fishВопросы рыбного хозяйства БеларусиBelarus Fish Industry Problems2218-7456Институт рыбного хозяйстваfish-320Research ArticleАСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИ ВНУТРЕННИХ ВОДОЁМОВASPECTS OF THE ECOLOGY OF INLAND WATERSПигментные индексы Е450/Е480 и Е430/Е412 автотрофной компоненты сестона и донных отложений в водоемах и водотоках БеларусиThe pigment indices Е450/Е480 and Е430/Е412 of the autotrophic component of seston and bottom sediments in water bodies and streams of BelarusСмольскаяО. С.SmolskayaV. S.

Ольга Сергеевна Смольская — кандидат биологических наук, доцент, доцент кафедры зоологии биологического факультета

пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск

Volha S. Smolskaya — Ph.D. (Biology), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Zoology, Faculty of Biology

4, Nezavisimosti Av., 220030, Minsk

sylimova_1991@mail.ruБелорусский государственный университетBelarusian State University202324012024039327348Copyright © Смольская О.С., 20242024Смольская О.С.Smolskaya V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fish.belal.by/jour/article/view/320

Спектрофотометрический метод измерения хлорофилла позволяет без дополнительных затрат, используя пигментные индексы, получать ценную информацию о состоянии первичных продуцентов толщи воды и донных отложений всех типов водоемов вне зависимости от уровня их трофического статуса и состояния фитопланктона. Любая экосистема характеризуется определенным пигментным фоном в зависимости от присутствующих растительных сообществ, производящих первичную продукцию. Изменение пигментных характеристик происходит взаимосвязанно и сохраняет свою направленность в ходе сезонной и многолетней сукцессии сообществ продуцентов. Определение спектральных индексов в воде и донных отложениях дает возможность использовать их в качестве интегральных показателей при оценке экологического состояния водных объектов Беларуси. Наибольшую ценность и практическую значимость имеют индексы для оценки доли цианопрокариот в общей биомассе фитопланктона (Е450/Е480) и доли феопигментов (Е430/Е412) в суммарном хлорофилле-а. Рассчитаны и апробированы пигментные индексы, отражающие состояние первичных продуцентов: Е450/Е480 и Е430/Е412. Выявлена тесная связь между индексом Е450/Е480 и долей цианопрокариот в общей биомассе фитопланктона (r=-0,81), на основании чего составлена шкала для примерной оценки доли цианопрокариот по величине индекса Е450/Е480. Значимая взаимосвязь наблюдалась также между индексом Е430/Е412 и долей феопигментов в суммарном хлорофилле-а (r=-0,78). Для каждого индекса рассчитан диапазон колебаний в зависимости от типа водного объекта и определены пороговые значения. На основании полученных пигментных характеристик для каждого исследованного водного объекта составлена база данных.

The spectrophotometric method of measuring chlorophyll makes it possible, without additional costs, using pigment indices to obtain valuable information on the state of primary producers of the water column and bottom sediments of all types of water bodies, regardless of their trophic status and the state of phytoplankton. Any ecosystem is characterized by a certain pigment background, depending on the presence of plant communities that produce primary production. Changes in pigment characteristics occur interrelatedly and retain their direction in the course of seasonal and long-term succession of producer communities. The determination of spectral indices in water and bottom sediments makes it possible to use them as integral indicators in assessing the ecological state of water bodies in Belarus. The indices for assessing the share of cyanoprokaryotes in the total phytoplankton biomass (Е450/Е480) and the share of pheopigments (Е430/Е412) in total chlorophyll-a are of the greatest value and practical significance. Calculated and tested pigment indices reflecting the state of primary producers: Е450/Е480 and Е430/Е412. A close relationship between the Е450/Е480 index and the proportion of cyanoprokaryotes in the total phytoplankton biomass (r=-0.81) was revealed, on the basis of which a scale was compiled for an approximate assessment of the proportion of cyanoprokaryotes by the value of the Е450/Е480 index. A significant relationship was also observed between the Е430/Е412index and the proportion of pheopigments in total chlorophyll-a (r=-0.78). For each index, the range of fluctuations was calculated depending on the type of water body, and threshold values were determined. Based on the obtained pigment characteristics, a database was compiled for each investigated water body.

водотокиводоемыпигментные индексыфитопланктондонные отложенияфеопигментыпервичные продуцентыwatercoursesreservoirspigment indicesphytoplanktonbottom sedimentspheopigmentsprimary producersReferencesLimnological analyses / ed.: R.G. Wetzel, G.E. Likens. — 3nd ed. — New York :Wetzel R.G., Likens G.E. (eds.). Limnological analyses. 3nd ed. New York, Springer-Verlag, 2000. 429 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-3250-4Springer-Verlag, 2000. — 429 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-3250-4.Wright S.W., Jeffrey S.W. Pigment markers for phytoplankton production. Marine organic matter: biomarkers, isotopes and DNA. Heidelberg, 2006, vol. 2, pp. 71–104. https://doi.org/10.1007/698_2_003.Wright, S. W. Pigment markers for phytoplankton production / S.W. Wright,Pyrina I.L. The content of phytoplankton pigments as an indicator of the current state of the Rybinsk reservoir. Aktual’nye problemy ekologii Yaroslavskoi oblasti: materialy tret’ei nauchno-prakticheskoi konferentsii [Actual problems of ecology of the Yaroslavl region: materials of the third scientific-practical conference]. Yaroslavl, 2005, iss. 3, vol. 1, pp. 270–274 (in Russian).S.W. Jeffrey // Marine organic matter: biomarkers, isotopes and DNA / ed.Lyashenko O.A. Plant pigments as indicators of phytoplankton biomass in a shallow eutrophic lake. Problemy regional’noi ekologii = Regional Environmental Issues, 2004, no. 5, pp. 6–14 (in Russian).J.K. Volkman. — Heidelberg, 2006. — Vol. 2. — P. 71–104. https://doi.Chlorophyll: absorption spectrum. Ecology: reference book.Available at: https://ruecology.info/term/68178 (accessed 18.05.2022) (in Russian).org/10.1007/698_2_003.Waters M.N., Schelske C.L., Kenney W.F., Chapman A.D. The use of sedimentary algal pigments to infer historic algal communities in Lake Apopka, Florida. Journal of Paleolimnology, 2005, vol. 33, pp. 53–71. https://doi.org/10.1007/s10933-004-1691-7.Пырина, И.Л. Содержание пигментов фитопланктона как показатель современного состояния Рыбинского водохранилища / И.Л. Пырина, Л.Е. Сигарева // Актуальные проблемы экологии Ярославской области : материалыBul’on V.V. Primary production of plankton of inland water bodies. Proceedings of the Zoological Institute Academy of Sciences of the USSR. Vol. 98. Leningrad, Nauka Publ., 1983. 150 p. (in Russian).третьей науч.-практ. конф. / Верхневолж. отд-ние Рос. экол. акад. — Ярославль, 2005. — Вып. 3, т. 1. — С. 270–274.Buchaca T., Kosten S., Lacerot G., Mazzeo N., Kruk C., Huszar V.L., Lotter A. F., Jeppesen E. Pigments in surface sediments of South American shallow lakes as an integrative proxy for primary producers and their drivers. Freshwater Biology, 2019, vol. 64, no. 8, pp. 1437–1452. https://doi.org/10.1111/fwb.13317.Ляшенко, О.А. Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона в мелководном эвтрофном озере / О.А. Ляшенко // ПроблемыSigareva L.E. Chlorophyll in bottom sediments of the Volga reservoirs. Moscow, KMK Scientific Press Ltd., 2012. 217 p. (Russian).регион. экологии. — 2004. — №5. — С. 6–14.Mineeva N.M. Plant pigments in the water of the Volga reservoirs. Moscow, Nauka Publ., 2004. 156 p. (Russian).Хлорофиллы. Спектр поглощения [Электронный ресурс] // Экология :Lorenzen C.J. Determination of chlorophyll and phaeopigments: spectrophotometric equations. Limnology and Oceanography, 1967, vol. 12, no. 2, pp. 343–346. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0343.справочник. — Режим доступа: https://ru-ecology.info/term/68178. — ДатаState Standatd 17.1.04.02-90. Water. The method of spectrophotometric determination of chlorophyll-a. Moscow, Izdatel’stvo standartov Publ., 1999. 10 p. (in Russian).доступа: 18.05.2019.Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determing chlorophylls a, b, and c in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochemie und Physiologie der Pflanzen, 1975, vol. 167, no. 2, pp. 191–194. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3.The use of sedimentary algal pigments to infer historic algal communities in LakeChen M., Schliep M., Willows R.D., Cai Z.-L., Neilan B.A., Scheer H. A redshifted chlorophyll. Science, 2010, vol. 329, no. 5997, pp. 1318–1319. https://doi.org/10.1126/science.1191127.Apopka, Florida / M. N. Waters [et al.] // J. of Paleolimnology. — 2005. — Vol.Sidelev S.I., Babanazarova O.V. The link analysis of the pigmentary and structural characteristics of the high-eutrophic lake phytoplankton. Zhurnal Sibirskogo federal’nogo universiteta. Seriya: Biologiya = Journal of Siberian Federal University. Biology, 2008, vol. 1, no. 2, pp. 162–177 (in Russian).— P. 53–71. https://doi.org/10.1007/s10933-004-1691-7Moss B.A spectrophotometric method for the estimation of percentage degradation of chlorophylls to pheo-pigments in extracts of algae. Limnology and Oceanography, 1967, vol. 12, no. 2, pp. 335–340. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0335.Бульон, В.В. Первичная продукция планктона внутренних водоемов /Smolskaya V.S., Zhukova A.A. Spectral pigment indices of phytoplankton in different water objects of Belarus. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya = Journal of the Belarusian State University. Ecology, 2018, no. 1, рp. 113–123 (in Russian).В.В. Бульон ; отв. ред. Г.Г. Винберг. — Л. : Наука, Ленингр. отд-ние, 1983. —Vinberg G.G. (ed.). Ecological system of the Naroch lakes. Minsk, Universitetskoe Publ., 1985. 302 p. (in Russian).с. — (Труды Зоологического института / Акад. наук СССР ; т. 98).Mikheeva T.M., Smolskaya V.S., Savich I.V., Zhukava H.A. Coupling of spectral characteristics of pigmental composition and structural indicators of phytoplankton in Svisloch river. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya = Journal of the Belarusian State University. Ecology, 2018, no. 4, pp. 42–51 (in Russian).Pigments in surface sediments of South American shallow lakes as an integrative proxySmolskaya O.S., Zhukova A.A., Adamovich B.V. Spectral characteristics of the autotrophic component of suspended matter in the lakes of the national park “Narochansky”. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2019, vol. 63, no. 3, pp. 325–330 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-3-325-330.for primary producers and their drivers / T. Buchaca [et al.] // Freshwater Biology. —Smolskaya O.S., Zhukova A.A., Lyulya A.S. Analysis of pigment, physical and chemical characteristics of bottom sediments in lakes Naroch and Myastro. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya = Journal of the Belarusian State University. Biology, 2018, no. 2, pp. 65–77 (in Russian).— Vol. 64, №8. — P. 1437–1452. https://doi.org/10.1111/fwb.13317.Adamovich B.V., Zhukova T.V., Mikheeva T.M., Kovalevskaya R.Z., Lukyanova E.V. Long-term variations of the trophic state index in the narochanskie lakes and its relation with the major hydroecological parameters. Water Resources, 2016, vol. 43, no. 5, pp. 809–817. https://doi.org/10.1134/s009780781605002x.Сигарева, Л.Е. Хлорофилл в донных отложениях волжских водоемов /Mikheyeva T.M., Parparov A., Adamovich B.V., Gal G., Lukyanova E.V. The dynamics of freshwater phytoplankton stability in the Naroch lakes (Belarus). Ecological Indicators, 2017, vol. 81, pp. 481–490. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.05.054Л.Е. Сигарева. — М. : Т-во науч. изд. КМК, 2012. — 217 с.Smolskaya O.S., Zhukova A.A. Vertical distribution of chlorophyll derivatives and pigment indices in the bottom sediments of the lake Naroch. Poimennye i del’tovye biotsenozy Golarktiki: biologicheskoe mnogoobrazie, ekologiya i evolyutsiya: materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Astrakhan’, 13–18 maya 2019 g. [Floodplain and delta biocenoses of the Holarctic: biological diversity, ecology and evolution: proceedings of the international scientific and practical conference, Astrakhan, May 13–18, 2019]. Astrakhan, 2019, pp. 152–158 (in Russian).Минеева, Н.М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ /Минеева, Н.М. Растительные пигменты в воде волжских водохранилищ /Н.М. Минеева. — М. : Наука, 2004. — 156 с.Н.М. Минеева. — М. : Наука, 2004. — 156 с.Lorenzen, C.J. Determination of chlorophyll and pheopigments spectrophotometricLorenzen, C.J. Determination of chlorophyll and pheopigments spectrophotometricequations / C. J. Lorenzen // Limnology a. Oceanography. — 1967. — Vol. 12,equations / C. J. Lorenzen // Limnology a. Oceanography. — 1967. — Vol. 12,№2. — P. 343–346. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0343.№2. — P. 343–346. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0343.Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла-а :Вода. Методика спектрофотометрического определения хлорофилла-а :ГОСТ 17.1.4.02-90. — Введ. 01.01.91. — М. : Изд-во стандартов, 1999. — 10 с.ГОСТ 17.1.4.02-90. — Введ. 01.01.91. — М. : Изд-во стандартов, 1999. — 10 с.Jeffrey, S. W. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a,Jeffrey, S. W. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a,b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton / S. W. Jeffrey,b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton / S. W. Jeffrey,G. F. Humphrey // Biochemie u. Physiologie der Pflanzen. — 1975. — Vol. 167,G. F. Humphrey // Biochemie u. Physiologie der Pflanzen. — 1975. — Vol. 167,№2. — P. 191–194. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3.№2. — P. 191–194. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3.A red-shifted chlorophyll / M. Chen [et al.] // Science. — 2010. — Vol. 329,A red-shifted chlorophyll / M. Chen [et al.] // Science. — 2010. — Vol. 329,№5997. — P. 1318–1319. https://doi.org/10.1126/science.1191127.№5997. — P. 1318–1319. https://doi.org/10.1126/science.1191127.Сиделев, С.И. Анализ связей пигментных и структурных характеристик фитопланктона высокоэвтрофного озера / С.И. Сиделев, О.В. Бабаназарова //Сиделев, С.И. Анализ связей пигментных и структурных характеристик фитопланктона высокоэвтрофного озера / С.И. Сиделев, О.В. Бабаназарова //Журн. Сиб. федер. ун-та. Сер. Биология. — 2008. — Т. 1, №2. — Р. 162–177.Журн. Сиб. федер. ун-та. Сер. Биология. — 2008. — Т. 1, №2. — Р. 162–177.Аспекты экологии внутренних водоёмовАспекты экологии внутренних водоёмовMoss, B.A spectrophotometric method for the estimation of percentage degradationMoss, B.A spectrophotometric method for the estimation of percentage degradationof chlorophylls to pheo-pigments in extracts of algae / B. Moss // Limnology a.of chlorophylls to pheo-pigments in extracts of algae / B. Moss // Limnology a.Oceanography. — 1967. — Vol. 12, №2. — P. 335–340. https://doi.org/10.4319/Oceanography. — 1967. — Vol. 12, №2. — P. 335–340. https://doi.org/10.4319/lo.1967.12.2.0335.lo.1967.12.2.0335.Смольская, О.С. Спектральные пигментные индексы фитопланктона в разнотипных водных объектах Беларуси / О.С. Смольская, А.А. Жукова //Смольская, О.С. Спектральные пигментные индексы фитопланктона в разнотипных водных объектах Беларуси / О.С. Смольская, А.А. Жукова //Журн. Белорус. гос. ун-та. Экология. — 2018. — №1. — С. 113–123.Журн. Белорус. гос. ун-та. Экология. — 2018. — №1. — С. 113–123.Экологическая система Нарочанских озер / Белорус. гос. ун-т ; под ред. Г.Г.Экологическая система Нарочанских озер / Белорус. гос. ун-т ; под ред. Г.Г.Винберга. — Минск : Университетское, 1985. — 302 с.Винберга. — Минск : Университетское, 1985. — 302 с.Связь спектральных характеристик пигментного состава и структурныхСвязь спектральных характеристик пигментного состава и структурныхпоказателей фитопланктона р. Свислочь / Т.М. Михеева [и др.] // Журн.показателей фитопланктона р. Свислочь / Т.М. Михеева [и др.] // Журн.Белорус. гос. ун-та. Экология. — 2018. — №4. — С. 42–51.Белорус. гос. ун-та. Экология. — 2018. — №4. — С. 42–51.Смольская, О.С. Спектральные характеристики автотрофной компонентыСмольская, О.С. Спектральные характеристики автотрофной компонентывзвешенного вещества в озерах Национального парка «Нарочанский» / О.взвешенного вещества в озерах Национального парка «Нарочанский» / О.С. Смольская, А.А. Жукова, Б.В. Адамович // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. — 2019. — Т. 63, №3. — С. 325–330. https://doi.org/10.29235/1561-8323-С. Смольская, А.А. Жукова, Б.В. Адамович // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. — 2019. — Т. 63, №3. — С. 325–330. https://doi.org/10.29235/1561-8323--63-3-325-330.-63-3-325-330.Смольская, О.С. Пигментные и физико-химические характеристики донных отложений озер Нарочь и Мястро / О.С. Смольская, А.А. Жукова,Смольская, О.С. Пигментные и физико-химические характеристики донных отложений озер Нарочь и Мястро / О.С. Смольская, А.А. Жукова,А.А. Люля // Журн. Белорус. гос. ун-та. Биология. — 2018. — №2. —А.А. Люля // Журн. Белорус. гос. ун-та. Биология. — 2018. — №2. —С. 65–77.С. 65–77.Многолетние изменения индекса трофического состояния НарочанскихМноголетние изменения индекса трофического состояния Нарочанскихозер и его связь с основными гидроэкологическими параметрами / Б.В. Адамович [и др.] // Вод. ресурсы. — 2016. — Т. 43, №5. — С. 535–543. https://doi.озер и его связь с основными гидроэкологическими параметрами / Б.В. Адамович [и др.] // Вод. ресурсы. — 2016. — Т. 43, №5. — С. 535–543. https://doi.org/10.7868/S0321059616050023org/10.7868/S0321059616050023The dynamics of freshwater phytoplankton stability in the Naroch Lakes (Belarus) /The dynamics of freshwater phytoplankton stability in the Naroch Lakes (Belarus) /T. M. Mikheyeva [et al.] // Ecological Indicators. — 2017. — Vol. 81. — P. 481–490.T. M. Mikheyeva [et al.] // Ecological Indicators. — 2017. — Vol. 81. — P. 481–490.https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.05.054https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2017.05.054Смольская, О.С. Вертикальное распределение производных хлорофилла и пигментные индексы в донных отложениях оз. Нарочь / О.С. Смольская, А.А.Смольская, О.С. Вертикальное распределение производных хлорофилла и пигментные индексы в донных отложениях оз. Нарочь / О.С. Смольская, А.А.Жукова // Пойменные и дельтовые биоценозы Голарктики: биологическоеЖукова // Пойменные и дельтовые биоценозы Голарктики: биологическоемногообразие, экология и эволюция : материалы Междунар. науч.-практ.многообразие, экология и эволюция : материалы Междунар. науч.-практ.конф., Астрахань, 13–18 мая 2019 г. / Астрах. гос. ун-т ; ред.: В.Н. Пилипенко, С.Р. Кособокова. — Астрахань, 2019. — С. 152–158.конф., Астрахань, 13–18 мая 2019 г. / Астрах. гос. ун-т ; ред.: В.Н. Пилипенко, С.Р. Кособокова. — Астрахань, 2019. — С. 152–158.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.