Везде

RAS BiologyБиология внутренних вод Inland Water Biology

  • ISSN (Print) 0320-9652
  • ISSN (Online) 3034-5227

Temporal and Spatial Dynamics of Plant Pigments in Bottom Sediments of the Volga River Reservoirs

You can
PII
S0320965225010028-1
DOI
10.31857/S0320965225010028
Publication type
Article
Status
Published
Authors
L. E. Sigareva
  • Affiliation: Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume 18 / Issue number 1
Pages
16-26
Abstract
New data on the contents of plant pigments in bottom sediments of the Volga River reservoirs in the summer of 2015–2021 are presented. It has been shown that the production properties of benthal do not differ significantly from those at the end of the twentieth century. The concentrations of chlorophyll a and its degradation products, pheopigments, in the upper 5-cm layer of sediments decrease from the Upper Volga to the Lower Volga and its unregulated part, with the exception of the Cheboksary Reservoir with high values of pigment indicators. The spatial dynamics of sedimentary pigments largely depends on the morphometry of reservoirs and hydrodynamic activity affecting the distribution of bottom sediments. The concentrations of sedimentary pigments are positively related to the content of organic matter, water content, and the total contribution of aleuritic and pelitic fractions, and negatively related to the water current velocity, the mean diameter of particles, and volumetric mass of bottom sediments. It has been shown that the relationship between pigment content and depth in the reservoirs of the lower part of the cascade is weakened. During the study period, no temporal trends in the content of sedimentary pigments in reservoirs were identified. The average concentrations of sedimentary pigments in 2015–2021 characterize benthal in the Ivankovo reservoir as hypertrophic, in the Uglich, Rybinsk, Gorky, and Cheboksary reservoirs as eutrophic, in the Kuibyshev, Saratov, and Volgograd reservoir as mesotrophic, and in the unregulated Volga as oligotrophic. The content of chlorophyll a (with pheopigments) in bottom sediments in terms of the conditional biomass of algae amounts an insignificant part (0.24–0.86%) of the primary production of phytoplankton, the main producer of organic matter in the Volga River reservoirs.
Keywords
хлорофилл а феопигменты донные отложения трофическое состояние водохранилища р. Волга
Date of publication
18.09.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
20

References

  1. 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. 2. Дзюбан А.Н. 2010. Деструкция органического вещества и цикл метана в донных отложениях внутренних водоемов. Ярославль: Принтхаус.
  3. 3. Законнов В.В., Законнова А.В. 2008. Географическая зональность осадконакопления в системе водохранилищ Волги // Изв. РАН. Сер. геогр. № 2. С. 105.
  4. 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. 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. 6. Минеева Н.М. 2009. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус. 279 с.
  7. 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. 8. Номоконова В.И. 1989. Седиментация фитопланктона и его содержание в донных отложениях // Экология фитопланктона Куйбышевского водохранилища. Л.: Наука. С. 237.
  9. 9. Пивоварова З.И., Стадник В.В. 1988. Климатические характеристики солнечной радиации как источника энергии на территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат.
  10. 10. Сигарева Л.Е. 2012. Хлорофилл в донных отложениях волжских водоемов. М.: Тов-во науч. изданий КМК.
  11. 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. 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. 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. 14. Структура и функционирование экосистемы Рыбинского водохранилища в начале XXI века. 2018. М.: РАН.
  15. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library