Development of Winter Phytoplankton of Lake Onego in Connection with Physical and Chemical Conditions of the Environment

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article represents development of winter phytoplankton in different areas of Lake Onego in relation to temperature, light conditions, water color, organics and nutrients concentrations. In April 2022 and 2023, right before the ice break-up, low phytoplankton development was observed. The coldwater species of diatoms Aulacoseira islandica was the main representative of winter phytoplankton. The total abundance, phytoplankton biomass and chlorophyll a concentration varied within the range of 0.13–0.71 million cells/l, 0.06–0.44 mg/l and 0.3–0.8 μg/l, respectively. As a result, Petrozavodsk Bay and the central deep-water part of Lake Onego in winter were characterized as low productivity. The low winter phytoplankton abundance in Petrozavodsk Bay is due to a high water color, which determines the shallow depth of the photic zone and, in addition, deep convective mixing of the water column. In the central part of Lake Onego, the limiting factors for the development of winter phytoplankton were unfavorable light conditions due to the large depth of the convectively mixed layer.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Nataliia M. Kalinkina

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Author for correspondence.
Email: cerioda@mail.ru

Corresponding author, Dr.Sc., Head of the Laboratory of Hydrobiology, Leading Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Valeria S. Smirnova

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: smirnovalera24@yandex.ru

Junior researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Yulia L. Slastina

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: jls@inbox.ru

Junior Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Roman E. Zdorovennov

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: romga74@gmail.com

PhD, Senior Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Galina E. Zdorovennova

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: zdorovennova@gmail.com

PhD, Head of the Laboratory of Hydrophysics, Senior Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Mikhail B. Zobkov

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: ya-mikhailz@yandex.ru

PhD, Head of the Laboratory of Hydrochemistry and Hydrogeology, Senior Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Elena V. Tekanova

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: etekanova@mail.ru

PhD, Senior Researcher

Russian Federation, Petrozavodsk

Larisa E. Nazarova

Northern Water Problems Institute, Karelian Research Centre RAS

Email: larisanazarov@yandex.ru

PhD

Russian Federation, Petrozavodsk

References

  1. Vislyanskaya I. G. Struktura i dinamika biomassy fitoplanktona / Onezhskoe ozero. Ekologicheskie problemy. Petrozavodsk: Karel’skij nauchnyj centr RAN, 1999. S. 146–158.
  2. Diagnoz i prognoz termogidrodinamiki i ekosistem velikih ozer Rossii / Pod red. N. N. Filatova. Petrozavodsk: Karel’skij nauchnyj centr RAN. 2020. 260 s.
  3. Zdorovennova G. E., Zdorovennov R. E., Pal’shin N. I., Efremova T. V. Sezonnaya i mezhgodovaya izmenchivost’ temperatury vody v Petrozavodskoj gube Onezhskogo ozera. Izvestiya Russkogo geograficheskogo obshchestva. 2023. T. 155, vyp. 3–4. S. 47–61. https://doi.org/10.31857/S0869607123030126
  4. Kalinkina N. M., Tekanova E. V., Efremova T. V., Pal’shin N. I., Nazarova L. E., Baklagin V. N., Zdorovennov R. E., Smirnova V. S. Reakciya ekosistemy Onezhskogo ozera v vesenne-letnij period na anomal’no vysokuyu temperaturu vozduha zimy 2019/2020 godov // Izvestiya RAN. Seriya geograficheskaya. 2021. T. 85. № 6. S. 888–899. https://doi.org/10.31857/S2587556621060078
  5. Kitaev S. P. Osnovy gidrobiologii dlya gidrobiologov i ihtiologov. Petrozavodsk: Karel’skij nauchnyj centr RAN, 2007. 395 s.
  6. Kuznecov S. I., Dubinina G. A. Metody izucheniya vodnyh mikroorganizmov. M.: Nauka, 1989. 288 s.
  7. Lozovik P. A. Geohimicheskaya klassifikaciya poverhnostnyh vod gumidnoj zony na osnove ih kislotno-osnovnogo ravnovesiya //Vodnye resursy. 2013. T. 40. № . 6. S. 583–592. https://doi.org/10.7868/S0321059613060072
  8. Nazarova L. E., Isakova K. V., Kalinkina N. M., Balaganskij A. F. Vliyanie potepleniya klimata na zimnij stok reki SHuya i posledstviya dlya zoobentosa Onezhskogo ozera // Izvestiya Russkogo geograficheskogo obshchestva. 2022. T. 154, vyp. 1. S. 28–36. https://doi.org/10.31857/S0869607122010086
  9. Petrova N. A. Fitoplankton Onezhskogo ozera / Rastitel’nyj mir Onezhskogo ozera. Pod red. I. M. Raspopova. L.: Nauka, 1971. S. 88–130.
  10. Federal’naya sluzhba RF po gidrometeorologii i monitoringu okruzhayushchej sredy. Sajt. Vserossijskij nauchno-issledovatel’skij institut gidrometeorologicheskoj informacii — mirovoj centr dannyh. URL: http://meteo.ru/data (data obrashcheniya: 15.05.2024)
  11. Fedorov V. D. O metodah izucheniya fitoplanktona i ego aktivnosti. M.: Izd-vo MGU, 1979. 167 s.
  12. Bouffard D., Zdorovennov R. E., Zdorovennova G. E., Pasche N., Wüest A., Terzhevik A. Y. Ice-covered Lake Onega: effects of radiation on convection and internal waves // Hydrobiologia. 2016. Vol. 780. Р. 21–36. https://doi.org/10.1007/s10750-016-2915-3
  13. Galakhina N., Zobkov M., Zobkova M. Current chemistry of Lake Onego and its spatial and temporal changes for the last three decades with special reference to nutrient concentrations // Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management. 2022. Vol. 17. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100619
  14. Hampton S. E., Galloway A. W. E., Powers S. M., Ozersky T., Woo K. H., Batt R. D. et al. Ecology under lake ice // Ecology Letters. 2017. Vol. 20. № 1. P. 98–111. https://doi.org/10.1111/ele.12699
  15. Kalinkina N., Tekanova E., Korosov A., Zobkov M., Ryzhakov A. What is the extent of water brownification in Lake Onego, Russia? // Journal of Great Lakes Research. 2020. Vol. 46. P. 850–861. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2020.02.008
  16. Ozersky T., Bramburger A. J., Elgin A. K., Vanderploeg H. A., Wang J., Austin J. A. et al. The changing face of winter: Lessons and questions from the Laurentian Great Lakes // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2021. Vol. 126. № 6. https://doi.org/10.1029/2021JG006247
  17. Savchuk O. P., Isaev A. V., Filatov N. N. Three-dimensional hindcast of nitrogen and phosphorus biogeochemical dynamics in Lake Onego ecosystem, 1985–2015. Part II. Seasonal dynamics and spatial features; integral fluxes // Fundamental and Applied Hydrophysics. 2022. Vol. 15. № 2. P. 98–109. https://doi.org/10.48612/fpg/9mg5-run6-4zr8
  18. Determination of photosynthetic pigments in sea waters. Report of SCOR/UNESCO Working Group 17. Paris, France, UNESCO. 1966. 69 p. https://doi.org/10.25607/OBP-1940
  19. Sharma S., Blagrave K., Magnuson J. J., O’Reilly C. M., Oliver S., Batt R. D. et al. Widespread loss of lake ice around the Northern Hemisphere in a warming world // Nature Climate Change. 2019. Vol. 9. P. 227–231. www.nature.com/natureclimatechange
  20. Suarez E. L., Tiffay M. — C., Kalinkina N., Tchekryzheva T., Sharov A., Tekanova E. et al. Diurnal variation in the convection-driven vertical distribution of phytoplankton under ice and after ice-off in large Lake Onego (Russia) // Inland Waters. 2019. Vol. 9. № 2. P. 193–204. https://doi.org/10.1080/20442041.2018.1559582
  21. Tikkanen T. Kasviplanktonopas. 1986. Helsinki: Suomen Luonnonsuojelun Tuki Oy.
  22. Weyhenmeyer G. A., Obertegger U., Rudebeck H., Jakobsson E., Jansen J., Zdorovennova G. et al. Towards critical white ice conditions in lakes under global warming // Nature communications. 2022. Vol. 13. № . 4974. https://doi.org/10.1038/s41467-022-32633-1
  23. Zobkov M. Zobkova M., Galakhina N., Efremova T., Efremenko N., Kulik N. Data on the chemical composition of Lake Onego water in 2019‒2021 // Data in Brief. 2022. Vol. 42. https://doi.org/10.1016/j.dib.2022.108079

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of sampling stations location in Petrozavodsk Bay (station P_2) and in the central part of Lake Onego (station C_3) in April 2022 and 2023; the arrow indicates the mouth of the River Shuya.

Download (148KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Vertical profiles of water temperature at stations P_2 and C_3; 1 — station Р_2 (April 2022); 2 — station Р_2 (April 2023); 3 — station C_3 (April 2023).

Download (57KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Vertical profiles of chlorophyll a at stations P_2 and C_3; 1 — station Р_2 (April 2022); 2 — station Р_2 (April 2023); 3 — station C_3 (April 2023).

Download (65KB)
Indexing metadata


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».