Озера в своем длительном естественном развитии, как отмечалось выше, проходят путь от олиготрофных, мезотрофных водоемов к эвтрофным и дистрофирующим. Антропогенное воздействие на озера ускоряет переход озера из более низкого трофического состояния в более высокое. Выявить в истории развития озера периоды его естественной эволюции и начала антропогенного воздействия позволяют палеолимнологические исследования донных отложений геологической летописи водоема. В донных отложениях захороняются не успевшие разложиться в водной толще остатки растительных и животных организмов, обитающих в водоеме и принесенных с водосбора водой и ветром.
Для палеолимнологических исследований колонки донных отложений отбираются в области максимального осадконакопления. Определяются характер осадка, преимущественная размерность частиц, цвет, консистенция, структура, текстурные особенности, наличие минеральных или органических включений. По изменению этих параметров намечаются границы между генетическими горизонтами. Наиболее дробно разделяются верхние 50 см молодых отложений, содержащих информацию об изменении озерной экосистемы в последние десятилетия (Венцковский, 1967;Общие..., 1986). В лабораторных условиях изучается гранулометрический, химический состав донных отложений, определяется возраст отложений радиоуглеродным методом с разрешающей способностью от нескольких сотен до 55 тыс. лет. Радиосвинцовый метод, эффективный в пределах от 10 до 100 лет, применяется для изучения антропогенного воздействия на озера.
Особое место при изучении эволюции озерных экосистем принадлежит палеонтологическим исследованиям, из которых наибольшее применение получили палинологический (или спорово-пыльцевой) и диатомовый анализы. Первый позволяет проследить закономерности развития растительности на водосборе озера и реконструировать изменение климата, главным образом температурного режима и характера увлажненности территории. По составу диатомовых комплексов в донных отложениях можно судить о происходящих в прошлом изменениях экосистем озер их продуктивности, уровне трофности, величине рН, минерализации воды, а также скорости осадконакопления и глубине озера в каждую фазу его развития. Эти же данные позволяют зафиксировать начало антропогенного воздействия на озеро, оценить интенсивность этого процесса, реконструировать изменения, происходящие в экосистеме по мере усиления антропогенных изменений в озере и на его водосборе.