Воякина Е.Ю.

Ekaterina Ju. Voyakina

Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр РАН
  (Санкт-Петербург, Россия)

УДК 574.5

В работе представлен многолетний материал по сезонной динамике вида Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing в озерах Валаамского архипелага. Работа проводилась на 10 малых озерах о. Валаам, сохраняющих естественный режим функционирования. Озера различались по форме котловины, глубине и особенностям гидрохимического режима. По показателям обилия в большинстве малых озер по биомассе доминировали рафидофитовые водоросли. Биомасса G. semen варьировала значительно (1,1–82,3 мг/дм³). В сезонной динамике фитопланктона отмечались один или два пика, приходившиеся в различные годы на разные месяцы, чаще всего на июнь или сентябрь.

Ключевые слова: сукцессия фитопланктона, численность и биомасса фитопланктона; доминантные виды; Gonyostomum semen; лимнологические параметры; малые озера; Валаамский архипелаг

В последнее время проблеме вселения чужеродных видов уделяется все большее внимание в связи с их активным антропогенным переносом и постоянно увеличивающейся численностью. Вселение чужеродных видов организмов может происходить в результате как естественных причин, так и вследствие антропогенной деятельности. Активные исследования чужеродных видов в водоемах Северо-Запада и Волго-Балтийского региона проводятся начиная с середины прошлого века (Орлова, 2010; Корнева, 2014).

К настоящему времени к чужеродным, проникающим в новые экологические пространства, причисляют около пяти десятков видов планктонных водорослей, относящихся в основном к цианобактериям и диатомовым, которые определяют структуру планктонных альгоценозов пресных водоёмов Голарктики. Основное направление их распространения – с юга на север, у некоторых видов (Gonyostomum semen (Ehr.) Deising (Raphidophyta)) – с севера на юг и юго-восток. Современные последствия стремительных трансформаций водных экосистем (повышение температуры, минерализации, цветности и трофии пресных вод), обусловленные как естественными природными (климат), так и антропогенными воздействиями, становятся толчком к экспансии видов, более адаптированных к изменяющимся условиям среды. Пути их расселения в различных регионах могут быть самыми разнообразными (Корнева, 2014).

К одним из таких инвазивных видов, активно распространяющихся по Европейской части России, можно отнести Gonyostomum semen. Этот вид относится к рафидофитовым водорослям. Обычно рафидофитовые водоросли обитают в мелких стоячих гумифицированных водоемах, прудах, болотах, старицах (Korneva, 2001).

В 80-х годах XX века этот вид распространился в 110 озерах в Финляндии, достигая массового развития в высокотрофных и цветных водах. Активная вегетация G. semen в озерах Швеции и Норвегии в 90-х годах XX века и дальнейшее расширение ареала связывали с усиливающимся процессом ацидофикации водоемов. Считается, что этот вид хорошо приспособлен к водам с высоким содержанием гуминовых соединений и низкими значениями рН (Korneva, 2001).

Существует несколько гипотез, объясняющих распространение G. semen и его «цветение». Обнаружена положительная корреляция между содержанием фосфора и показателями обилия G. semen. Известно, что G. semen в основном обитает в гумифицированных озерах, где наблюдается высокая концентрация растворенного органического углерода, низкие значения pH и прозрачности (Cronberg et al., 1988; Lepisto et al., 1994; Rosenstrom, Lepisto, 1996; Salonen, Rosenberg, 2000; Salonen et al., 2002).

Приспособление к таким условиям дает ему преимущества в конкуренции с другими видами водорослей. Еще одним важным фактором устойчивости к изменениям условий среды относится образование покоящихся цист, с помощью которых G. semen может переживать неблагоприятные условия. Для G. semen характерна вертикальная суточная миграция, которая позволяет, с одной стороны, избегать выедания зоопланктоном, с другой – спускаться в придонные горизонты, богатые биогенными элементами (Rengefors et al., 2008).

Первые находки Gonyostomum semen в озерах Валаамского архипелага датированы 1989 г. В то время он был отмечен только в двух озерах с незначительными показателями обилия. В настоящее время вид расселился по всей водной системе Валаамского архипелага и в большинстве озер вызывает «цветение» воды (Воякина, 2007).

Материалы и методы

Исследования динамики Gonyostomum semen проводились на 10 малых озерах о. Валаам, сохраняющих естественный режим функционирования. По степени гумификации здесь встречаются озера от олигомезо- до полигумусных (Воякина, 2017; Воякина, 2021).

Все озера различаются по происхождению, глубине, особенностям гидрохимического и гидробиологического режимов. Важным фактором является практическое отсутствие антропогенного воздействия на озерные экосистемы Валаамского архипелага, что позволяет выявить естественный диапазон изменения параметров в системах, сохраняющих естественный режим функционирования.

Гидрохимические параметры в исследованных озерах варьировали значительно, наибольший диапазон был характерен для рН и цветности. Минимальные значения рН были характерны для оз. Германовское, максимальные – для оз. Крестовое. В то же время невысокие значения цветности отмечены в озерах Игуменское и Лещевое, максимальные – в оз. Германовское. Для всех озер были отмечены невысокие значения электропроводности и, как следствие, общей минерализации. Полученные диапазоны в значительной степени были связаны с межгодовыми колебаниями этих параметров (табл. 1).

Таблица 1. Лимнологические параметры озер Валаамского архипелага, 1998–2021 гг.

Table 1. Limnological parameters of the Valaam archipelago lakes, 1998–2021

В работе использован многолетний материал, собранный с июня по сентябрь–октябрь в 1998–2021 гг. Интегральные пробы фитопланктона отбирали батометром через 0,5–1,0 м в зависимости от глубины станции, фиксировали раствором Люголя, концентрировали отстойным методом, клетки водорослей и цианобактерий просчитывали в камере Нажотта объемом 0,01 мл. Биомассу фитопланктона определяли счетно-весовым методом. Параллельно отбору проб проводили исследования основных лимнологических параметров. Определение гидрохимических параметров, в том числе биогенных элементов, проводили общепринятыми методами (Алекин и др., 1973; Руководство по химическому анализу..., 1977).

Результаты и обсуждение

Несмотря на доминирование G. semen в большинстве озер водной системы, состав доминирующих видов в водоемах значительно различался. Чаще всего в состав доминант входили виды родов Aulacoseira, Cyclotella, Stephanodiscus, Aphanizomenon, Planktolyngbya, Dinobryon, Cryptomonas, Botryococcus, Elakatothrix, Monoraphidium, Oocystis. Отличительная черта фитопланктона озер архипелага – высокие значения биомассы Gonyostomum semen (Воякина, 2017; Воякина, 2021).

Во всех малых озерах о. Валаам G. semen присутствовал практически постоянно и создавал максимальную биомассу. В состав доминантного комплекса этот вид не входил только в полигумусных и ацидных озерах Германовское и Симняховское, во всех остальных он формировал летний или осенний пик развития, среднесезонные значения биомассы колебались от 1,1 до 82,3 мг/дм³. В разные годы на его долю приходилось от 9% (оз. Германовское) до 99% от общей биомассы (оз. Витальевское). За многолетний период наблюдений выявлено, что максимальные значения биомассы были отмечены в оз. Витальевское.

Витальевское озеро относится к сильно зарастающим водоемам (степень зарастания более 80%). В этом озере формируются особые условия обитания, которые, в свою очередь, определяют специфичность фитопланктона. Витальевское озеро находится в обширном заболоченном понижении, по юго-восточному берегу расположена хорошо выраженная сфагново-осоковая сплавина. Озеро мелкое с максимальной глубиной 1,7–2,0 м. Для него характерен ранний прогрев воды до 26,0°С, к концу лета разница между температурой поверхностного и придонного слоя составляет 4°С. В течение лета здесь отмечается пониженное содержание кислорода как у поверхности воды (71–80%), так и в придонном горизонте (33–40%). Обычно в летний период доминируют эвгленовые и рафидофитовые водоросли. К доминирующим видам относятся: Trachelomonas volvocina, Euglena spp. и Gonyostomum semen.

В 2021 г. значения показателей обилия G. semen не вышли за многолетний диапазон. В целом, для всех озер уровень вегетации G. semen был невысокий: численность варьировала от 2,0 до 2400,0 тыс. кл/дм³ (среднее значение составило 289 тыс. кл/дм³); биомасса – от 0,09 до 74,33 мг/дм³ (среднее значение было 8,35 мг/дм³). Как и в предыдущие годы, минимальные значения показателей обилия отмечались в оз. Германовское, максимальные – в оз. Витальевское. В большинстве озер пик в ходе сезонной динамики зафиксирован в июле, в Витальевском озере – в июне.

Заключение

При анализе факторов, влияющих на динамику показателей обилия G. semen, было показано, что уровень вегетации этого вида зависит в первую очередь от содержания общего железа (r 0,9) и рН (r 0,7), в меньшей степени она связана с минерализацией (r 0,6) и концентрацией ионов аммония (r 0,5). По-видимому, именно эти факторы оказывают существенное влияние на вегетацию G. semen. 

Работа выполнена в рамках бюджетной темы НИЦЭБ РАН – СПб ФИЦ РАН FFZF-2022-0012.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Алекин О.А., Семенов А.Д., Скопинцев Б.А. Руководство по химическому анализу вод суши. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973 г. – 269 с.
2. Воякина Е.Ю. Фитопланктон внутренних водоемов Валаамского архипелага и прилегающей акватории Ладожского озера: Автореф. дисс. … канд. биол. наук. – Санкт-Петербург, 2007. – 22 с.
3. Воякина Е.Ю. Особенности продукционных процессов в озерах о.Валаам // Труды Зоологического института РАН. 2017. Т. 321, № 1. С. 10–18.
4. Воякина Е.Ю. Сукцессия фитопланктона озер Валаамского архипелага // Вопросы современной альгологии. 2021. №2 (26). С. 24–28. URL: http://www.algology.ru/1741 (дата обращения 1.07.2022)
   
5. Гусев Е.С. Особенности структуры и функционирования фитопланктона стратифицированных озёр карстового происхождения Центральной России (Владимирская область): Автореф. дис. канд. биол. наук. Борок, 2007. – 24 с.
6. Корнева Л.Г. Инвазии чужеродных видов планктонных водорослей в пресных водах Голарктики (обзор) // Российский журнал биологических инвазий, № 1, 2014. С. 9–37.
7. Орлова М.И. Биологические инвазии моллюсков в континентальных водоемах Голарктики. Автореф. дис. докт. биол. наук –  Санкт-Петербург, 2010. – 48 с.
8. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. А.Д. Семенова. – Л.: Гидрометеоиздат, 1977. – 541 с.
9. Cronberg G., Lindmark G., Björk S. Mass development of flagellate Gonyostomum semen (Raphidophyta) in Swedish forest lakes – an effect of acidification // Hydrobiologia 1988. 161. P. 217–236.
10. Korneva L.G. Ecological aspects of mass development of Gonyostomum semen (Ehr.) Dies. (Raphidophyta) // Int. Journal on Algae. 2001. V.3 (3). P. 40–54.
11. Lepisto L., Antikainen, S., Kivinen J. The occurrence of Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing in Finnish lakes. // Hydrobiologia. 1994. 273. P. 1–8.
12. Rengefors K., Pålsson C., Hansson L.A., Heiberg L. Cell lysis of competitors and osmotrophy enhance growth of the bloomforming alga Gonyostomum semen // Aquat. Microb. Ecol. 2008. V.51. P. 87–96.
13. Rosenström U., Lepistö L. Phytoplankton indicator speacies of different types of boreal lakes //Algol. Studies. 1996. 82. P. 131–140.
14. Salonen K., Holopainen A.-L., Keskitalo J. Regular high contribution of Gonyostomum semen to phytoplankton biomass in a small humic lake // Verh. Internat.Verein. Limnol. 2002. 28. P. 488–491.
15. Salonen K., Rosenberg M. Advantages from diel vertical migration can explain the dominance of Gonyostomum semen (Raphidophyceae) in a small, steeply stratified humic lake // J. Plankton Research. 2000. 22. P. 1841–1853.
16. Trifonova I.S., Pavlova O.A., Rusanov A.G. Phytoplankton as an indicator of water quality in the rivers of the Lake Ladoga basin and its relation to environmental factors // Arch. Hydrobiol. 2007. Suppl. Vol. 161/3–4. P. 527–549.

Статья поступила в редакцию 13.07.2022
После доработки 23.08.2022
Статья принята к публикации 20.09.2022

Об авторе

Воякина Екатерина Юрьевна – Ekaterina Ju. Voyakina

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, ФГБУН «Санкт-Петербургский Федеральный исследовательский центр Российской академии наук» (СПб ФИЦ РАН), Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН (НИЦЭБ РАН), Санкт-Петербург, Россия (Saint-Petersburg Federal Research Center of RAS, Scientific Research Center for Ecological Safety, Saint-Petersburg, Russia)

katerina.voyakina@gmail.com

Корреспондентский адрес: Россия, 197110, г. Санкт-Петербург, Корпусная ул., 18, НИЦЭБ РАН; тел. (812)499-64-54.

ССЫЛКА:

Воякина Е.Ю. Динамика показателей обилия Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing в озерах о. Валаам // Вопросы современной альгологии. 2022. № 2 (29). С. 23–28. URL: http://algology.ru/1825

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-2(29)-23-28

EDN – DIOOXE

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

Dynamics of abundance and biomass of Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing
in Valaam lakes

Ekaterina Ju. Voyakina

Saint-Petersburg Federal Research Center of RAS
(St. Petersburg, Russia)

The paper presents long-term material on the succession of species Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing collected on the lakes of the Valaam archipelago. The work was carried out on 10 small lakes about Valaam archipelago, maintaining a natural mode of functioning. The lakes differed in the shape of the basin, depth, and features of the hydrochemical regime. For lakes, a wide range of limnological parameters was revealed, such as transparency (0,3–4,6 m), active reaction of the environment (4,0–8,6), water color (27–296° according to Pt–Co scale), the content of total organic matter (10,8–63,8 mgO/dm³) and mineral phosphorus (0,001–0,646 mg/dm³). The phytoplankton structure varied significantly from lake to lake. In terms of abundance in most small lakes in biomass rafidophyte algae dominated. G. semen biomass varied from 1,1 to 82,3 mg/dm³. In the seasonal dynamics of phytoplankton, one or two peaks were noted, which occurred in different years in different months, most often in June or September.

Keywords: succession of phytoplankton; abundance and biomass of phytoplankton; dominant species; Gonyostomum semen; limnological parameters; small lakes; Valaam archipelago

References

1. Alekin О.А., Semenov А.D., Skopincev B.А. Rukovodstvo po himicheskomu analizu vod sushi [Guidelines for chemical analysis of surface waters]. Gidrometeoizdat, Leningrad, 1973. 210 p. (In Russ.)
2. Cronberg G., Lindmark G., Björk S. Mass development of flagellate Gonyostomum semen (Raphidophyta) in Swedish forest lakes – an effect of acidification. Hydrobiologia. 1988. 161. P. 217–236.
3. Gusev E.S. Osobennosti struktury i funkcionirovaniya fitoplanktona stratificirovannyh ozyor karstovogo proiskhozhdeniya Central'noj Rossii (Vladimirskaya oblast') [Features of the structure and functioning of phytoplankton in stratified lakes of karst origin in Central Russia (Vladimir region)]: PhD Thesis. Borok, 2007. 24 p.
4. Korneva L.G. Ecological aspects of mass development of Gonyostomum semen (Ehr.) Dies. (Raphidophyta). Int. Journal on Algae. 2001. V.3 (3). P. 40–54.
5. Korneva L.G. Invasions of alien species of planktonic microalgae into the fresh waters of Holarctic (Review). Russian Journal of Biological Invasions]. 2014. №5. P. 65–81. DOI: https://doi.org/10.1134/S2075111714020052
6. Lepisto L., Antikainen, S., Kivinen J. The occurrence of Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing in Finnish lakes. Hydrobiologia. 1994. 273. P. 1–8.
7. Orlova M.I. Biologicheskie invazii mollyuskov v kontinental'nyh vodoemah Golarktiki [Biological invasions of molluscs in continental water bodies of the Holarctic]: PhD Thesis. Saint Petersburg, 2010. 48 p. (in Russ)
8. Rukovodstvo po himicheskomu analizu poverhnostnyh vod sushi [Guidelines for chemical analysis of land surface water]. A.D. Semenov (Ed.) Gidrometeoizdat, Leningrad, 1977. 541 p. (In Russ.)
9. Rengefors K., Pålsson C., Hansson L.A., Heiberg L. Cell lysis of competitors and osmotrophy enhance growth of the bloomforming alga Gonyostomum semen. Aquat. Microb. Ecol. 2008. V.51. P. 87–96.
10. Rosenström U., Lepistö L. Phytoplankton indicator speacies of different types of boreal lakes. Algol. Studies. 1996. 82. P. 131–140.
11. Salonen K., Holopainen A.-L., Keskitalo J. Regular high contribution of Gonyostomum semen to phytoplankton biomass in a small humic lake. Verh. Internat.Verein. Limnol. 2002. 28. P. 488–491.
12. Salonen K., Rosenberg M. Advantages from diel vertical migration can explain the dominance of Gonyostomum semen (Raphidophyceae) in a small, steeply stratified humic lake. J. Plankton Research. 2000. 22. P. 1841–1853.
13. Trifonova I.S., Pavlova O.A., Rusanov A.G. Phytoplankton as an indicator of water quality in the rivers of the Lake Ladoga basin and its relation to environmental factors. Arch. Hydrobiol. 2007. Suppl. Vol. 161/3–4. P. 527–549.
14. Voyakina Е.Ju. Fitoplankton vnutrennih vodoemov Valaamskogo arhipelaga i prilegayushchej akvatorii Ladozhskogo ozera [Phytoplankton inland waters of the Valaam archipelago and coastal zone of Lake Ladoga]. PhD Thesis. Saint Petersburg, 2007. 22 p. (In Russ.)
15. Voyakina Е.Ju. The features of production processes in the lakes of the Valaam archipelago. Proceedings of the Zoological Institute RAS. 2017. V. 321. № 1. P. 10–18. (In Russ.)
16. Voyakina E.Ju. Phytoplankton succession of the Valaam archipelago lakes. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2021. №2 (26). P. 24–28. URL: http://www.algology.ru/1741 (date: 1.07.2022) (in Russ.)

Author

Voyakina Ekaterina Ju.

Orcid ID – https://orcid.org/0000-0003-4620-5864

Saint-Petersburg Federal Research Center of RAS, Scientific Research Center for Ecological Safety, Saint-Petersburg, Russia

katerina.voyakina@gmail.com

ARTICLE LINK:

Voyakina E.Ju. Dynamics of abundance and biomass of Gonyostomum semen (Ehr.) Diesing in Valaam lakes. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2022. № 2 (29). P. 23–28. URL: http://algology.ru/1825

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-2(29)-23-28

EDN – DIOOXE

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor,please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147