Spatial distribution of zooplankton in the Kolsaiskie mountain lakes (Kungey Ala Tau, south-east Kazakhstan) and its connection with environment factors

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The values of Clark W-statistics, ∆-Shannon-Weaver, and an average individual mass of specimen were used to characterize the spatial distribution of zooplankton in the Kolsay lakes. With a relatively constant species composition, the interannual dynamics of the size and quantity variables of zooplankton testified to an increase in the eutrophication processes of three of the four Kolsay lakes. Interannual changes in the structure of the zooplankton community were mostly determined by the introduction of allochthonous species of fish, reduction of the water level, and enhancement of biogenic load due to recreational use of the lakes. The effect of very low concentrations of heavy metals on the dimensional variables of zooplankton can be connected with the oligotrophic status of Kolsaiskie lakes.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. G. Krupa

Kazakh Agency of Applied Ecology

Author for correspondence.
Email: elena_krupa@mail.ru
Kazakhstan, Almaty

S. S. Barinova

Institute of Evolution, University of Haifa

Email: elena_krupa@mail.ru
Israel, Mount Carmel

S. M. Romanova

Al Farabi Kazakh National University, Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan

Email: elena_krupa@mail.ru
Kazakhstan, Almaty

References

  1. Андроникова И.Н. Структурно-функциональная организация зоопланктона озерных экосистем разных трофических типов. СПб.: Наука, 1996. 189 с.
  2. Балушкина Е.В. Значение структурных и функциональных характеристик биотической компоненты в оценке состояния экосистем (на примере водоемов и водотоков северо-запада России) // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. СПб.: ЛЕМА, 2007. С. 262–267.
  3. Балушкина Е.В., Винберг Г.Г. Зависимость между длиной и массой тела планктонных ракообразных // Экспериментальные и полевые исследования биологических основ продуктивности озер. Л.: Наука, 1979. С. 58–79.
  4. Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель Авив: Pilies Studio, 2006. 498 с.
  5. Боруцкий Е.В., Степанова Л.А., Косс М.С. Определитель Calanoida пресных вод СССР. СПб.: Наука, 1991. 504 с.
  6. Боярских Н.А. Предварительные сведения об изменении зоопланктона оз. Сон-Куль в результате его зарыбления // Лимнологические исследования в Киргизии. Фрунзе: Илим, 1983. С. 100–109.
  7. Букин В.М., Кустарева Л.А., Досаев Р.А., Иванова Л.М., Киселев Ю.Е. Элементы гидрологического и гидробиологического режимов некоторых высокогорных озер Киргизии // Лимнологические исследования в Киргизии. Фрунзе: Илим, 1983. С. 109–115.
  8. Вундцетель М.Ф. Фауна озера Сон-Куль // Ихтиологические и гидробиологические исследования в Киргизии. Фрунзе: Илим, 1977. С. 3–26.
  9. Гидрохимические показатели состояния окружающей среды / Под ред. Гусевой Т.В. М.: Соц.-экол. союз, 2002. 148 с.
  10. Итигилова М.Ц., Афонина Е.Ю. Структурные показатели зоопланктона – индикатор климатических факторов (на примере оз. Арахлей) // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. СПб.: ЛЕМА, 2007. С. 225–231.
  11. Киселев И.А. Методы исследования планктона // Жизнь пресных вод СССР. Т. 4. М.; Л.: АН СССР, 1956. С. 183–265.
  12. Крупа Е.Г. Зоопланктон лимнических и лотических экосистем Казахстана. Структура, закономерности формирования. Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing, 2012. 346 с.
  13. Крупа Е.Г. Зоопланктон реки Сырдарьи как индикатор антропогенного воздействия // Экология и гидрофауна трансграничных бассейнов Казахстана. Алматы, 2008. С. 92–112.
  14. Крупа Е.Г. Ранговое распределение видов в зоопланктонных сообществах водоемов Казахстана как индикатор их экологического состояния // Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем. СПб.: Любавич, 2011. C.175–180.
  15. Крупа Е.Г. Структура доминирования видов в зоо-планктоне Казахстанского сектора Каспийского моря // Некоторые аспекты гидроэкологических проблем Казахстана. Алматы: Каганат, 2011. С.110–119.
  16. Крупа Е.Г., Гришаева О.В. Структура доминирования видов в макрозообентосе Малого Аральского моря как показатель изменения солености воды // “Биоиндикация в мониторинге пресноводных экосистем”. Тез. докл. 2-й Междунар. конф. СПб., 2011. С. 96.
  17. Курмангалиева Ш.Г. Сезонная динамика зоопланктона оз. Нижний Кульсай // Биологические науки. 1974. Вып. 7. С. 87–91.
  18. Кутикова Л.А. Коловратки фауны СССР. Л.: Наука, 1964. 744 с.
  19. Митрофанов В.П., Дукравец Г.М. История акклиматизации рыб в Казахстане // Рыбы Казахстана. Т. 5. 1992. С. 6–44.
  20. Мэгарран Э. Экологическое разнообразие и его измерение. М.: Мир, 1998. 184 с.
  21. Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1981. 328 с.
  22. Определитель пресноводных беспозвоночных России и сопредельных территорий. Вып. 2 / Под ред. Цалолихина С.Я. СПб.: Наука, 1995. 628 с.
  23. Регламентирование антропогенной нагрузки азотом и фосфором на ксеногалобные рыбохозяйственные водоемы // Фонды СевНИРХ. Петрозаводск, 1994. 94 с.
  24. Романова С.М. Бессточные водоемы Казахстана. Т. 1. Гидрохимический режим. Алматы: Қазақ университеті, 2008. 250 с.
  25. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши / Под ред. Семенова А.Д. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. 541 с.
  26. Рылов В.М. Фауна СССР. Ракообразные. Cyclopoida пресных вод. М.: Наука, 1948. 312 с.
  27. Смирнова Д. А. Состояние зоопланктоценозов озер Средний и Нижний Кульсай (бассейн р. Чилик) в период начала их рекреационного использования // Вестн. КазГУ, Сер. биол. 2000. № 4. С. 54–60.
  28. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. М.: Альтернатива, 1995. 618 с.
  29. Хусаинова Н.З. Гидробиология горных озер бассейна реки Чилик // Вестн. АН КазССР. 1947. № 9(30). С. 68–70.
  30. Bakker E.S., Donk E. Van I., Anne K. Lake restoration by in-lake iron addition: a synopsis of iron impact on aquatic organisms and shallow lake ecosystems // Aquat. Ecol. 2016. V. 50: P.121–135. doi: 10.1007/s10452-015-9552-1
  31. Barinova S. Algal diversity dynamics, ecological assessment, and monitoring in the river ecosystems of the eastern Mediterranean. New York: Nova Sci. Publ., 2011. 363 p.
  32. Brancelj A. The extinction of Arctodiaptomus alpinus (Copepoda) following the introduction of charr into a small alpine lake Dvojno Jezero (NW Slovenia) // Aquatic Ecol. 1999. V. 33. P. 355–361.
  33. Cammarano P., Manca M. Studies on zooplankton in two acidified high mountain lakes in the Alps // Hydrobiologia. 1997. V. 356. P. 97–109.
  34. Chuai X., Chen X., Yang L., Zeng J., Miao A., Zhao H. Effects of climatic changes and anthropogenic activities on lake eutrophication in different ecoregions // Int. J. Environ. Sci. Technol. 2012. V. 9. P. 503–514. doi: 10.1007/s13762-012-0066-2
  35. Clarke K.R. Comparison of dominance curves // J. Exp. Mar. Biol. Ecol. 1990. V. 138. P. 143–157.
  36. Dokulil M.T., Donabaum K., Teubner K. Modifications in phytoplankton size structure by environmental constraints induced by regime shifts in an urban lake // Hydrobiologia. 2007. V. 578. P. 59–63. doi: 10.1007/s10750-006-0433-4
  37. Elliott J.A., Jones I.D., Thackeray S.J. Testing the sensitivity of phytoplankton communities to changes in water temperature and nutrient load, in a temperate lake // Hydrobiologia. 2006. V. 559. P. 401–411. doi: 10.1007/s10750-005-1233-y
  38. Gillespie P.A., Vaccaro R.F. A bacterial bioassay for measuring the copper-chelation capacity of seawater // Limnol. Oceanography. 1978. V. 23. P. 543–548.
  39. Hong L., Jun Y., Lemian L., Xiaoqing Y., Zheng Y., Penchi Ch. Temperature and nutrients are significant drivers of seasonal shift in phytoplankton community from a rinking water reservoir, subtropical China // Environ. Sci. Pollut. Res. 2014. V. 21. P. 5917–5928. doi: 10.1007/s11356-014-2534-3
  40. Krylov A.V., Gerasimov Yu.V., Gabrielyan B.K., Borisenko E.S., Hakobyan S.A., Nikogosyan A.A., Malin M.I., and Ovsepyan A.A. Zooplankton in Lake Sevan during the Period of High Water Level and Low Fish Density // Inland Water Biol. 2013. V. 6. № 3. 203–210. doi: 10.1134/S1995082913030085
  41. MacLennan M.M., Vinebrooke R.D. Effects of non-native trout, higher temperatures and regional biodiversity on zooplankton communities of alpine lakes // Hydrobiologia. Published online 07 December 2015. doi: 10.1007/s10750-015-2591-8
  42. Mazukhina S.I., Denisov D.B., Vandysh O.I., Masloboev V.A. Consequences of Anthropogenic Impact on Aquatic Ecosystems in Khibiny Mountain Massif // Water Resour. 2009. V. 36. № 1. P. 99–113. ISSN 0097-8078
  43. Nevalainen L., Ketola M., Korosi J.B., Manca M., Kurmayer R., Koinig K.A., Psenner R., Luoto T.P. Zooplankton (Cladocera) species turnover and long-term decline of Daphnia in two high mountain lakes in the Austrian Alps // Hydrobiologia. 2014. V. 722. P. 75–91. doi: 10.1007/s10750-013-1676-5
  44. Salmaso N., Buzzi F., Garibaldi L., Morabito G., Simona M. Effects of nutrient availability and temperature on phytoplankton development: a case study from large lakes south of the Alps // Aquat. Sci. 2012. V. 74. P. 555–570. doi: 10.1007/s00027-012-0248-5
  45. Serra A., Guasch H., Admiraal W., Van der Geest H.G., Van Beusekom S.A.M. Influence of phosphorus on copper sensitivity of fluvial periphyton: the role of chemical, physiological and community-related factors // Ecotoxicol. 2010. V. 19. P. 770–780. doi: 10.1007/s10646-009-0454-7
  46. Sienkiewicz E., Gasiorowski M. The effect of fish stocking on mountain lake plankton communities identified using palaeobiological analyses of bottom sediment cores // J. Paleolimnol. 2016. V. 55. P. 129–150. doi: 10.1007/s10933-015-9870-2
  47. Tsugeki N.K., Agusa T., Ueda Sh., Kuwae M., Oda H., Tanabe Sh., Tani Y., Toyoda K., Wang W., Urabe J. Eutrophication of mountain lakes in Japan due to increasing deposition of anthropogenically produced dust // Ecol. Res. 2012. V. 27. P. 1041–1052. doi: 10.1007/s11284-012-0984-y
  48. Vrede T., Tranvik L.J. Iron Constraints on Planktonic Primary Production in Oligotrophic Lakes // Ecosystems. 2006. V. 9. P. 1094–1105. doi: 10.1007/s10021-006-0167-1
  49. Warwick R.M. A new method for detecting pollution effects on marine macrobenthos communities // Marine Biol. 1986. V. 92. P. 557–562.
  50. Zheng Jian Y., De Fu L., Dao Bin J., Shang Bin X. Influence of the impounding process of the Three Gorges Reservoir up to water level 172.5 m on water eutrophication in the Xiangxi Bay. Science China // Technol. Sci. 2010. V. 53(4). P. 1114–1125. doi: 10.1007/s11431-009-0387-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Map of the location of Kolsai lakes.

Download (585KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dendrogram of similarity of species composition of zooplankton of Kolsai lakes.

Download (148KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Three-dimensional graphs of the relationship of Clark W-statistics with ∆-Shannon – Weaver, the average mass of an individual in zooplankton communities (a), WESI index and cadmium content (b) in the water of Kolsai lakes.

Download (645KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Three-dimensional graphs of the relationship between the structural indicators of zooplankton of Kolsai lakes and external factors.

Download (1MB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Three-dimensional graphs of the relationship between the amount of easily oxidizing organic matter and heavy metals in the water of Kolsai lakes.

Download (610KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2019 Russian academy of sciences