SPATIAL DISTRIBUTION AND INTERANNUAL DYNAMICS OF SEDIMENTARY PIGMENTS AS PRODUCTION CHARACTERISTICS OF THE VOLGOGRAD RESERVOIR

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

First data on the content of plant pigments in bottom sediments are given for the large floodplain-valley Volgograd Reservoir (Lower Volga, Russia). The data were collected from 2011 to 2021. It was shown that the spatial distribution of pigments over the bottom area is determined by the hydrodynamic activity that forms the structure of the bottom sediment complex. Low concentrations of chlorophyllaand pheopigments in the upper 5-cm layer of bottom sediments (<1 μg/g dry sediments) are confined to zones of transport and redeposition of suspended matter, and high concentrations (100–240 μg/g dry sediment) are observed in places with weak hydrodynamics (mouth zones of tributaries, bays, dam area). The average concentration of pigments increases from 9.1 ± 6.3 μg/g dry sediments in the riverine section to 54.5 ± 10.7 μg/g dry sediments in the lacustrine area. The interannual dynamics of pigment content in surface sediments is characterized by stochasticity without a pronounced trend.In cores of gray clayey silts, the pigment concentrations increased from the lower layers to the upper ones. According to the total content of chlorophyllaand its derivatives in bottom sediments, the trophic state of the benthal of the Volgograd reservoir is mesotrophic. The obtained results can be used to assess the productivity of bottom biotopes in reservoirs.

About the authors

N. A. Timofeeva

Papanin Institute for Biology of Inland Waters

Email: timof106@mail.ru
Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, 152742 Russia

L. E. Sigareva

Papanin Institute for Biology of Inland Waters

Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, 152742 Russia

V. V. Zakonnov

Papanin Institute for Biology of Inland Waters

Borok, Nekouzskii raion, Yaroslavl oblast, 152742 Russia

References

  1. Баранова М.С., Объедкова О.А., Кочеткова А.И., Брызгалина Е.С.Экологическое состояние заливов озерного участка Волгоградского водохранилища в условиях образования устьевых абразионно-аккумулятивных пересыпей // Географическая среда и живые системы. 2021. № 3. C. 34–53.
  2. Брылев В.А., Овчарова А.Ю.Формирование побережья нижней части Волгоградского водохранилища // Геоморфология. 2016. № 2. С. 18–26.
  3. Буторин Н.В., Зиминова Н.А., Курдин В.П.Донные отложения верхневолжских водохранилищ. Л.: Наука, 1975. 159 с.
  4. Буторин Н.В., Успенский С.М.Значение мелководий в биологической продуктивности водохранилищ // Биологические ресурсы водохранилищ. М.: Наука, 1984. С. 23–40.
  5. Голубков С.М.Влияние климатических колебаний на структуру и функционирование экосистем континентальных водоемов // Сиб. экол. журн. 2021. Т. 28. № 1. С. 1–12.
  6. Горохова О.Г.Биомасса водорослей и содержание хлорофилла “а” в планктоне рек бассейна Куйбышевского, Саратовского и Волгоградского водохранилищ // Изв. СамНЦ РАН. 2018. Т. 20. № 5 (3). С. 358–363.
  7. Далечина И.Н.Первичная продукция фитопланктона в Волгоградском водохранилище в 2003–2019 гг. // Изучение водных и наземных экосистем: история и современность. Тез. докл. Международ. науч. конф., посвященной 150-летию Севастопольской биологической станции – Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского и 45-летию НИС “Профессор Водяницкий”. Севастополь:ФИЦ ИнБЮМ, 2021. С. 247.
  8. Законнов В.В., Костров А.В., Законнова А.В.Пространственно-временная трансформация грунтового комплекса водохранилищ Волги. Сообщение 4. Роль берегозащиты в формировании донных отложений Горьковского водохранилища // Вод. хоз-во России. 2017. № 4. С. 60–74.
  9. Законнов В.В., Филиппов О.В., Баранова М.С., Кочеткова А.И., Законнова А.В.Пространственно-временная трансформация грунтового комплекса водохранилищ Волги. Сообщение 8. Формирование берегов и ложа Волгоградского водохранилища // Вод. хоз-во России: проблемы, технологии, управление. 2021. № 6. С. 6–29.
  10. Китаев С.П.Основы лимнологии для гидробиологов и ихтиологов. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. 395 с.
  11. Корнева Л.Г.Фитопланктон водохранилищ бассейна Волги. Кострома: Костромской печ. дом, 2015. 284 с.
  12. Кочеткова А.И., Филиппов О.В., Папченков В.Г., Зимин М.В.Пространственно-временной анализ зарастания Волгоградского водохранилища //Проблемы регион. экологии. 2013. № 6. С. 260–266.
  13. Минеева Н.М.Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус, 2009. 279 с.
  14. Минеева Н.М., Поддубный С.А., Степанова И.Э., Цветков А.И.Абиотические факторы и их роль в развитии фитопланктона Нижней Волги // Биология внутр. вод. 2023. № 1. С. 53–64.
  15. Научно-исследовательская экспедиция “Волжский плавучий университет” – 20 лет добрых традиций. Волгоград: Из-во ВолГу, 2018. 122 с.
  16. Сигарева Л.Е.Хлорофилл в донных отложениях волжских водоемов. М.: Товарищество науч. изд. КМК, 2012. 217 с.
  17. Сигарева Л.Е., Тимофеева Н.А., Ложкина Р.А. Современное трофическое состояние бентали Иваньковского и Угличского водохранилищ по содержанию осадочных пигментов // Биология внутр. вод. 2021. № 2. С. 151–159.
  18. Тимофеева Н.А., Сигарева Л.Е., Законнов В.В.Вариабельность трофии донных биотопов Горьковского водохранилища по осадочным пигментам // Вод. ресурсы. 2021. Т. 48. № 1. С. 70–79.
  19. Шашуловская Е.А., Мосияш С.А., Далечина И.Н. Эвтрофирование Волгоградского водохранилища: влияние климатической трансформации или сукцессионных процессов? // Тр. Зоол. ин-а РАН. 2023. Т. 327. № 3. С. 390–406.
  20. Шашуловский В.А., Мосияш С.С.Формирование биологических ресурсов Волгоградского водохранилища в ходе сукцессии его экосистемы. М.: Товарищество науч. изд. КМК, 2010. 250 с.
  21. Шашуловский В.А., Мосияш С.С., Ермолин В.П., Анохина О.К., Костицын В.Г., Кудинов М.Ю., Минин А.Е.Особенности динамики промысловых биоресурсов в системе водохранилищ Волжско-Камского каскада // Рыб. хоз-во. 2018. № 2. С. 51–57.
  22. Aleksandrov S.V.Long-term changes in the primary production of phytoplankton in the ecosystem of the Vistula Lagoon of the Baltic Sea // Inland Water Biol. 2024. V. 17. № 1. P. 37–47.
  23. Alvarez-Cobelas M., Rojo C., Benavent-Corai J.Long-term phytoplankton dynamics in a complex temporal realm // Sci. Rep. 2019. V. 9. Article number 15967.
  24. Baustian M.M., Brooks Y.M., Baskaran M., Leavitt P.R., Liu B., Ostrom N., Stevenson R.J., Rose J.B.Paleo-environmental evidence of ecosystem change in Lake St. Clair region of Laurentian Great Lakes basin: contrasting responses to land-use change and invasive mussels // J. Paleolimnol. 2020. V. 63. № 3. P. 177–193.
  25. Cardoso-Silva Sh., Mizael J.S.S., Frascareli D., Ferreira P.A.L., Figueira R.C.L., Pompêo M., Vicente E., Moschini-Carlos V.Past environmental changes: using sedimentary photosynthetic pigments to enhance subtropical reservoir management // Environ. Sci. Pollut. Res. 2024. V. 31. № 15. P. 22994–23010.
  26. Cochrane S.K.J., Denisenko S.G., Renaud P.E., Emblow C.S., Ambrose Jr.W.G., Ellingsen I.H., Skarðhamar J.Benthic macrofauna and productivity regimes in the Barents Sea: ecological implications in a changing Arctic // J. Sea Res. 2009. V. 61. № 4. P. 222–233.
  27. Gauthier J., Gregory-Eaves I., Bunting L., Leavitt P.R., Tran T., Godbout L., Finney B.P., Schindler D.E., Chen G., Holtgrieve G., Shapley M., Selbie D.T.Ecological dynamics of a peri-urban lake: a multi-proxy paleolimnological study of Cultus Lake (British Columbia) over the past ~ 200 years // J. Paleolimnol. 2021. V. 65. № 1. P. 33–51.
  28. Havens K., Paerl H., Phlips E., Zhu M., Beaver J., Srifa A.Extreme weather events and climate variability provide a lens to how shallow lakes may respond to climate change // Water. 2016. V. 8. № 6. 229.
  29. Hofmann A.M., Kuefner W., Mayr C., Dubois N., Geist J., Raeder U.Unravelling climate change impacts from other anthropogenic influences in a subalpine lake: a multi-proxy sediment study from Oberer Soiernsee (Northern Alps, Germany) // Hydrobiologia. 2021. V. 848. № 18. P. 4285–4309.
  30. Jeppesen E., Canfield D.E., Bachmann R.W., Søndergaard M., Havens K.E., Johansson L.S., Johansson L.S., Lauridsen T.L., Tserenpil Sh., Rutter R.P., Warren G., Ji G., Hoyer M.V.Toward predicting climate change effects on lakes: a comparison of 1656 shallow lakes from Florida and Denmark reveals substantial differences in nutrient dynamics, metabolism, trophic structure, and top-down control // Inland Waters. 2020. V. 10. № 2. P. 197–211.
  31. Koomklang J., Yamaguchi H., Ichimi K., Tada K.A role for a superficial sediment layer in upward nutrient fluxes across the overlying water–sediment interface // J. Oceanogr. 2018. V. 74. № 1. P. 13–21.
  32. Lazareva V.I., Zhdanova S.M., Sabitova R.Z., Sokolova E.A. Zooplankton of Volga River reservoirs: structure, abundance and dynamics // Inland Water Biol. 2024. V. 17. № 1. P. 148–161.
  33. Lorenzen C.J.Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometric equations // Limnol. Oceanogr. 1967. V. 12. № 2. P. 343–346.
  34. Makri S., Lami A., Lods-Crozet B., Loizeau J.-L.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. 2019. V. 61. № 2. P. 129–145.
  35. Mikomägi A., Punning J.-M.Fossil pigments in surface sediments of some Estonian lakes // Proc. Estonian Acad. Sci. Biol. Ecol. 2007. V. 56. № 3. P. 239–250.
  36. Möller W.A.A., Scharf B.W.The content of chlorophyll in the sediment of the volcanic maar lakes in the Eifel region (Germany) as an indicator for eutrophication // Hydrobiologia. 1986. V. 143. № 1. P. 327–329.
  37. Tse T.J., Doig L.E., Leavitt P.R., Quiñones-Rivera Z.J., Codling G., Lucas B.T., Liber K., Giesy J.P., Wheater H., Jones P.D.Long-term spatial trends in sedimentary algal pigments in a narrow river-valley reservoir, Lake Diefenbaker, Canada // J. Great Lakes Res. 2015. V. 41. Suppl. 2. P. 56–66.
  38. Woelmer W.M., Hounshell A.G., Lofton M.E., Wander H.L., Lewis A.S.L., Scott D., Carey C.C.The importance of time and space in biogeochemical heterogeneity and processing along the reservoir ecosystem continuum // Aquat. Sci. 2023. V. 85. № 2. Article number 66.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».