Current State of Phytoplankton in the Volga, Kama, Don and Volga-Don Canal Reservoirs (Summer 2015–2018) under Conditions of the Changing Climate and Continuing Eutrophy

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In August 2015–2018, the phytoplankton of 15 reservoirs of the Volga, Kama, Don rivers, Volga-Don Canal, and the unregulated part of the Lower Volga was studied. A decrease in the species richness, diversity, cell size, total phytoplankton and phytoflagellates biomass in the Volga-Kama cascade was observed from the upper to the lower reaches of the regulated rivers. This reflected the zonation and hydrological continuity. The proportion of biomass of non-heterocystous cyanobacteria in the reservoirs increased with increasing salinity of their waters. The trophic state of the reservoirs was assessed based on the phytoplankton biomass value.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. G. Korneva

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: korneva@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

V. V. Solovyova

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: korneva@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

O. S. Makarova

Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences

Email: korneva@ibiw.ru
Russian Federation, Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast

References

  1. Беляева П.Г. 2013. Видовой состав и структура фитопланктона Камского водохранилища // Вестн. Пермск. ун-та. Биология. Вып. 3. С. 4.
  2. Беляева П.Г. 2017. Структура фитопланктона Воткинского водохранилища в 2010–2016 гг. // Вестн. Пермск. ун-та. Биология. Вып. 3. С. 257.
  3. Былинкина А.А., Калинина Л.А., Генкал Л.Ф. и др. 1993. Гидрохимический режим Иваньковского водохранилища в 1984–1985 гг. // Формирование и динамика полей гидрологических и гидрохимических характеристик во внутренних водоемах и их моделирование. СПб.: Гидрометеоиздат. С. 183.
  4. Волга и ее жизнь. 1978. Л.: Наука.
  5. Водохранилища мира. 1979. М.: Наука.
  6. Голоколенова Т.Б. 2018. Фитопланктон Цимлянского водохранилища в 2013–2017 гг. // Матер. докл. IV Всерос. науч. конф. с междунар. участием (24–28 сентября 2018 г.) “Водоросли: проблемы таксономии, экологии, и использование в мониторинге”. СПб.: Реноме. С. 132.
  7. Горелов В.П., Голоколенова Т.Б., Шевлякова Т.П. и др. 2014. Состояние кормовой базы Цимлянского водохранилища за период 2005–2013 гг. // Матер. междунар. науч. конф. “Рыбохозяйственные водоeмы России: фундаментальные и прикладные исследования”. СПб.: Изд-во ФГБНУ ГосНИОРХ. С. 275.
  8. Гусева К.А. 1956. Методы эколого-физиологического исследования водорослей // Жизнь пресных вод. Т. IV. Ч. 1. М.; Л.: Изд-во АН СССР. С. 122.
  9. Жадин В.И. 1940. Фауна рек и водохранилищ. М.: Изд-во АН СССР.
  10. Законнов В.В., Законнова А.В. 2023. Изменения гидроморфометрических характеристик водохранилищ Волги // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Тр. IX Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (г. Пермь, 25–28 мая 2023 г.). Пермь: Пермск. гос. нац. исслед. ун-т. Т. 1. С. 65.
  11. Законнова А.В., Литвинов А.С. 2005. Многолетняя изменчивость гидрохимических характеристик вод Главного плеса Рыбинского водохранилища // Современные проблемы исследований водохранилищ. Пермь: Пермск. гос. ун-т. С. 93.
  12. Калинина С.Г. 1987. Структурные и продукционные характеристики фитопланктона Цимлянского водохранилища // Сб. науч. тр. ГосНИОРХ. Вып. 265. С. 54.
  13. Клещенков А.В., Филатова Т.Б., Герасюк В.С. 2019. Гидрохимическая обстановка в Цимлянском водохранилище по результатам наблюдений 2011–2018 гг. // Научный альманах стран Причерноморья. Т. 19(3). С. 52. https://doi.org/10.23947/2414-1143-2019-19-3-52-60
  14. Корнева Л.Г. 1999. Сукцессия фитопланктона // Экология фитопланктона Рыбинского водохранилища. Тольятти: Самар. науч. центр. С. 89.
  15. Корнева Л.Г. 2009. Формирование фитопланктона водоемов бассейна Волги под влиянием природных и антропогенных факторов: Дис… докт. биол. наук. СПб.: Ин-т озероведения РАН.
  16. Корнева Л.Г. 2015. Фитопланктон водохранилищ бассейна Волги. Кострома: Костромской печатный дом.
  17. Корнева Л.Г. 2023. Основные итоги исследования фитопланктона водохранилищ волжского бассейна: закономерности флоро- и ценогенеза // Российская ботаника в меняющемся мире: Тез. докл. XV Делегатского съезда Русского ботанического общества и конференции “Российская ботаника в меняющемся мире”, посвященной 300-летию Российской академии наук (г. Санкт-Петербург, 10–13 сентября 2023 г.). СПб.: Ботан. ин-т им. В.Л. Комарова РАН. С. 43.
  18. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Митропольская И.В. 2018а. Фитопланктон пелагиали // Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН. С. 110.
  19. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Митропольская И.В. 2018б. Водоросли. Виды – вселенцы в экосистеме водохранилища // Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН. С. 307.
  20. Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Сиделев С.И. и др. 2021. Экология и метаболическая активность цианобактерий крупных разнотипных равнинных водохранилищ Европейской части России // Вопр. современной альгологии. № 2(26). C. 29. https://doi.org/10.33624/2311-0147-2021-2(26)-29-37
  21. Китаев С.П. 2007. Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: Карельск. науч. центр РАН.
  22. Кузьмин Г.В. 1974. Современное состояние фитопланктона Волги // Вторая конференция по изучению водоемов бассейна Волги “Волга – 2”. Борок. С. 85.
  23. Курейшевич А.В., Морозова А.А., Шуляренко А.В. и др. 2002. Минерализация воды как фактор, определяющий развитие фитопланктона и содержание в нем фотосинтезирующих пигментов // Гидробиол. журн. Т. 38. № 5. С. 32.
  24. Лапицкий И.И. 1970. Направленное формирование ихтиофауны и управление численностью популяций рыб в Цимлянском водохранилище. Волгоград: Нижневолжск. книж. изд-во.
  25. Литвинов А.С., Пырина И.Л., Законнова А.В. 2014. Термический режим и продуктивность Рыбинского водохранилища в условиях изменения климата // Вода: химия и экология. № 12. С. 108.
  26. Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов. 1975. М.: Наука.
  27. Минеева Н.М., Семадени И.В., Макарова О.С. 2020а. Содержание хлорофилла и современное трофическое состояние водохранилищ р. Волги (2017–2018 гг.) // Биология внутр. вод. № 2. С. 205. https://doi.org/10.31857/S0320965222040210
  28. Минеева Н.М., Сигарева Л.Е., Тимофеева Н.А. и др. 2020б. Растительные пигменты в воде и донных отложениях Цимлянского водохранилища // Биология внутр. вод. № 4. С. 364. https://doi.org/10.31857/S0320965220040130
  29. 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
  30. Минеева Н.М., Поддубный С.А., Степанова И.Э. и др. 2022. Абиотические факторы и их роль в развитии фитопланктона Средней Волги // Биология внутр. вод. № 6. С. 640. https://doi.org/10.31857/S0320965222060158
  31. Минеева Н.М., Поддубный С.А., Степанова И.Э. и др. 2023. Абиотические факторы и их роль в развитии фитопланктона Нижней Волги // Биология внутр. вод. № 1 С. 53. https://doi.org/10.31857/S0320965223010114
  32. Охапкин А.Г. 2002. Сукцессии фитопланктона при эвтрофировании и зарегулировании стока речных экосистем // Бот. журн. Т. 87(4). С. 84.
  33. Песенко Ю.А. 1982. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М.: Наука.
  34. Пирумова Е.И. 2006. Особенности пространственно-временных изменений минерализации и компонентов солевого состава воды р. Дон в нижнем течении: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Ростов-на-Дону: Ростов. гос. ун-т.
  35. Поддубный С.А. 2000. Гидрологические условия формирования и повышения биологической продуктивности экосистем волжских водохранилищ: Дис. … докт. геогр. наук. М.: Государственный ун-т по землеустройству.
  36. Поддубный С.А., Законнова А.В., Цветков А.И. и др. 2023. Современный гидрологический режим волжских водохранилищ // Водн. ресурсы. Т. 50. № 3. С. 249.
  37. Пырина И.Л. 2000. Многолетние исследования содержания пигментов фитопланктона Рыбинского водохранилища // Биология внутр. вод. № 1. С. 37.
  38. Савичев О.Г. 2005. Гидрохимический сток рек бассейна Средней Оби и его природно-антропогенная трансформация: Дис. … докт. геогр. наук. Томск: Томск. политехн. ун-т.
  39. Семенов В.А., Семенова И.В. 2003. Антропогенные и климатические изменения гидрологического и гидрохимического режимов рек бассейнов Верхней Оки // Метеорология и гидрология. № 10. С. 76.
  40. Скороход А.И., Цыцарин А.Г. 1995. Изменение солевого состава Среднего и Южного Каспия за период инструментальных наблюдений // Водн. ресурсы. Т. 22. № 1. С. 101.
  41. Смирнов Н.П., Вайновский П.А., Титов Ю.Э. 1993. О сопряженности межгодовых колебаний климата и параметров экосистемы водохранилища // Современное состояние экосистемы Рыбинского водохранилища. СПб.: Гидрометеоиздат. С. 20.
  42. Соловьева В.В., Корнева Л.Г., Макарова О.С. 2019. Фитопланктон Камских водохранилищ в летний период 2016 года // Современные проблемы водохранилищ и их водосборов. Тр. VII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (30 мая–2 июня 2019 г., г. Пермь). Т. III. Управление водными ресурсами. Гидробиология и ихтиология. Вопросы гидрологии и геоэкологии (секция молодых ученых). Пермь: Пермск. гос. национал. исслед. ун-т. С. 70.
  43. Тарасов М.Н., Бесчетнова Э.И. 1987. Гидрохимия Нижней Волги при зарегулировании стока (1935–1980 гг.) // Гидрохимические материалы. Т. CL. Л.: Гидрометеоиздат.
  44. Третий оценочный доклад об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. Общее резюме. 2022. СПб.: Наукоемкие технологии.
  45. Фадеев В.В., Тарасов М.Н., Павелко В.Л. 1989. Зависимость минерализации и ионного состава воды рек от их водного режима. Л.: Гидрометеоиздат.
  46. Фокина Л.Н., Смолянский М.С., Кучишкина Н.В. 2019. Гидрохимический мониторинг водохранилищ Волго-Донского судоходного канала за период 2016–2018 гг. // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность. Севастополь: Изд-во ФГАОУВО Севастопольск. гос. ун-та. С. 1688.
  47. Хоружая Т.А., Флик Е. 2011. Пространственно-временные характеристики распределения соединений азота в Цимлянском водохранилище // Вода: химия и экология. № 10. С. 9.
  48. Шашуловский В.А., Мосияш С.С. 2010. Формирование биологических ресурсов Волгоградского водохранилища в ходе сукцессии его экосистемы. М.: Тов-во науч. изданий КМК.
  49. Эдельштейн К.К. 1998. Водохранилища России: экологические проблемы и пути их решения. М.: Геос.
  50. Blomqvist P., Pettersson A., Hyenstrand P. 1994. Ammonium-nitrogen: A key regulatory factor causing dominance of non-nitrogen-fixing cyanobacteria in aquatic systems // Archiv für Hydrobiol. V. 132. № 2. P. 141.
  51. Climate change 2007: the physical science basis: contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York: Cambridge.
  52. Cole J.J., Howarth R.W., Nolan S.S. et al. 1986. Sulfate ingibition of molybdate assimilation planktonic algae and bacteria: some implications for the aquatic nitrogen cycle // Biogeochemistry. V. 2. № 2. P. 179.
  53. Forsberg C., Ruding S.O., Claesson A. et al. 1978. Water chemical analyses and/or algal assay? – Sewage effluent and polluted lake water studies // Internationale Vereinigung für Theoretische und Angewandte Limnologie: Mitteilungen. V. 21. Iss. 1. P. 352. https://doi.org/10.1080/05384680.1978.11903977
  54. Howarth R., Marino R., Cole J. 1988. Nitrogen fixation in freshwater, estuarine, and marine ecosystems. 2. Biogeochemical controls // Limnol., Oceanogr. V. 33. № 4. Part 2. P. 688.
  55. Maavara T., Lauerwald R., Regnier P. et al. 2017. Global perturbation of organic carbon cycling by river damming // Nature Commun. V. 8. e15347 https://doi.org/10.1038/ncomms15347
  56. Moisander P.H., McClinton E., Paerl H.W. 2002. Salinity Effects on Growth, Photosynthetic Parameters, and Nitrogenase Activity in Estuarine Planktonic Cyanobacteria // Microbial Ecol. V. 43. Р. 432. https://doi.org/10.1007/s00248-001-1044-2
  57. Osburn F.S., Wagner N.D., Taylor R.B. et al. 2023. The effects of salinity and N:P on N-rich toxins by both an N-fixing and non-N-fixing cyanobacteria // Limnol., Oceanogr. Letters. V. 8. P. 162. https://doi.org/10.1002/lol2.10234
  58. Rivers of Europe. 2021. Amsterdam: Elsevier.
  59. Rücker J., Wiedner C., Zippel P. 1997. Factors controlling the dominance of Planktothrix agardhii and Limnothrix redekei in eutrophic shallow lakes // Hydrobiologia. V. 342/343. P. 107.
  60. The Impact of Climate Change on European Lakes. Aquat. Ecol. Ser. 2010. Dordrecht: Springer V. 4. https://doi.org/10.1007/978-90-481-2945-4
  61. Vannote R.L., Minchall G.W., Cummins K.W. et al. 1980. The river continuum concept // Can. J. Fish and Aquat. Sci. V. 37. № 1. Р. 130.
  62. Wetzel R. 2001. Limnology: Lake and River Ecosystems. Acad. Press.
  63. Zevenboom W., Mur L.R. 1980. N2-fixing cyanobacteria: Why they do not become dominant in Dutch hypertrophic lakes // Hypertrophic ecosystems. Junk, den Haag. P. 123.
  64. Zohary T., Flaim G., Sommer U. 2021. Temperature and the size of freshwater phytoplankton // Hydrobiologia. V. 848. P. 143. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04246-6

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map-scheme of the study area.

Download (337KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Change in the proportion of abundance (a) and biomass (b) of various taxonomic groups of phytoplankton in the studied water bodies. 1 – diatoms, 2 – cyanobacteria, 3 – green, 4 – phytoflagellates; NV – unregulated part of the Lower Volga, other designations see Table 1.

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Change in the average phytoplankton biomass in the Volga River reservoirs in different years. 1 – 2015, 2 – 2017, 3 – linear biomass trend in 2015, 4 – linear biomass trend in 2017. Other designations are given in Table 1 and Fig. 2.

Download (113KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Relationship between phytoflagellate biomass and water transparency (2017) (a) and its color (2015–2017) (b).

Download (101KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Proportions of cyanobacteria biomass with heterocysts (1) and without heterocysts (2) in different parts of the reservoirs. OV – Upper Volga reservoirs, MV – Middle Volga, LV – Lower Volga. Other designations are given in Table 1

Download (142KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Frequency of occurrence of phytoplankton biomass in the studied water bodies, characteristic of waters of different trophic types. 1 – oligotrophic waters, 2 – mesotrophic, 3 – eutrophic, 4 – hypertrophic. Other designations are given in Table 1 and Fig. 2.

Download (316KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Specific species richness (1), cenotic diversity (2) (a) and average cenotic cell volume (b) of phytoplankton in the Volga and Kama reservoirs in different years, other designations are given in Table 1 and Fig. 2.

Download (214KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences

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».