PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Vertical distribution of aldehydes and phytoplankton structure : a case study of urban lake

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Pionowe rozmieszczenie aldehydów a struktura fitoplanktonu : studium przypadku jeziora miejskiego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
In water systems, both biologically and chemically synthesized molecules may reduce environmental quality and influence essential ecosystems structure and function. These substances include aldehydes from various sources, also those relates to the activities of primary producers. The focus of the study was vertical distribution of several aliphatic aldehydes and phytoplankton biomass in an urban lake in Poznań (Wielkopolska Lakeland, Poland) under human pressure. Water samples were collected from surface lake to bottom, every 2 m. Plankton was analyzed under inverted and epifluorescence microscopes. The biomass was estimated from microscopic measurements and cell volume of each species. Thirteen aldehydes and acetone were analyzed using gas chromatography with an electron capture detector after derivatization and extraction processes. Aldehydes concentrations varied between 32.7 and 346.2 μg L-1. Formaldehyde, acetaldehyde and propanal were characterized by the highest concentration both at low and high phytoplankton biomass. Phytoplankton biomass included prokaryotic and eukaryotic cells, and ranged between 0.25 and 2.94 mg L-1. Cryptophytes and diatoms were often the most important components of phytoplankton communities, although in some cases the haptophytes and dinophytes comprised a much higher proportion. Total aldehyde concentration was significantly correlated with total phytoplankton biomass (r=0.705, p <0.05), and even higher correlation was observed between acetone and phytoplankton biomass (r=0.917). This indicates phytoplankton as an important source of carbonyl compounds in surface waters. Thus, the knowledge of different aspects of their origin and distribution in the lake is important both in ecological research and in water management.
PL
W systemach wodnych, zarówno biologicznie jak i chemicznie syntetyzowane cząsteczki mogą obniżać jakość środowiska i wpływać istotnie na strukturę i funkcjonowanie ekosystemów. Substancje te obejmują aldehydy pochodzące z różnych źródeł, również te związane z aktywnością producentów pierwotnych. Przedmiotem badań było rozpoznanie pionowego rozmieszczenia kilku aldehydów alifatycznych i biomasy fitoplanktonu w jeziorze miejskim w Poznaniu (Pojezierze Wielkopolskie, Polska) znajdującym się pod presją człowieka. Próbki wody pobierano od powierzchni jeziora do dna, co 2 m. Plankton analizowano pod mikroskopem odwróconym i epifluorescencyjnym. Biomasę oszacowano na podstawie pomiarów mikroskopowych i objętości komórek każdego gatunku. Trzynaście aldehydów i aceton analizowano za pomocą chromatografii gazowej z detektorem wychwytującym elektrony po procesach derywatyzacji i ekstrakcji. Stężenia aldehydów wahały się od 32,7 do 346,2 μg L-1. Formaldehyd, aldehyd octowy i propanal charakteryzowały się największym stężeniem zarówno przy niskiej, jak i wysokiej biomasie fitoplanktonu. Biomasa fitoplanktonu obejmowała komórki prokariotyczne i eukariotyczne i mieściła się w przedziale od 0,25 do 2,94 mg L-1. Kryptofity i okrzemki były często najważniejszymi składnikami zbiorowisk fitoplanktonu, choć w niektórych przypadkach większy udział miały haptofity i dinofity. Ogólne stężenie aldehydów było istotnie skorelowane z całkowitą biomasą fitoplanktonu (r=0,705, p <0,05), przy czym jeszcze silniejszą korelację zaobserwowano między acetonem i biomasą fitoplanktonu (r=0,917). Wskazuje to na fitoplankton jako ważne źródło związków karbonylowych w wodach powierzchniowych. Tym samym wiedza o różnych aspektach ich pochodzenia i rozmieszczenia w jeziorze jest ważna zarówno podczas badań ekologicznych, jak i w gospodarce wodnej.
Rocznik
Strony
95--103
Opis fizyczny
Bibliogr. 44 poz., tab., wykr.
Twórcy
  • Faculty of Biology, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland
  • Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland
Bibliografia
  • 1. Budzyńska, A. & Szeląg-Wasielewska, E. (2006). Species richness and spatial heterogeneity of spring plankton in a lake with varying morphometry, Acta Agrophysica, 7, 2, pp. 309-316.
  • 2. Carpenter, S.R., Caraco, N.F., Correll, D.L., Howarth, R.W., Sharpley, A.N. & Smith, V.H. (1998). Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen, Ecological Applications, 8, pp. 559-568, DOI:10.1890/1051-0761(1998)008[0559:NPOSWW]2.0.CO;2.
  • 3. Czaplicka, M., Jaworek, K. & Wochnik, A. (2014). Determination of aldehydes in wet deposition, Archives of Environmental Protection, 10, 2, pp. 93-98, DOI: 10.2478/aep-2014-0011.
  • 4. Dąbrowska, A, Borcz, A. & Nawrocki, J. (2003). Aldehyde contamination in natural mineral water stored in PET bottles, Food Additives and Contaminants, 20, pp. 1170-1177, DOI: 10.1080/02652030310001620441.
  • 5. Dąbrowska, A. & Nawrocki, J. (2013). Aldehyde concentrations in wet deposition and river waters, Science of the Total Environment, 452-53, pp. 1-9, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2013.02.037.
  • 6. Dąbrowska, A., Nawrocki, J. & Szeląg-Wasielewska, E. (2014). Appearance of aldehydes in the surface layer of lake waters, Environ. Monit. Assess., 186, pp. 4569-4580, DOI: 10.1007/s10661-014-3720-y.
  • 7. Ewender, J., Franz, R., Mauer, A. & Welle, F. (2003). Determination of the migration of acetaldehyde from PET bottles into non-carbonated and carbonated mineral water, Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 6, pp. 215-221.
  • 8. Grabowska, M. & Mazur-Marzec, H. (2014). The influence of hydrological conditions on phytoplankton community structure and cyanopeptide concentration in dammed lowland river, Environ. Monit. Assess., 188, pp. 488, DOI: 10.1007/s10661-016-5506-x.
  • 9. Gross, E.M., (2003). Allelopathy of aquatic autotrophs. Critical Reviews in Plant Sciences, 22, pp. 313-339.
  • 10. Hansen, E. & Eilersten, H.C. (2007). Do the polyunsaturated aldehydes produced by Phaeocystis pouchetii (Hariot) Lagerheim influence diatom growth during the spring bloom in northern Norway? Journal of Plankton Research, 29, pp. 87-96, DOI: 10.1093/plankt/fbl065.
  • 11. Hansen, E., Ernstsen, A. & Eilersten, H.C. (2004). Isolation and characterisation of a cytotoxic polyunsaturated aldehyde from the marine phytoplankton Phaeocystis pouchetii (Hariot) Lagerheim, Toxicology, 199, pp. 207-217, DOI: 10.1016/j.tox.2004.02.026.
  • 12. Haward, M. (2020). Marine plastic pollution, One Earth 2, pp. 5. Published by Elsevier Inc.
  • 13. Ianora, A. & Miralto, A. (2010). Toxigenic effect of diatoms on grazers, phytoplankton and other microbes: a review, Ecotoxicology, 19, pp. 493-511, DOI: 10.1007/s10646-009-0434-y.
  • 14. Jakubowska, N. & Szeląg-Wasielewska, E. (2015). Toxic picoplanktonic cyanobacteria, Marine Drugs, 13, pp. 1497-1518, DOI:10.3390mdl3031479.
  • 15. Jalliffier-Merlon, E. Marty, J.-C, Denant, V. & Saliot A. (1991). Phytoplanktonic sources of volatile aldehydes in the river Rhône estuary, Estuar. Coast. Shelf Sci., 32, pp. 463-482, DOI: 10.1016/0272-7714(91)90035-A.
  • 16. Jüttner, F. (1981). Detection of lipid degradation products in the water of a reservoir during a bloom of Synura uvella, Applied and Environmental Microbiology, pp. DOI: 100-106, 0099-2240/81/010100-07$02.00/0.
  • 17. Jüttner, F. (1984). Dynamics of the volatile organic substances a ssociated with cyanobacteria and algae in a eutrophic shallow lake. Applied and Environmental Microbiology, pp. 814-820, DOI: 0099-2240/84/040814-07$02.00/0.
  • 18. Kawamura, K., Steinberg, S., Ng, L. & Kaplan, I. R. (2001). Wet deposition of low molecular weight mono-and di-carboxylic acids, aldehydes and inorganic species in Los Angeles, Atmospheric Environment, 35, pp. 3917-3926.
  • 19. Kaźmierska, A. & Szeląg-Wasielewska, E. (2015). Evaluation of spatial and temporal variations in the quality of water: a case study of small stream in Poland, Journal of Ecology and Environmental Sciences, 6, 1, pp. 137-142.
  • 20. Kolendowicz, L., Hanke, J., Kaczmarek, L. & Lorenc, M. (2007). Changes in the water level of the Góreckie Lake (Wielkopolski National Park) in the years 2002-2007 against the background of fluctuations in the water level of the Wielkopolska fossil valley and atmospheric conditions, In: Partyka, J. & Pociask-Karteczka, J. (Eds). Waters in protected areas, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej, Kraków, pp. 159-168.
  • 21. Koreivienė, J., Anne, O., Kasperovičienė, J. & Burškytė, V. (2014). Cyanotoxin management and human health risk mitigation in recreational waters, Environmental Monitoring & Assessment. 186, 7, pp. 4443-4459, DOI: 10.1007/s10661-014-3710-0.
  • 22. Leflaive, J. & Ten-Hage, L. (2007). Algal and cyanobacterial secondary metabolites in freshwaters: a comparison of allelopathic compounds and toxins, Freshwater Biology, 52, pp. 199-214, DOI: 10.1111/j.1365-2427.2006.01689.x.
  • 23. Leflaive, J. & Ten-Hage, L. (2009). Chemical interactions in diatoms: role of polyunsaturated aldehydes and precursors. New Phytologist, 184, pp. 794-805, DOI: 10.1111/j.1469-8137.2009.03033.x.
  • 24. Legrand, C., Rengefors, K., Fistarol, G.O. & Granéli, E. (2003). Allelopathy in phytoplankton-biochemical, ecological and evolutionary aspects. Phycologia, 42, pp. 406-419, DOI: 10.2216/i0031-8884-42-4-406.1.
  • 25. Lerdau, M, Guenther, A. & Monson, R. (1997). Plant production and emission of volatile organic compounds, BioScience, 47, 6, pp. 373-383, DOI: 10.2307/1313152.
  • 26. Lund, J.W.G., Kipling, C. & Le Cren, E.D. (1958). The inverted microscope method of estimating algal numbers and the statistical basis of estimations by counting, Hydrobiologia, 11, pp. 143-170. DOI: 10.1007/BF00007865.
  • 27. MacIsaac, E.A. & Stockner, J.G. (1993). Enumeration of phototrophic picoplankton by autofluorescence microscopy, In: Kemp, P.F., Sherr, B.F., Sherr, E.B. & Cole, J.J. (Eds), The handbook of methods in aquatic microbial ecology, CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 187-197.
  • 28. Matsunaga, S. N., Alex, B., Guenthera, A. B., Izawa, Y., Wiedinmyera, C., Greenberg, J. P. & Kawamura, K. (2007). Importance of wet precipitation as a removal and transport process for atmospheric water soluble carbonyls, Atmospheric Environment, 41, pp. 790-796, DOI: 10.1016/j.atmosenv.2006.08.054.
  • 29. Myriokefalitakis, S., Vrekoussis, M., Tsigaridis, K., Wittrock, F., Richter, A., Bruhl, C., Volkamer, R., Burrows, J.P. & Kanakidou, M. (2008). The influence of natural and anthropogenic secondary sources on the glyoxal global distribution, Atmospheric Chemistry and Physics 8, pp. 4965-4981, DOI: 10.5194/acp-8-4965.
  • 30. Polkowska, Ż., Górecki, T. & Namieśnik, J. (2011). Determination of atmospheric pollutants in wet deposition, Environ. Rev., 19, 185-213, DOI: 10.1139/A11-006.
  • 31. Polkowska, Ż., Skarżyńska, K., Górecki, T. & Namieśnik, J. (2006). Formaldehyde in various forms of atmospheric precipition and deposition from highly urbanized regions. J. Atmos. Chem. 53, 3, 211-236, DOI: 10.1007/s10874-005-9009-3.
  • 32. Reynolds, C.S. (2006). The Ecology of Phytoplankton. Cambridge University Press, Cambridge.
  • 33. Ribalet, F., Bastianini, M., Vidoudez, C., Acri, F., Berges, J., Ianoral, A., Miralto A., Pohnert, G., Romano, G., Wichard, T. & Casotti, R. (2014). Phytoplankton cell lysis associated with polyunsaturated aldehyde release in the Northern Adriatic Sea. PLoS ONE 9, 1: e85947. DOI: 10.1371/journal.pone.0085947.
  • 34. Szeląg-Wasielewska, E. (2004). Dynamics of autotrophic picoplankton communities in the epilimnion of a eutrophic lake (Strzeszyńskie Lake, Poland), Ann. Limnol., 40, 2, pp. 113-120, DOI: 10.1051/limn/2004009.
  • 35. Szeląg-Wasielewska, E. (2006). Trophic status of lake water evaluated using phytoplankton community structure - change after two decades, Pol. J. Environ. Stud., 15, 1, pp. 139-144.
  • 36. Szeląg-Wasielewska, E., Jakubowska, N. & Kaźmierska, A. (2015). Changes in phototrophic community structure in the vertical profile during summer stratification in eutrophic lake, Fresenius Environmental Bulletin, 24, 1, pp. 355-364.
  • 37. Śliwińska-Wilczewska, S., Maculewicz, J., Barreiro Felpeto, A. & Latała, A. (2018). Allelopathic and bloom-forming picocyanobacteria in a changing world, Toxins, 10, 48, DOI: 10.3390/toxins10010048.
  • 38. Vidoudez, C., Casotti, R., Bastianini, M. & Pohnert, G. (2011). Quantification of dissolved and particulate polyunsaturated aldehydes in the Adriatic Sea, Mar. Drugs, 9, pp. 500-513, DOI: 10.3390/md9040500.
  • 39. Von Elert, E. & Stampel, P. 2000. Food quality for Eudiaptomus gracilis: the importance of particular highly unsaturated fatty acid, Freshwater Biology, 45, pp. 189-200, DOI: 10.1046/j.1365-2427.2000.00671.x.
  • 40. Wetzel, R.G. & Likens, G.E. (2000). Limnological analyses, Third Edition, Springer-Verlag, New York, Berlin, Heidelberg. Inc. Whittaker, R.H. (1972). Evolution and measurement of species diversity, Taxon, 21, pp. 213-251.
  • 41. Wichard, T., Gerecht, A., Boersma, M., Poulet, S.A., Wiltshire, K. & Pohnert, G. (2007). Lipid and fatty acid composition of diatoms revisited: rapid wound-activated change of food quality parameters influences herbivorous copepod reproductive success, ChemBioChem, 8, pp. 1146-1153, DOI: 10.1002/cbic.200700053.
  • 42. Zawadzki, P., Murat-Błażejewska, S. & Błażejewski, R. (2016). Eutrophication of the Strzeszyńskie Lake: sources, consequences and remedies, Civil and Environment Engineering Reports, 21, 2, pp. 161-169, DOI: 10.1515/ceer-206-0030.
  • 43. Zhu, Y. & Kieber, D.J. (2019). Concentrations and photochemistry of acetaldehyde, glyoxal, and methylglyoxal in the Northwest Atlantic Ocean, Environ. Sci. Technol., 2019, 53, pp. 9512-9521, DOI: 10.1021/acs.est.9b01631.
  • 44. Żak, A. & Kosakowska, A. (2015). The influence of extracellular compounds produced by selected Baltic cyanobacteria, diatoms and dinoflagellates on growth of green algae Chlorella vulgaris, Estuar. Coast. Shelf Sci., 167, pp. 113-118, DOI: 10.1016/j.ecss.2015.07.038.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-20a63bce-e3da-497d-ade5-494f9db65f8c
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.