Changes in Phyto- and Zooplankton under the Climatic Shifts and Anthropogenic Load (Lake Baikal, Russia)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The hydro-chemical data collected today and structural and quantitative parameters of phyto- and zooplankton from Maloe More Strait, Lake Baikal, were analysed. Comparison of current and earlier observations revealed recent alterations in phyto- and zooplankton functions analogous to other areas of Lake Baikal. Major reconstructions in phytoplankton were registered in spring: violation in cycles of annual growth maxima of large-cell Baikalian diatoms and changes in dominant species. Dramatic abundance of rotifers caused the increase by an order of magnitude in pelagic zooplankton numbers in 2019–2020. In 2021, all of these groups were suppressed under intensive diatom vegetation. In the Mukhor bay, such changes were related to a sharp increase of rotifer numbers until 2021. In 2021, we observed decline in plankton abundance, meanwhile the relative proportion of taxonomic groups did not change with dominance of rotifers.

About the authors

N. A. Bondarenko

Limnological Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: kaktus@lin.irk.ru
Russia, Irkutsk

I. V. Tomberg

Limnological Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: kaktus@lin.irk.ru
Russia, Irkutsk

O. G. Pen’kova

Irkutsk State University

Author for correspondence.
Email: kaktus@lin.irk.ru
Russia, Irkutsk

N. G. Sheveleva

Limnological Institute of Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: kaktus@lin.irk.ru
Russia, Irkutsk

References

  1. Алимов А.Ф. 2017. Стабильность и устойчивость водных экосистем // Гидробиол. журн. Т. 53. № 1. С. 3. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v53.i3.10
  2. Андроникова И.Н. 1996. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем. СПб.: Наука.
  3. Андроникова И.Н., Авинский В.А., Рахала М. 2000. Показатели сообщества зоопланктона как инструмент мониторинга больших глубоководных озер // Мониторинг, исследования современного состояния и проблемы управления ладожским озером и другими большими озерами. Петрозаводск: Карел. науч. центр РАН. С. 178.
  4. Антипова Н.Л. 1974. Межгодовые изменения в фитопланктоне Байкала в районе Больших Котов за период 1960–1970 гг. // Продуктивность Байкала и антропогенные изменения его природы. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. С. 75.
  5. Барам Г.И., Верещагин А.Л., Голобокова Л.П. 1999. Применение микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектированием для определения анионов в объектах окружающей среды // Аналит. химия. Т. 54. № 9. С. 962.
  6. Бизина Е.В. 1977. Соотношение пресса хищников и обеспеченности ресурсами в регуляции структуры и функционирования сообществ: обзор гипотез // Журн. общ. биол. Т. 58. № 5. С. 26.
  7. Бондаренко Н.А. 2022. Пространственно-временной анализ развития нанопланктонных динофитовых в оз. Байкал // Биология внутр. вод. № 3. С. 247. https://doi.org/10.31857/S0320965222030020
  8. Бондаренко Н.А., Логачева Н.Ф. 2017. Структурные изменения в фитопланктоне прибрежной зоны озера Байкал // Гидробиол. журн. № 6. С. 17. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v53.i2.20
  9. Бондаренко Н.А., Русанов И.И., Черницына С.М. и др. 2020. Функционирование микроводорослей подледного планктона и ледовой интерстициали в прибрежной зоне озера Байкал // Микробиология. Т. 89. № 3. С. 344. https://doi.org/10.1134/S0026261720030054
  10. Вотинцев К.К. 1961. Гидрохимия озера Байкал. М.: Изд-во АН СССР.
  11. Галковская Г.А. 2005. Сообщество коловраток пелагического зоопланктона стратифицированных озер: структурные показатели и пути включения в трофические сети // Коловратки. IV междунар. конф. по коловраткам. Борок. С. 37.
  12. Галковская Г.А., Митянина И.Ф., Головчиц В.А. 1988. Эколого-биологические основы массового культивирования коловраток. Минск: Наука и техника.
  13. Гутельмахер Б.Л., Садчиков А.П., Филиппова Т.Г. 1988. Питание зоопланктона // Итоги науки и техники. Серия Общая экология. Биоценология. Гидробиология. Т. 6. М.: ВИНИТИ.
  14. Домышева В.М., Сороковикова Л.М., Синюкович В.Н. и др. 2019. Ионный состав воды озера Байкал, его притоков и истока реки Ангара в современный период // Метеорология и гидрология. № 10. С. 77. https://doi.org/10.3103/S1068373919100078
  15. Евстафьев В.К., Бондаренко Н.А., Мельник Н.Г. 2010. Анализ многолетней динамики основных звеньев трофической сети в пелагиали озера Байкал // Изв. Иркут. ун-та. Серия: Биология. Экология. Т. 3. № 1. С. 3.
  16. Забелина М.М., Киселев И.А., Прошкина-Лавренко А.И., Шешукова В.С. 1951. Диатомовые водоросли // Определитель пресноводных водорослей СССР. М.: Сов. наука. Вып. 4.
  17. Иванова М.Б. 1997. К вопросу об определении состояния озерных экосистем при антропогенном воздействии // Биология внутр. вод. № 1. С. 5.
  18. Кожова О.М. 1959. Фитопланктон Малого Моря // Труды Байкальской лимнологической станции. М.: Изд-во “Наука”. Вып. 16. С. 255.
  19. Кожова О.М., Мельник Н.Г. 1978. Инструкция по обработке проб планктона счетным методом. Иркутск: Иркутск. гос. ун-т.
  20. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Макарова О.С. и др. 2018. Распределение фитопланктона в волжских водохранилищах летом 2015 г. // Тр. Ин-та биологии внутр. вод РАН. Вып. 82. № 85. С. 2.
  21. Коровчинский Н.М., Котов А.А., Синев А.Ю. и др. 2021. Ветвистоусые ракообразные (Сrustacea: Cladocera) Северной Евразии. Т. II. Систематическая часть. М.: Тов-во науч. изд. КМК.
  22. Кращук Л.С., Шимараева С.В., Зилов Е.А. 2020. Пространственно-временные изменения фитопланктона в оз. Байкал в период позднего лета. 1. Температура воды и численность фитопланктона // Биология внутр. вод. № 1. С. 27.
  23. https://doi.org/10.1134/S1995082920010083
  24. Крючкова Н.М. 1989. Трофические взаимоотношения зоо- и фитопланктона. М.: Наука.
  25. Курашов Е.А., Барбашова М.А., Дудакова Д.С. и др. 2018. Экосистема Ладожского озера: современное состояние и тенденции ее изменения в конце 20–начале 21 веков // Биосфера. Т. 10. № 2. С. 65. https://doi.org/10.24855/BIOSFERA.V1013.439
  26. Кутикова Л.А. 1970. Коловратки фауны СССР (Rotatoria) подкласс Euritatoria (отряды Ploimida, Monimotrochida, Paedotrochida). Л.: Наука.
  27. Лазарева В.И. 2010. Особенности многолетней (1956–2005 гг.) динамики зоопланктона в Рыбинском водохранилище // Вод. ресурсы. Т. 37. № 5. С. 590. https://doi.org/10.1134/S0097807810050088
  28. Лазарева В.И., Лебедева И.М., Овчиникова Н.К. 2001. Изменения в сообществе зоопланктона Рыбинского водохранилища за 40 лет // Биология внутр. вод. № 4. С. 46.
  29. Макарова И.В., Пичкилы Л.О. 1970. К некоторым вопросам методики вычисления биомассы фитопланктона // Ботан. журн. Т. 55. № 10. С. 1488.
  30. Монаков А.В. 1998. Питание пресноводных беспозвоночных. Москва: Ин-т проблем экологии и эволюции РАН.
  31. Наумова Е.Ю., Зайдыков И.Ю. 2017. Весенний зоопланктон пелагиали озера Байкал // Гидробиол. журн. Т. 53. № 5. С. 33. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v54.i1.30
  32. Оболкина Л.А. 2018. Межгодовая динамика весенних инфузорий в Южном Байкале // Тез. Междунар. конф. “Пресноводные экосистемы – современные вызовы”. Иркутск, 10–14 сентября 2018. Иркутск. С. 264.
  33. Онежское озеро. 1999. Экологические проблемы. Петрозаводск: Карельск. науч. центр РАН.
  34. Поповская Г.И. 1991. Фитопланктон Байкала и его многолетние изменения (1958–1990 гг): Автореф. дис. … докт. биол. наук. Новосибирск. 32 с.
  35. Ривьер И.К., Литвинов А.С. 2006. Сравнительный анализ зоопланктона Шекснинского водохранилища в 1987 и 2001 гг. // Вод. ресурсы. Т. 33. № 5. С. 615. https://doi.org/10.1134/S0097807806050095
  36. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Часть I. 2009. Ростов-на-Дону: НОК.
  37. Толмачев В.А. 1959. К гидрохимии Малого Моря // Тр. Байкальск. лимнол. станции. М.: Изд-во “Наука”. Вып. 16. С. 137.
  38. Трифонова И.С., Воронцова Н.К., Макарцева Е.С. и др. 2003. Влияние климатических изменений и эвтрофирования на динамику планктонных популяций мезотрофного озера. СПб.: НИИ химии СПбГУ.
  39. Троицкая Е.С., Шимараев М.Н. 2005. Условная прозрачность и температура воды в Южном Байкале // Оптика атмосферы и океана. Т. 18. № 1–2. С. 130.
  40. Bondarenko N.A., Belykh O.I., Golobokova L.P.et al. 2012. Stratified distribution of nutrients and extremophile biota within fresh-water ice covering the surface of Lake Baikal // J. Microbiol. V. 50. P. 8.
  41. Bondarenko N.A., Vorobyova S.S., Zhunchenko N.A., Golobokova L.P. 2020. Current state of phytoplankton in the littoral area of Lake Baikal, spring 2017 // J. Great Lakes Res. V. 46. P. 17.https://doi.org/10.1016/j.jglr.2019.10.001
  42. Bondarenko N.A., Ozersky T., Obolkina L.A. et al. 2019 Recent changes in the spring microplankton of Lake Baikal // Limnologica. V. 75. P. 19. https://doi.org/10.1016/j.limno.2019.01.002
  43. De Lima D.T., Moser O.G.A., Piedras F.R. et al. 2019. Abiotic changes driving microphytoplankton functional diversity in Admiralty Bay, King George Island (Antarctica) // Frontiers in Mar. Sci. V. 6. P. 1. https://doi.org/10.3389/fmars2019.00638
  44. Einsle U. 1996. Copepoda: Cyclopoida. Genera Cyclops, Megacyclops, Acanthocyclops. Guides to the Identification of the Microinvertebrates of the Continntal Waters of the Wold 10. N.Y.; Amsterdam: SPB Acad. Publ. BV.
  45. Gilbert J.J. 2022. Food niches of planktonic rotifers: diversification and implications // Limnol., Oceanogr. V. 67. P. 2218. https://doi.org/10.1002/lno.12199
  46. Hampton S.E., Izmest’eva L.R., Moore M.V. et al. 2008. Sixty years of environmental change in the world’s largest freshwater lake – Lake Baikal, Siberia // Global Change Biol. V. 14. P. 1947. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008.01616.x
  47. Honsell G., Bonifacio A., de Bortoli M. et al. 2013. New insights on cytological and metabolic features of Ostreopsis cf. ovata Fukuyo (Dinophyceae): A multidisciplinary approach // PLoS ONE. № 8. e57291.
  48. Izmest’eva L.R., Moore M.V., Hampton S.E. et al. 2016 Lake-wide physical and biological trends associated with warming in Lake Baikal // J. Great Lakes Res. V. 42. P. 6. https://doi.org/10.1016/j.glr.2015.11.006
  49. Khursevich G.K., Karabanov E.B., Prokopenko A.A. et al. 2001. Insolation regime in Siberia as a major factor controlling diatom production in Lake Baikal during the past 800,000 years // Quat. Int. V. 80. P. 47. https://doi.org/10.1016/S1040-6182(01)00018-0
  50. Komárek J., Anagnostidis K. 1998. Cyanoprokaryota. Chlroococcales, Heidelberg; Berlin, Spektrum, Akad. Verl. // Süßwasserflora von Mitteleuropa. Bd 19/1.
  51. Kravtsova L.S., Izhboldina L.A., Khanaev I.V. et al. 2014. Nearshore benthic blooms of filamentous green algae in Lake Baikal // J. Great Lakes Res. V. 40. P. 441. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2014.02.019
  52. Mackay A.W., Ryves D.B., Morley D.W. et al. 2006. Assessing the vulnerability of endemic diatom species in Lake Baikal to predicted future climate change: a multivariate approach // Global Change Biol. V. 12. P. 2297. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2006.01270.x
  53. Pejler B. 1957. Taxonomic and ecological studies on planktonis Rotatoria from Central Sweden // Kungl. Svenska Vetenskapsakademiens handlingar; serie 4. Stockholm: Almqvist & Wiksell. Bd 6. № 7.
  54. Revie E.D., Sgro G.V., Estepp L.R. 2017. Climate warning and changes in Cyclotella sensu lato in the Laurentian Great Lakes // Limnol., Oceanogr. V. 62. P. 768. https://doi.org/10.1002/lno.10459
  55. Rühland K., Paterson A.M., Smol J.O. 2008. Hemispheric-scale patterns of climate-related shifts in planktonic diatoms from North American and European lakes // Global Change Biol. V. 14. P. 2740.
  56. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2008
  57. Roberts S.L., Swann E.A., McGowan S. et al. 2018. Diatom evidence of 20th century ecosystem change in Lake Baikal, Siberia // PLoS ONE.
  58. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0208765
  59. Sheveleva N.G., Penkova O.G. 2020. Long-therm dynamics of the zooplankton community in the southern part of the Maloye More Strait (Lake Baikal) // Limnol. and Freshwater Biol. № 4. P. 746.
  60. https://doi.org/10.31951/2658-3518-2020-A-4-746
  61. Shimaraev M.N., Domysheva V.M. 2013. Trends in hydrological and hydrochemical processes in Lake Baikal under conditions of modern climate change, in Climatic change and global warming of inland waters. New York: Wiley-Blackwell. P. 43.
  62. Sterner R.W., Reinl K.L., Lafrancois B.M. et al. 2020. A first assessment of cyanobacterial blooms in oligotrophic Lake Superior // Limnol., Oceanogr. V. 9999. P. 1. https://doi.org/10.1101/2020.11.03.366955
  63. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M. et al. 2016. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of the world’s greatest freshwater biodiversity in danger? // J. Great Lakes Res. V. 42. P. 487.
  64. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2016.02.011
  65. Wetzel R.G., Likens G.E. 2000. Limnological Analyses. New York: Springer.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (2MB)
Indexing metadata
3.

Download (60KB)
Indexing metadata
4.

Download (425KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Н.А. Бондаренко, И.В. Томберг, О.Г. Пенькова, Н.Г. Шевелева

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».