Comparative analysis of Structure in benthic Invertebrates communities of Upper (riverine) parts of reservoirs in Kama river cascade

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Comparative analysis of taxonomic and trophic structures of benthic invertebrates’ communities had been carried out based on collections from riverine parts of Kama (2012), Votkinsk (2010) and Nizhnekamsk (2015) reservoirs. Species list is given, trends of changes in benthic fauna are shown. They are depauperization on specific and generic levels, decrease in ratio of mayflies, stoneflies and caddisflies, in absolute and relative species richness of chironomids, also in ratio of Tanitarsinae among chironomids, increase in mollusks and crustaceans’ species richness. Major trend of changes in quantitative aspect downstream among riverine parts of studied reservoirs is increase of absolute and relative biomass density in filterators and scrapers, which are gastropods and large bivalve mollusks.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. V. Pozdeev

Saint-Petersburg Research Center of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: pozdeev@spbrc.nw.ru
Russian Federation, Saint-Petersburg

V. V. Bezmaternykh

Perm Branch of Russian Federal Research Institute of Fisheries and Oceanography (VNIRO)

Email: pozdeev@spbrc.nw.ru
Russian Federation, Perm

References

  1. Алексевнина М.С., Истомина А.М. 2008. Макробеспозвоночные – каспийские вселенцы в камских водохранилищах и реках бассейна р. Камы // Биология внутр. вод. № 3. С. 61.
  2. Алексевнина М.С., Преснова Е.В. 2017. Изменение структуры бентоценозов Воткинского водохранилища за время его существования (1964–2014 гг.) // Вестн. Пермск. ун-та. Биология. № 3. С. 328.
  3. Баканов А.И. 1997. Использование характеристик разнообразия зообентоса для мониторинга состояния пресноводных экосистем // Мониторинг биоразнообразия. М.: Ин-т проблем эволюции и экологии РАН. С. 278.
  4. Безматерных В.В., Поздеев И.В., Огородов С.П. и др. 2023. Специализированное программное обеспечение сопровождения экологических исследований гидробионтов // Антропогенное влияние на водные организмы и экосистемы: Сб. матер. VIII Всерос. конф. по водной экотоксикологии, посвященной 85-летию со дня рождения Б.А. Флерова. Борок: Ин-т биологии внутр. вод РАН. С. 218.
  5. Бенинг А.Л. 1928. Материалы по гидрофауне реки Камы: Материалы по гидрофауне придаточных систем р. Волги. Саратов.
  6. Громов В.В. 1947. Характеристика донной фауны участка Камы от с. Галево до устья р. Белой // Изв. ест.-н. ин-та при Молотовском гос. ун-те им. М. Горького. Т. 12. № 5. С. 177.
  7. Даценко Ю.С., Пуклаков В.В. 2020. Имитационное моделирование гидроэкологического режима Нижнекамского водохранилища // Водн. ресурсы. Т. 47. № 5. С. 515. https://doi.org/10.31857/S0321059620050065
  8. Двинских С.А., Китаев А.Б. 2008. Гидрология камских водохранилищ. Пермь: Пермcк. гос. ун-т.
  9. Денисенко С.Г., Барбашова М.А., Скворцов В.В. и др. 2013. Результаты оценки экологического благополучия сообществ зообентоса по индексу “разности выравненностей” (DE’) // Биология внутр. вод. Т. 2013. № 1. С. 465. https://doi.org/10.7868/S0320965212040079
  10. Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В., Загорская Е.П. и др. 2008. Распределение инвазионных видов в составе донных сообществ Куйбышевского водохранилища: анализ многолетних исследований // Изв. Самар. науч. центра РАН. Т. 10. № 2. С. 547.
  11. Истомина А.М. 2017. Современное состояние макрозообентоса Камского и Воткинского водохранилищ // Вестн. Пермск. ун-та. Биология. № 3. С. 279.
  12. Комарова Т.И. 1991. Мизиды. Киев: Наук. думка.
  13. Курина Е.М., Селезнев Д.Г. 2019. Анализ закономерностей организации комплексов видов макрозообентоса понто-каспийского и понто-азовского происхождения в водохранилищах Средней и Нижней Волги // Экология. Т. 2018. № 1. С. 62. https://doi.org/10.1134/S0367059719010050
  14. Мельникова А.В., Ахметзянова Н.Ш. 2018. Сообщество донных беспозвоночных Нижнекамского водохранилища по данным исследований 2017 года // Современное состояние Нижнекамского водохранилища. Казань: ФГБНУ “ГосНИОРХ”. С. 51.
  15. Мордухай-Болтовской Ф.М., Дзюбан Н.А. 1966. Формирование фауны беспозвоночных крупных водохранилищ // Экология водных организмов. М.: Наука. С. 98.
  16. Научно-прикладной справочник: Основные гидрологические характеристики рек бассейна Камы. 2015. Ливны: Мухаметов Г.В.
  17. Определитель насекомых Дальнего Востока России. 2006. Владивосток: Дальнаука.
  18. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. 1997. СПб.: Зоол. ин-т РАН.
  19. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. 1999. СПб.: Наука.
  20. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. 2001. СПб.: Наука.
  21. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. 2016. М.; СПб.: Т-во науч. изданий КМК.
  22. Перова С.Н., Щербина Г.Х. 2018. Зообентос глубоководной зоны водохранилища // Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН. С. 242.
  23. Поздеев И.В., Митрофанова Д.А. 2018. Роль беспозвоночных-вселенцев в донных сообществах Нижнекамского водохранилища // Современное состояние Нижнекамского водохранилища. Казань: ФГБНУ “ГосНИОРХ”. С. 63.
  24. Томилина И.И., Гапеева М.В., Ложкина Р.А. 2018. Изменение качества воды и донных отложений Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища по химическим и токсикологическим показателям за период 1961–2017 гг. // Тр. Ин-та биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН. Т. 83. № 86. С. 32.
  25. Чуйко Г.М., Подгорная В.А. 2018. Пространственное распределение органических загрязняющих веществ в экосистеме водохранилища (ретроспективный аналитический обзор) // Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН. С. 357.
  26. Щербина Г.Х. 1993. Годовая динамика макрозообентоса открытого мелководья Волжского плеса Рыбинского водохранилища // Тр. Ин-та биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН. Т. 69(72). С. 108.
  27. Щербина Г.Х., Перова С.Н., Пряничникова Е.Г. 2018. Донные виды-вселенцы // Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. М.: РАН. С. 324.
  28. Яковлева А.В., Яковлев В.А. 2014. Чужеродные бентосные беспозвоночные в верховьях Куйбышевского водохранилища. Казань: Отечество.
  29. Armitage P.D. 1976. A quantitative study of the invertebrate fauna of the river tees below Cow Green Reservoir // Freshwater Biol. V. 6. P. 229. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.1976.tb01609.x
  30. Armitage P.D. 1987. The classification of tailwater sites receiving residual flows from upland reservoirs in Great Britain, using macroinvertebrate data // Reg. Streams. N.Y.: Springer US. P. 131. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-5392-8_9
  31. Behning A. 1924. Einige Ergebnisse qualitativer und quantitativer Untersuchungen der Bodenfauna der Wolga // SIL Proceedings. V. 2. № 1. P. 71. https://doi.org/10.1080/03680770.1924.11898296
  32. Benítez-Mora A., Camargo J.A. 2014. Ecological responses of aquatic macrophytes and benthic macroinvertebrates to dams in the Henares River Basin (Central Spain) // Hydrobiologia. V. 728. № 1. P. 167. https://doi.org/10.1007/s10750-014-1816-6
  33. Boon P.J. 1988. The impact of river regulation on invertebrate communities in the U.K. // Reg. Rivers: Res. Manag. V. 2. № 3. P. 389. https://doi.org/https://doi.org/10.1002/rrr.3450020314
  34. Clarke K.R., Warwick R.M. 2001. A further biodiversity index applicable to species lists: variation in taxonomic distinctness // Mar. Ecol. Prog. Ser. V. 216. P. 265. https://doi.org/10.3354/meps216265
  35. Copilaș-Ciocianu D., Sidorov D. 2022. Taxonomic, ecological and morphological diversity of Ponto-Caspian gammaroidean amphipods: a review // Org. Divers. Evol. V. 22. № 2. P. 285. https://doi.org/10.1007/s13127-021-00536-6
  36. Cortes R.M.V., Ferreira M.T., Oliveira S.V. et al. 1998. Contrasting impact of small dams on the macroinvertebrates of two Iberian Mountain rivers // Hydrobiologia. V. 389. № 1. P. 51. https://doi.org/10.1023/A:1003599010415
  37. Grzybkowska M., Leszczyńska J., Głowacki Ł. et al. 2020. Some aspects of the ecological niche of chironomids associated with submersed aquatic macrophytes in a tailwater // Knowl. Manag. Aquat. Ecosyst. № 421. P. 22. https://doi.org/10.5324/fn.v31i0.1379
  38. Grzybkowska M., Kurzawski M., Dukowska M. 2012. Response of Chironomidae (Diptera) to impoundments in lowland streams // Fauna Norv. V. 31. P. 25. https://doi.org/10.1051/kmae/2020015
  39. Han M., Yu H., Zhou B. et al. 2012. The impact of run-of stream dams on benthic macroinvertebrate assemblages in urban streams // Acta Ecologica Sinica. V. 32. № 2. P. 380. https://doi.org/10.5846/stxb201012081751
  40. Hauer F.R., Stanford J.A. 1991. Distribution and abundance of Trichoptera in a large regulated river // SIL Proceedings. 1922–2010. V. 24. № 3. P. 1636. https://doi.org/10.1080/03680770.1989.11899040
  41. Hynes H. 1970. The Ecology of Running Water. Toronto: University of Toronto Press.
  42. Jalon D.G. de, Tánago M.G. del, Casado C. 1992. Ecology of regulated streams in Spain: An overview // Limnetica. V. 8. P. 161.
  43. Krajenbrink H.J., Acreman M., Dunbar M.J. et al. 2019. Macroinvertebrate community responses to river impoundment at multiple spatial scales // Sci. Tot. Environ. V. 650. P. 2648. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.264
  44. Kuiper J.J., Janse J.H., Teurlincx S. et al. 2014. The impact of river regulation on the biodiversity intactness of floodplain wetlands // Wetl. Ecol. Manag. V. 22. № 6. P. 647. https://doi.org/10.1007/s11273-014-9360-8
  45. Ladrera R., Rieradevall M., Prat N. 2015. Massive growth of the invasive algae Didymosphenia geminata associated with discharges from a Mountain Reservoir alters the taxonomic and functional structure of macroinvertebrate community // River Res. Appl. V. 31. № 2. P. 216. https://doi.org/10.1002/rra.2731
  46. Mandaville S. 2002. Benthic macroinvertebrates in freshwaters – taxa tolerance values, metrics, and protocols. Project H-1. Soil & Water Conservation Society of Metro Halifax, Nova Scotia.
  47. Martínez A., Larrañaga A., Basaguren A. et al. 2013. Stream regulation by small dams affects benthic macroinvertebrate communities: from structural changes to functional implications // Hydrobiologia. V. 711. № 1. P. 31. https://doi.org/10.1007/s10750-013-1459-z
  48. Milner V.S., Yarnell S.M., Peek R.A. 2019. The ecological importance of unregulated tributaries to macroinvertebrate diversity and community composition in a regulated river // Hydrobiologia. V. 829. № 1. P. 291. https://doi.org/10.1007/s10750-018-3840-4
  49. Miyake Y., Akiyama T. 2012. Impacts of water storage dams on substrate characteristics and stream invertebrate assemblages // J. Hydro-environment Res. V. 6. № 2. P. 137. https://doi.org/10.1016/j.jher.2012.01.006
  50. Monakov A.V. 2003. Feeding of Freshwater Invertebrates. Ghent, Belgium: Kenobi Productions.
  51. Moog O., Hartmann A. 2017. Fauna Aquatica Austriaca. A comprehensive species inventory of austrian aquatic organisms with ecological notes. Wien: Lieferung.
  52. Nelson D., Miller S.W. 2023. Longitudinal patterns of diversity and secondary production in a large regulated river // Hydrobiologia. V. 850. № 7. P. 1601. https://doi.org/10.1007/s10750-023-05166-x
  53. Okuku E., Tole M., Bouillon S. 2018. Role of a cascade of reservoirs in regulating downstream transport of sediment, carbon and nutrients: case study of tropical arid climate Tana River Basin // Lakes Reserv. V. 23. № 1. P. 43. https://doi.org/10.1111/lre.12206
  54. Pielou E.C. 1969. An introduction to mathematical ecology. N.Y.: Wiley-Interscience.
  55. Poznańska M., Werner D., Jabłońska-Barna I. et al. 2017. The survival and behavioural responses of a near-shore chironomid and oligochaete to declining water levels and sandy substratum drying // Hydrobiologia. V. 788. № 1. P. 231. https://doi.org/10.1007/s10750-016-3000-7
  56. Rice S.P., Greenwood M.T., Joyce C.B. 2001. Tributaries, sediment sources, and the longitudinal organisation of macroinvertebrate fauna along river systems // Can. J. Fish and Aquat. Sci. V. 58. № 4. P. 824. https://doi.org/10.1139/cjfas-58-4-824
  57. Saether O.A., Spies M. 2013. Fauna Europaea: Chironomidae // Fauna Europaea: Diptera, version 2.6. http://www.faunaeur.org.
  58. Sars G.O. 1896. Crustacea Caspia. Contributions to the knowledge of the carcinological fauna of the Caspian Sea. Amphipoda // Bull. de l’Acad. Imp. des Sc. de St.-Petersburg (Ser. 5). V. 4. № 5. P. 421.
  59. Timm T. 2009. A guide to the freshwater Oligochaeta and Polychaeta of Northern and Central Europe // Lauterbornia. V. 66. P. 1.
  60. Tokeshi M. 1995. Life cycles and population dynamics // The Chironomidae. Dordrecht: Springer Netherlands. P. 225. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0715-0_10
  61. Townsend C.R., Scarsbrook M.R., Dolédec S. 1997. The intermediate disturbance hypothesis, refugia, and biodiversity in streams // Limnol., Oceanogr. V. 42. № 5. P. 938. https://doi.org/10.4319/lo.1997.42.5.0938
  62. Valentin S., Wasson J.G., Philippe M. 1995. Effects of hydropower peaking on epilithon and invertebrate community trophic structure // Reg. Rivers: Res. Manag. V. 10. № 2–4. P. 105. https://doi.org/10.1002/rrr.3450100207
  63. Vilenica M., Previšić A., Ivković M. et al. 2016. Mayfly (Insecta: Ephemeroptera) assemblages of a regulated perennial Mediterranean river system in the Western Balkans // Biologia (Bratisl). V. 71. № 9. P. 1038. https://doi.org/10.1515/biolog-2016-0121
  64. Vinarski M.V., Kantor Y.I. 2016. Analytical catalogue of fresh and brackish water molluscs of Russia and adjacent countries. Moscow: IPEE RAS.
  65. Zhao B., Zeng Q., Wang J. et al. 2024. Impact of cascade reservoirs on nutrients transported downstream and regulation method based on hydraulic retention time // Water Res. V. 252. P. 121187. https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.121187

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the study area and location of zoobenthos sampling sections: a – Perm, b – Solikamsk, c – Neftekamsk sections.

Download (390KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Species richness, number of families and biomass of the main groups of zoobenthos in the river sections of the Kama reservoirs: 1 – oligochaetes, 2 – bivalves, 3 – gastropods, 4 – crustaceans, 5 – chironomids, 6 – others (polychaetes, leeches, mayflies, dragonflies, stoneflies, bugs, caddis flies, beetles, biting midges, chaoborids, long-legged flies, true flies).

Download (389KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Diagram of faunal similarity of river sections of Kama reservoirs, method of principal coordinates. Ellipse covers 90% of data in the group. 1 – Solikamsk, 2 – Perm, 3 – Neftekamsk sections.

Download (91KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Trophic structure of macrozoobenthos by abundance (a) and biomass (b). Guilds: 1 - omnivorous gatherers + grabbers; 2 - detritivores-swallowers; 3 - seston-phytodetritivores-filter feeders + gatherers; 4 - seston-phytodetritivores-filter feeders; 5 - phytodetritivores-gatherers; 6 - phytodetritivores-scrapers; 7 - others (omnivorous scrapers, omnivorous filter feeders, algophages, detritivores-gatherers, phytodetritivores-scrapers + gatherers, phytophages-filter feeders, poikilothermic hemophages, predators-grabbers, predators-suckers, saprosiophages).

Download (580KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences