Taxonomic composition of phytoplankton in various continental aquatic hydroecosystems of Ukraine
Authors
,
Shcherbak V.I.,
Semeniuk N.Ye.,
Koziychuk E.Sh.
Section:
Ecology, Cenology, Conservation of Algae and their Role in NatureIssue:
Vol. 34 No. 4 (2024)Pages:
273-293DOI:
https://doi.org/10.15407/alg34.04.273Abstract
The paper deals with present-day taxonomic composition of phytoplankton in various continental aquatic ecosystems of Ukraine (Kaniv Reservoir, the Western Bug River (with tributaries), Prypiat River (with tributaries), Sula River (within Nyzhniosulskyi National Natural Park, ponds (Hostomel town), large lakes of the Danube River) according to the modern algological nomenclature AlgaeBase. Within 2000–2022 in the phytoplankton of aquatic ecosystems under study 455 species of algae were identified, represented by 467 infraspecies taxa from 206 genera, 102 families, 53 orders, 18 classes and 8 phyla. The most diverse were Bacillariophyta (25–50%), Chlorophyta (22–39%) and Cyanobacteria (7–16% of floristic spectrum). Phytoplankton responds to present climate change by increase in Cyanobacteria share. The taxonomic hierarchy of algae, identified in plankton, is characterized by the following regression: Bacillariophyta > Chlorophyta > Cyanobacteria > Ochrophyta > Euglenozoa. Analysis of the taxonomic composition of Bacillariophyta at different levels of their systematic hierarchy (families, genera — according to Kendall index; species (infraspecie taxa) — according to Sørensen index) has made it possible to reveal the following patterns. The Kendall index for leading families varied within 0.31–0.72. The highest level of similarity was observed for lotic ecosystems. The Kendall index for leading genera varied between 0.11 and 0.59. The highest similarity level was observed between ecosystems of one type, for example, lotic (the Prypiat River and the Western Bug River) or lentic (ponds of Hostomel town and large Danube lakes). Cluster analysis of species similarity according to Sørensen index shows that two clusters can be distinguished in the dendrogram: lotic ecosystems and lentic ecosystems. The long-term data on the taxonomic composition of phytoplankton (algae present in water column at the moment of sampling) give evidence of high diversity thereof in various aquatic ecosystems of Ukraine.
Keywords:
phytoplankton, taxonomic composition, systematic hierarchy, various continental aquatic ecosystems, BacillariophytaFull text
Supplement materials
- PDF (Ukrainian) List of taxonomic composition of phytoplankton in different types of continental aquatic ecosystems of Ukraine
References
Guiry M.D., Guiry G.M. 2023. AlgaeBase. World-wide electron. Publ. Nat. Univ. Ireland, Galway.
Ivanov A.I. 1982. Phytoplankton of river estuaries within northwestern Circum-Pontic region. Kyiv: Nauk. Dumka. 212 p. [Иванов А.И. 1982. Фитопланктон устьевых областей рек северо-западного Причерноморья. Киев: Наук. думка. 212 с.].
Ivanov A.I. 1989. Biota. Phytoplankton and phytomicrobenthos. In: Dnieper and Bug Estuary Ecosystem. Kyiv: Nauk. Dumka. Pp. 78–90. [Иванов А.И. 1989. Биота. Фитопланктон и фитомикробентос. В кн.: Днепровско-Бугская эстуарная экосистема. Київ: Наук. думка. С. 78–90].
Kendall M.G. 1955. Rank correlation methods. London: Griffin. 196 p.
Kiselev A.I. 1969. Plankton of seas and continental water bodies. Preliminary and general issues of planktonology. Vol. 1. Leningrad: Nauka. 658 p. [Киселев А.И. 1969. Планктон морей и континентальных водоемов. Вводные и общие вопросы планктонологии. Т. 1. Лениниград: Наука. 658 с.].
Kostikova L.Ye., Litvinova M.A., Skoryk L.V. 1989. Systematic list of algae in the Dnieper and reservoirs of the Dnieper cascade. In: Vegetation and bacterial population of the Dnieper and its reservoirs. Kyiv: Nauk. Dumka. Pp. 129–186. [Костикова Л.Е., Литвинова М.А., Скорик Л.В. 1989. Систематический список водорослей Днепра и водохранилищ днепровского каскада. В кн.: Растительность и бактериальное население Днепра и его водохранилищ. Киев: Наук. думка. С. 129–186].
Larose D.T., Larose C.D. 2015. Hierarchical and k-mean clustering. In: Data mining and predictive analytics. John Wiley & Sons, Inc. Pp. 523–530.
Odum E.P. 1953. Fundamentals of Ecology. Philadelphia, London: W. B. Saunders Co. 384 p.
Radzymovskyi D.O., Polishchuk V.V. 1970. Phytoplankton of the Prypiat River. Kyiv: Nauk. Dumka. 212 p. [Радзимовський Д.О., Поліщук В.В. 1970. Планктон річки Прип'ять. Київ: Наук. думка. 212 с.].
Reynolds C.S. 2006. The Ecology of Phytoplankton. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 535 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511542145
Semeniuk N. 2020. Epiphytic algal communities of the Dnieper basin waterbodies: Dr. Sci. (Biol.) Abstract. Kyiv. 40 p. [Семенюк Н.Є. Фітоепіфітон водних об'єктів басейну Дніпра: Aвтореф. дис. … д-ра біол. наук. Київ. 40 с.].
Semenyuk N.Ye., Shcherbak V.I. 2016. Structural and functional organization of phytoepiphyton of the Dnieper reservoirs and factors influencing its development. Rep. 1. Role of some hydrophysical factors. Hydrobiol. J. 52(5): 3–17. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v52.i5.10
Shcherbak V.I. 2006. Phytoplankton. In: Methods of hydroecological investigations of surface waters. Kyiv: Logos. Pp. 8–27. [Щербак В.І. 2006. Фітопланктон. У кн.: Методи гідроекологічних досліджень поверхневих вод. Київ: Логос. С. 8–27].
Shcherbak V.I. 2019a. Patterns of water reservoir ecosystems' reaction to climate change. Фітопланктон. In: Biodiversity and bioresource potential of the Dnieper water reservoirs under conditions of climate change and biological invasion. Kyiv: Nauk. Dumka. Pp. 178–190. [Щербак В.І. 2019а. Основні закономірності реакції екосистем водосховищ на зміни клімату. В кн.: Біорізноманіття та біоресурсний потенціал екосистем дніпровських водосховищ в умовах кліматичних змін і розвитку біологічної інвазії. Київ: Наук. думка. С. 178–190].
Shcherbak V.I. 2019b. Response of phytoplankton of the Kiev Reservoir to the increase in summer temperatures. Hydrobiol. J. 55(1): 18–35. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v55.i1.20
Shcherbak V. I., Semeniuk N.Ye. 2023. Structural and functional characteristics of phytoplankton, algal mats, detritus and water quality under main abiotic factors in urban ponds (case study of urban settlement Hostomel, Bucha District, Kyiv Region, Ukraine). Rep. І. Species and taxonomic composition, ecological diversity of phytoplankton and filamentous algal mats characteristics under main abiotic factors. Algologia. 33(1): 22–47. [Щербак В.І., Семенюк Н.Є. 2023. Структурно-функціональна характеристика фітопланктону, дерновин-подушок, детриту та якість води за дії основних абіотичних чинників ставків міської агломерації (смт Гостомель, Бучанський р-н Київської обл., Україна). Повідомлення І. Видове, таксономічне, екологічне різноманіття фітопланктону та характеристика дерновин-подушок за основних абіотичних складових ставків. Альгологія. 33(1): 22–47]. https://doi.org/10.15407/alg33.01.022
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Lutsenko D.A. 2023. Diveristy and ecological characteristics of algae in the water column in the subbasin of the large Danube lakes during the autumn-winter period (Ukraine). Int. J. Algae. 25(1): 71–94. https//doi.org/10.1615/InterJAlgae.v25.i1.50 https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v25.i1.50
Scherbak V.I., Semeniuk N.I., Rudyk-Leuska N.I. 2014. Aqualandscape and biological diversity of the "Nyzhniosulskyi" National Natural Park, Ukraine. Kyiv: Phytosociocentre. 266 p. [Щербак В.И., Семенюк Н.Е., Рудик-Леуская Н.Я. 2014. Акваландшафтное и биологическое разнообразие Национального природного парка «Нижнесульский», Украина. Киев: Фитосоциоцентр. 266 с.].
Shcherbak V.I., Semenyuk N.Ye., Yakushin V.M. 2022. Phytoplankton structural and functional organisation in a large lowland reservoir under the global climate change (case study of the Kaniv Reservoir). Hydrobiol. J. 58(6): 3–27. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v58.i6.10
Shcherbak V.I., Semenyuk N.Ye., Maystrova N.V. 2024. Characteristics of Cyanobacteria at different stages of existence of the Kyiv Reservoir. Hydrobiol. J. 60(1): 3–27. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v60.i1.10
Scherbak V.I., Maistrova N.V., Morozova A.O., Semeniuk N.I. 2011. The National Natural Park "Prypiat-Stokhid". Algoflora diversity and hydrochemical characteristics of aqualandscapes. Kyiv: Phytosociocentre. 164 p. [Щербак В.І., Майстрова Н.В., Морозова А.О., Семенюк Н.Є. 2011. Національний природний парк «Прип'ять-Стохід». Різноманіття альгофлори і гідрохімічна характеристика акваландшафтів. Київ: Фітосоціоцентр. 164 с.].
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Davydov O.A., Larionova D.P. 2023. Present-day characteristics of phytoplankton, microphytobenthos and phytoepiphyton of the Kaniv Reservoir. Rep. 1: Taxonomic, ecological diversity and spatial patterns. Algologia. 33(3): 147–184. [Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Давидов О.А., Ларіонова Д.П. 2023. Сучасна характеристика фітопланктону, мікрофітобентосу та фітоепіфітону Канівського водосховища. Повідомлення 1: Таксономічне, екологічне різноманіття та просторовий розподіл. Альгологія. 33(3): 147–184]. https://doi.org/10.15407/alg33.03.147
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Davydov O.A., Koziychuk E.Sh. 2024a. Plankton and contour algal communities in the Ukrainian section of the Western Bug River and its tributaries. Rep. 1: Abiotic variables, taxonomic, ecological characteristics and floristics specifics of phytoplankton, microphytobenthos, phytoperiphyton. Algologia. 34(2): 130–159. [Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Давидов О.А., Козійчук Е.Ш. 2024a. Планктонні та контурні угруповання водоростей української ділянки р. Західний Буг та її допливів. Повідомлення 1. Абіотичні складові, таксономічна, екологічна характеристика та флористичні особливості фітопланктону, мікрофітобентосу, фітоперифітону. Альгологія. 34(2): 130–159]. https://doi.org/10.15407/alg34.02.130
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Davydov O.A., Koziychuk E.Sh. 2024b. Plankton and contour algal communities in the Ukrainian section of the Western Bug River and its tributaries. Rep. 2: Spatial heterogeneity of planktonic and contour algal communities' quantitative characteristics. Algologia. 34(3): 175–204. [Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Давидов О.А., Козійчук Е.Ш. 2024b. Планктонні та контурні угруповання водоростей української ділянки р. Західний Буг та її допливів. Повідомлення 2. Просторова гетерогенність кількісних показників планктонних і контурних водоростевих угруповань. Альгологія. 34(3): 175–204]. https://doi.org/10.15407/alg34.03.175
Sørensen T. 1948. A method of establishing groups of equal amplitude in plant sociology based on similarity of species content and its application to analyses of the vegetation of Danish commons. Kong. Danske Videnskab. Selskab Biol. Skrift. 5(4): 1–46.
Topachevskyi O.V., Oksiyuk O.P. 1960. Diatoms - Bacillariophyta. Identification manual of the freshwater algae of Ukrainian RSR. Kyiv: Nauk. Dumka. Issue 9. 411 p. [Топачевський О.В., Оксіюк О.П. 1960. Діатомові водорості - Bacillariophyta. Визначник прісноводних водоростей Української РСР. Київ: Наук. думка. Вип. 9. 411 с.].
Vinogradova O.M. 2023. Cyanobacteria of Ukraine: Actual diversity, trends of taxonomic changes, features of zonal and ectopic distribution. Int. J. Algae. 25(2): 117–138. https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v25.i2.20
Vinogradova O., Darienko T. 2008. Terrestrial algae of hypersaline environments of the Central Syvash islands (Kherson Region, Ukraine). Biologia. (Bratislava). 63(6): 813–823. https://doi.org/10.2478/s11756-008-0103-2
