Autecology of benthic diatom Striatella unipunctata (Lyngbye) C. A. Agardh, 1832 – indicator of organic water pollution (Black Sea and Sea of Japan)
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Abstract
Analysis of long-term data (1987–2019) was carried out on the morphology and autecology of the benthic colonial large-cell species Striatella unipunctata (Lyngbye) C. A. Agardh, 1832 in the microphytobenthos of the Black Sea and Sea of Japan, including water areas of specially protected natural areas of Russia. The species is widely found on natural and artificial substrates in the Black Sea year-round, and in the Sea of Japan, at a water temperature down to −1.5 °C. St. unipunctata quantitative data were determined by direct cell counting in the Goryaev camera under light microscopes (LMs) Biolam L-212, Axioskop 40, and Olympus BX41. Species morphology, phytogeography, and ecology are described. The cell size range of populations is presented: for the Black Sea, valves 25–148 µm long, 8–22 µm wide, frustules 36.3–50.4 µm wide, 18–24 fibulae in 10 µm, and 7–8 girdle bands in 10 µm; for the Sea of Japan, valves 85–125 µm long, 12–21 µm wide, 7–8 girdle bands in 10 µm, 20–25 fibulae in 10 µm, frustules 32.0–34.3 µm long, 10–11 µm wide, and 25 fibulae in 10 µm. For the first time, St. unipunctata valves and frustules were studied in vivo under LMs, and frustule ultrastructure, under a scanning electron microscope (SEM). For the first time, quantitative indicators of the species populations from the Black Sea and Sea of Japan were compared. The morphology of the frustule ultrastructure of St. unipunctata was studied under a Hitachi SEM, model SU3500 (Japan), in Leica EM ACE200 gold-palladium-coated samples. In the Kazachya Bay of the Black Sea near the Oceanarium, the absolute maximum abundance was recorded – 41.6·10³ cells·cm−2 with a biomass of 1.73 mg·cm−2 in January (t = +6.9 °C) in the epizoon of the cultured mussel Mytilus galloprovincialis Lamarck, 1819 at a depth of 0.5 m at excessive organic pollution of water. The minimum values were of 0.26·10³ cells·cm−2 and 0.011 mg·cm−2, respectively, in July (t = +23.5 °C) at a depth of 2.5 m. In the Paris Bay (Russky Island) of the Sea of Japan in the water area of the Marine Mammal Research Base of the Primorsky Oceanarium (Vladivostok), the abundance in the asbestos plates periphyton was of 207·10³ cells·cm−2 in the summer. For the first time, unique micrographs of the species in vivo were obtained under a LM, and of purified frustules – under a SEM.
Authors
References
Бегун А. А. Биоиндикационное состояние морской среды по диатомовым водорослям эпифитона макрофитов (залив Петра Великого, Японское море) // Известия ТИНРО. 2012. Т. 169. С. 77–93. [Begun A. A. Bioindication of marine environment condition by epiphytic diatoms on macrophytes (Peter the Great Bay, Japan Sea). Izvestiya TINRO, 2012, vol. 169, pp. 77–93. (in Russ.)]
Давидович Н. А., Чепурнов В. А. Интенсивность аукспорообразования у двух видов Bacillariophyta в зависимости от освещённости и продолжительности фотопериода // Альгология. 1993. Т. 3, № 3. С. 34–41. [Davidovich N. A., Chepurnov V. A. Intensity of auxospores formation by two Bacillariophyta species depending on illumination and photoperiod duration. Al’gologiya, 1993, vol. 3, no. 3, pp. 34–41. (in Russ.)]
Іванов О. І. Фитопланктон Схидного Сиваша // Біологічне обґрунтування розвитку кефального господарства Східного Сиваша і Молочного лиману. Киев, 1960. С. 19–30. (Праці Інституту гідробіології АН УРСР ; № 35). [Ivanov O. I. Fytoplankton Skhydnoho Syvasha. In: Biolohichne obgruntuvannia rozvytku kefalnoho hospodarstva Skhidnoho Syvasha i Molochnoho lymanu. Kyiv, 1960, pp. 19–30. (Pratsi Instytutu hidrobiolohii AN URSR ; no. 35) (in Ukr.)]
Коновалова Г. В. Видовой состав фитопланктона залива Восток // Гидробиологические исследования заливов и бухт Приморья. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 93–98. [Konovalova G. V. Vidovoi sostav fitoplanktona zaliva Vostok. In: Gidrobiologicheskie issledovaniya zalivov i bukht Primor’ya. Vladivostok : DVNTs AN SSSR, 1984, pp. 93–98. (in Russ.)]
Кучерова З. С. Видовой состав и сезонная смена диатомовых морских обрастаний // Труды Севастопольской биологической станции. 1957. Т. 9. С. 22–29. [Kucherova Z. S. Vidovoi sostav i sezonnaya smena diatomovykh morskikh obrastanii. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1957, vol. 9, pp. 22–29. (in Russ.)]
Кучерова З. С. Диатомовые обрастания некоторых моллюсков и крабов // Труды Севастопольской биологической станции. 1960. Т. 13. С. 39–48. [Kucherova Z. S. Diatomovye obrastaniya nekotorykh mollyuskov i krabov. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1960, vol. 13, pp. 39–48. (in Russ.)]
Маккавеева Е. Б. К экологии и сезонным изменениям диатомовых обрастаний на цистозире // Труды Севастопольской биологической станции. 1960. Т. 13. С. 27–38. [Makkaveeva E. B. K ekologii i sezonnym izmeneniyam diatomovykh obrastanii na tsistozire. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1960, vol. 13, pp. 27–38. (in Russ.)]
Миничева Г. Г. Показатели поверхности водорослей в структурно-функциональной оценке макрофитобентоса (на примере северо-западной части Чёрного моря) : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.18. Севастополь, 1989. 19 с. [Minicheva G. G. Pokazateli poverkhnosti vodoroslei v strukturno-funktsional’noi otsenke makrofitobentosa (na primere severo-zapadnoi chasti Chernogo morya) : avtoref. dis. … kand. biol. nauk : 03.00.18. Sevastopol, 1989, 19 p. (in Russ.)]
Михайлова Т. В., Петров А. Н., Повчун А. С. Расчёт площади поверхности раковин некоторых видов черноморских двустворчатых моллюсков / ИнБЮМ АН УССР. Деп. в ВИНИТИ 20.11.87, № 8730В87, Севастополь, 1987. 6 с. [Mikhailova T. V., Petrov A. N., Povchun A. S. Raschet ploshchadi poverkhnosti rakovin nekotorykh vidov chernomorskikh dvustvorchatykh mollyuskov / InBYuM AN USSR. Dep. v VINITI 20.11.87, no. 8730В87, Sevastopol, 1987, 6 p. (in Russ.)]
Морозова-Водяницкая Н. В. Фитопланктон Чёрного моря. Ч. 1. Фитопланктон в районе Севастополя и общий обзор фитопланктона Чёрного моря // Труды Севастопольской биологической станции. 1948. Т. 6. С. 39–172. [Morozova-Vodyanitskaya N. V. Fitoplankton Chernogo morya. Pt. 1. Fitoplankton v raione Sevastopolya i obshchii obzor fitoplanktona Chernogo morya. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1948, vol. 6, pp. 39–172. (in Russ.)]
Николаев В. А. Сообщества диатомовых водорослей бентоса бухты Троицкой Японского моря // Ботанический журнал. 1970. Т. 55, № 6. С. 859–864. [Nikolaev V. A. Soobshchestva diatomovykh vodoroslei bentosa bukhty Troitskoi Yaponskogo morya. Botanicheskii zhurnal, 1970, vol. 55, no. 6, pp. 859–864. (in Russ.)]
Николаев В. А. Вертикальное распределение бентосных диатомовых водорослей в заливе Посьета // Прибрежные сообщества дальневосточных морей. 1976. № 6. С. 94–98. [Nikolaev V. A. Vertikal’noe raspredelenie bentosnykh diatomovykh vodoroslei v zalive Pos’eta. Pribrezhnye soobshchestva dal’nevostochnykh morei, 1976, no. 6, pp. 94–98. (in Russ.)]
Оксиюк О. П., Юрченко В. В. О весе диатомовых водорослей // Гидробиологический журнал. 1971. Т. 7, № 3. С. 116–119. [Oksiyuk O. P., Yurchenko V. V. O vese diatomovykh vodoroslei. Gidrobiologicheskii zhurnal, 1971, vol. 7, no. 3, pp. 116–119. (in Russ.)]
Орлова Т. Ю. Видовой состав и динамика плотности планктонных диатомей бухты Витязь // Гидробиологические исследования заливов и бухт Приморья. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 109–114. [Orlova T. Yu. Vidovoi sostav i dinamika plotnosti planktonnykh diatomei bukhty Vityaz’. In: Gidrobiologicheskie issledovaniya zalivov i bukht Primor’ya. Vladivostok : DVNTs AN SSSR, 1984, pp. 109–114. (in Russ.)]
Паутова Л. А. Видовой состав фитопланктона пролива Старка (залив Петра Великого) // Гидробиологические исследования заливов и бухт Приморья. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 99–103. [Pautova L. A. Vidovoi sostav fitoplanktona proliva Starka (zaliv Petra Velikogo). In: Gidrobiologicheskie issledovaniya zalivov i bukht Primor’ya. Vladivostok : DVNTs AN SSSR, 1984, pp. 99–103. (in Russ.)]
Пицык Л. К. О качественном составе фитопланктона Азовского моря // Труды Севастопольской биологической станции. 1963. Т. 14. С. 71–89. [Pitsyk L. K. O kachestvennom sostave fitoplanktona Azovskogo morya. Trudy Sevastopol’skoi biologicheskoi stantsii, 1963, vol. 14, pp. 71–89. (in Russ.)]
Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли планктона Чёрного моря. Москва ; Ленинград : АН СССР, 1955. 222 с. [Proshkina-Lavrenko A. I. Diatomovye vodorosli planktona Chernogo morya. Moscow ; Leningrad : Nauka, 1955, 222 p. (in Russ.)]
Прошкина-Лавренко А. И. Диатомовые водоросли бентоса Чёрного моря. Москва ; Ленинград : Наука, 1963. 243 с. [Proshkina-Lavrenko A. I. Diatomovye vodorosli bentosa Chernogo morya. Moscow ; Leningrad : Nauka, 1963, 243 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И. Пеннатные диатомовые водоросли верхней сублиторали залива Восток // Гидробиологические исследования заливов и бухт Приморья. Владивосток : ДВНЦ АН СССР, 1984. С. 104–108. [Ryabushko L. I. Pennatnye diatomovye vodorosli verkhnei sublitorali zaliva Vostok. In: Gidrobiologicheskie issledovaniya zalivov i bukht Primor’ya. Vladivostok : DVNTs AN SSSR, 1984, pp. 104–108. (in Russ.)]
Рябушко Л. И. Структура микрофитобентоса твёрдых грунтов прибрежных районов Севастопольской бухты (Чёрное море) // Альгология. 1994. Т. 4, № 2. С. 15–21. [Ryabushko L. I. Microphytobenthic diatoms from the hard grounds in littoral of the Sevastopol Bay (the Black Sea). Al’gologiya, 1994, vol. 4, no. 2, pp. 15–21. (in Russ.)]
Рябушко Л. И., Бабич И. И., Рябушко В. И., Смирнова Л. Л. Седиментация фитопланктона в бухте Казачья Чёрного моря (Украина) // Альгология. 2004. Т. 14, № 1. С. 48–61. [Ryabushko L. I., Babich I. I., Ryabushko V. I., Smirnova L. L. Sedimentation of phytoplankton in Kazachya Bay of the Black Sea (Ukraine). Al’gologiya, 2004, vol. 14, no. 1, pp. 48–61. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v5.i4.20
Рябушко Л. И. Микрофитобентос Чёрного моря. Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2013. 416 с. [Ryabushko L. I. Microphytobenthos of the Black Sea. Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2013, 416 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta) залива Восток Японского моря // Биота заповедников Дальнего Востока. 2014. Т. 2. С. 4–17. [Ryabushko L. I. Diatoms (Bacillaryophyta) of the Vostok Bay, Sea of Japan. Biodiversity Environment of Far East Reserves, 2014, vol. 2, pp. 4–17. (in Russ.)]
Рябушко Л. И., Бегун А. А. Диатомовые водоросли микрофитобентоса Японского моря. Севастополь ; Симферополь : Н. Оріанда, 2015. Т. 1. 288 с. [Ryabushko L. I., Begun A. A. Diatoms of Microphytobenthos of the Sea of Japan. Sevastopol ; Simferopol : N. Orianda, 2015, vol. 1, 288 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И., Бегун А. А. Диатомовые водоросли микрофитобентоса Японского моря (синопсис и атлас) : в 2 т. Севастополь : КИА, 2016. Т. 2. 324 с. [Ryabushko L. I., Begun A. A. Diatoms of Microphytobenthos of the Sea of Japan (Synopsis and Atlas) : in 2 vols. Sevastopol : KIA, 2016, vol. 2, 324 p. (in Russ.)]
Рябушко Л. И., Балычева Д. С., Поспелова Н. В., Бегун А. А. Диатомовые водоросли (Bacillariophyta) микрофитобентоса и фитопланктона заповедных акваторий в прибрежье Чёрного и Японского морей // Биота и среда заповедных территорий. 2018. № 4. С. 5–24. [Ryabushko L. I., Balycheva D. S., Pospelova N. V., Begun A. A. Diatoms (Bacillariophyta) of microphytobenthos and phytoplankton of the protected areas of the coastal waters of the Black Sea and the Sea of Japan. Biota i sreda zapovednykh territorii, 2018, no. 4, pp. 5–14. (in Russ.)]
Al-Yamani F. Y., Saburova M. A. Illustrated Guide on the Benthic Diatoms of Kuwait’s Marine Environment. Kuwait : Kuwait Institute for Scientific Research, 2011, 352 p.
Bangqin H., Zhaodi Ch., De Xiang J. J. Ekologicheskie issledovaniya prikreplennykh diatomovykh vodoroslei na iskusstvennykh substratakh v Ksiamene, Kitai. Journal of Xiamen University (Natural Science), 1989, vol. 28, no. 5, pp. 549–553.
Calow R. A method for determining the surface areas of stones to enable quantitative density estimates of littoral stonedwelling organisms to be made. Hydrobiologia, 1972, vol. 40, no. 1, pp. 37–50.
Cleve-Euler A. Die Diatomeen von Schweden und Finnland. Stockholm : Almqvist & Wiksells Boktryckeri AB, 1953, Teil II, Bd. 4, No. 1, 158 S.
Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication. Galway : National University of Ireland, 2020. URL: https://www.algaebase.org [accessed: 01.02.2020].
Hendey N. I. An Introductory Account of the Smaller Algae of British Coastal Waters. Pt. 5. Bacillariophyceae (Diatoms). London, 1964, 740 p.
Kuylenstierna M. Benthic Algal Vegetation in the Nordre Älv Estuary (Swedish West Coast) / Göteborgs Universitet. [dissertation]. Göteborg, Sweden, 1989, vol. 1, 244 p.
Round F. E., Crawford R. M., Mann D. G. The Diatoms. Biology and Morphology of the Genera. Cambridge : Cambridge University, 1990, 747 p.
Ryabushko L. I. Fouling diatoms on the benthic plants of the Black Sea by cape Omega. Hydrobiologia, 1996, vol. 2, no. 2, pp. 15–22.
Ryabushko L. I. Demography of the diatom populations Striatella unipunctata from different biotopes. Phycologia, 1997, vol. 36, iss. sup4, pp. 364.
Ryabushko L. I., Bondarenko A. V., Shiroyan A. G. Diatoms of Bryopsis plumosa (Hudson) C. A. Agardh (Chlorophyta, Bryopsidales) epiphyton from the Black and Aegean seas. International Journal on Algae, 2019a, vol. 21, no. 4, pp. 321–334. https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v21.i4.30
Ryabushko L. I., Balycheva D. S., Bondarenko A. V., Zheleznova S. N., Begun A. A., Stonik I. V. Different aspects of studying a diatom Cylindrotheca closterium (Ehrenberg) Reimann et Lewin 1964 in natural and laboratory conditions. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2019b, vol. 4, no. 2, pp. 52–62. https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.2.06
Ryabushko L. I., Lishaev D. N., Kovrigina N. P. Species diversity of epilithon diatoms and the quality of the waters of the Donuzlav Gulf ecosystem (Crimea, the Black Sea). Diversity, 2019c, vol. 11, iss. 7, pp. 1–112. https://doi.org/10.3390/d11070114