Specifics of biotopic preferences of algae in the water column in the freshwater ecosystems of different types
Authors
,
Semeniuk N.Ye.,
Davydov O.A.*,
Koziychuk E.Sh.
Section:
Ecology, Cenology, Conservation of Algae and their Role in NatureIssue:
Vol. 35 No. 2 (2025)Pages:
104-127DOI:
https://doi.org/10.15407/alg35.02.104Abstract
Analysis of biotopic preferences of 455 species (467 infraspecific taxa) of algae in the water column of various lotic, lentic and transitional aquatic ecosystems of Ukraine has shown, that the largest part of Cyanobacteria floristic spectrum was formed by planktonic forms, Bacillariophyta — by benthic and planktonic-benthic forms, and Chlorophyta — by planktonic-benthic forms. The floristic spectra of the water column algae differed across aquatic ecosystems types. In particular, the share of planktonic forms among the representatives of different phyla in the water column can be represented in form of ordered series: Cyanobacteria: lentic ecosystems > transitional ecosystems > lotic ecosystems; Bacillariophyta: transitional ecosystems > lotic ecosystems > lentic ecosystems; Chlorophyta: lentic ecosystems > lotic ecosystems > transitional ecosystems. These dissimilarities were driven by complex effect of abiotic and biotic factors. Besides, one and the same species of algae in the process of its vegetation may change its biotopic preference and during different seasons of the year be found in plankton, neuston, microphytobenthos and phytoepiphyton. The type of biotopic preference is evidently the manifestation of a particular species’ adaptation mechanisms. However these complicated issues require further complex research by algologists, hydrobiologists, plant physiologists. The results of the saprobiological analysis show that, notwithstanding their biotopic preference, the algae of the water column are quite informative indicators of water quality in aquatic ecosystems under study. On the whole, the ratio of species with different biotopic preferences and saprobity and abiotic factors governing them in lotic, lentic and transitional ecosystems is an important issue requiring further research.
Keywords:
algae in the water column, biotopic preference, planktonic forms, benthic forms, saprobity, lotic, lentic, transitional ecosystemsFull text
References
Barinova S.S., Medvedeva L.A., Anisimova O.V. 2006. Biodiversity of algae - indicators of the environment. Tel Aviv: PiliesStud. 498 p. [Баринова С.С., Медведева Л.А., Анисимова О.В. 2006. Биоразнообразие водорослей-индикаторов окружающей среды. Тель Авив: PiliesStud. 498 с.].
Barinova S.S., Bilous O.P., Tsarenko P.M. 2019. Algal indication of water bodies in Ukraine: Methods and perspectives. Haifa, Kyiv: Univ. Haifa Publ. 367 p. [Баринова С.С., Белоус Е.П., Царенко П.М. 2019. Альгоиндикация водны объектов Украины: Методы и перспективы. Хайфа, Киев: изд-во Хайф. ун-та. 367 с.].
Cao L., Wan L., Cao L. 2024. Optimal balance of organic detritus and feed for fish growth and water quality improvement through regulating nutrient cycling. Environ. Res. 262(2): 119882. https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.119882 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/39278584
Davydov O.A., Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Koziychuk E.Sh. 2024. Taxonomic composition of phytoplankton in various continental aquatic ecosystems of Ukraine. Algologia. 34(4): 274–293 [Давидов О.А., Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Козійчук Е.Ш. 2024. Таксоно-мічний склад фітопланктону різнотипних континентальних гідроекосистем України. Альгологія. 34(4): 274–293]. https://doi.org/10.15407/alg34.04.274
Finlay B.J. 2002. Global dispersal of free-living microbial eukaryote species. Science. 296(5570): 1061–1063. https://doi.org/10.1126/science.1070710 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12004115
Guiry M.D., Guiry G.M. 2023. AlgaeBase. World-wide electron. publ. Nat. Univ. Irland, Galway.
Kondratyeva N.V., Kovalenko O.V., Prykhodkova L.P. 1984. Blue-green algae Сyanophyta. Pt 2. In: Identification manual of the freshwater algae of Ukrainian SSR. Kyiv: Nauk. Dumka. 388 p. [Кондратьєва Н.В., Коваленко О.В., Приходькова Л.П. 1984. Синьозелені водорості Сyanophyta. Ч. 2. У кн.: Визначник прісноводних водоростей Української РСР. Київ: Наук. думка. 388 с.].
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.
Moore J., Berlow E.J., Coleman D.C., deRuiter P.C., Dong Q., Hastings A., Johnson N.C., McCann K.S., Melville K., Morin P.J., Nadelhoffer K., Rosemond A.D., Post D.M., Sabo J.L., Scow K.M., Vanni M.J., Wall D.H. 2004. Detritus, trophic dynamics and biodiversity. Ecol. Lett. 7: 584–600. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2004.00606.x
Odum E.P. 1959. Fundamental of Ecology. Sec. ed. Philadelphia, London: W.B. Saunders Company. 546 p.
Oksiyuk O.P., Davydov O.A., Karpezo Yu.I. 2009. Ecological and morphological structure of microphytobenthos. Hydrobiol. J. 45(2): 13–23. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v45.i2.20
Passy S.I. 2007. Diatom ecological guilds display distinct and predictable behavior along nutrient and disturbance gradients in running waters. Aquat. Bot. 86(2): 171–178. https://doi.org/10.1016/j.aquabot.2006.09.018
Reynolds C.S. 2006. The Ecology of Phytoplankton. Cambridge: Cambridge Univ. Press. 535 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511542145
Rimet F., Bouchez A. 2011. Use of diatom life-forms and ecological guilds to assess pesticide contamination in rivers: lotic mesocosm approaches. Ecol. Indic. 11(2): 489–499. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2010.07.004
Semeniuk N.Ye. 2020. Epiphytic algal communities of the Dnieper basin waterbodies: Dr. Sci. (Biol.) Abstract. Kyiv. 40 p. [Семенюк Н.Є. 2020. Фітоепіфітон водних об'єктів басейну Дніпра: Автореф. дис. … д-ра біол. наук. Київ. 40 с.].
Semeniuk N.Ye., Shcherbak V.I., Davydov O.A., Koziychuk E.Sh., Yuryshynets V.I. 2024. Spatial dynamics of planktonic and contour algal metacomunities in lotic and lentic ecosystems. Nauk. Zap. Ternop. Nat. Ped. Univ. Ser. Biol. 84(2): 40–50 [Семенюк Н.Є., Щербак В.І., Давидов О.А., Козійчук Е.Ш., Юришинець В.І. 2024. Просторова динаміка планктонних і контурних альгометаугруповань лотичних і лентичних екосистем. Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. Сер. Біол. 84(2): 40–50]. https://doi.org/10.25128/2078-2357.24.2.5
Shcherbak V.I. 2002. Methods of studying phytoplankton. In: Methodical fundamentals for hydrobiological studies of aquatic ecosystems. Kyiv. Pp. 41–47 [Щербак В.І. 2002. Методи досліджень фітопланктону. У кн.: Методичні основи гідробіологічних досліджень водних екосистем. Київ. С. 41–47].
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., 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, детритута якість води за дії основних абіотичних чинників ставків міської агломерації (смт Гостомель, Бучанський р-н Київської обл., Україна). Повідомлення 1: Видове, таксономічне, екологічне різноманіття фітопланктону та характеристика дерновин-подушок за основних абіотичних складових ставків. Альгологія. 33(1): 22–47]. https://doi.org/1015407/alg33.01.022
Scherbak V.I., Semeniuk N.Ie., Rudyk-Leuska N.Ia. 2014. Aqualandscape and biological diversity of the "Nyzhniosulskyi" National Natural Park, Ukraine. Kyiv: Phytosociocentr. 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., Semeniuk N.Ye., Davydov O.A., Larionova D.P. 2023a. 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. 2023a. 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., Larionova D.P. 2023b. Present-day characteristics of phytoplankton, microphytobenthos and phytoepiphyton of the Kaniv Reservoir. Rep. 2: Abiotic variables, quantitative diversity, dominant species complex, trophic state, water quality. Algologia. 33(4): 247–277 [Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Давидов О.А., Ларіонова Д.П. 2023b. Сучасна характеристика фітопланктону, мікрофітобентосу та фітоепіфітону Канівського водосховища. Повідомлення 2: Абіотичні чинники, кількісне різноманіття, домінуючий комплекс, трофність та оцінка якості водного середовища. Альгологія. 33(4): 247–277]. https://doi.org/10.15407/alg33.04.247
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Lutsenko D.A. 2023c. 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
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
Shcherbak V.I., Semeniuk N.Ye., Davydov O.A., Koziychuk E.Sh. 2024c. Dominant species complexes in planktonic, benthic and periphytic algal metacommunities. Nauk. Zap. Ternop. Nat. Ped. Univ. Ser: Biol. 84(3-4): 35–45 [Щербак В.І., Семенюк Н.Є., Давидов О.А., Козійчук Е.Ш. 2024c. Домінуючі комплекси видів у метаугрупованнях водоростей планктону, бентосу, перифітону. Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. Сер. Біол. 84(3-4): 35–45]. https://doi.org/10.25128/2078-2357.24.3-4.5
Scherbak V.I., Maistrova N.V., Morozova A.O., Semeniuk N.Ie. 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.].
Soininen J., Jamoneau A., Rosebery J., Passy S.I. 2016. Global patterns and drivers of species and trait composition in diatoms. Global Ecol. Biogeogr. 25(8): 940–950. https://doi.org/10.1111/geb.12452
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.
Thienemann A. 1942. Vom Wesen der Ökologie. Biol. Gen. 15: 312–331.
Topachevskyi A.V., Masyuk N.P. 1984. Freshwater algae of Ukrainian SSR. Kyiv: Vyshcha Shkola. 336 p. [Топачевский А.В., Масюк Н.П. 1984. Пресноводные водоросли Украинской ССР. Киев: Высш. шк. 336 с.].
«Tsvetenye» vody. 1968. Ed. A.V. Topachevskiy. Kyiv: Nauk. Dumka. 388 p. [«Цветение» воды. 1968. Отв. ред. А.В. Топачевский. Киев: Наук. думка. 388 с.].
Topachevskyi O.V., Oksiyuk O.P. 1960. Diatoms - Bacillariophyta. In: 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. У кн.: Визначник прісноводних водоростей Української РСР. Київ: Наук. думка. Вип. 9. 411 с.]
Vinogradova O., Darienko T. 2008. Terrestrial algae of hypersaline environments of the Central Syvash islands (Kherson Region, Ukraine). Biologia. 63(6): 813–823. https://doi.org/10.2478/s11756-008-0103-2
Vinogradova O.M., Kovalenko O.V., Levanets A.A., Nevo E., Wasser S.P. 2004. Epilithic algal communities of dry rocks of the Negev Desert, Israel. Ukr. Bot. J. 61(2): 7–20.
Wetzel C.E., Bicudo D. de C., Ector L., Lobo E.A., Soininen J., Landeiro V.L., Bini L.M. 2012. Distance decay of similariyt in neotropical diatom communities. PLoS ONE. 7(9): e45071. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0045071 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23028767 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3441607
Yuryshynets V.I., Semeniuk N.Ye., Shcherbak V.I., Davydov O.A., Koziychuk E.Sh., Shelyuk Yu.S. 2024. Some issues and challenges of applying metacommunity theory in complex studies of phytoplankton, phytobenthos and phytoperiphyton of continental aquatic ecosystems. Ukr. J. Nat. Sci. 9: 56–73 [Юришинець В.І., Семенюк Н.Є., Щербак В.І., Давидов О.А., Козійчук Е.Ш., Шелюк Ю.С. 2024. Деякі актуальні проблеми застосування теорії метаугруповань при комплексному вивченні фітопланктону, мікрофітобентосу, фітоперифітону континентальних водних екосистем. Укр. журн. природ. наук. 9: 56–73].
Zaytsev Yu.P. 2015. On contour structure of biosphere. Hydrobiol. J. 51(3): 3–24. https://doi.org/10.1615/HydrobJ.v51.i3.10
