vestnik-bio-msuВестник Московского университета. Серия 16. БиологияVestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya0137-0952Lomonosov Moscow State University, School of Biologyvestnik-bio-msu-1162Research ArticleОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕRESEARCH ARTICLEОсобенности распределения и состояния фитопланктона на разных глубинах в озере Кисло-Сладкое Белого моряFeatures of the distribution and condition of phytoplankton at different depths in the Kislo-Sladkoe Lake partly isolated from the White Seahttps://orcid.org/0000-0002-6164-5625МаторинД. Н.MatorinD. N.

Маторин Дмитрий Николаевич – докт. биол. наук, проф., вед. науч. сотр. кафедры биофизики биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12Тел.: 8-495-939-35-03

Department of Biophysics

1–12 Leninskie gory, Moscow, 119234

dnmatorin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7344-0256ТодоренкоД. А.TodorenkoD. A.

Тодоренко Дарья Алексеевна – канд. биол. наук, науч. сотр. кафедры биофизики биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12Тел.: 8-495-939-35-03

Department of Biophysics

1–12 Leninskie gory, Moscow, 119234

dariatodor@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7870-3393ВороновД. А.VoronovD. A.

Воронов Дмитрий Анатольевич – канд. биол. наук, ст. науч. сотр.

127051, г. Москва, Большой Каретный переулок, д. 19, стр. 1Тел.: 8-495-939-09-43

127051, Moscow, 19–1 Bol’shoy Karetnyy pereulok

da_voronov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4004-4270ГорячевС. Н.GoryachevS. N.

Горячев Сергей Николаевич – канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры биофизики биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12Тел.: 8-495-939-11-15

Department of Biophysics

1–12 Leninskie gory, Moscow, 119234

goryachev156@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0511-7983БратковскаяЛ. Б.BratkovskayaL. B.

Братковская Любовь Борисовна – канд. биол. наук, вед. науч. сотр. кафедры общей экологии и гидробиологии биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12Тел.: 8-495-939-25-18

Department of General Ecology and Hydrobiology

1–12 Leninskie gory, Moscow, 119234

profkom-bio@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3962-5564КрасноваЕ. Д.KrasnovaE. D.

Краснова Елена Дмитриевна – канд. биол. наук, ст. науч. сотр. Беломорской биологической станции им. Н.А. Перцова биологического факультета

119234, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12Тел.: 8-495-939-42-33

N.A. Pertsov White Sea Biological Station, Faculty of Biology

1–12 Leninskie gory, Moscow, 119234

e_d_krasnova@mail.ruМосковский государственный университет имени М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationИнститут проблем передачи информации имени А.А. Харкевича, Российская академия наукРоссияA.A. Kharkevich Institute for Information Transmission Problems, Russian Academy of SciencesRussian Federation202220082022773180187Copyright © Маторин Д.Н., Тодоренко Д.А., Воронов Д.А., Горячев С.Н., Братковская Л.Б., Краснова Е.Д., 20222022Маторин Д.Н., Тодоренко Д.А., Воронов Д.А., Горячев С.Н., Братковская Л.Б., Краснова Е.Д.Matorin D.N., Todorenko D.A., Voronov D.A., Goryachev S.N., Bratkovskaya L.B., Krasnova E.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik-bio-msu.elpub.ru/jour/article/view/1162

Флуоресцентные методы были применены в исследовании фитопланктона стратифицированного озера Кисло-Сладкое на беломорском побережье в 2018 г. В хемоклине водоема (на границе аэробной и анаэробной зон) на глубине 3,3 м наблюдался красный слой воды с концентрацией хлорофилла а 1,7 мкг/л. В этом слое воды доминировали криптофитовые водоросли (Rhodomonas sp.), у которых зафиксирована высокая активность фотосинтетического аппарата по параметрам флуоресценции (PIABS), выраженная через высокие значения квантового выхода первичной фотохимической реакции в фотосистеме 2 (FV / FM), доли активных реакционных центров (РЦ) (RC/ABS) и квантового выхода электронного транспорта в фотосистеме 2(φEo). Высокая фотосинтетическая активность криптофитовых водорослей в зоне хемоклина может свидетельствовать об их устойчивости к присутствию сероводорода. В поверхностном слое воды у фитопланктона отмечалась более низкая фотосинтетическая активность. Опыты с фотоингибированием показали, что сообщество фитопланктона из хемоклина, несмотря на повышенную светочувствительность, характеризуется высокой репарационной способностью фотосинтетического аппарата после фотоокислительного стресса. Предлагается использование флуоресцентных методов для изучения состояния фитопланктона в прибрежных меромиктических водоемах.

Chlorophyll fluorescence methods were used for study of phytoplankton in the Kislo-Sladkoe Lake on the White Sea coast in 2018. In the chemocline (between aerobic and anaerobic zones) of the lake at a depth of 3.3 m a red water layer was observed with chlorophyll a concentration of 1.7 μg/L, despite the presence of hydrogen sulfide. This water layer was dominated by cryptophyte algae (Rhodomonas sp.), in which a high functional activity of the photosynthetic apparatus was observed in terms of the PIABS fluorescence parameter, expressed through high values of the quantum yield of the primary photochemical reaction in PS2 (FV / FM), the proportion of active RCs (RC/ABS), and the quantum yield of electron transport in PS2(φEo). Such a high functional activity of the photosynthetic apparatus of cryptophyte algae in the chemocline may indicate the resistance of cryptophyte algae to the presence of hydrogen sulfide. By comparison, the phytoplankton in the surface water layer showed lower photosynthetic activity. Experiments with photoinhibition showed that the chemocline phytoplankton community is characterized by a greater reparative capacity after photooxidative stress despite the increased photosensitivity. Application of chlorophyll fluorescence methods for study of the state of phytoplankton in stratified meromictic water bodies is proposed.

Белое мореприбрежные меромиктические водоемыфитопланктонфотосинтезфотоингибированиефлуоресценция хлорофиллаWhite Seacoastal meromictic water bodiesphytoplanktonphotosynthesisphotoinhibitionchlorophyll fluorescenceРабота выполнена при поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ имени М.В. Ломоносова «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды», Российского научного фонда (проект № 20-64-46018) и Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 20-04-00465).The research was carried with the support of the Interdisciplinary Scientific and Educational School of Moscow State University. M.V. Lomonosov “The Future of the Planet and Global Environmental Changes”, the Russian Science Foundation (project number 20-64-46018) and the Russian Foundation for Basic Research (project number 20-04-00465).ReferencesKrasnova E.D., Pantyulin A.N., Belevich T.A., Voronov D.A., Demidenko N.A., Zhitina L.S., Ilyash L.V., Kokryatskaya N.M., Lunina O.N., Mardashova M.V., Prudkovsky A. A., Savvichev A.S., Filippov A.S., Shevchenko V.P. Multidisciplinary studies of the separating lakes at different stage of isolation from the White Sea performed in march 2012 // Oceanology. 2013. Vol. 53. N 5. P. 714–717.Krasnova E.D., Pantyulin A.N., Belevich T.A., Voronov D.A., Demidenko N.A., Zhitina L.S., Ilyash L.V., Kokryatskaya N.M., Lunina O.N., Mardashova M.V., Prudkovsky A. A., Savvichev A.S., Filippov A.S., Shevchenko V.P. Multidisciplinary studies of the separating lakes at different stage of isolation from the White Sea performed in march 2012 // Oceanology. 2013. Vol. 53. N 5. P. 714–717.Krasnova E.D. Ecology of meromictic lakes of Russia. 1. Coastal marine waterbodies // Water Resources. 2021. Vol. 48. N 3. P. 427–438.Krasnova E.D. Ecology of meromictic lakes of Russia. 1. Coastal marine waterbodies // Water Resources. 2021. Vol. 48. N 3. P. 427–438.Krasnova E.D., Pantyulin A.N., Matorin D.N., Todorenko D.A., Belevich T.A., Milyutina I.A., Voronov D.A. Blooming of the Cryptomonad alga Rhodomonas sp. (Cryptophyta, Pyrenomonadaceae) in the redox zone of the basins separating from the White Sea // Microbiology. 2014. Vol. 83. N 3. P. 270–277.Krasnova E.D., Pantyulin A.N., Matorin D.N., Todorenko D.A., Belevich T.A., Milyutina I.A., Voronov D.A. Blooming of the Cryptomonad alga Rhodomonas sp. (Cryptophyta, Pyrenomonadaceae) in the redox zone of the basins separating from the White Sea // Microbiology. 2014. Vol. 83. N 3. P. 270–277.Krasnova E., Voronov D., Frolova N., Pantyulin A., Samsonov T. Salt lakes separated from the White Sea // EARSeL eProceedings. 2015. Vol. 14. P. 8–22.Krasnova E., Voronov D., Frolova N., Pantyulin A., Samsonov T. Salt lakes separated from the White Sea // EARSeL eProceedings. 2015. Vol. 14. P. 8–22.Krasnova E., Matorin D., Belevich T., Efimova L., Kharcheva A., Kokryatskaya N., Losyuk G., Todorenko D., Voronov D., Patsaeva S. The characteristic pattern of multiple colored layers in coastal stratified lakes in the process of separation from the White Sea // Chin. J. Oceanol. Limnol. 2018. N 6. P. 1–16.Krasnova E., Matorin D., Belevich T., Efimova L., Kharcheva A., Kokryatskaya N., Losyuk G., Todorenko D., Voronov D., Patsaeva S. The characteristic pattern of multiple colored layers in coastal stratified lakes in the process of separation from the White Sea // Chin. J. Oceanol. Limnol. 2018. N 6. P. 1–16.Lunina O.N., Savvichev A.S., Kuznetsov B.B., Pimenov N.V., Gorlenko V.M. Anoxigenic phototrophic bacteria of the Kislo-Sladkoe stratified lake (White Sea, Kandalaksha Bay) // Microbiology. 2013. Vol. 82. N 6. P. 815–832.Lunina O.N., Savvichev A.S., Kuznetsov B.B., Pimenov N.V., Gorlenko V.M. Anoxigenic phototrophic bacteria of the Kislo-Sladkoe stratified lake (White Sea, Kandalaksha Bay) // Microbiology. 2013. Vol. 82. N 6. P. 815–832.Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic photosynthesis. USA: Princeton University Press, 2007. 488 pp.Falkowski P.G., Raven J.A. Aquatic photosynthesis. USA: Princeton University Press, 2007. 488 pp.Suggett D.J., Prášil O., Borowitzka M.A. Chlorophyll a fluorescence in aquatic sciences: methods and applications. Dordrecht: Springer, 2010. 326 pp.Suggett D.J., Prášil O., Borowitzka M.A. Chlorophyll a fluorescence in aquatic sciences: methods and applications. Dordrecht: Springer, 2010. 326 pp.Маторин Д.Н., Рубин А.Б. Флуоресценция хлорофилла высших растений и водорослей. Ижевск-Москва: Ижевский институт компьютерных исследований, 2012. 256 с.Маторин Д.Н., Рубин А.Б. Флуоресценция хлорофилла высших растений и водорослей. Ижевск-Москва: Ижевский институт компьютерных исследований, 2012. 256 с.Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Srivastava A. Analysis of the chlorophyll a fluorescence transient // Chlorophyll a fluorescence. Advances in photosynthesis and respiration, vol. 19 / Eds. C. Papageorgiou and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2004. P. 321–362.Strasser R.J., Tsimilli-Michael M., Srivastava A. Analysis of the chlorophyll a fluorescence transient // Chlorophyll a fluorescence. Advances in photosynthesis and respiration, vol. 19 / Eds. C. Papageorgiou and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2004. P. 321–362.Lazár D., Schansker G. Models of chlorophyll a fluorescence transients // Photosynthesis in silico / Eds. A. Laisk, L. Nedbal, and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2009. P. 85–123.Lazár D., Schansker G. Models of chlorophyll a fluorescence transients // Photosynthesis in silico / Eds. A. Laisk, L. Nedbal, and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2009. P. 85–123.Kalaji H.M., Schansker G., Ladle R. J., Kalaji V., Bosa K., Allakhverdiev S., Elsheery N.I. Frequently asked questions about in vivo chlorophyll fluorescence: practical issues // Photosynth. Res. 2014. Vol. 122. N 2. P. 121–158.Kalaji H.M., Schansker G., Ladle R. J., Kalaji V., Bosa K., Allakhverdiev S., Elsheery N.I. Frequently asked questions about in vivo chlorophyll fluorescence: practical issues // Photosynth. Res. 2014. Vol. 122. N 2. P. 121–158.Schreiber U. Pulse-amplitude-modulation (PAM) fluorometry and saturation pulse method: an overview // Chlorophyll a fluorescence. advances in photosynthesis and respiration / Eds. G.C. Papageorgiou and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2004. P. 279–319.Schreiber U. Pulse-amplitude-modulation (PAM) fluorometry and saturation pulse method: an overview // Chlorophyll a fluorescence. advances in photosynthesis and respiration / Eds. G.C. Papageorgiou and Govindjee. Dordrecht: Springer, 2004. P. 279–319.Serôdio J., Vieira S., Cruz S., Barroso F. Short-term variability in the photosynthetic activity of micro-phytobenthos as detected by measuring rapid light curves using variable fluorescence // Mar. Biol. 2005. Vol. 146. P. 903–914.Serôdio J., Vieira S., Cruz S., Barroso F. Short-term variability in the photosynthetic activity of micro-phytobenthos as detected by measuring rapid light curves using variable fluorescence // Mar. Biol. 2005. Vol. 146. P. 903–914.Ralph P.J., Gademann R. Rapid light curves: a powerful tool to assess photosynthetic activity // Aquat Bot. 2005. Vol. 82. N 3. P. 222–237.Ralph P.J., Gademann R. Rapid light curves: a powerful tool to assess photosynthetic activity // Aquat Bot. 2005. Vol. 82. N 3. P. 222–237.Matorin D., Antal T., Ostrowska M., Rubin A., Ficek D., Majchrowski R. Chlorophyll fluorimetry as a method for studying light absorption by photosynthetic pigments in marine algae // Oceanologia. 2004. Vol. 46. N 4. P. 519–531.Matorin D., Antal T., Ostrowska M., Rubin A., Ficek D., Majchrowski R. Chlorophyll fluorimetry as a method for studying light absorption by photosynthetic pigments in marine algae // Oceanologia. 2004. Vol. 46. N 4. P. 519–531.Mosharov S.A., Sergeeva V.M., Sazhin A.F., Kremenetskiy V.V., Stepanova S.V. Assessment of phytoplankton photosynthetic efficiency based on measurement of fluorescence parameters and radiocarbon uptake in the Kara Sea // Estuar. Coast. Shelf Sci. 2019. Vol. 218. P. 59–69.Mosharov S.A., Sergeeva V.M., Sazhin A.F., Kremenetskiy V.V., Stepanova S.V. Assessment of phytoplankton photosynthetic efficiency based on measurement of fluorescence parameters and radiocarbon uptake in the Kara Sea // Estuar. Coast. Shelf Sci. 2019. Vol. 218. P. 59–69.Chow W.S., Aro E.-M. Photoinactivation and mechanisms of recovery // Photosystem II. Advances in photosynthesis and respiration / Eds. T.J. Wydrzynski, K. Satoh, and J.A. Freeman. Dordrecht: Springer. 2005. P. 627–648.Chow W.S., Aro E.-M. Photoinactivation and mechanisms of recovery // Photosystem II. Advances in photosynthesis and respiration / Eds. T.J. Wydrzynski, K. Satoh, and J.A. Freeman. Dordrecht: Springer. 2005. P. 627–648.Vavilin D.V, Polynov V.A, Matorin D.N, Venediktov P.S. Sublethal concentrations of copper stimulate photosystem II photoinhibition in Chlorella pyrenoidosa // J. Plant Physiol. 1995. Vol. 146. N 5–6. P. 609–614.Vavilin D.V, Polynov V.A, Matorin D.N, Venediktov P.S. Sublethal concentrations of copper stimulate photosystem II photoinhibition in Chlorella pyrenoidosa // J. Plant Physiol. 1995. Vol. 146. N 5–6. P. 609–614.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.