Long-term changes of the primary production of phytoplankton in the ecosystem of the Vistula Lagoon of the Baltic Sea

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The long-term (2001–2020) data of the primary production and abundance of phytoplankton (according to the concentration of chlorophyll a) in the Vistula Lagoon under significant ecosystem changes were analyzed. The long-term dynamics was characterized by an increase in primary production to a hypertrophic level (>450 g C/(m2 · year) in 2006–2010. After the intensive development of the bivalve filter-feeding mollusk Rangia cuneata, primary production in 2011–2020 remained at the hypertrophic level, despite significant changes in the structure and abundance of phytoplankton. Average annual primary production in 2001–2020 was 60% higher than in 1974–1976. Primary production exceeds the mineralization of organic matter in water by 60%, which leads to secondary eutrophication of the Vistula Lagoon and pollution of the Baltic Sea.

Full Text

Restricted Access

About the authors

S. V. Aleksandrov

Shirshov Institute of Oceanology Russian Academy of Science; Immanuel Kant Baltic Federal University

Author for correspondence.
Email: hydrobio@mail.ru
Russian Federation, Moscow; Kaliningrad

References

  1. Александров С.В. 2009. Многолетние изменения трофического статуса Куршского и Вислинского заливов Балтийского моря // Биология внутр. вод. № 4. С. 27.
  2. Александров С.В., Сташко А.В. 2021. Пространственное распределение и сезонная динамика биогенных элементов в Вислинском заливе в 2019 году // Изв. Калин. гос. техн. ун-та. № 60. С. 11. https://doi.org/10.46845/1997-3071-2021-60-11-21
  3. Александров С.В., Рудинская Л.В. 2022. Первичная продукция и концентрация хлорофилла фитопланктона в Вислинском заливе в условиях биоинвазии моллюска // Актуальные проблемы планктонологии: Матер. IV Всерос. конф. Калининград: Калининград. гос.-техн. ун-т. С. 14.
  4. Алимов А.Ф., Богатов В.В., Голубков С.М. 2013. Продукционная гидробиология. СПб.: Наука.
  5. Буканова Т.В., Бубнова Е.С., Александров С.В. 2022. Дистанционный мониторинг морской площадки карбонового полигона “Росянка” (Балтийское море): первые результаты // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 19. № 6. С. 234. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2022-19-6-234-247
  6. Бульон В.В. 1994. Закономерности первичной продукции в лимнических экосистемах. СПб.: Наука.
  7. Горбунова Ю.А., Чубаренко Б.В., Домнин Д.А. 2017. Биогенная нагрузка на водосборный бассейн реки Преголи от антропогенных источников // Изв. КГТУ. № 47. C. 34.
  8. Горбунова Ю.А., Чубаренко Б.В., Домнин Д.А. 2018. Методика выделения приоритетных источников биогенной нагрузки с водосборного бассейна реки Преголи // Изв. КГТУ. 2018. № 50. С. 13.
  9. Дмитриева О.А. 2017. Исследование закономерностей пространственно-временных изменений структурных и количественных показателей фитопланктона в различных районах Балтийского моря: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Калининград. 24 с.
  10. Дмитриева О.А., Семенова А.С. 2012. Сезонная динамика и трофические взаимоотношения фито- и зоопланктона в Вислинском заливе Балтийского моря // Океанология. Т. 52. № 6. С. 851.
  11. Кожова О.М. 1993. Стратегия изучения первичной продукции как начального звена продукционного процесса в водоеме // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. СПб.: Гидрометеоиздат. С. 4.
  12. Крылова О.И. 1984. Функционирование планктона и бентоса Куршского и Вислинского заливов Балтийского моря в связи с их экологическими различиями: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. М.: Ин-т эвол. морфологии и экологии животных.
  13. Кудрявцева Е.А., Александров С.В., Дмитриева О.А. 2018. Сезонная изменчивость первичной продукции и состава фитопланктона в береговой зоне российского сектора Гданьского бассейна Балтийского моря // Океанологические исследования. 2018. Т. 46. № 3. С. 99. https://doi.org/10.29006/1564-2291.JOR-2018.46(3).7
  14. Науменко Е.Н., Рудинская Л.В., Гусев А.А. 2014. Влияние видов-вселенцев на структуру зоопланктона и зообентоса в Вислинском заливе Балтийского моря // Региональная экология. № 1–2 (35). С. 21.
  15. Минеева Н.М. 2009. Первичная продукция планктона в водохранилищах Волги. Ярославль: Принтхаус.
  16. Рудинская Л.В., Гусев А.А. 2012. Вселение североамериканского двустворчатого моллюска Rangia cuneata (G.B. Sowerby I, 1831) (Bivalvia: Mactridae) в Вислинский залив Балтийского моря // Рос. журн. биол. инвазий. Т. 5. № 2. С. 115.
  17. Садчиков А.П. 2001. Трансформация органического вещества бактериальным сообществом в водоемах разной трофности // Гидробиол. журн. Т. 37. № 3. С. 7.
  18. Семенова С.Н., Смыслов В.А. 2009. Особенности развития фитопланктона Вислинского залива Балтийского моря на рубеже ХХ–ХХI веков // Биология внутр. вод. № 4. С. 13.
  19. Трифонова И.С. 1990. Экология и сукцессия озерного фитопланктона. Л.: Наука.
  20. Янкявичюс К., Баранаускене А., Антаниене А. и др. 1993. Уро­вень эвтрофирования залива Куршю Марес // Ecologija. № 2. C. 25.
  21. Aleksandrov S.V. 2010. Biological production and eutrophication of Baltic Sea estuarine ecosystems: The Curonian and Vistula Lagoons // Mar. Pollut. Bulletin. V. 61. № 4–6. P. 205. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2010.02.015
  22. Chubarenko B., Margoński P. 2008. The Vistula lagoon // Ecology of Baltic coastal waters. Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. P. 167‒195. https://doi.org/10.1007/978-3-540-73524-3_8.
  23. Dmitrieva O.A., Semenova A.S., Rudinskaya L.V. et al. 2021. Dynamics of planktonic communities in the Vistula lagoon before and after the invasion of Rangia cuneata (G.B. Sowerby I, 1831) // Invasion of alien species in Holarctic. Borok-VI: sixth international Symposium. Book of abstracts. Kazan: Buk. P. 60.
  24. D’Avanzo Ch., Kremer J.N., Wainright S.C. 1996. Ecosystem production and respiration in response to eutrophi­cation in shallow temperate estuaries // Mar. Еcol. Prog. Ser. V. 141. P. 263. https://doi.org/10.3354/meps141263
  25. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. 1975. New spectrophotometric equations for determining chlorophylls a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochemie und Physiologie der Pflanzen. V. 167(2). P. 191. https://doi.org/10.1016/S0015-3796(17)30778-3
  26. Kownacka J., Całkiewicz J., Kornijów R. 2020. A turning point in the development of phytoplankton in the Vistula Lagoon (southern Baltic Sea) at the beginning of the 21st century // Oceanologia. V. 62 (4). P. 538. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2020.08.004
  27. Kruk M., Jaworska B., Jablonska-Barna I. et al. 2016. How do differences in the nutritional and hydrological background influence phytoplankton in the Vistula Lagoon during a hot summer day? // Oceanologia. V. 58. № 4. P. 341. https://doi.org/10.1016/j.oceano.2016.05.004
  28. Kudryavtseva E.A., Pimenov N.V., Aleksandrov S.V. et al. 2011. Primary production and chlorophyll content in the Southeastern Baltic Sea in 2003–2007 // Oceanology. V. 51. № 1. P. 27. https://doi.org/10.1134/S0001437011010103
  29. Nawrocka L., Kobos J. 2011. The trophic state of the Vistula Lagoon: an assessment based on selected biotic and abiotic parameters according to the Water Framework Directive // Oceanologia. V. 53(3). P. 881. https://doi.org/10.5697/oc.53-3.881
  30. Nedoszytko B., Wiktor K. 1978. Primary production in the Vistula Lagoon waters // Zalew Wislany. Stud. Mater. Oceanol. KBN PAN. № 21. P. 95.
  31. Petkuviene J., Zilius M., Lubiene I. et al. 2016. Phosphorus Cycling in a Freshwater Estuary Impacted by Cyanobacterial Blooms // Estuaries and Coasts. V. 5. № 39. P. 1386. https://doi.org/10.1007/s12237-016-0078-0
  32. SCOR-UNESCO. 1966. Determination of photosynthetic pigments in sea-water. UNESCO Monographs on Oceanographic Methodology. Paris.
  33. Warzocha J., Drgas A. 2013. The alien gulf wedge clam (Rangia cuneata G. B. Sowerby I, 1831) (Mollusca: Bivalia: Mactridae) in the Polish part of the Vistula Lagoon (SE. Baltic) // Folia Malacologica. № 21(4). P. 291. https://doi.org/10.12657/folmal.021.030
  34. Wasmund N., Andrushaitis A., Lysiak-Pastuszak E. et al. 2001. Trophic status of the south-eastern Baltic sea: a comparison of coastal and open areas // Estuarine, Coastal and Shelf Science. V. 53. P. 849. https://doi.org/10.1006/ecss.2001.0828

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map-scheme of the location of observation stations in the Vistula Lagoon (1–4, 6, 7, 9 – station numbers).

Download (221KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dynamics of water temperature (a) and daily assimilation number (b) in 2001–2010 (1) and 2011–2020 (2).

Download (176KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Phytoplankton productivity indicators in 2001–2010 (1) and 2011–2020 (2): a — primary production; b — maximum photosynthesis rate; c, d — Chl concentration in the photic layer (in m3 and under m2, respectively); d — organic matter destruction; e — water transparency.

Download (427KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the average primary production (PP) values ​​for the bay on water temperature from March to December 2001–2010 (a) and 2011–2020.

Download (169KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Primary production (PP) of plankton in the Vistula Lagoon in 2001–2020.

Download (93KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences