Временная и пространственная динамика растительных пигментов в донных отложениях водохранилищ Волжского каскада

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены данные по содержанию растительных пигментов в донных отложениях (ДО) водохранилищ р. Волги в летний период 2015–2021 гг. Показано, что продукционные свойства бентали не изменились по сравнению с таковыми в конце ХХ в. Концентрации хлорофилла а и продуктов его деградации – феопигментов в верхнем 5-сантиметровом слое ДО уменьшаются от Верхней к Нижней Волге, за исключением Чебоксарского водохранилища с высокими значениями пигментных показателей. Пространственная динамика пигментов в ДО зависит от морфометрии водохранилищ и гидродинамической активности, влияющей на распределение грунтов. Концентрации осадочных пигментов положительно связаны с содержанием органического вещества, влажностью ДО, суммарным вкладом алевритовой и пелитовой фракций, отрицательно – со скоростью течения, средним диаметром частиц и объемной массой грунта. Показано ослабление связи пигментов с глубиной в водохранилищах нижней части каскада. Временные изменения содержания осадочных пигментов в водохранилищах за исследуемый период не выявлены. Согласно средним концентрациям пигментов, трофическое состояние бентали Иваньковского водохранилища характеризуется как гипертрофное, Угличского, Рыбинского, Горьковского, Чебоксарского – эвтрофное, Куйбышевского, Саратовского, Волгоградского – мезотрофное, незарегулированной Волги – олиготрофное. Содержание осадочных пигментов в пересчете на условную биомассу водорослей представлено незначительной частью (0.24–0.86%) первичной продукции фитопланктона – основного продуцента органического вещества в водохранилищах р. Волги.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Л. Е. Сигарева

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sigareva@ibiw.ru
Россия, пос. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл.

Н. А. Тимофеева

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук

Email: sigareva@ibiw.ru
Россия, пос. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл.

В. В. Законнов

Институт биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина Российской академии наук

Email: sigareva@ibiw.ru
Россия, пос. Борок, Некоузский р-н, Ярославская обл.

Список литературы

  1. Гончаров А.В., Сахарова Е.Г., Фролова Н.Л., Полянин В.О. 2024. Особенности изменения фитопланктона по длине р. Урал в условиях эвтрофирования // Биология внутр. вод. № 1. С. 108. https://doi.org/10.31857/S0320965224010094
  2. Дзюбан А.Н. 2010. Деструкция органического вещества и цикл метана в донных отложениях внутренних водоемов. Ярославль: Принтхаус.
  3. Законнов В.В., Законнова А.В. 2008. Географическая зональность осадконакопления в системе водохранилищ Волги // Изв. РАН. Сер. геогр. № 2. С. 105.
  4. Казанцева Т.И., Адамович Б.В. 2022. Факторы, в наибольшей степени определяющие динамику озерных экосистем при переменной нагрузке биогенными элементами: анализ данных многолетнего мониторинга Нарочанских озер // Сиб. экол. журн. Т. 29. № 4. С. 390.
  5. Лазарева В.И., Степанова И.Э., Цветков А.И. и др. 2018. Кислородный режим водохранилищ Волги и Камы в период потепления климата: последствия для зоопланктона и зообентоса // Тр. Ин-та биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН. Вып. 81 (84). С. 47.
  6. Минеева Н.М. 2009. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус. 279 с.
  7. Минеева Н.М., Семадени И.В., Макарова О.С. 2025. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ: современное состояние, тенденции многолетних изменений // Биология внутр. вод. № 1. С. 3. https://doi.org/10.31857/S0320965225010011
  8. Номоконова В.И. 1989. Седиментация фитопланктона и его содержание в донных отложениях // Экология фитопланктона Куйбышевского водохранилища. Л.: Наука. С. 237.
  9. Пивоварова З.И., Стадник В.В. 1988. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат.
  10. Сигарева Л.Е. 2012. Хлорофилл в донных отложениях волжских водоемов. М.: Тов-во науч. изданий КМК.
  11. Сигарева Л.Е., Тимофеева Н.А. 2018. Содержание растительных пигментов в донных отложениях водохранилищ Волги // Тр. Ин-та биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН. Вып. 81(84). С. 105.
  12. Сигарева Л.Е., Законнов В.В., Шарапова Н.А. 2000. Оценка экологического состояния оз. Плещеево по пигментным характеристикам донных отложений // Проблемы региональной экологии. № 6. С. 100.
  13. Сигарева Л.Е., Пырина И.Л., Тимофеева Н.А. 2016. Межгодовая динамика растительных пигментов в воде и донных отложениях Рыбинского водохранилища // Тр. Ин-та биологии внутр. вод им. И.Д. Папанина РАН. Вып. 76 (79). С. 119.
  14. Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. 2018. М.: РАН.
  15. Теканова Е.В., Калинкина Н.М., Макарова Е.М., Смирнова В.С. 2023. Современное трофическое состояние и качество воды Онежского озера // Биология внутр. вод. № 6. С. 740. https://doi.org/10.31857/S0320965223060335
  16. Шимараева С.В., Пислегина Е.В., Кращук Л.С. и др. 2017. Динамика хлорофилла a в пелагиали Южного Байкала в период прямой температурной стратификации // Биология внутр. вод. № 1. С. 60. https://doi.org/10.7868/S0320965217010168
  17. Александров С.В. 2024. Многолетние изменения первичной продукции планктона в лагунной экосистеме Вислинского залива Балтийского моря // Биология внутр. вод. № 1. С. 43. https://doi.org/10.31857/S0320965224010037
  18. Alvarez-Cobelas M., Rojo C., Benavent-Corai J. 2019. Long-term phytoplankton dynamics in a complex temporal realm // Sci. Rep. V. 9. article number 15967. https://doi.org/10.1038/s41598-019-52333-z
  19. Bernát G., Boross N., Somogyi B. et al. 2020. Oligotrophication of Lake Balaton over a 20-year period and its implications for the relationship between phytoplankton and zooplankton biomass // Hydrobiologia. V. 847. № 19. P. 3999. https://doi.org/10.1007/s10750-020-04384-x
  20. Buchaca T., Catalan J. 2007. Factors influencing the variability of pigments in the surface sediments of mountain lakes // Freshwater Biol. V. 52. № 7. P. 1365. https://doi.org/10.1111/j.1365-2427.2007.01774.x
  21. Buchaca T., Kosten S., Lacerot G. et al. 2019. Pigments in surface sediments of South American shallow lakes as an integrative proxy for primary producers and their drivers // Freshwater Biol. V. 64. № 8. P. 1437. https://doi.org/10.1111/fwb.13317
  22. Burge D.R.L., Edlund M.B., Frisch D. 2018. Paleolimnology and resurrection ecology: The future of reconstructing the past // Evol. Appl. V. 11. № 1. P. 42. https://doi.org/10.1111/eva.12556
  23. Cardoso-Silva S., Mizael J.O.S.S., Frascareli D. et al. 2022. Geochemistry and sedimentary photopigments as proxies to reconstruct past environmental changes in a subtropical reservoir // Environ. Sci. Pollut. Res. V. 29. № 19. P. 28 495. https://doi.org/10.1007/s11356-022-18518-2
  24. Cochrane S.K.J., Denisenko S.G., Renaud P.E. et al. 2009. Benthic macrofauna and productivity regimes in the Barents Sea: ecological implications in a changing Arctic // J. Sea Res. V. 61. № 4. P. 222. https://doi.org/10.1016/j.seares.2009.01.003
  25. Gangi D., Plastani M.S., Laprid C. et al. 2020. Recent cyanobacteria abundance in a large sub-tropical reservoir inferred from analysis of sediment cores // J. Paleolimnol. V. 63. № 3. P. 195. https://doi.org/10.1007/s10933-020-00110-8
  26. Guimarães B.M.D.M., Neto I.E.L. 2023. Chlorophyll-a prediction in tropical reservoirs as a function of hydroclimatic variability and water quality // Environ. Sci. Pollut. Res. V. 30. P. 91028. https://doi.org/10.1007/s11356-023-28826-w
  27. Gushulak C.A., Leavitt P.R., Cumming B.F. 2021. Basin-specific records of lake oligotrophication during the middle-to-late Holocene in boreal northeast Ontario, Canada // The Holocene. V. 31. № 10. P. 1539. https://doi.org/10.1177/09596836211025972
  28. Hofmann A.M., Kuefner W., Mayr C. et al. 2021. Unravelling climate change impacts from other anthropogenic influences in a subalpine lake: a multi-proxy sediment study from Oberer Soiernsee (Northern Alps, Germany) // Hydrobiologia. V. 848. № 18. P. 4285. https://doi.org/10.1007/s10750-021-04640-8
  29. Leavitt P.R. 1993. A review of factors that regulate carotenoid and chlorophyll deposition and fossil pigment abundance // J. Paleolimnol. V. 9. № 2. P. 109. https://doi.org/10.1007/BF00677513
  30. Leavitt P.R., Findlay D.L. 1994. Comparison of fossil pigments with 20 years of phytoplankton data from eutrophic Lake 227, Experimental Lakes Area, Ontario // Can. J. Fish Aquat. Sci. V. 51. № 10. P. 2286. https://doi.org/10.1139/f94-232
  31. Lorenzen C.J. 1967. Determination of chlorophyll and pheopigments: shectrophotometric equations // Limnol., Oceanogr. V. 12. № 2. P. 343. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0343
  32. Makri S., Lami A., Lods-Crozet B. et al. 2019. Reconstruction of trophic state shifts over the past 90 years in a eutrophicated lake in western Switzerland, inferred from the sedimentary record of photosynthetic pigments // J. Paleolimnol. V. 61. № 2. P. 129. https://doi.org/10.1007/s10933-018-0049-5
  33. 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
  34. Ostrovsky I., Yacobi Y.Z. 1999. Organic matter and pigments in surface sediments: possible mechanims of their horizontal distributions in a stratified lake // Can. J. Fish Aquat. Sci. V. 56. № 6. P. 1001. https://doi.org/10.1139/f99-032
  35. Reuss N., Leavitt P.R., Hall R.I. et al. 2010. Development and application of sedimentary pigments for assessing effects of climatic and environmental changes on subarctic lakes in northern Sweden // J. Paleolimnol. V. 43. № 1. P. 149. https://doi.org/10.1007/s10933-009-9323-x
  36. 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
  37. Trifonova I.S., Davydova N.N. 1983. Diatoms in the plankton and sediments of two lakes of different trophic type // Hydrobiologia. V. 103. № 1. P. 265. https://doi.org/10.1007/BF00028464
  38. 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
  39. Waters M.N., Golladay S.W., Patrick C.H. et al. 2015. The potential effects of river regulation and watershed land use on sediment characteristics and lake primary producers in a large reservoir // Hydrobiologia. V. 749. № 1. P. 15. https://doi.org/10.1007/s10750-014-2142-8
  40. Zabaleta B., Achkar M., Aubriot L. 2021. Hotspot analysis of spatial distribution of algae blooms in small and medium water bodies // Environ. Monit. Assess. V. 193. Article number 221. https://doi.org/10.1007/s10661-021-08944-z

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Соотношение площадей грунтов (%) в волжских водохранилищах по данным грунтовых съемок 1992–2016 гг. 1 – крупнозернистые наносы, 2 – тонкодисперсные отложения, 3 – трансформированные грунты. Здесь и на рис. 2, И – Иваньковское, У – Угличское, Р – Рыбинское, Г – Горьковское, Ч – Чебоксарское, К – Куйбышевское, С – Саратовское, В – Волгоградское водохранилища.

Скачать (73KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Среднее содержание Хл + Ф (мкг/г с.о.) (а, в, д) и Хл + Ф (мг/г ОВ) (б, г, е) в ДО водохранилищ р. Волги в разные годы наблюдений. 1 – 2015, 2 – 2016, 3 – 2017, 4 – 2018, 5 – 2019, 6 – 2020, 7 – 2021 г.

Скачать (224KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Связь содержания осадочных пигментов (мкг/г с.о.) со скоростью течения (а) и характеристиками ДО: концентрацией ОВ (б), % с.о., влажностью (в), сухой объемной массой (г), содержанием суммарной алевритовой и пелитовой фракции (д) и средним диаметром частиц (е) по данным 2016 г. (n = 108).

Скачать (278KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Межгодовая динамика суммарной концентрации Хл + Ф (мкг/г с.о.) в верхнем слое донных отложений Верхней (а), Средней (б), Нижней (в) и незарегулированной (г) р. Волги (2015–2021 гг.).

Скачать (154KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025