Элементный состав водорослей рода Spirogyra (Zygnematophyceae, Charophyta) литорали оз. Байкал

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Методом ИСП-МС определен элементный состав байкальских бентосных водорослей и водорослей рода Spirogyra, массовая вегетация которых отмечена в последнее десятилетие в литорали оз. Байкал. В составе бентосного морфотипа спирогиры, доминирующей на участках каменистой литорали (Spirogyra “morphotype 1”), – следующее распределение элементов: Na ~ K ~ Ca ~ S ~ Ba > Mg ≥ P > Mn ≥ Cl; в составе неприкрепленных ко дну Spirogyra spp. из притоков, неглубоких бухт и заливов с мягкими донными грунтами: Na > K ≥ Ca ~ S ~ P ~ Ba ≥ Mg, Cl > Mn. Водоросли рода Spirogyra отличаются по элементному составу от байкальских бентосных водорослей более высоким содержанием Li, Na, Mn, Ba и нетипичным соотношением концентраций элементов: Na > P, Na ≥ K и Ca, Mn > Fe, Ba ~ Ca и S, Ba > Sr. Максимальное суммарное содержание (∑С) всех определяемых элементов, ∑С Na Mg P S Cl Ca Li Al Si Mn Zn Ba, ∑С Na Cl P Mn характерны для Spirogyra “morphotype 1”, доминирующей на участках литорали, расположенных возле наиболее мощных источников хозяйственно-бытовых стоков. К таким источникам приурочен массовый рост и других видов спирогиры, накапливающих больше, чем Spirogyra “morphotype 1”, Li, Na, Cl, Br.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Н. Н. Куликова

Лимнологический институт Сибирского отделения РАН

Author for correspondence.
Email: kulikova@lin.irk.ru
Russian Federation, 664033, Иркутск

Е. П. Чебыкин

Лимнологический институт Сибирского отделения РАН

Email: kulikova@lin.irk.ru
Russian Federation, 664033, Иркутск

Е. А. Волкова

Лимнологический институт Сибирского отделения РАН

Email: kulikova@lin.irk.ru
Russian Federation, 664033, Иркутск

О. А. Тимошкин

Лимнологический институт Сибирского отделения РАН

Email: kulikova@lin.irk.ru
Russian Federation, 664033, Иркутск

А. Н. Сутурин

Лимнологический институт Сибирского отделения РАН

Email: kulikova@lin.irk.ru
Russian Federation, 664033, Иркутск

References

  1. Берёзов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. Учебник. 3-е изд. М.: Медицина, 1998. С. 618–622.
  2. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория вероятностей. Математическая статистика. М.: Гардарика, 1998. 327 с.
  3. Верболов В.И. Общая характеристика течений навигационного периода // Течения в Байкале / Отв. ред. А.Н. Афанасьев, В.И. Верболов. Новосибирск: Наука, 1977. С. 43–62.
  4. Верболов В.И. Течения и водообмен в Байкале // Вод. ресурсы. 1996. Т. 23. № 4. С. 413–423.
  5. Ветров В.А., Кузнецова А. И. Микроэлементы в природных средах региона озера Байкал. Новосибирск: Изд-во СО РАН, НИЦ ОИГМ, 1997. С. 126–160.
  6. Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. М.: Недра, 1990. С. 320–337.
  7. Вотинцев К. К. Гидрохимия озера Байкал // Тр. БЛС. 1961. Т. 20. 311 с.
  8. Вотякова Н.Е. Систематическая характеристика водорослей обрастаний // Экология растительности дельты реки Селенги. Новосибирск: Наука, 1981. С. 61–73.
  9. Государственный доклад “О состоянии озера Байкал и мерах по его охране в 2017 году”. Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Иркутск: АНО “КЦ Эксперт”, 2018. С. 210–228. [Электронный ресурс]. http://www.mnr.gov.ru/upload/iblock/b22/Доклад Байкал-07.12.2018–2.pdf (дата обращения: 23.04.2019)
  10. Ижболдина Л. А. Атлас и определитель водорослей бентоса и перифитона озера Байкал (мейо-, макрофиты) с краткими очерками по их экологии. Новосибирск: Наука-Центр, 2007. 248 с
  11. Ижболдина Л.А. Количественное распределение эндемичных видов макрофитов вдоль открытых побережий озера Байкал // Круговорот вещества и энергии в водоемах. Матер. докл. к VI Всесоюз. лимнол. совещ. Вып. II. Структура и продуктивность растительных сообществ (фитопланктон, фитобентос, высшая водная растительность). Иркутск, 1985. С. 31–32.
  12. Ижболдина Л.А. Мейо- и макрофитобентос озера Байкал (водоросли). Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1990. 175 с.
  13. Кожов М.М. Биология озера Байкал. М., 1962. 315 с.
  14. Кравцова Л.С., Ижболдина Л. А., Ханаев И.В., Помазкина Г.В., Домышева В.М., Кравченко О.С., Грачев М. А. Нарушение вертикальной зональности зеленых водорослей в прибрежной части залива Лиственничный озера Байкал // Докл. РАН. 2012. Т. 447. № 2. С. 227–229.
  15. Кротова В.А. Геострофическая циркуляция вод Байкала в период прямой термической стратификации // Течения и диффузия вод Байкала. Тр. Лимнол. Ин-та АН СССР. 1970. Т. 14 (34). С. 11–44.
  16. Куликова Н.Н., Волкова Е.А., Бондаренко Н.А., Чебыкин Е.П., Сайбаталова Е.В., Тимошкин О.А., Сутурин А.Н. Элементный состав и биогеохимические функции водорослей Ulothrix zonata (f. Weber et Mohr) Kützing прибрежной зоны Южного Байкала // Вод. ресурсы. 2018. Т. 45. № 6. С. 656–669. https://doi.org/10.1134/S032105961806010X
  17. Куликова Н.Н., Сутурин А.Н., Сайбаталова Е.В., Бойко С.М., Тимошкин О.А., Домышева В.М., Парадина Л.Ф., Сакирко М.В., Томберг И.В., Зайцева Е.П., Мальник В.В., Лухнев А.Г., Попова Е.Л., Попова О.В., Потапская Н.В., Вишняков В.С., Волкова Е.А., Зверева Ю.М. Биогеохимия прибрежной зоны бухты Большие Коты (Южный Байкал) // Изв. ИГУ. Сер. Биология. Экология. 2012. Т. 5. № 3. С. 75–87.
  18. Куликова Н.Н., Чебыкин Е.П., Волкова Е.А., Бондаренко Н.А., Воднева Е.Н., Сутурин А.Н. Определение элементного состава бентосных макроводорослей для индикации качества воды мелководной зоны залива Лиственничный (Южный Байкал) // Международ. науч.-исслед. журн. 2017. Т. 66. Ч. 2. № 12. С. 166–176. https://doi.org/10.23670/IRJ.2017.66.052
  19. Куликова Н.Н., Чебыкин Е.П., Волкова Е.А., Бондаренко Н.А., Жученко Н.А., Тимошкин О.А., Сутурин А.Н. Элементный состав водорослей рода Spirogyra как индикатор загрязнения прибрежной зоны Байкала хозяйственно-бытовыми стоками // География и природ. ресурсы. 2021. Т. 42. № 2. С. 79–91. https://doi.org/10.15372/GIPR20210209
  20. Ланцова И.В. Влияние рекреационного использования на качество воды Иваньковского водохранилища // Вестн. Рос. ун-та дружбы народов. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2009. № 1. С. 45–50.
  21. Мартемьянов И.В., Маврин А.С. Пороговые концентрации катионов во внешней среде, определяющие границы выживания нитчатой водоросли Spirogyra sp. в пресных водоемах // Сиб. экол. журн. 2012. № 3. С. 345–350.
  22. Мейер К.И. Введение во флору водорослей озера Байкал // Бюл. МОИП. Отд. биол. М. 1930. Т. 39. Вып. 3–4. С. 176–396.
  23. Мейер К.И. Новые виды зеленых водорослей оз. Байкал // Ботан. материалы. Ин-т споровых растений Главного ботан. сада РСФСР. 1922. Т. 1. Вып. 1. С. 13–15.
  24. Мейер К.И., Рейнгард Л.В. К флоре водорослей Байкала и Забайкалья // Бюлл. МОИП. 1925. Т. 33. Вып. 3–4. С. 201–243.
  25. Перельман А.И. Геохимия эпигенетических процессов (зона гипергенеза). М.: Недра, 1968. 331 с.
  26. Рундина Л.А. Зигнемовые водоросли России (Chlorophyta: Zygnematophyceae, Zygnematales). СПб.: Наука, 1998. 351 с.
  27. Сутурин А.Н., Чебыкин Е.П., Мальник В.В., Ханаев И.В., Минаев А.В., Минаев В.В. Роль антропогенных факторов в развитии экологического стресса в литорали // География и природ. ресурсы. 2016. № 6. С. 43–54.
  28. Тахтеев В.В. Биота водоемов Байкальской рифтовой зоны / Отв. ред. А.С. Плешанов. Иркутск: Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2009. 231 с.
  29. Тевелева Е.А. Выделение однородных групп из единой выборочной совокупности геохимических данных // Мониторинг, наука и технологии. 2021. № 2 (48). С. 65–69.
  30. Тимошкин О.А., Бондаренко Н.А., Волкова Е.А., Томберг И.В., Вишняков В.С., Мальник В.В. Массовое развитие зеленых нитчатых водорослей родов Spirogyra Link и Stigeoclonium Kutz. (CHLOROPHYTA) в прибрежной зоне Южного Байкала // Гидробиол. журн. 2014. № 5. С. 15–26.
  31. Филиппов В.Н., Зиновьев А.П., Рыжов Г.И., Зиновь ев С.А., Рыжова С.А. Оборудование и технология очистки сточных вод, примеры расчета на ЭВМ. Уфа: УГНТУ, 2003. С. 7.
  32. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. Л.: Наука, 1989. 192 с.
  33. Яснитский В.Н. Некоторые результаты гидробиологических исследований на Байкале летом 1925 г. // ДАН СССР. 1928. Т. 18–19. С. 353–358.
  34. Hamidian A.H., Zareh M., Poorbagher H. Heavy metal bioaccumulation in sediment, common reed, algae, and blood worm from the Shoor river, Iran // Toxicol. Industrial Health. 2016. V. 32. № 3. P. 398–409.
  35. Jaiswar S., Kazi M.A., Mehta S. Bioaccumulation of heavy metals by freshwater algal species of Bhavnagar, Gujarat, India // J. Environ. Biol. 2015. V. 36. № 6. P. 1361–1366.
  36. Kobanova G.I., Takhteev V.V., Rusanovskaya O.O., Timofeyev M.A. Lake Baikal Ecosystem Faces the Threat of Eutrophication // Int. J. Ecol. 2016. V. 2016. ID6058082. P. 7. http://dx.doi.org/10.1155/2016/6058082
  37. Kreger D.R., Boere H. Some observations on barium sulphate in Spirogyra // Acta Bot. Neerl. 1969. V. 18. P. 143–151.
  38. Marta P., Beata M. Characteristics of Cladophora and coexisting filamentous algae in relation to environmental factors in freshwater ecosystems in Poland // Oceanol. Hydrobiol. Studies. 2016. V. 45. № 2. P. 202–215.
  39. Rajfur M., Kłos A., Wacławek M. Sorption properties of algae Spirogyra sp. and their use for determination of heavy metal ions concentrations in surface water // Bioelectrochem. 2010. V. 80. P. 81–86.
  40. Sahu Y.K., Patel K.S., Martín-Ramos P., Rudzińska M., Górnaś P., Towett E.K., Martín-Gil J., Tarkowska-Kukuryk M. Algal characterization and bioaccumulation of trace elements from polluted water // Environ Monit Assess. 2020. V. 192. № 38. https://doi.org/10.1007/s10661–019–8001–3
  41. Suturin A.N., Paradina L.F., Epov V.N., Semenov A. R., Lozhkin V.I., Petrov L.L. Preparation and assessment of a candidate reference sample of lake Baikal deep water // Spectrochimica Acta. Pt B. Atomic Spectroscopy. 2003. V. 58. P. 277–288.
  42. Timoshkin O.A., Moore M.V., Kulikova N.N., Tomberg I.V., Malnik V.V., Shimaraev M.N., Troitskaya E.S., Shirokaya A.A., Sinyukovich V.N., Zaitseva E.P., Domysheva V.M., Yamamuro M., Poberezhnaya A.E., Timoshkina E.M. Groundwater contamination by sewage causes benthic algal outbreaks in the littoral zone of Lake Baikal (East Siberia) // J. Great Lakes Res. 2018. № 44. P. 230–244. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2018.01.008
  43. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M., Moore M.V., Belykh O.I., Malnik V.V., Sakirko M.V., Shirokaya A.A., Bondarenko N.A., Domysheva V.M., Fedorova G.A., Kochetkov A.I., Kuzmin A.V., Lukhnev A.G., Medvezhonkova O.V., Nepokrytykh A.V., Pasynkova E.M., Poberezhnaya A.E., Potapskaya N.V., Rozhkova N.A., Sheveleva N.G., Tikhonova I.V., Timoshkina E.M., Tomberg I.V., Volkova E.A., Zaitseva E.P., Zvereva Yu.M., Kupchinsky A.B., Bukshuk N.A. 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. 2016. № 42. P. 487–497. https://doi.org/10.1016/j.jglr.2016.02.011
  44. Volkova E.A., Bondarenko N.A., Timoshkin O.A. Morphotaxonomy, distribution and abundance of Spirogyra (Zygnematophyceae, Charophyta) in Lake Baikal, East Siberia // Phycologia. 2018. V. 57. № 3. P. 298–308. https://doi.org/10.2216/17–69.1
  45. Volkova E.A., Zimens E.G., Vishnyakov V.S. New taxonomic records of Zygnemataceae (Charophyta) from the Lake Baikal region // Limnol. Freshwater Biol. 2020. № 6. P. 1090–1100. https://doi.org/10.31951/2658–3518–2020-A-6–1090
  46. Zheng N., Liu J., Wang Q., Liang Z. Mercury contamination due to zinc smelting and chlor-alkali production in NE China // Applied Geochem. 2011 V. 26. P. 188–193.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the sampling area for Spirogyra “morphotype 1” and Baikal benthic algae from the littoral of Lake Baikal. Black circles indicate sampling stations for Spirogyra “morphotype 1” and Baikal benthic algae: 1 – Listvennichny Bay, Listvyanka settlement, Alanya café; 2 – Listvyanka settlement, 40 m north of the mouth of the Sennushka River; 3 – Listvyanka settlement, Mayak hotel; 4 – Listvyanka settlement, seal aquarium; 5 – Listvyanka settlement, Podkova café; 6 – Berezovy cape; 7 – Bol’shie Koty settlement, 300 m north of the mouth of the Chernaya River; 8 – Bol’shie Koty settlement, LIN Station; 9 – Listvyanka settlement. Bol'shiye Koty, Irkutsk State University biological station; 10 - Bol'shoe Goloustnoye settlement; 11 - Peschanaya bay; 12 - Buguldeyka settlement (opposite the mouth of the Buguldeyka river); 13 - Aya bay; 14 - Sakhyurta settlement; 15 - Sarma river; 16 - Khorin-Irgi cape; 17 - Khuzhir settlement, Shamanka cape; 18 - Elokhin cape; 19 - Kovrizhka cape; 20 - Kotelnikovsky cape; 21 - Krasny Yar cape; 22 - Baikalskoye settlement; 23 - Ludar cape; 24 - Slyudyanskaya Bay; 25 - Senogda bay; 26 - opposite Zarechny settlement; 27 - Tyya river (channel, mouth); 28 – Severobaykalsk town; 29 – Nizhneangarsk settlement; 30 – Frolikha Bay; 31 – Ayaya Bay; 32 – Tompuda Bay, hydrometeorological station; 33 – Maksimikha settlement; 34 – Turka settlement; 35 – Babushkin town; 36 – opposite the BPPM settling pond; 37 – opposite workshop #1 of the BPPM, depth 1–3 m; 38 – opposite workshop #1 of the BPPM, depth 3–7 m; 39 – opposite the mouth of the Babkha River, depth 4 m; 40 – Kultuk settlement. Light circles – stations in the littoral of which algae of the genus Spirogyra were not found: 1 – Kargante Bay; 2 – Cape Izhimey; 3 – Island of Bolshoy Ushkany; 4 – o. Thin; 5 – Maly Solontsovy metro station; 6 – metro station Kabany; 7 – m. Birokan; 8 – Irinda Bay; 9 – Omagachan metro station; 10 – Bolshaya Samdaki Bay; 11 – Lakanda Bay; 12 – metro station Nemnyanka

Download (173KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Content of Li, Na, P*, S, Cl, Br in dry weight of Spirogyra spp. and Spirogyra “morphotype 1”. (P* – insignificant differences, U = 19, p = 0.3); for Na, Cl – U = 0, p = 0.001; Li – U = 8, p = 0.02; S, Br – U = 9, p = 0.03). 1–8 – sampling points: 1 – 28.07.2016, 23.07.2017, Listvennichny Bay; 2 – 27.09.20, Cape Berezovy; 3 – Spirogyra spp., 15.09.2018, mouth of the Chernaya River; 4 – 13.09.19, 28.09.2020, Kultuk Bay; 5 – 10.08.2019, 22.09.2019, Senogda Bay; 6 – 12.06.2018, 10.08.2019, shallow water near the settlement of Zarechny; 7 – Spirogyra spp., 23.07.2020, the bed of the Upper Angara River; Spirogyra “morphotype 1”, 23.07.2020, near the settlement of Nizhneangarsk; 8 – Spirogyra spp., 18.09.2019, coastal lake at the base of the coastal cliff (settlement of Sakhyurta); Spirogyra “morphotype 1”, 18.09.2019, settlement of Khuzhir, cape Shamanka; 9 – median.

Download (121KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Average content (± standard deviation) of Na, Ca and K in dry mass of Spirogyra spp. Spirogyra spp. samples were collected: 15.09.2018, mouth of the Chernaya River; 28.07.2016, Listvennichny Bay; 27.09.2020, Berezovy Cape; 13.09.2019, Kultuk Bay; 10.08.2019, Senogda Bay; 12.06.2018, near the settlement of Zarechny; 10.08.2019, near the settlement of Zarechny; 23.07.2020, bed of the Verkhnyaya Angara River, 18.09.2019, coastal lake at the base of the coastal ledge (settlement of Sakhyurta).

Download (83KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Content of Li, Na, Mn, Ba in Spirogyra “morphotype 1” and typical Baikal benthic algae (1–40 – sampling stations (Fig. 1)).

Download (441KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Content of Mg, P, S, Cl, K, Ca, Sr in Spirogyra “morphotype 1” and typical Baikal benthic algae (1–40 – sampling stations (Fig. 1)).

Download (572KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. KBN for median content of elements in Spirogyra “morphotype 1” and benthic algae of the littoral zone of Lake Baikal.

Download (110KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. The content of elements (± standard deviation) in Baikal water and interstitial water collected from holes on the beach in the splash zone under a mass of rotting spirogyra (Min, mg/l – water mineralization).

Download (136KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Graph of coordinates of cluster centers. Variables: 1 – ∑С in the composition of spirogyra Na, Mg, P, S, Cl, Ca, Li, Al, Si, Mn, Zn, Ba; 2 – ∑С Na Cl P Mn; 3 – ∑С of all determined elements.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».