Биология внутренних вод, 2020, № 5, стр. 439-449

Сравнительный анализ содержания хлорофилла а в пресноводном и морском водоемах

Л. Е. Сигарева a*, Т. Г. Коренева b, Н. М. Минеева a, Н. А. Тимофеева a

a Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук
Некоузский р-н, Ярославская обл., пос. Борок, Россия

b Сахалинский филиал ФГБНУ “Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии”
Южно-Сахалинск, Россия

* E-mail: sigareva@ibiw.ru

Поступила в редакцию 07.10.2019
После доработки 17.12.2019
Принята к публикации 28.01.2020

Аннотация

Обобщены данные по содержанию хлорофилла в воде и донных отложениях пресноводного Рыбинского водохранилища (Верхняя Волга) и морского залива Анива (Охотское море). Средняя концентрация хлорофилла а в планктоне водохранилища 23.0 ± 1.9 мкг/л, залива – 0.77 ± 0.06 мкг/л, в донных отложениях – 144.2 ± 14.9 и 8.2 ± 0.7 мкг/г сухого осадка соответственно. Выявлены корреляционные связи между концентрациями пигментов в эвфотической зоне, афотическом придонном слое, целом столбе воды и верхнем слое донных отложений, а также связи пигментов с глубиной (в пределах 6–100 м) и прозрачностью (от 1 до 18 м). Показано, что общие связи для двух водоемов аппроксимируются нелинейными уравнениями с коэффициентами детерминации (R2) от 0.37 до 0.93. Характер связей между пигментными показателями сходен для обоих водных объектов.

Ключевые слова: хлорофилл, эвфотическая зона, афотическая зона, водохранилище, морской залив

DOI: 10.31857/S032096522004018X

Список литературы

  1. Агатова А.И., Лапина Н.М., Торгунова Н.И. 2016. Органическое вещество, скорости его трансформации и продуктивность различных районов Охотского моря // Труды ВНИРО. Т. 164. С. 41.

  2. Астахов А.С., Вагина Н.К., Горбаренко С.А. и др. 1988. Скорости голоценового осадконакопления в Охотском море // Тихоокеанская геология. № 4. С. 3.

  3. Ведерников В.И. 1975. Зависимость ассимиляционного числа и концентрации хлорофилла а от продуктивности вод в различных температурных областях Мирового океана // Океанология. Т. 15. № 4. С. 703.

  4. Винберг Г.Г. 1960. Первичная продукция водоемов. Минск: Изд-во АН БССР.

  5. Виноградов М.Е. 2004. Биологическая продуктивность океанических экосистем // Новые идеи в океанологии. Т. 1. Физика. Химия. Биология. Москва: Наука. С. 237.

  6. Гольд В.М., Гаевский Н.А., Шатров И.Ю. и др. 1986. Опыт использования флуоресценции для дифференциальной оценки содержания хлорофилла у планктонных водорослей // Гидробиол. журн. Т. 22. № 3. С. 80.

  7. Горшков В.Г. 1985. Устойчивость биогеохимических круговоротов // Экология. № 2. С. 3.

  8. Жирков И.А. 2017. Биогеография. Общая и частная: суши, моря и континентальных водоемов. Москва: Тов-во науч. изд. КМК.

  9. Здобин Д.Ю. 2014. Состав и свойства илов шельфа Охотского моря // Инженерная геология. № 2. С. 34.

  10. Коренева Т.Г., Латковская Е.М. 2013. Характеристика изменчивости вод залива Анива по содержанию пигментов фитопланктона // Вода: хим.экол. № 10. С. 68.

  11. Коренева Т.Г., Латковская Е.М., Частиков В.Н. 2014. Сезонная динамика гидролого-гидрохимических характеристик и концентрации хлорофилла а в заливе Анива в 2003 г. // Вода: хим. экол. № 4. С. 33.

  12. Лоция Татарского пролива, Амурского лимана и пролива Лаперуза. 2003. Санкт-Петербург: ГУНиОМО РФ.

  13. Максимова М.П. 2004. Сравнительная гидрохимия морей // Новые идеи в океанологии. Т. 1. Физика, химия, биология. Москва: Наука. С. 168.

  14. Минеева Н.М. 2004. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ. Москва: Наука.

  15. Минеева Н.М. 2016. Сезонная и межгодовая динамика хлорофилла в планктоне Рыбинского водохранилища по данным флуоресцентной диагностики // Тр. ин-та биол. внутр. вод РАН. № 76(79). С. 75.

  16. Мордасова Н.В. 2014. Косвенная оценка продуктивности вод по содержанию хлорофилла // Тр. ВНИРО. Т. 152. С. 41.

  17. Номоконова В.И. 2009. Гидрохимический режим и трофическое состояние озер Самарской Луки и сопредельной территории // Изв. Самар. науч. центра РАН. Т. 11. № 1. С. 155.

  18. Номоконова В.И. 2011. Содержание фотосинтетических пигментов в воде и донных отложениях водоемов Самарской Луки // Самарская Лука: пробл. регион. глобал. экол. Т. 20. № 2. С. 54.

  19. Пропп Л.Н., Гаврина Л.Ю. 2005. Сезонные вариации соединений биогенных элементов и продукционных характеристик в водах залива Анива по результатам экспедиционных исследований 2001–2002 гг. // Тр. СахНИРО. Т. 7. С. 111.

  20. Пырина И.Л., Литвинов А.С., Кучай Л.А и др. 2006. Многолетние изменения первичной продукции фитопланктона Рыбинского водохранилища в связи с действием климатических факторов // Состояние и проблемы продукционной гидробиологии. Москва: Товарищество науч. изданий КМК. С. 36.

  21. Семаков Н.Н. 1976. Палеомагнитное изучение отложений южной части Охотского моря // Палеомагнетизм мезозоя и кайнозоя Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Институт геологии и геофизики СО АН СССР. С. 113.

  22. Сигарева Л.Е. 2012. Хлорофилл в донных отложениях волжских водоемов. Москва: Товарищество науч. изданий КМК.

  23. Сигарева Л.Е., Пырина И.Л., Тимофеева Н.А. 2016. Межгодовая динамика растительных пигментов в воде и донных отложениях Рыбинского водохранилища // Тр. ин-та биол. внутр. вод РАН. № 76(79). С. 119.

  24. Смольская О.С., Жукова А.А., Люля А.С. 2018. Пигментные и физико-химические характеристики донных отложений озер Нарочь и Мястро // Журн. Белорусс. гос. ун-та. Биология. № 2. С. 65.

  25. Состояние экосистемы озера Неро в начале XXI века. 2008. Москва: Наука.

  26. Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. 2018. Москва: РАН.

  27. Шевченко Г.В., Частиков В.Н., Кириллов К.В., Кусайло О.В. 2016. Экспериментальные исследования течений в заливе Анива в 2003 г. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. Т. 9. № 4. С. 35.

  28. Adams M.S., Prentki R.T. 1986. Sedimentary pigments as an index of the trophic status of Lake Mead // Hydrobiologia. V. 143. № 1. P. 71. https://doi.org/10.1007/BF00026647

  29. Antoine D., Andre J.-M., Morel A. 1996. Oceanic primary production 2. Estimation at global scale from satellite (coastal zone color scanner) chlorophyll // Global Biogeochem. Cycles. V. 10. № 1. P. 57.

  30. Bosin A.A., Zakharkov S.P., Gorbarenko S.A. 2010. The reflection of the present distribution of the primary production in the bottom sediments of the Sea of Okhotsk // Oceanology. V. 50. № 2. P. 175. https://doi.org/10.1134/S0001437010020037

  31. Carlson R.E. 1977. A trophic state index for lakes // Limnol., Oceanogr. V. 22. № 2. P. 361. https://doi.org/10.4319/lo.1977.22.2.0361

  32. Cotovicz L.C., Jr., Knoppers B.A., Brandini N. et al. 2018. Predominance of phytoplankton-derived dissolved and particulate organic carbon in a highly eutrophic tropical coastal embayment (Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil) // Biogeochemistry. V. 137. № 1–2. P. 1. https://doi.org/10.1007/s10533-017-0405-y

  33. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. 1975. New spectrophotometric equations for determing chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Pflanz. V. 167. № 2. P. 191. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3

  34. Jiménez L., Romero-Viana L., Conde-Porcuna J.M., Pérez-Martínez C. 2015. Sedimentary photosynthetic pigments as indicators of climate and watershed perturbations in an alpine lake in southern Spain // Limnetica. V. 34. № 2. P. 439. https://doi.org/10.23818/limn.34.33

  35. Freiberg R., Nõmm M., Tõnno I. et al. 2011. Dynamics of phytoplankton pigments in water and surface sediments of a large shallow lake // Estonian J. Earth Sci. V. 60. № 2. P. 91. https://doi.org/10.3176/earth.2011.2.03

  36. Koomklang J., Yamaguchi H., Ichimi K., Tada K. 2018. A role for a superficial sediment layer in upward nutrient fluxes across the overlying water–sediment interface // J. Oceanogr. V. 74. № 1. P. 13. https://doi.org/10.1007/s10872-017-0434-0

  37. Koreneva T.G., Sigareva L.E. 2019. The distribution of chlorophyll a in the bottom sediments of Aniva Bay (Sea of Okhotsk) // Russ. J. Mar. Biol. № 5. P. 341. https://doi.org/10.1134/S1063074019050067

  38. Krajewska M., Szymczak-Żyla M., Kowalewska G. 2017. Algal pigments in Hornsund (Svalbard) sediments as biomarkers of Arctic productivity and environmental conditions // Polish Polar Research. V. 38. № 4. P. 423. https://doi.org/10.1515/popore-2017-0025

  39. Kravchishina M.D., Lisitzin A.P., Lein A.Y. et al. 2016. First results on determination of chlorophyll a and its derivatives in the system of trapped sedimentary material–fluffy layer–bottom sediment of the Caspian Sea // Dokl. Earth Sci. V. 467. № 1. P. 284. https://doi.org/10.1134/S1028334X16030041

  40. Lampadariou N., Eleftheriou A. 2018. Seasonal dynamics of meiofauna from the oligotrophic continental shelf of Crete (Aegean Sea, eastern Mediterranean) // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. V. 502. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.jembe.2017.12.014

  41. Leavitt P.R. 1993. A review of factors that regulate carotenoid and chlorophyll deposition and fossil pigment abundance // J. Paleolimnol. № 9. № 2. P. 109. https://doi.org/10.1007/BF00677513

  42. Leonov A.V., Pishchal’nik V.M. 2005. Biotransformation of organogenic substances in the Aniva Bay waters: assessment with the use of mathematical modeling // Water Resour. V. 32. № 5. P. 508. https://doi.org/10.1007/s11268-005-0065-5

  43. Liu X., Zhang Z., Wu Y., Huang Y., Zhang Y. 2005. Distribution of sediment chloroplastic pigments in the Southern Yellow Sea, China // J. Ocean Univ. China. V. 4. № 2. P. 163. https://doi.org/10.1007/s11802-005-0011-9

  44. Lorenzen C.J. 1967. Determination of chlorophyll and phaeo-pigments: spectrophotometric equations // Limnol., Oceanogr. V. 12. № 2. P. 343. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0343

  45. Möller W.A.A., Scharf B.W. 1986. The content of chlorophyll in the sediment of the volcanic maar lakes in the Eifel region (Germany) as an indicator for eutrophication // Hydrobiologia. V. 143. № 1. P. 327. https://doi.org/10.1007/BF00026678

  46. Naeher S., Suga H., Ogawa N.O. et al. 2016. Distributions and compound-specific isotopic signatures of sedimentary chlorins reflect the composition of photoautotrophic communities and their carbon and nitrogen sources in Swiss lakes and the Black Sea // Chem. Geol. V. 443. P. 198. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2016.04.029

  47. Rasiq K.T., Kurian S., Karapurkar S.G., Naqvi S.W.A. 2016. Sedimentary pigments and nature of organic matter within the oxygen minimum zone (OMZ) of the Eastern Arabian Sea (Indian margin) // Estuarine, Coastal Shelf Sci. V. 176. P. 91. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2016.04.013

  48. Reavie E.D., Edlund M.B., Andresen N.A. et al. 2017. Paleolimnology of the Lake of the Woods southern basin: continued water quality degradation despite lower nutrient influx // Lake Reservoir Manage. V. 33. № 4. P. 369. https://doi.org/10.1080/10402381.2017.1312648

  49. Romankevich E.A., Vetrov A.A., Peresypkin V.I. 2009. Organic matter of the World Ocean // Russian Geology and Geophysics. V. 50. № 4. P. 299. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2009.03.013

  50. Schüller S.E., Bianchi T.S., Li X. et al. 2015. Historical reconstruction of phytoplankton composition in estuaries of Fiordland, New Zealand: the application of plant pigment biomarkers // Estuaries Coasts. V. 38. № 1. P. 56. https://doi.org/10.1007/s12237-014-9771-z

  51. Sigareva L.Ye., Mineyeva N.M., Timofeyeva N.A. 2019. Chlorophyll a content in the near-bottom layer of water of the Rybinsk Reservoir (the Upper Reaches of the Volga River, Russian Federation) // Gydrobiol. Zh. V. 55. № 1. P. 58. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v55.i1.60

  52. Swain E.B. 1985. Measurement and interpretation of sedimentary pigments // Freshwater Biol. V. 15. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.1985.tb00696.x

  53. Szymczak-Żyła M., Kowalewska G. 2009. Chloropigments a in sediments of the Gulf of Gdansk deposited during the last 4000 years as indicators of eutrophication and climate change // Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol. V. 284. № 3–4. P. 283. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2009.10.007

  54. Timofeeva N.A., Perova S.N., Sigareva L.E. 2018a. Distribution of sedimentary pigments and macrozoobenthos in the deepwater part of the Rybinsk Reservoir // Contemporary Problems of Ecology. V. 11. № 6. P. 652. https://doi.org/10.1134/S1995425518060100

  55. Timofeeva N.A., Sigareva L.E., Gusakov V.A., Zakonnov V.V. 2018b. Content of plant pigments in the bottom sediments of the water bodies of Vietnam // Inland Water Biology. V. 11. № 3. P. 278. https://doi.org/10.1134/S1995082918030215

  56. Tse T.J., Doig L.E., Leavitt P.R. et al. 2015. Long-term spatial trends in sedimentary algal pigments in a narrow river-valley reservoir, Lake Diefenbaker, Canada // J. Great Lakes Res. V. 41. Suppl. 2. P. 56. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2015.08.002

Дополнительные материалы отсутствуют.