Microalgae of mud volcano of the Bulganak sopochnoe field on the Crimean Peninsula

Main Article Content

L. I. Ryabushko

в. н. с., д. б. н.

http://orcid.org/0000-0003-0443-9929

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=755375

A. V. Bondarenko

senior researcher, PhD

http://orcid.org/0000-0003-2202-4014

https://elibrary.ru/author_items.asp?id=826091

Abstract

Mud volcanoes are one of unique natural phenomena widely spread around the world. They can be found in Crimea, including the Bulganak sopochnoe field – the largest cluster of active mud volcanoes on the peninsula (45°25′29.04″N, 36°27′51.64″E). Study of mud volcano microalgae in Crimea, as well as in other regions of Russia, has not been conducted so far. Therefore, scientific interest is caused by need and urgency of the study of these volcanoes. First data on microalgae species composition of active mud volcanoes are presented in this article. Samples collected by O. Yu. Eremin (03.08.2012 and 13.04.2013) in the upper 2–3-cm layer of suspension and in surface water were investigated. The ranges of salinity and water temperature were 27–32 g per L and +28…+31 °C, respectively. Microalgae species composition was determined in water preparations using Axioskop 40 (Carl Zeiss) light microscope at magnification of 10×40 with software AxioVision Rel. 4.6. Totally 16 taxa were found: Cyanobacteria (1), Dinophyta (2), Bacillariophyta (6), and Euglenophyta (7). Of these, cyanobacteria Chamaecalyx swirenkoi (Schirshov) Komárek et Anagnostidis, 1986 was found by us in the mud volcano in August 2012. Pennate species of diatoms were also identified – single living (of genera Cylindrotheca (Ehrenberg) Reimann & J. C. Lewin, Lyrella Karajeva, and Nitzschia Hassall) and colonial species (of genera Berkeleya Greville and Pseudo-nitzschia H. Peragallo). The brackish-water, benthic, boreal-tropical species Nitzschia thermaloides Hustedt was recorded for the algal flora of Crimea, the Black Sea, and the Sea of Azov for the first time. Euglenophytes were also found in the samples – 5 species of the genus Trachelomonas Ehrenberg and 2 species of the genus Strombomonas Deflandre. Of all the species found in the mud volcano ecotope, 7 species are common for the Black Sea, and 9 species, including 3 euglenophytes, are common for the Sea of Azov. It is shown that by characteristics of halobility, species found in the mud volcano belong to freshwater complex (53 %), with a significant share of marine (27 %) and brackish-water (20 %) species. Of the phytogeographic flora elements, boreal species make up 33 %, boreal-tropical – 47 %, and cosmopolites – 20 %. Three species of potentially toxic algae are recorded: diatom Pseudo-nitzschia prolongatoides (Hasle) Hasle, 1993, as well as dinophytes Prorocentrum lima (Ehrenberg) Dodge, 1975 and Alexandrium tamiyavanichii Balech, 1994. The last species is marine, boreal-tropical, and new to the algology of Crimea, the Black Sea, and the Sea of Azov. In the article, own and literary data on morphology, ecology, and phytogeography of species, as well as on their general distribution in different waterbodies of the world, are also presented. Some microalgae species are indicators of saprobity; they are able to participate in purification of water from organic substances. Photos of mud volcanoes and micrographs of some species are presented.

Article Details

Ryabushko L. I., Bondarenko A. V. Microalgae of mud volcano of the Bulganak sopochnoe field on the Crimean Peninsula. Marine Biological Journal, 2020, vol. 5, no. 1, pp. 64-77. doi: 10.21072/mbj.2020.05.1.07
Keywords:
microalgae, euglenophytes, diatoms, dinophytes, mud volcano, Crimean Peninsula
Section
Scientific communications

References

Белякова Р. Н. Конспект флоры Cyanophyta бентоса дальневосточных морей России. I. Chroococcales (Microcystaceae, Chroococcaceae) // Ботанический журнал. 2000. Т. 85, № 2. С. 106–118. [Beljakova R. N. Synopsis of the benthic cyanophyta flora of the Russian Far-Eastern Seas. 1. Chroococcales (Microcystaceae, Chroococcaceae). Botanicheskii zhurnal, 2000, vol. 85, no. 2, pp. 106–118. (in Russ.)]

Бондаренко А. В., Рябушко Л. И. Диатомовые водоросли бентоса Крымского побережья Азовского моря // Современные проблемы альгологии : материалы Междунар. науч. конф. и VII Школы по морской биологи, Ростов-на-Дону, 9–13 июня 2008 г. Ростов-на-Дону : ЮНЦ РАН, 2008. С. 61–63. [Bondarenko A. V., Ryabushko L. I. Diatomovye vodorosli bentosa Krymskogo poberezh’ya Azovskogo morya. In: Sovremennye problemy al’gologii : materialy Mezhdunar. nauch. konf. i VII Shkoly po morskoi biologii, Rostov-on-Don, 9–13 June, 2008. Rostov-on-Don : YuNTs RAN, 2008, pp. 61–63. (in Russ.)]

Бондаренко А. В. Видовое и эколого-географическое разнообразие бентосных диатомовых водорослей крымского побережья Азовского моря // Биоразнообразие и устойчивое развитие : материалы науч.-практ. конф., Симферополь, 20–22 мая 2010 г. Симферополь : КНЦ, 2010. С. 19–21. [Bondarenko A. V. Vidovoe i ekologo-geograficheskoe raznoobrazie bentosnykh diatomovykh vodoroslei krymskogo poberezh’ya Azovskogo morya. In: Bioraznoobrazie i ustoichivoe razvitie : materialy nauch.-praktich. konf., Simferopol, 20–22 May, 2010. Simferopol : KNTs, 2010, pp. 19–21. (in Russ.)]

Диатомовый анализ. Книга 3. Определитель ископаемых и современных диатомовых водорослей / ред. А. Н. Криштофович, А. И. Прошкина-Лавренко. Ленинград : Госиздат, 1950. 398 с. [Diatomovyi analiz. Kniga 3. Opredelitel’ iskopaemykh i sovremennykh diatomovykh vodoroslei / A. N. Krishtofovich, A. I. Proshkina-Lavrenko (Eds). Leningrad : Gosizdat, 1950, 398 p. (in Russ.)]

Еленкин А. А. Синезелёные водоросли СССР. Москва ; Ленинград : АН СССР, 1938. Вып. 1. 984 с. [Elenkin A. A. Sinezelenye vodorosli SSSR. Moscow ; Leningrad : AN SSSR, 1938, iss. 1, 984 p. (in Russ.)]

Ковалёва Г. В. Систематический список микроводорослей бентоса и планктона прибрежной части Азовского моря и прилегающих водоёмов // Современные проблемы альгологии : материалы Междунар. науч. конф. и VII Школы по морской биологии, Ростов-на-Дону, 9–13 июня 2008 г. Ростов-на-Дону : ЮНЦ РАН, 2008. С. 174–192. [Kovaleva G. V. Sistematicheskii spisok mikrovodoroslei bentosa i planktona pribrezhnoi chasti Azovskogo morya i prilegayushchikh vodoemov. In: Sovremennye problemy al’gologii : materialy Mezhdunar. nauch. konf. i VII Shkoly po morskoi biologii, Rostov-on-Don, 9–13 June, 2008. Rostov-on-Don : YuNTs RAN, 2008, pp. 174–192. (in Russ.)]

Кондратьєва Н. В., Коваленко О. В., Приходькова Л. П. Визначник прісноводних водоростей Украïнськоï РСР. Вип. I. Синьозелені водорості – Cyanophyta. Ч. 1. Загальна характеристика синьозелених водоростей. Клас хроококові водорості – Chroococcophyceae. Клас хамесифонові водорості – Chamaesiphonophyceae / под общ. ред. Н. В. Кондратьевой. Киев : Наукова думка, 1984. 388 с. [Kondrat’yeva N. V., Kovalenko O. V., Prykhod’kova L. P. Vyznachnyk prisnovodnykh vodorostei Ukrainskoi RSR. Iss. I. Synozeleni vodorosti – Cyanophyta. Pt. 1. Zahalna kharakterystyka synozelenykh vodorostei. Klas khrookokovi vodorosti – Chroococcophyceae. Klas khamesyfonovi vodorosti – Chamaesiphonophyceae / N. V. Kondratyeva (Ed.). Kyev : Naukova dumka, 1984, 388 p. (in Ukr.)]

Корженевский В. В., Корженевская Ю. В. Синэкология сообществ сопки Одельнбурга. Булганакское грязевулканическое поле // Актуальные проблемы биоразнообразия и природопользования : материалы II Нац. науч.-практ. конф., посвящ. 20-летию кафедры экологии моря ФГБОУ ВО «КГМТУ», г. Керчь, 15–17 мая 2019 г. Симферополь, 2019. С. 584–587. [Korzhenevsky V. V., Korzhenevskaya Yu. V. Sinecology of communities of the Hill of Odelnburg. Bulganaksky mud-volcanic field. In: Actual Problems of Biodiversity and Nature Management : materials of the II National scientific-practical conference, dedicated to the 20th anniversary of the Marine Ecology Department of FGBOU VO “KGMTU”, Kerch, 15–17 May, 2019. Simferopol, 2019, pp. 584–587. (in Russ.)]

Короткевич О. С. Диатомовая флора литорали Баренцева моря // Труды Мурманского морского биологического института. 1960. Вып. 1. С. 68–338. [Korotkevich O. S. Diatomovaya flora litorali Barentseva morya. Trudy Murmanskogo morskogo biologicheskogo instituta, 1960, iss. 1, pp. 68–338. (in Russ.)]

Медведева Л. А., Никулина Т. В. Каталог пресноводных водорослей юга Дальнего Востока России. Владивосток : Дальнаука, 2014. 271 с. [Medvedeva L. A., Nikulina T. V. Catalogue of Freshwater Algae of the Southern Part of the Russian Far East. Vladivostok : Dal’nauka, 2014, 271 p. (in Russ.)]

Никулина Т. В. Водоросли горячих источников Курильских островов (Россия) // Альгология. 2010. Т. 20, № 3. С. 334–356. [Nikulina T. V. Biodiversity of algae of hot springs from Kuril Islands (Russia). Al’gologia, 2010, vol. 20, no. 3, pp. 334–356. (in Russ.)]. https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v12.i4.10

Определитель пресноводных водорослей. Вып. 4. Диатомовые водоросли / ред. А. И. Прошкина-Лавренко. Москва : Советская наука, 1951. 619 с. [Opredelitel’ presnovodnykh vodoroslei. Iss. 4. Diatomovye vodorosli / A. I. Proshkina-Lavrenko (Ed.). Moscow : Sovetskaya nauka, 1951, 619 p. (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.)]

Попова Т. Г. Определитель пресноводных водорослей СССР. Вып. 7. Эвгленовые водоросли. Москва : Советская наука, 1955. 282 с. [Popova T. G. Opredelitel’ presnovodnykh vodoroslei SSSR. Iss. 7. Evglenovye vodorosli. Moscow : Sovetskaya nauka, 1955, 282 p. (in Russ.)]

Попова Т. Г. Флора планктонных криптогамных водорослей СССР. Euglenophyta. Т. 8, № 1. Москва ; Ленинград : Наука, 1966. 412 с. [Popova T. G. Flora planktonnykh kriptogamnykh vodoroslei SSSR. Euglenophyta. Vol. 8, no. 1. Moscow ; Leningrad : Nauka, 1966, 412 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. 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. Потенциально опасные микроводоросли Азово-Черноморского бассейна. Севастополь : ЭКОСИ–Гидрофизика, 2003. 288 с. [Ryabushko L. I. Potentially harmful microalgae of the Azov and Black Sea basin / V. I. Ryabushko (Ed.). Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2003, 288 p. (in Russ.)]

Рябушко Л. И. Состояние изученности микрофитобентоса Аргентинских островов Антарктики // Труды Белорусского государственного университета, 2016. Т. 11, ч. 1. С. 337–350. [Ryabushko L. I. The state of knowledge microphytobenthos Argentine Islands of Antarctica. Trudy Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta, 2016, vol. 11, pt. 1, pp. 337–350. (in Russ.)]

Рябушко Л. И., Бегун А. А. Диатомовые водоросли микрофитобентоса Японского моря (синопсис и атлас) : в 2-х т. Т. 2. Севастополь : ПК «КИА», 2016. 324 с. [Ryabushko L. I., Begun A. A. Diatoms of Microphytobenthos of the Sea of Japan (Synopsis and Atlas) : in 2 vols. Vol. 2. Sevastopol : PK “KIA”, 2016, 324 p. (in Russ.)]

Рябушко Л. И., Бондаренко А. В. Микроводоросли планктона и бентоса Азовского моря (чек-лист, синонимика, комментарий). Севастополь : ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. 211 с. [Ryabushko L. I., Bondarenko A. V. Microalgae of the Plankton and Benthos of the Sea of Azov (Check-list, Synonymics, and Comment). Sevastopol : EKOSI-Gidrofizika, 2011, 211 p. (in Russ.)]

Рябушко Л. И., Шадрин Н. В. Первая находка микроводорослей рода Trachelomonas Ehrenberg, 1834 (Euglenophyta) в кратере активного грязевого вулкана (Керченский п-ов, Крым) // Проблемы ботаники Южной Сибири и Монголии : сб. науч. ст. по материалам XVII междунар. конф., Барнаул, 24–27 мая 2018 г. Барнаул : Изд-во Алтайского госуниверситета, 2018. С. 124–127. [Ryabushko L. I., Shadrin N. V. The first discovery of microalgae of the genus Trachelomonas Ehrenberg, 1834 (Euglenophyta) in the crater of an active mud volcano (Kerch Peninsula, Crimea). In: Problemy botaniki Yuzhnoi Sibiri i Mongolii : sb. nauch. statei po materialam XVII mezhdunar. konf. (Barnaul, 24–27 May, 2018). Barnaul : Izd-vo Altaiskogo gos. universiteta, 2018, pp. 124–127. (in Russ.)]

Садогурская С. А. Флора Cyanophyta супралиторали Казантипского природного заповедника (Азовское море) // Труды Никитского ботанического сада. 2001. Т. 120. С. 124–131. [Sadogurskaya S. A. Flora Cyanophyta supralitorali Kazantipskogo prirodnogo zapovednika (Azovskoe more). Trudy Nikitskogo botanicheskogo sada, 2001, vol. 120, pp. 124–131. (in Russ.)]

Сафонова Т. А. Эвгленовые водоросли Западной Сибири. Новосибирск : Наука, 1987. 192 с. [Safonova T. A. Evglenovye vodorosli Zapadnoi Sibiri. Novosibirsk : Nauka, 1987, 192 p. (in Russ.)]

Шнюков Е. Ф., Соболевский Ю. В., Гнатенко Г. И., Науменко П. И., Кутний В. А. Грязевые вулканы Керченско-Таманской области. Атлас. Киев : Наукова думка, 1986. 152 с. [Shnyukov E. F., Sobolevskii Yu. V., Gnatenko G. I., Naumenko P. I., Kutnii V. A. Gryazevye vulkany Kerchensko-Tamanskoi oblasti. Atlas. Kiev : Naukova dumka, 1986, 152 p. (in Russ.)]

Ярушина М. И., Танаева Г. В., Еремкина Т. В. Флора водорослей водоёмов Челябинской области. Екатеринбург : УрО РАН, 2004. 308 с. [Yarushina M. I., Tanaeva G. B., Eremkina T. V. Flora vodoroslei vodoemov Chelyabinskoi oblasti. Ekaterinburg : UrO RAN, 2004, 308 p. (in Russ.)]

Alvárez C. M. Catálogo de las algas continentales españolas. II. Craspedophyceae, Cryptophyceae, Chrysophyceae, Dinophyceae, Euglenophyceae, Haptophyceae, Phaeophyceae, Rhodophyceae, Xanthophyceae. Acta Botanica Malacitana, 1984, vol. 9, pp. 27–40.

Aycel V. Check-list of the freshwater algae of Turkey. Journal of the Black Sea / Mediterranean Environment, 2005, vol. 11, pp. 1–124.

Balech E. Three new species of the genus Alexandrium (Dinoflagellata). Transactions of the American Microscopical Society, 1994, vol. 113, no. 2, pp. 216–220. https://doi.org/10.2307/3226651

Brosnan S., Brown J. P., Farmer M. A., Triemer R. E. Morphological separation of the euglenoid genera Trachelomonas and Strombomonas (Euglenophyta) based on lorica development and posterior strip reduction. Journal of Phycology, 2005, vol. 41, iss. 3, pp. 590–605. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2005.00068.x

Caraus I. The algae of Romania. A Distributional Checklist of Actual Algae. Version 2.3. Bacău: Universitatea Bacău, 2012, 809 p. http://www.vliz.be/imisdocs/publications/270678.pdf

Guiry M. D., Guiry G. M. AlgaeBase. World-wide electronic publication. Galway : National University of Ireland, 2018. URL: https://www.algaebase.org (accessed 30.08.2019).

Day S. A., Wickham R. P., Entwisle T. J., Tyler P. A. Bibliographic Check-list of Non-marine Algae in Australia. Canberra : Australian Biological Resources Study, 1995, 276 p. (Flora of Australia Supplementary Series ; 4).

Hällfors G. Checklist of Baltic Sea Phytoplankton Species (Including Some Heterotrophic Protistan Groups). Helsinki : Baltic Marine Environment Protection Commission, 2004, 210 p. (Baltic Sea Environment Proceedings ; no. 95).

Hasle G. R. Nitzschia pungiformis (Bacillariophyceae), a new species of the Nitzschia seriata group. Norwegian Journal of Botany, 1971, vol. 18, pp. 139–144.

Hendey N. I. An Introductory Account of the Smaller Algae of British Coastal Waters. Part 5. Bacillariophyceae (Diatoms). Koenigstein : Otto Koeltz Science Publishers, 1976, 317 p. (Fishery Investigations ; Series 4).

Hu H., Wei Y. The Freshwater Algae of China. Systematics, Taxonomy, and Ecology. Beijing : Science Press, 2006, 1023 p. (in Chinese).

Komárek J., Anagnostidis K. Cyanoprokaryota. Tail 1 / Part 1. Chroococcales. Süsswasserflora von Mitteleuropa. [Berlin] : SpringerSpektrum, 2008, 548 p. (Süßwasserflora von Mitteleuropa ; Bd. 19/1).

Krammer K., Lange-Bertalot H. Bacillariophyceae. Tail 2 / Part 2. Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae. [Stuttgart] : SpringerSpektrum, 1988, 610 p. (Süsswasserflora von Mitteleuropa ; vol. 2/2).

Kuylenstierna M. Benthic Algal Vegetation in the Nordre Älv Estuary (Swedish West Coast). [Dissertation]. Göteborg, Sweden : Department of Mar. Bot. University of Göteborg, 1989, vol. 1, 244 p.

Kuylenstierna M. Benthic Algal Vegetation in the Nordre Älv Estuary (Swedish West Coast). [Dissertation]. Göteborg, Sweden : Department of Mar. Bot. University of Göteborg, 1990, vol. 2 [plates], 76 p.

Murakami Y., Oshima Y., Yasumoto T. Identification of okadaic acid as a toxic component of a marine dinoflagellate Prorocentrum lima. Bulletin of the Japanese Society for the Science of Fish, 1982, vol. 48, iss. 1, pp. 69–72. https://doi.org/10.2331/suisan.48.69

Pham M. N., Tan H. T. W., Mitrovic S., Yeo H. H. T. A checklist of the algae of Singapore. 2nd edition. Singapore : Raffles Museum of Biodiversity Research, National University of Singapore, 2011, 100 p.

Prescott G. W. Algae of the Western Great Lakes Area. With an illustrated key to the genera of desmids and freshwater diatoms. Revised [second] edition. Dubuque, Iowa : Wm. C. Brown Company Publishers, 1962, 977 p.

Reimann B. E. F., Lewin J. C. The diatom genus Cylindrotheca Rabenhorst (with a reconsideration of Nitzschia closterium). Journal of the Royal Microscopical Society, 1964, vol. 83, iss. 3, pp. 283–296. https://doi.org/10.1111/j.1365-2818.1964.tb00542.x

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, 2019, vol. 4, no. 2, pp. 52–63. http://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.2.06

Schirshov P. P. Über zwei interessante Algen aus dem fluss Kodyma (Nebenfluss des Süd-Bug). Die Nachrichten der Hydrobiologischen Station zu Dnjepropetrowsk, 1930, I, pp. 195, fig. 2.

Svirenko D. Zur Kenntnis der russischen Algenflora, I. Die Euglenaceen Gattung Trachelomonas. Archiv für Hydrobiologie und Planktonkunde, 1914, vol. 9, pp. 630–647.

Taylor F. J. R., Fukuyo Y., Larsen J. Taxonomy of Harmful Dinoflagellates. In: G. M. Hallegraeff, D. M. Anderson, A. D. Cembella (Eds). Manual on Harmful Microalgae. 2nd revised edition. Paris : UNESCO Publ., 2003, pp. 389–433. (Monographs on Oceanographic Methodology ; 11).

Wolowski K., Walne P. L. Strombomonas and Trachelomonas species (Euglenophyta) from south-eastern USA. European Journal of Phycology, 2007, vol. 42, iss. 4, pp. 409–431. https://doi.org/10.1080/09670260701702508