Dolichospermum lemmermannii (Nostocales) bloom in world’s deepest Lake Baikal (East Siberia): abundance, toxicity and factors influencing growth

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Mass development of the cyanobacteria Dolichospermum (D. lemmermannii as the dominant species) was reported in the coastal zone of Bol’shye Koty Bay (western coast of the southern basin), towards the end of July to the beginning of August in 2019. Blooms were observed as 1–1.5-m wide bands adjoining the shoreline and stretched uninterrupted over 2 km. Abundance of cyanobacteria in blooms varied within 7.2–71.9 thousand cell mL-1, with 0.73–7.20 g m-3 biomass attained. Maximal concentration was observed opposite the biological station of Irkutsk State University, a frequently visited place that was hosting participants of several conferences at that time. Hydrochemical analysis of samples collected four days after continuous heavy rains showed much higher concentrations of nutrients in contrast with the data obtained a week before (24 July), which is normal for that season. Nutrient concentrations were elevated relative to long term averages by 3 to 30 fold: with phosphate concentrations up to 0.200 mg L-1, ammonium ions 0.29 mg L-1, and nitrates 0.31 mg L-1. Possible reasons for the harmful freshwater cyanobacterial bloom that is unusual for this part of the lake are discussed. Excessive proliferation of common cyanobacteria D. lemmermannii in the open lake areas was affected by several factors: long-lasting heavy rains, zero wind, high air (from 13–15°С at night to 29°С in daytime) and water temperatures (from 15°С to 19.2°С); and absence of isolated septic tanks in the nearshore zone.

Авторлар туралы

N. Bondarenko

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

I. Tomberg

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5415-9867
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

A. Shirokaya

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

O. Belykh

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1188-7351
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

I. Tikhonova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

G. Fedorova

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Russian State University of Justice

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033; Ivana Franko Str., 23a, Irkutsk, 664074

O. Netsvetaeva

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

E. Eletskaya

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

O. Timoshkin

Limnological Institute, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shirokaya@bk.ru
Ресей, Ulan-Batorskaya Str., 3, Irkutsk, 664033

Әдебиет тізімі

  1. Andreyuk E.I., Kopteva Zh.P., Zanina V.V. 1990. Tsianobacterii [Cyanobacteria]. Kiev: Naukova Dumka. (in Russian)
  2. Antipova N.L. 1974. Annual fluctuations of phytoplankton in Lake Baikal in Bol’shye Koty region during 1960-1970. In: Kozhova O.M. (Ed.), Produktivnost’ Baikala i antropogennyye izmeneniya yego prirody [Productivity and anthropogenic changes in Lake Baikal]. Irkutsk, pp. 75-84. (in Russian)
  3. Belyakova R.N., Voloshko L.N., Gavrilova O.V. et al. 2006. Vodorosli, vyzyvayushchiye «tsveteniye» vodoyomov Severo-Zapada Rossii [Bloom-forming algae in water bodies of Northwestern Russia]. Moscow: KMK Scientific Press. (in Russian)
  4. Belykh O.I., Gladkikh A.S., Sorokovikova E.G. et al. 2015a. Saxitoxin-producing cyanobacteria in Lake Baikal. Contemporary Problems of Ecology 8: 186-192. doi: 10.1134/S199542551502002X
  5. Belykh O.I., Glagkikh A.S., Tikhonova I.V. et al. 2015b. Identification of cyanobacterial producers of shellfish paralytic toxins in Lake Baikal and reservoirs of the Angara River. Microbiology 84: 98-99. doi: 10.1134/S0026261715010038
  6. Belykh O.I., Sorokovikova E.G. 2003. Autotrophic picoplankton in Lake Baikal: abundance, dynamics, and distribution. Aquatic Ecosystem Health & Management 6: 251-261. doi: 10.1080/14634980301489
  7. Belykh O.I., Sorokovikova E.G., Saphonova T.A. et al. 2006. Autotrophic picoplankton of Lake Baikal: composition, abundance and structure. Hydrobiologia 568: 9-17. doi: 10.1007/s10750-006-0340-8
  8. Belykh O.I., Tikhonova I.V., Kuzmin A.V. et al. 2016. First detection of benthic cyanobacteria in Lake Baikal producing paralytic shellfish toxins. Toxicon 121: 36-40. doi: 10.1016/j.toxicon.2016.08.015
  9. Bondarenko N.A. 2009. Ecology and taxonomic diversity of plankton algae in the lakes of mountainous region of Eastern Siberia. Dr. Sc. Dissertation, Papanin Institute for Biology of Inland Waters of the Russian Academy of Sciences, Borok, Russia. (in Russian)
  10. Bondarenko N.A., Belykh O.I., Logacheva N.F. et al. 2012. Microalgae in Lake Baikal shallows. Izvestiya Irkutskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya «Biologiya. Ekologiya» [The Bulletin of Irkutsk State University. Series “Biology. Ecology”] 5: 88-102. (in Russian)
  11. Bondarenko N.A., Logacheva N.F. 2017. Structural changes in phytoplankton of the littoral zone of Lake Baikal. Hydrobiological Journal 53: 16-24. doi: 10.1615/HydrobJ.v53.i2.20
  12. Bondarenko N.A., Shchur L.A. 2007. Cyanophyta planktona nebol’shikh vodoyomov Vostochnoy Sibiri [Planktonic Cyanophyta inhabiting small-sized water bodies of Eastern Siberia]. Algology 1: 26-41. (in Russian)
  13. Briand J.F., Robillot C., Quiblier-Lloberas C. et al. 2002. Environmental context of Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria) blooms in a shallow pond in France. Water Research 36: 3183-3192. doi: 10.1016/S0043-1354(02)00016-7
  14. Chaffin J.D., Mishra S., Kane D.D. et al. 2019. Cyanobacterial blooms in the central basin of Lake Erie: potentials for cyanotoxins and environmental drivers. Journal of Great Lakes Research 45: 277-289. doi: 10.1016/j.jglr.2018.12.006
  15. Chorus I., Bartram J. 1999. Toxic cyanobacteria in water: a guide to their public health consequences, monitoring and management. London: E & FN Spon.
  16. Current approaches to cyanotoxin risk assessment, risk management and regulations in different сountries. 2012. In: Chorus I. (Ed.). Dessau-Roßlau: Federal Environment Agency. URL: http://www.uba.de/uba-info-medien-e/4390.html
  17. Ecology of cyanobacteria II. Their diversity in space and time. 2012. In: Whitton B.A. (Ed.). Netherlands: Springer.
  18. Ermolayev V.I. 1974. Pond algae of the Taymyr Peninsula. In: 6th International Symposium “Biological Problems of the North”, pp. 8-12. (in Russian)
  19. Hickel B. 1988. Unexpected disappearance of cyanophyte blooms in Plubsee (North Germany). Algological Studies 80: 545-554.
  20. Ho J.C., Michalak A.M. 2015. Challenges in tracking harmful algal blooms: a synthesis of evidence from Lake Erie. Journal of Great Lakes Research 41: 317-325. doi: 10.1016/j.jglr.2015.01.001
  21. Izmest’eva L.R. 1988. Phytoplankton structure and succession. In: Izmest’eva L.R., Kozhova O.M. (Eds.), Dolgosrochnoye prognozirovaniye sostoyaniya ekosistem [Long-term prognosis of the state of ecosystems]. Novosibirsk, pp. 97-129. (in Russian)
  22. Jann-Para G., Schwob I., Feuillade M. 2004. Occurrence of toxic Planktothrix rubescens blooms in lake Nantua, France. Toxicon 43: 279-285. doi: 10.1016/j.toxicon.2003.12.005
  23. Khodzher T.V., Domysheva V.M., Sorokovikova L.M. et al. 2017. Current chemical composition of Lake Baikal water. Inland Waters 7: 250-258. doi: 10.1080/20442041.2017.1329982
  24. Kiselev I.A. 1956. Plankton research methods. In: Pavlovski E.N., Zhadin V.I. (Eds.), Zhizn’ presnykh vod SSSR [Freshwater life of the USSR], V. 4, part 1. Moscow–Leningrad, pp. 140-416. (in Russian)
  25. Komárek J., Anagnostidis K. 1998. Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bd. 19/3: Cyanoprokaryota [Freshwater flora of Central Europe, Bd. 19/3: Cyanoprokaryota]. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.
  26. Komarenko L.E., Vasilyeva I.I. 1975. Presnovodnyye diatomovyye i sinezel’onyye vodorosli vodoyomov Yakutii [The fresh-water diatoms and blue-greens of the water bodies of Yakutia]. Moscow: Nauka. (in Russian)
  27. Korneva L.G. 2015. Fitoplankton vodokhranilishch basseyna Volgi [Phytoplankton in the reservoirs of the Volga River basin]. Kostroma: Kostromskoy pechatnyi dom. (in Russian)
  28. Kozhova O.M. 1959. Systematic list of planktonic algae of Lake Baikal and some data on the biology of their dominant forms. Izvestiya Sibirskogo otdeleniya Akademii nauk SSSR [The Bulletin of the Siberian Branch of the USSR Academy of Sciences] 10: 112-124. (in Russian)
  29. Kravtsova L.S., Izhboldina L.A., Khanaev I.V. et al. 2014. Nearshore benthic blooms of filamentous green algae in Lake Baikal. Journal of Great Lakes Research 40: 441-448. doi: 10.1016/j.jglr.2014.02.019
  30. Kurashov E.A., Barbashova M.A., Dudakova D.S. et al. 2018. Ecosystem of Lake Ladoga: current state and trends of its change in the late 20th – early 21st centuries. Biosfera [Biosphere] 10: 65-121. doi: 10.24855/BIOSFERA.V1012.439 (in Russian)
  31. Lepisto L., Rapala J., Lyra C. et al. 2005. Occurrence and toxicity of cyanobacterial blooms dominated by Anabaena lemmermannii P. Richter and Aphanizomenon spp. in boreal lakes in 2003. Algological Studies 117: 315-328. doi: 10.1127/1864-1318/2005/0117-0315
  32. Meyer K.I. 1930. Introduction to algal flora of Lake Baikal. Byulleten’ Moskovskogo Obshchestva Ispytateley Prirody. Otdel Biologicheskiy [Bulletin of Moscow Society of Naturalists. Biological series] 39: 179-392. (in Russian)
  33. Osobennosti struktury ekosistem ozyor Kraynego Severa (Na primere ozyor Bol’shezemel’skoy tundry) [Structure of lake ecosystems in the far north]. 1994. In: Drabkova V.G., Trifonova I.S. (Eds.). Saint-Petersburg: Nauka. (in Russian)
  34. Paerl H.W., Fulton R.S., Moisander P.H. et al. 2001. Harmful freshwater algal blooms, with an emphasis on cyanobacteria. The Scientific World Journal 1: 76-113. doi: 10.1100/tsw.2001.16
  35. Popovskaya G.I. 1991. Baikal phytoplankton and its long-term fluctuations (1958–1990). Dr. Sc. Dissertation, Central Siberian Botanical Garden of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia. (in Russian)
  36. Rapala J., Robertson A., Negri A.P. et al. 2005. First report of saxitoxin in Finnish lakes and possible associated effects on human health. Environmental Toxicology 20: 331-340. doi: 10.1002/tox.20109
  37. Salmaso N., Capelli C., Shams S. et al. 2015. Expansion of bloom-forming Dolichospermum lemmermannii (Nostocales, Cyanobacteria) to the deep lakes south of the Alps: colonization patterns, driving forces and implications for water use. Harmful Algae 50: 76-87. doi: 10.1016/j.hal.2015.09.008
  38. Sirenko L.A., Gavrilenko M.Ya. 1978. «Tsveteniye» vody i evtrofirovaniye (metody yego ogranicheniya i ispol’zovaniye sestona) [Water blooming and eutrophication]. Kiev: Naukova Dumka. (in Russian)
  39. Sitoki L., Kurmayer R., Rott E. 2012. Spatial variation of phytoplankton composition, biovolume, and resulting microcystin concentrations in the Nyanza Gulf (Lake Victoria, Kenya). Hydrobiologia 691: 109-122. doi: 10.1007/s10750-012-1062-8
  40. Sterner R.W., Reinl K.L., Lafrancois B.M. et al. 2020. A first assessment of cyanobacterial blooms in oligotrophic Lake Superior. Limnology & Oceanography 9999: 1-15. doi: 10.1002/lno.11569
  41. Technical manual for wet deposition monitoring in East Asia. 2000. URL: https://www.eanet.asia/wp-content/uploads/2019/04/techwet.pdf
  42. Timoshkin O.A., Moore M.V., Kulikova N.N. et al. 2018. Groundwater contamination by sewage causes benthic algal outbreaks in the littoral zone of Lake Baikal (East Siberia). Journal of Great Lakes Research 44: 230-244. doi: 10.1016/j.jglr.2018.01.008
  43. 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? Journal of Great Lakes Research 42: 487-497. doi: 10.1016/j.jglr.2016.02.011
  44. Tomberg I.V., Sakirko M.V., Domysheva V.M. et al. 2012. First data on the chemical composition of interstitial waters in the splash zone of Lake Baikal. Izvestiya Irkutskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya «Biologiya. Ekologiya» [The Bulletin of Irkutsk State University. Series “Biology. Ecology”] 5: 64-74. (in Russian)
  45. Votintsev K.К., Meshcheryakova A.I., Popovskaya G.I. 1975. Krugovorot organicheskogo veshchestva v ozere Baikal [Turnover of organic matter in Lake Baikal]. Novosibirsk: Nauka. (in Russian)
  46. Wetzel R.G., Likens G.E. 2000. Limnological analyses. New York: Springer Science.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Bondarenko N.A., Tomberg I.V., Shirokaya A.A., Belykh O.I., Tikhonova I.V., Fedorova G.A., Netsvetaeva O.G., Eletskaya E.V., Timoshkin O.A., 2025

Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

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».