fazy osadnicze. Poszczególne grupy ekologiczne roślin związanych z obecnością człowieka w środowisku pozwalają na odczytanie zapisanej w osadach aktywności człowieka różnego typu (wypasanie, hodowla zwierząt, uprawa roślin). Sposób i nasilenie ingerencji antropopresji na badanym obszarze przedstawiany jest w postaci udziału poszczególnych wskaźników antropogenicznych. 

  • Reconstruction of natural and antophogenic changes in the lakes of Nevado the Toluca crater using Cladocera as paleoclimatic indicators 
    National Autonomous University of Mexico. UNAM, Mexico City, Mexico 
    Edyta Zawisza, 2012-2013

2. BIOGEOLOGIA

General information:

Fossil bones consists a great part of the record of Quaternary palaeoenvironments. As some information on the past ecosystems may be derived from fossil fauna with use of classical palaeontological methods (taxonomy, species representation in the assemblage, morphometry, traces of bone modifications), the direct relationships between the biological and abiotic components of past ecosystems can be traced with use of chemical methods. The main scope of our studies are stable isotopes in human and faunal remains from archaeological contexts. We are focused on the analysis of stable isotope ratios in fossil tissues, including δ18O, δ13C and δ15N, that inform us about the palaeoclimate, palaeovegetation, soil maturity, but also the ecological requirements of extinct animals and trophic relations in terrestrial ecosystems. We are also interested in ancient organic biomolecules preserved in the sediments, providing information on the palaeovegetation, degradative soil or weathering processes, and participation of plants, animals and human in the accumulation of organic residues.

    

Projects:

  • "Climatic-ecological changes in profile of Biśnik Cave sediments on the basis of carbon and oxygen stable isotopes analysis in fossil mammalian teeth". Research project financed by Polish National Science Centre, number N N307 061540; implemented in the Institute of Geological Sciences PAS, Warszawa (Poland); 2006-2008; coordinator - Dr. hab. Maciej T. Krajcarz. 
  • "Preservation state of animal bones after one year weathering in conditions of different altitudinal zones in Tatra Mts.". Research project financed by Institute of Geological Sciences PAS (fund for young scientists), implemented in the Institute of Geological Sciences PAS, Warszawa (Poland); 2011-2012; coordinator - Dr. hab. Maciej T. Krajcarz.

3. GEOARCHEOLOGIA

General information:

Each archaeological site needs geological investigation to recognize so called site formation processes, it means all sedimentary and post-sedimentary events that affected the structure of the site. Before using the artefacts from a site to reconstruct human past and evaluate our cultural heritage, it is crucial to understand the homogeneity of the archaeological assemblages, their completeness and possible geo- and biogenic disturbances. Our group is focused on cave sites -important carriers of our knowledge on Palaeolithic, the most ancient part of human prehistory. In our researches we are using micromorphology of sediments and geochemistry of fossil bones (stable isotopes and trace elements content), supported by classical methods (grain size distribution, morphology of limestone clasts, facies analysis, palaeoecology, chronometric dating).

    

Projects:

"The use of diagenetic alterations to determine homogeneity of fossil bone assemblages from archaeological sites". Research project financed by Polish National Science Centre, number 2014/13/D/HS3/03842; implemented in the Institute of Geological Sciences PAS, Warszawa (Poland); 2015-2018; coordinator - Dr. hab. Maciej T. Krajcarz.

4. PALEOKLIMAT

Na przestrzeni ostatnich lat na temat zmian klimatu toczą się liczne i ożywione dyskusje. Debata dotyczy zarówno zmian obserwowanych współcześnie, takich jak: wzrost średniej globalnej temperatury powietrza i temperatury oceanu, kurczenie się powierzchni lodowców i lądolodów, występowanie ekstremalnych zjawisk pogodowych (gradobicie, tornada, fale upałów), a także przewidywania kierunków i wielkości zmian klimatu, które wystąpią w przyszłości. Pojawiają się pytania: czy obecnie obserwowane zmiany klimatu są wynikiem jedynie działalności człowieka? Jak kształtował się klimat w przeszłości, zwłaszcza w okresie przez ingerencją człowieka w środowisko naturalne? Odpowiedzi na te pytania dostarczają badaniach paleośrodowiskowe, w tym paleoklimatyczne m.in. osadów jeziornych. Z uzyskanych danych wynika, że zmiany klimatu nie są powodowane przez działalność gospodarczą człowieka, ale związane są głównie z naturalną ewolucją klimatu na skutek cykli orbitalnych Ziemi i zmian cyrkulacji termohalinowej oceanów (THC).

        

Projekty:

  • Rekonstrukcja zmian środowiska jeziornego w interglacjale eemskim i wczesnym Vistulianie na podstawie danych geochemicznych i biologicznych 
    Joanna Mirosław Grabowska, 2013-2016

Prezentowane wyniki obejmuje rekonstrukcję klimatu z rejonu NE Polski, od optimum interglacjału eemskiego (IE) do początków ostatniego zlodowacenia - Wisły (100-120 tyś. lat temu). W tym czasie miały miejsce fundamentalne zmiany klimatu m.in. przejście od klimatu cieplejszego niż obecny do warunków kolejnej epoki lodowej. Postępujące ochłodzenie odzwierciedliło się w ewolucji szaty roślinnej, zmianach termiki i głębokości wody w jeziorach, co wywoływało zmiany składu zooplanktonu oraz cech deponowanej materii organicznej. Odtworzono śr. temperaturę powietrza lipca, która w optimum IE wynosiła ok. 21°C, a w najzimniejszym okresie była poniżej 10°C (początek zlod. Wisły). Najniższe wartości materii organicznej notowane są w osadach z najzimniejszych okresów tj. koniec IE i początek zlod. Wisły, a najwyższe - w postoptimum IE. Najdogodniejsze warunki dla rozwoju zooplanktonu występowały w fazie świerkowej IE. Dokonana rekonstrukcja zmian klimatu przyczyniła się do poszerzenia wiedzy na temat: 1) klimatu NE Polski, będącego pod wpływem cyrkulacji oceanicznej i kontynentalnej, 2) reakcji środowiska jeziornego na postępujące ochłodzenie; 3) ewolucji szaty roślinnej oraz 4) zooplanktonu. Stwierdzono naturalną genezę obserwowanych zmian klimatu. (Mirosław-Grabowska J., Niska M., Kupryjanowicz M., 2015. Reaction of lake environment on the climatic cooling - Transition from the Eemian Interglacial to Early Vistulian on the basis of Solniki palaeolake sediments (NE Poland). Quaternary International, 386: 158-170) 
 

  • Reakcje ekosystemu wodnego na zmiany klimatu i środowiska w późnym plejstocenie na podstawie badań osadów jeziora Petén Itzá, Gwatemala 
    Program wymiany osobowej MNiSW i DAAD związanej z realizacją projektów badawczych 
    Edyta Zawisza, 2016-2017

        

  • Rekonstrukcja późnoholoceńskich zmian klimatycznych i ekologicznych zapisanych w osadach wybranych jezior Salwadoru na podstawie subfosylnych szczątków Cladocera i geochemii (EDXRF) 
    ING PAN, Dotacja dla młodych naukowców 
    Marta Wojewódka, 2016-2017

5. PALEOLIMNOLOGIA

Osady jeziorne i bagienne akumulowane na przestrzeni czasu pozwalają śledzić zmiany klimatu i środowiska.

        

Prowadzone w ING PAN badania paleolimnologiczne umożliwiają odtworzenie parametrów jeziornych takich jak: poziom i temperatura wody, stan troficzny, składu roślinności wodnej, zoo- i fitoplanktonu, aktywności biologicznej, zasolenia, pH. Dane palinologiczne są wykorzystywane do określania historii rozwoju roślinności i parametrów klimatycznych, w tym średniej temperatury najzimniejszego i najcieplejszego miesiąca oraz wielkości rocznego opadu. Dodatkowo badania pyłku roślin, okrzemek, wioślarek (Cladocera) oraz dane geochemiczne (m.in. izotopy trwałe) pozwalają na określenie i oszacowanie wpływu gospodarczej działalności człowieka na środowisko (min. fazy osadnictwa, zanieczyszczenie zbiornika). 

Projekty:

  • Natural and anthropogenic changes recorded in the Iceland lakes sediment, based on the subfossil Cladocera fauna 
    Individual mobility grants funded by EEA/Norway Grants - The Scholarship and Training Fund 
    Edyta Zawisza, 2010
  • Historia rozwoju jezior dystroficznych w Wigierskim Parku Narodowym na podstawie analizy subfosylnych Cladocera (wioślarek) i wybranych analiz paleolimnologicznych 
    KBN NN306 228039 
    Edyta Zawisza, 2010-2014
  • Rekonstrukcja rozwoju wybranych zbiorników jeziornych w holocenie na podstawie danych izotopowych i paleobiologicznych 
    MNiSW: N N306 061740 
    Joanna Mirosław Grabowska, 2011-2015

Stanowisko Romoty (Pojezierze Ełckie) zlokalizowane jest w obrębie zarośniętego zbiornika położonego między jeziorami: Okrągłe i Rudnik, tworzących jeden system jeziorny. Ten system jeziorny ukształtował się u schyłku zlodowacenia Wisły, w obrębie dużej rynny glacjalnej o orientacji N-S i długości ok. 8‑9 km. 
Na podstawie otrzymanych dat radiowęglowych stwierdzono, że akumulacja osadów w badanym zbiorniku jeziornym trwała nieprzerwanie od ponad 13 tyś. lat (> 12 921 lat kalib. BP). W tym czasie litologia osadów zmieniała się od osadów z mineralnych występujących w spągu, przez biogeniczne gytie węglanowo-detrytusowe i gytie wapienne - do torfów występujących w stropie profilu. 
Zestawienie uzyskanych rezultatów badań multidyscyplinarnych (chemicznych, izotopów trwałych tlenu i węgla, Cladocera i palinologicznych), umożliwiło wyróżnienie trzech głównych etapów ewolucji paleojeziora Romoty. Pierwszy (początkowy) etap obejmuje utworzenie zlewni jeziora i akumulację osadów mineralnych w późnym glacjale i we wczesnym holocenie (okres preborealny). Drugi etap, przypadający na okres borealny i subborealny, charakteryzuje się harmonicznym, naturalnym rozwojem zbiornika i nagromadzeniem osadów biogenicznych. Etap ten związany jest z okresem ocieplenia klimatycznego, co znajduje potwierdzenie w odtworzonej sukcesji roślinnej i składzie zooplanktonu (fauna Cladocera). Trzeci etap dotyczy zanikania jeziora w późnym holocenie (okres subatlantycki). Zbiornik został całkowicie wypełniony osadami i przekształcił się w mokradło. 
Charakterystyka każdego etapu obejmuje opis warunków środowiskowych występujących w paleojeziorze, zwłaszcza skład fauny wioślarek, skład chemiczny osadów, termikę i trofię wody, poziom wody, charakterystykę osadów dennych oraz kompozycję roślin występujących w zbiorniku i w jego otoczeniu. W późnym glacjale i w okresie preborealnym, w zbiorniku występowały wody o najniższej temperaturze (niskie wartości δ18O, "zimnolubna" fauna Cladocera). W okresie borealnym, rozpoczęło się stopniowe ocieplenie klimatu, co wyraża się poprzez pozytywną tendencję przebiegu krzywych δ18O i δ13C, a także zmiany w składzie gatunkowym roślin i zooplanktonu (pojawiają się gatunki o wyższych wymaganiach termicznych). Na podstawie otrzymanych wyników, można stwierdzić, że jezioro miało największą głębokość na początku holocenu. Poziom wody znacząco spadł w okresie atlantyckim. Ponadto udział poszczególnych gatunków zooplanktonu i alg, odznaczających się różnymi preferencjami troficznymi, wskazuje na występowanie początkowo warunków niskiej trofii (poziom oligotrofii), a następnie wzrost trofii do poziomu mezotroficznego. 
W osadach zbiornika Romoty natrafiono na ślady niewielkiego wpływu człowieka na środowisko jeziorne. Jedynie w najmłodszych osadach (okres subatlantycki) oznaczono niewielką ilość ziaren pyłku zbóż. Sugeruje to słabą penetrację przez grupy osadnicze okolicy w pobliżu zbiornika Romoty. 

Rekonstrukcja rozwoju paleojeziora Romoty

  • Late Pleistocene - Holocene record of environmental changes in Lakes Zirahuen and Tcambaro, Central Mexico, using Cladocera as palaeoclimatic indicators
    National Autonomous University of Mexico. UNAM, Mexico City, Mexico
    Edyta Zawisza, 2011-2012
  • Historia rozwoju wysokogórskich tropikalnych jezior (krater Nevado de Toluca, Meksyk) w świetle analizy szczątków Cladocera oraz innych metod paleolimnologicznych
    NCN: 2012/05/B/ST10/00469
    Krystyna Szeroczyńska, Edyta Zawisza, 2013-2016
  • Zmiany środowiska jeziornego w późnym glacjale i holocenie na podstawie danych izotopowych i paleobiologicznych na przykładzie jeziora Smolak - Pojezierze Mazurskie
    Joanna Mirosław-Grabowska, Edyta Zawisza, Milena Obremska, Joanna Stańczak, 2015-2016

Celem badań było odtworzenie zmian środowiska jeziornego w późnym glacjale i holocenie, na tle zmieniającego się klimatu, na podstawie wyników oznaczeń geochemicznych i izotopowych, analizy palinologicznej oraz analizy szczątków Cladocera osadów jeziornych. Przedmiotem badań były osady denne z jeziora Smolak (okolice Rucianego Nida, Pojezierze Mazurskie), których akumulacja rozpoczęła się ok. 12 400 lat temu.

  • Stratygraficzne zmiany chemizmu środowiska jeziora Peten Itza (północna Gwatemala) na przestrzeni ostatnich 100 tys. lat na podstawie badań koncentracji wybranych pierwiastków mierzonych przy pomocy spektometru XRF
    ING PAN, Dotacja dla młodych naukowców
    Marta Wojewódka, 2015-2016

        

  • Charakterystyka geochemiczna i geneza materii organicznej akumulowanej w jeziorach w interglacjale eemskim 
    Joanna Mirosław Grabowska, 2017 -

Prowadzone badania mają na celu określenie charakterystyki i genezy materii organicznej akumulowanej w interglacjale eemskim i w początkowej fazie zlodowacenia Wisły (vistulian), na podstawie wyników analizy geochemicznej i izotopowej osadów jeziornych. Wyniki badań izotopowych i geochemicznych materii organicznej uzupełniają dane otrzymane z innych analiz np. palinologicznej, faunistycznej i pozwalają uściślić zmiany ekologiczne, zachodzące w okresie interglacjału eemskiego. Ponadto zestawienie wyników analiz multi-proxy umożliwia opracowanie charakterystyki i ewolucji badanych paleojezior.

Metody

1. Analiza okrzemek (diatomologiczna)

       

Metoda badawcza oparta na analizę okrzemek (Bacillariophyceae) - mikroskopijnych, jednokomórkowych organizmów wodnych, które stanowią najbardziej liczną i zróżnicowaną grupę glonów. Dzięki dużym zdolnościom adaptacyjnym, zasiedlają różne typy ekosystemów, takich jak morza, jeziora, rzeki, skały, gleby, lodowce i źródła, które występują we wszystkich szerokościach geograficznych. Glony te kolonizują wszystkie mikrośrodowiska jezior i rzek, żyją w strefie otwartej wody (euplankton), rosną na innych roślinach wodnych i lądowych (epifiton), na skałach (epiliton), na piasku (epipsammon) oraz w asocjacji ze zwierzętami (epizoon). Ich krzemionkowe pancerzyki, które dobrze zachowują się w osadach jeziornych są szczególnie użyteczne w badaniach paleolimnologicznych. Okrzemki są wrażliwe na zmiany, jakie zachodzą w ich naturalnym środowisku. Wiele gatunków charakteryzujących się wąskim zakresem tolerancji ekologicznej, ma wyraźne preferencje w stosunku do określonych parametrów środowiska. Są używane jako wskaźniki zmian środowiska wodnego spowodowanych antropopresją lub/i zachodzących pod wpływem zmian klimatycznych. Na podstawie badań zespołów okrzemek istnieje możliwość określenia procesów jakie zaszły w badanych zbiornikach takich jak: zmiany pH, trofii, zasolenia, poziomu wody itp. 

2. Analiza palinologiczna

       

Metoda badawcza wykorzystująca palinomorfy (pyłki i zarodniki) oraz niektóre pozapyłkowe mikrofosylia (np. cenobia glonów) zawarte w osadach (głównie jeziornych i torfowiskowych), pozwalająca na rekonstrukcję sukcesji roślinnej zachodzącej pod wpływem zmian klimatycznych oraz na skutek antropopresji. Na podstawie przekształceń szaty roślinnej umożliwia pośrednie określenie chronostratygrafii badanych warstw osadów wraz zapisanymi w nich fazami aktywności człowieka na badanym obszarze. Na podstawie danych palinologicznych możliwe jest określenie, panujących w czasie sedymentacji osadów, ekosystemów oraz wnioskować o istniejących wówczas warunkach ekologicznych i klimatycznych. Dzięki zróżnicowanym preferencjom ekologicznym poszczególnych gatunków roślin możliwe jest odtworzenie średniej temperatury powietrza dla najcieplejszego i najzimniejszego miesiąca oraz średniej wielkości opadów.

3. Analiza subfosylnych wioślarek (Cladocera)

        

Metoda badawcza oparta na analizie wioślarek (Cladocera) - składnika zooplanktonu, których chitynowe szczątki zachowują się w osadzie. Wioślarki ewolucyjnie nie uległy zmianie od setek tysięcy lat i wykazują stałe wymagania ekologiczne i klimatyczne. Dzięki temu można odtworzyć warunki panujące w przeszłości w jeziorze: zmiany trofii, poziomu wód, pH wody, występowania planktonożernych ryb i makrofitów. Analiza fauny Cladocera pozwala na odtworzenie zmian trofii i pH wody, wahania poziomu wody oraz jest pomocnym narzędziem przy wyznaczaniu granic stratygraficznych. Zespół badawczy ING PAN prowadzi badania w różnych regionach świata m.in. Polska, Niemcy, Rosja, Finlandia, Norwegia, Svalbard, Islandia, Meksyk, Gwatemala, Salwador i Honduras. Próbki do analizy subfosylnej fauny wioślarek (Cladocera) są przygotowywane w ING PAN zgodnie ze standardową procedurą laboratoryjną zaproponowaną przez Freya (1886). Następnie próbki podlegają analizie mikroskopowej, których wyniki przedstawiane są w formie graficznej. Diagramy zmienności frekwencji osobników i liczebności gatunków umożliwiają odtworzenie warunków środowiskowych i klimatycznych takich jak trofia wody, wahania poziomu wody, pH, zasolenie, pośrednio także temperatura wody i wpływ człowieka.

4. Analiza szczątków kręgowców

       

Metoda badawcza obejmująca analizy biogeologiczne fosylnych i subfosylnych szczątków kręgowców z osadów czwartorzędowych (plejstoceńskich i holoceńskich), ze stanowisk paleontologicznych i archeologicznych i koncentruje się na: 
- analizie taksonomicznej szczątków ssaków (oznaczenia gatunkowe i anatomiczne kości i zębów ssaków czwartorzędowych, określenie parametrów NISP, MNE i MNI dla stanowisk paleontologicznych i archeozoologicznych); 
- analizie tafonomicznej kości kręgowców (makro- i mikroskopowe oznaczanie stanu zwietrzenia, analiza zmian diagenetycznych, oznaczanie śladów antropogenicznej obróbki i śladów przyrodniczych, geochemiczna analiza fossil provenance analysis dla stanowisk wielowarstwowych); 
- preparatyce próbek zębów kręgowców do analiz stosunków izotopów trwałych δ18O / δ13C (pobieranie próbek szkliwa mikrowiertłem, usuwanie diagenetycznego węglanu i substancji organicznej przed analizą izotopową frakcji węglanowej i fosforanowej), wraz ze współpracą przy interpretacji wyników.

5. Analiza izotopów trwałych

Metoda badawcza oparta na analizie składu izotopów trwałych tlenu i węgla z osadów węglanowych oraz węgla i azotu z materii organicznej. Skład izotopowy węglanów odzwierciedla warunki klimatyczne i hydrologiczne, panujące w zbiorniku w czasie ich wytrącania. Na skład izotopowy tlenu w węglanach mają wpływ czynniki regionalne, takie jak: oddalenie od oceanu, wysokość n.p.m., cyrkulacja atmosferyczna, a także czynniki lokalne: temperatura wody, z której wytrącane są węglany, wielkość parowania, zasilanie zbiornika, stopień otwartości zbiornika. Wpływ na zawartość ciężkiego izotopu węgla C-13 w węglanach ma głównie wymiana między CO2 zawartym w wodzie i atmosferze, dopływające wody gruntowe i rzeczne, dostawa rozpuszczonych "starszych" węglanów, aktywność fotosyntetyzująca planktonu, obecność roślin wodnych, rozkład materii organicznej. Stosunek izotopów trwałych węgla i azotu z materii organicznej (δ13C, δ15N ) dostarcza informacji np. o genezie materii organicznej, stratyfikacji jeziora i warunkach ekologicznych.

Popularyzacja nauki

Od kilkunastu lat pracownicy ING PAN organizują kursy i szkolenia (zarówno grupowe i indywidualne) z oznaczania subfosylnej fauny wioślarek (Cladocera) i ich taksonomii. Nieodzownym elementem warsztatów są możliwości interpretacyjne fauny wioślarek oraz jej przydatność w rekonstrukcjach paleoklimatycznych i palekologicznych.

Członkowie grupy realizują, we współpracy z Climate-KIC, zadania prospołeczne związane z propagowaniem gospodarki niskoemisyjnej i walką ze zmianami klimatu. Corocznie organizujemy w Warszawie Climathon (globalne, 24-godzinne wydarzenie oparte na formule hacakathonu, w 2016 roku w akcji wzięło udział 59 miast z 6 kontynentów). Od 2017 roku jesteśmy koordynatorem programu Pioneers into Practice, który łączymy ze sobą profesjonalistów specjalizujących się w obszarze zmian klimatu z organizacjami publicznymi, prywatnymi, naukowo-badawczymi oraz organizacjami pozarządowe działającymi w szeroko pojętym sektorze ochrony klimatu.