Abiotic Factors and Their Role in the Development of Phytoplankton in the Lower Volga
- Authors: Mineeva N.M.1, Poddubny S.A.1, Stepanova I.E.1, Tsvetkov A.I.1
-
Affiliations:
- Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
- Issue: No 1 (2023)
- Pages: 53-64
- Section: ФИТОПЛАНКТОН, ФИТОБЕНТОС, ФИТОПЕРИФИТОН
- URL: https://kazanmedjournal.ru/0320-9652/article/view/670012
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320965223010114
- EDN: https://elibrary.ru/KSSTUE
- ID: 670012
Cite item
Abstract
Based on field observations carried out during the 2015–2020 summer low water period, the interannual variability of abiotic characteristics and chlorophyll content in the Lower Volga is considered. In years with different thermal conditions and water content, the temperature, transparency, color and electrical conductivity of water are characterized by small variability and demonstrate changes from north to south, according to the zonal features of the Volga cascade. The average nutrient content (0.81–0.99 mg/L Ntot and 101–134 μg/L Ptot) changes insignificantly in the Saratov and Volgograd reservoirs, but decreases in the unregulated lower part of the Volga. The content of N-N\({\text{O}}_{3}^{ - }\) and P-P\({\text{O}}_{4}^{{3 - }}\) in the total nitrogen and phosphorus pool respectively, is 4–9 and 69–74%, the ratio Ntot/Ptot < 10 indicates a possible nitrogen limitation of phytoplankton. The Chl a content corresponds to the mesotrophic category in the Saratov and Volgograd reservoirs (5.3 ± 0.6 and 7.2 ± 0.9 μg/L), and eutrophic in the lower section (13.9 ± 1.5 μg/L). The trophic status of the Lower Volga has not changed in comparison with the last decade of the 20th century. It was found that abiotic factors have a weak effect on the Chl a content in the Saratov reservoir, moderate in the Volgograd reservoir and almost completely control the development of phytoplankton in the unregulated lower part of the Volga (R2 = 0.21, 0.59, and 0.91). The data obtained supplement the observations of previous years and form the basis for long-term monitoring of ecosystems of large artificial reservoirs.
About the authors
N. M. Mineeva
Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
Author for correspondence.
Email: mineeva@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok
S. A. Poddubny
Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
Email: mineeva@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok
I. E. Stepanova
Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
Email: mineeva@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok
A. I. Tsvetkov
Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
Email: mineeva@ibiw.ru
Russia, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, Borok
References
- Авакян А.Б., Салтанкини В.П., Шарапов В.А. 1987. Водохранилища. Москва: Мысль.
- Алисов Б.П. 1956. Климат СССР. Москва: Наука.
- Беспалова К.В. 2018. Анализ экологического состояния Саратовского и Куйбышевского водохранилищ // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: Матер. XV Межд. науч.-практ. конф. Т. 1. Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева. С. 150.
- Беспалова К.В. 2019. Сезонная изменчивость качества воды Саратовского водохранилища // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 28. № 2. С. 258.
- Булгаков Н.Г., Левич А.П. 1995. Биогенные элементы в среде и фитопланктон: соотношение азота и фосфора как самостоятельный фактор регулирования структуры альгоценоза // Успехи соврем. биологии. Т. 115. № 1. С. 13.
- Волга и ее жизнь. 1978. Ленинград: Наука.
- Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. 2014. Москва: Росгидромет.
- Герасимова Н.А. 1996. Фитопланктон Саратовского и Волгоградского водохранилищ. Тольятти: Ин-т экологии Волжск. бассейна РАН.
- Гидрометеорологический режим озер и водохранилищ СССР. Куйбышевское и Саратовское водохранилища. 1978. Ленинград: Гидрометеоиздат.
- Головатых Н.Н., Галушкина Н.В. 2014. Сток биогенных веществ Волги в 2000–2012 гг. // Вестник рыбохозяйственной науки. Т. 1. № 2 (2). С. 27.
- Горохова О.Г. 2018. Показатели альгофлоры планктона для характеристики равнинных рек бассейна Средней и Нижней Волги // Экологические проблемы бассейнов крупных рек-6: Матер. междунар. конф., приуроченной к 35-летию Института экологии Волжского бассейна РАН и 65-летию Куйбышевской биостанции. Тольятти: Анна. С. 83.
- Государственный водный кадастр. 1985. Т. 1. Поверхностные воды. Сер. 3. Многолетние данные. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Ч. 2. Озера и водохранилища. Т. 1. РСФСР. Вып. 24. Бассейны рек Волги (среднее и нижнее течение) и Урала. Ленинград: Гидрометеоиздат.
- Далечина И.Н., Джаяни Е.А. 2012. Фитопланктон Саратовского водохранилища в 2000–2008 гг. // Бассейн Волги в ХХI веке: структура и функционирование экосистем водохранилищ: Сб. матер. докл. участников Всерос. конф. Ин-т биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок. Ижевск: Издатель Пермяков С.А. С. 57.
- Далечина И.Н., Мосияш С.А., Филимонова И.Г. 2012. Фитопланктон и биогены Волгоградского водохранилища // Бассейн Волги в ХХI веке: структура и функционирование экосистем водохранилищ: Сб. матер. докл. участников Всерос. конф. Ин-т биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок. Ижевск: Издатель Пермяков С.А. С. 54.
- Зеленевская Н.А. 2016. Сезонная динамика фитопланктона Саратовского водохранилища в 2015 году // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: Матер. XIII Междунар. науч.-практ. конф. Т. 2. Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева. С. 44.
- Зеленевская Н.А. 2018. Фитопланктон Волгоградского водохранилища в 2017 году // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: Матер. XV Междунар. науч.-практ. конф. Т. 1. Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева. С. 133.
- Зеленевская Н.А. 2019. Динамика развития фитопланктона Волгоградского водохранилища в 2018 году // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: Матер. XVI Междунар. науч.-практ. конф. Т. 1. Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева. С. 214.
- Зеленевская Н.А. 2020. Особенности развития фитопланктона Саратовского водохранилища в 2019 году // Татищевские чтения: актуальные проблемы науки и практики: Матер. XVII Междунар. науч.-практ. конф. Т. 2. Тольятти: Волжский ун-т им. В.Н. Татищева. С. 230.
- Китаев С.П. 2007. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Карельск. науч. центр РАН.
- Корнева Л.Г. 2015. Фитопланктон водохранилищ бассейна Волги. Кострома: Костромской печатный дом.
- Кривошей В.А. 2015. Река Волга (проблемы и решения). Москва: ООО “Журнал РТ”.
- Литвинов А.С. 2000. Энерго- и массообмен в водохранилищах Волжского каскада. Ярославль: Ярослав. гос.-техн. ун-т.
- Минеева Н.М. 2004. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ. Москва: Наука.
- Минеева Н.М. 2009. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус.
- Минеева Н.М., Степанова И.Э., Семадени И.В. 2021. Биогенные элементы и их роль в развитии фитопланктона водохранилищ Верхней Волги // Биология внутр. вод. № 1. С. 24. https://doi.org/10.31857/S0320965221010095
- Минеева Н.М., Поддубный С.А., Степанова И.Э., Цветков А.И. 2022а. Абиотические факторы и их роль в развитии фитопланктона Волги. Водохранилища средней Волги // Биология внутр. вод. № 6. С. 640. http://doi.org/10.31857/S0320965222060158
- Минеева Н.М., Семадени И.В., Соловьева В.В., Макарова О.С. 2022б. Содержание хлорофилла и современное трофическое состояние водохранилищ Волги (2019–2020 гг.) // Биология внутр. вод. № 4. С. 357.https://doi.org/10.31857/S0320965222040210
- Номоконова В.И. 2012. Динамика содержания хлорофилла а в водных массах и донных отложениях нижневолжских водохранилищ // Бассейн Волги в ХХI веке: структура и функционирование экосистем водохранилищ: Сб. матер. докл. участников Всерос. конф. Институт биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН, Борок. Ижевск: Изд. Пермяков С.А. С. 197.
- Номоконова В.И., Паутова В.Н. 2013. Первичная продукция фитопланктона в Куйбышевском и Саратовском водохранилищах в летние сезоны 2009–2011 гг. // Изв. Самарск. науч. центра РАН. Т. 15. № 3. С. 185.
- Паутова В.Н., Номоконова В.И. 1994. Продуктивность фитопланктона Куйбышевского водохранилища. Тольятти: Ин-т экологии Волжск. бассейна РАН.
- Фитопланктон Нижней Волги. Водохранилища и низовье реки. 2003. Санкт-Петербург: Наука.
- Попченко И.И. 2001. Видовой состав и динамика фитопланктона Саратовского водохранилища. Тольятти: Ин-т экологии Волжск. бассейна РАН.
- Рахуба А.В. 2009. Суточная изменчивость качества вод водохранилища в зоне неустановившегося динамического режима // Водн. хоз-во России: проблемы, технологии, управление. № 2. С. 15.
- Романенко В.И. 1985. Микробиологические процессы продукции и деструкции органического вещества во внутренних водоемах. Ленинград: Наука.
- Селезнев В.А., Рубцов М.Г., Купер В.Я., Розенберг Г.С. 1999. Оценка пространственной неоднородности качества вод Саратовского водохранилища // Изв. Самарск. науч. центра РАН. Т. 1. № 2. С. 204.
- Селезнева А.В. 2019. Концентрация фосфатов в волжской воде в условиях антропогенного эвтрофирования водохранилищ // Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. Т. 28. № 2. С. 262.
- Селезнева А.В., Беспалова К.В., Селезнев В.А. 2020. Формирование качества воды крупных водохранилищ Волги в условиях роста биогенной нагрузки // Теоретические проблемы экологии и эволюции. Качество воды и водные биоресурсы. VII Любищевские чтения: Мат. межд. науч. чтений. Тольятти: Анна. С. 167.
- Структура и функционированием экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. 2018. Москва: РАН.
- Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Филимонова И.Г. и др. 2016а. Гидрохимические основы биологической продуктивности в замыкающих водохранилищах Волжского каскада // Тр. Зоол. ин-та РАН. Т. 320. № 3. С. 367.
- Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Орлов А.А., Фокина Л.Н. 2016б. Многолетние изменения качества воды участков Нижней Волги, различающихся по гидрологическому режиму // Изв. Самарск. науч. центра РАН. Т. 18. № 5–2. С. 382.
- Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Филимонова И.Г. и др. 2019. Особенности многолетней динамики гидрохимических показателей водохранилищ Нижней Волги и реки Урал (на примере Саратовского, Волгоградского и Ириклинского водохранилищ) // Вод. хоз-во России: проблемы, технологии, управление. № 3. С. 72.
- Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Джаяни Е.А. 2021. Биогенные элементы и фитопланктон Саратовского водохранилища в современных условиях // Биология водных экосистем в XXI веке: факты, гипотезы, тенденции. Ярославль: Филигрань. С. 198.
- Шашуловский В.А., Мосияш С.С. 2010. Формирование биологических ресурсов Волгоградского водохранилища в ходе сукцессии его экосистемы. Москва: Тов-во науч. изданий КМК.
- Эдельштейн К.К. 1998. Водохранилища России: экологические проблемы и пути их решения. Москва: ГЕОС.
- Adrian R., O’Reilly C.M., Zagareze H. et al. 2009. Lakes as sentinels of climate change // Limnol., Oceanogr. V. 54. № 6. Pt 2. P. 2283.
- Bertani I., Primicerio R., Rossetti G. 2016. Extreme climatic event triggers a lake regime shift that propagates across multiple trophic levels // Ecosystems. V. 19. Is 1. P. 16. https://doi.org/10.1007/s10021-015-9914-5
- Claesson A. 1978. Research on recovery of polluted lakes. Algal growth potential and the availability of limiting nutrients // Acta University Uppsala. № 461. P. 1.
- Hallstan S., Trigal C., Johansson K.S.L., Johnson R.K. 2013. The impact of climate on the geographical distribution of phytoplankton species in boreal lakes // Oecologia. V. 173. № 4. P. 1625. https://doi.org/10.1007/s00442-013-2708-6
- Jeffrey S.W., Humphrey G.F. 1975. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Pflanz. Bd 167. P. 191.
- Lewandowska A.M., Boyce D.J., Hofmann M. et al. 2014. Effect of sea surface warming on marine plankton // Ecology Letters. V. 17. № 5. P. 614. https://doi.org/10.1111/ele.12265
- Özkan K., Jeppesen E., Davidson T.A. et al. 2016. Long-term trends and temporal synchrony in plankton richness, diversity and biomass driven by re-oligotrophication and climate across 17 Danish Lakes // Water. V. 8. № 10. P. 427. https://doi.org/10.3390/w8100427
- Pace M.L., Cole J.J. 2002. Synchronous variation of dissolved organic carbon and color in lakes // Limnol., Oceanogr. V. 47. № 2. P. 333.
- Rivers of Europe. 2021. Amsterdam: Elsevier.
- Sakamoto M. 1966. Primary production by phytoplankton community in some Japanese lakes and its dependence on lake depth // Arch. Hydrobiol. V. 62. № 1. P. 1. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095757
- SCOR-UNESCO Working Group № 17. Determination of photosynthetic pigments in sea water // Monographs on Oceanographic Methodology. 1966. Montreux: UNESCO. P. 9.
- Xiao W., Liu X., Irwin A.J. et al. 2018. Warming and eutrophication combine to restructure diatoms and dinoflagellates // Water Res. V. 128. № 1. P. 206. https://doi.org/10.1016/j.watres.2017.10.051
Supplementary files
