Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона
Анализ литературных данных показывает, что биохимические методы, получившие широкое распространение в гидробиологических исследованиях морских и пресных вод, являются альтернативой трудоемкому микроскопическому учету биомассы фитопланктона. В качестве показателя биомассы чаще всего используют фотоси...
Saved in:
| Published in: | Альгология |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/64180 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона / Н.М. Минеева // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 385-395. — Бібліогр.: 82 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860093718661431296 |
|---|---|
| author | Минеева, Н.М. |
| author_facet | Минеева, Н.М. |
| citation_txt | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона / Н.М. Минеева // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 385-395. — Бібліогр.: 82 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Альгология |
| description | Анализ литературных данных показывает, что биохимические методы, получившие широкое распространение в гидробиологических исследованиях морских и пресных вод, являются альтернативой трудоемкому микроскопическому учету биомассы фитопланктона. В качестве показателя биомассы чаще всего используют фотосинтетические пигменты, которые определяют спектрофотометрическим, флуоресцентным или хроматографическим методами. Учитывая разнообразие пигментного состава различных систематических отделов водорослей, для определения их суммарной биомассы и относительного обилия крупных таксономических единиц в качестве наиболее перспективного метода рассматривается хемотаксономический метод, основанный на применении высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Review of publications shows that biochemical methods become widespread in hydrobiological investigations of sea and freshwaters serving as alternative to labor- and time-consumimg microscopic accounting of phytoplankton biomass. Photosynthetic pigments analyzed by means of spectrophotometric, fluorescent, or chromatographic methods are the most often used markers of biomass. Under high pigment diversity in algae, the HPLC looks like the most perspective for determination of total biomass of algacenoses as well as relative abundance of large taxonomic groups.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:24:30Z |
| format | Article |
| fulltext |
Дискуссии
ISSN 0868-8540 Альгология. 2011. Т. 21. № 3 385
УДК 574.583(285.2):581
Н.М. МИНЕЕВА
Ин-т биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина,
152742 п. Борок, Ярославская обл., Россия
e-mail: mineeva@ibiw.yaroslavl.ru
РАСТИТЕЛЬНЫЕ ПИГМЕНТЫ КАК ПОКАЗАТЕЛИ БИОМАССЫ
ФИТОПЛАНКТОНА
Анализ литературных данных показывает, что биохимические методы, получившие
широкое распространение в гидробиологических исследованиях морских и пресных
вод, являются альтернативой трудоемкому микроскопическому учету биомассы фито-
планктона. В качестве показателя биомассы чаще всего используют фотосинтетические
пигменты, которые определяют спектрофотометрическим, флуоресцентным или хро-
матографическим методами. Учитывая разнообразие пигментного состава различных
систематических отделов водорослей, для определения их суммарной биомассы и от-
носительного обилия крупных таксономических единиц в качестве наиболее перспек-
тивного метода рассматривается хемо-таксономический метод, основанный на приме-
нении высокоэффективной жидкостной хроматографии.
К л ю ч е в ы е с л о в а : фитопланктон, биомасса, пигменты, методы определения.
Введение
Водоросли планктона, продуцируя основную массу первичного органиче-
ского вещества в пресноводных экосистемах, играют средообразующую и
индикаторную роль, а также занимают ключевые позиции в формирова-
нии биоразнообразия. В гидроэкологических исследованиях для характе-
ристики степени обилия фитопланктона традиционно используют его
биомассу, которую определяют счетно-объемным методом (Методика …,
1975).
Микроскопический учет биомассы, дающий достаточно полную ин-
формацию о разнообразии сообществ, их таксономическом и размерном
составе, — наиболее трудоемкий метод количественной оценки развития
водорослей. Точность определения зависит от квалификации исследова-
теля и свойств используемого фиксатора (Montagnes et al., 1994). Воз-
можности световой микроскопии не позволяют учитывать мелкоклеточ-
ные организмы. Прогресс в их изучении достигнут благодаря развитию
эпифлуоресцентной (Daley, Hobbie, 1975) и электронной микроскопии
(Johnson, Sieburth, 1982), проточной цитометрии (Olson et al., 1985), им-
мунофлуоресцентной технике (Shapiro et al., 1989). Идут постоянные по-
иски более оперативных (и по возможности точных) косвенных показате-
лей биомассы, например содержание АТФ (Vollenweider et al., 1974;
Hunter, Laws, 1981), клеточного углерода (Томсонс и др., 1987; Riemann et
© Н.М. Минеева, 2011
Н.М. Минеева
386 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
al., 1989; Llewellyn, Mantoura, 1996) или фотосинтетических пигментов
(Винберг, 1960; Phytoplankton Manual, 1978; Елизарова, 1993).
В качестве показателя биомассы чаще всего используют важнейший
компонент растительной клетки, основной пигмент фотосинтетического
аппарата — хлорофилл а (хл. а). В настоящее время многие авторы ставят
знак равенства между хлорофиллом и биомассой, выражая последнюю в
концентрации пигмента (French et al., 2007; Honti et al., 2007; Cano et al.,
2008; Carstensen et al., 2009). Содержание хлорофилла тесно коррелирует с
содержанием клеточного углерода, особенно при доминировании Bacil-
lariophyta (Llewellyn et al., 2005). Соотношение между хлорофиллом и уг-
леродом хотя и изменчиво, но укладывается в сопоставимые пределы и в
культурах (1,2—6,1 %), и в природном фитопланктоне (1,5—3,7 %) (Rie-
mann et al., 1989).
К наиболее распространенным в полевых исследованиях методам
определения хлорофилла относится достаточно простой, доступный и
оперативный спектрофотометрический метод (SCOR-UNESCO, 1966),
предложенный более полувека назад (Richards, Thompson, 1952). С по-
мощью данного метода, критический анализ которого приводится в ли-
тературе (Сигарева, 1993), возможно определение дополнительных хло-
рофиллов b и c, а также суммарного содержания продуктов их распада и
растительных каротиноидов. На его основе калибруются непрямые ме-
тоды определения хлорофилла, в т.ч. дистанционные (Кондратьев,
Поздняков, 1988; Batten et al., 2003).
Еще большей экспрессностью обладает флуоресцентный метод
(Falkowski, Kiefer, 1985), открывающий дополнительные возможности ис-
следования продуктивности альгоценозов, в частности определение ма-
лых количеств хлорофилла в воде без концентрирования проб, экстраги-
рования пигментов и нарушения целостности клеток, а также учет мел-
коразмерных фракций. Феномен флуоресценции, открытый в 1931 г. Ка-
утским (Kautsky, Hirsch, 1934; Govindjee, 1995), оказал большое влияние
на исследования фотосинтетических процессов. В начале 1960-х гг. вы-
двинута и подтверждена концепция существования двух светособираю-
щих комплексов — ФС1 и ФС2 (Lichtenthaler, 1992). Измерение флуорес-
ценции широко распространено в лимнологии и океанологии при иссле-
довании фотосинтеза — от лабораторных экспериментов с тилакоидами
при строго контролируемых условиях до полевых наблюдений, к которым
относится определение биомассы, скорости роста и биогенного статуса
фитопланктона (Raven, Beardall, 2006), а также микрофитобентоса (Hon-
eywill et al., 2002; Jesus et al., 2006). В настоящее время при исследованиях
альгоценозов успешно используются разнообразные модификации ста-
ционарных и погружных флуориметров (Гольд и др., 1984; Лапшин, Тро-
хан, 1984; Ведерников и др., 1990; Апонасенко и др., 1995; Маторин и
др., 1996; Сидько и др., 1996; Phinney et al., 1988; Gregor, Marsalek, 2004).
В модификации метода, разработанной в Красноярском ун-те (Гольд
и др., 1986; Гаевский и др., 1993), флуоресценцию в красной области
спектра ( = 680 нм) измеряют при возбуждении клеток светом с длиной
Растительные пигменты
ISSN 0868-8540 Aльгология. 2011. Т. 21. № 3 387
волны 400, 515 и 540 нм. Это позволяет оценивать суммарную концен-
трацию хл. а и его содержание у основных систематических групп пре-
сноводного фитопланктона — диатомовых, синезеленых и зеленых водо-
рослей.
С помощью флуоресцентного анализа возможно определение не
только хл. a, но и дополнительных пигментов (хл. b, хл. c) и феофитинов
(Tsunebobu, 1986; Neveux, Pamouse, 1987). В последнее время возрос ин-
терес специалистов, занимающихся экологией фитопланктона, к допол-
нительным пигментам и их взаимодействию с физическими, химически-
ми и биологическими факторами среды. Особенности пигментного со-
става водорослей позволили выделить группы крупных таксономических
единиц — отделов с учетом типов светособирающего хлорофилл-белко-
вого комплекса и участия в функции светосбора фикобилинов или бурого
пигмента фукоксантина. Шесть таких групп выделяет Н.А. Гаевский
(2003): зеленые, эвгленовые, харовые, содержащие хл. а и хл. b; ксанто-
фитовые и рафидофитовые (хл. а и хл. с); диатомовые, динофитовые, зо-
лотистые, бурые (хл. а, хл. с, фукоксантин); криптофитовые (хл. а, хл. с,
фикобилины); красные (хл. а, хл. d, фикобилины); синезеленые (хл. а,
фикобилины). Три группы выделяет Д.Г. Дундорф с соавт. (Dundorf et al.,
1999): зеленые, эвгленовые (хл. а, хл. b); диатомовые, динофитовые, золо-
тистые, бурые (хл. а, хл. с, фукоксантин); криптофитовые, синезеленые,
красные (фикобилинпротеины). Статистически достоверные различия
спектров возбуждения флуоресценции хлорофилла и фикобилинов у во-
дорослей разных отделов позволяют количественно оценивать их вклад в
сигнал флуоресценции.
При разнообразии пигментного состава водорослей многие исследо-
ватели рассматривают в качестве показателя биомассы содержание жел-
тых пигментов каротинидов (Елизарова, 1974; Ляшенко, 2004; Yentsch,
Vaccaro, 1958; Shimura, Fujita, 1975; Lehmann, 1981; Foy, 1987; Gieskes et
al., 1988; Lami et al., 1992; Yacobi et al., 1996), которые вместе с хлоро-
филлом являются наиболее важными компонентами растительных кле-
ток, поглощающими свет в водной среде (Clayton, 1980). Концентрация
каротиноидов и хлорофилла в клетке изменяется сходным образом (Go-
ericke, Montoya, 1998). Экологическая роль желтых пигментов у природ-
ных пресноводных водорослей изучена недостаточно полно (Lami et al.,
1992). Каротиноиды подразделяются на каротины, относящиеся к углево-
дородам, и продукты их окисления ксантофиллы, содержащие молекулы
кислорода. Все они в основном поглощают свет в синей области спектра,
при этом максимумы поглощения разных пигментов не совпадают (табл.
1). Растительные каротиноиды выполняют светособирающую, стабилизи-
рующую и светозащитную функции, предохраняя хлорофилл от фото-
окисления (Либберт, 1976; Chemistry …, 1976). Этими свойствами обла-
дают α- и β-каротины, диатоксантин, диадиноксантин, антераксантин, зе-
аксантин (Demmig-Adams, Adams, 1992). Содержание желтых пигментов в
клетке увеличивается при снижении количества пигментов-светосборщиков
в периоды светового или биогенного насыщения (Schlüter et al., 2000). За
Н.М. Минеева
388 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
счет этого при ярком свете создается «защитный экран» или эффектив-
ный химический «гаситель» в фотоокислительных реакциях (Chemistry …,
1976; Clayton, 1980).
Состав каротинодов в природных сообществах изучен в основном у
морских водорослей (Shimura, Fujita, 1975; Jeffrey, 1981; Lehmann, 1981).
Данных для озер гораздо меньше (Hallegraeff, 1977; Eloranta, 1986). При
проведении полевых исследований спектрофтомотрическим методом оп-
ределяют суммарное содержание каротиноидов, тогда как наиболее по-
лезную информацию о физиологическом статусе, структуре и сезонной
динамике сообществ дают специфические пигменты-маркеры (Margalef,
1966; Hallegraeff, 1977; Gieskes, Kraay, 1984; Eloranta, 1986; Foy, 1987). На
идентификации последних основаны новые методы оценки суммарной
биомассы, а также биомассы отдельных таксономических групп.
Таблица 1
Основные желтые пигменты водорослей различных отделов (по Chemistry …, 1976; Halle-
graeff, 1977)
Отдел Пигмент
Cyanophyta -каротин (450, 476), эхинеон, миксоксантофилл (475, 508),
кетокаротиноиды (455), осциллаксантин
Cryptophyta -каротин, зеаксантин, диатоксантин
Dinophyta -каротин, диадиноксантин, дианоксантин, перидинин (465)
Bacillariophyta - и -каротины, диадиноксантин (447, 476), диатоксантин
(450, 480), фукоксантин (449, 480)
Chrysophyta -каротин, диадиноксантин, диатоксантин, фукоксантин
Euglenophyta -каротин, лютеин, виолаксантин, неоксантин, эхиненон, зе-
аксантин, антераксантин, астаксантин
Chlorophyta -, -, - каротины, лютеин (448, 477), виолаксантин, неоксан-
тин, криптоксантин, зеаксантин, сифоноксантин, астаксантин
П р и м е ч а н и е . В скобках — длина волны (нм), соответствующая максимумам по-
глощения некоторых пигментов.
Среди новых методов определения биомассы водорослей и относи-
тельного обилия крупных таксономических единиц в качестве наиболее
перспективного рассматривают хемо-таксономический метод, основан-
ный на высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ или
HPLC). Он позволяет разделять, идентифицировать и количественно оце-
нивать маркерные пигменты, включая специфичные каротиноды (Phyto-
plankton …, 1997), которые могут быть довольно точными показателями
биомассы определенных таксономических групп (Stoń et al., 2002).
Чтобы оценить вклад каждой группы водорослей в сообщество, ис-
пользуют отношение между содержанием пигмента-маркера и хл. а (Bu-
chaca et al., 2005). Перечень некоторых диагностических пигментов при-
веден в табл. 2, хл. a выбран как индикатор суммарной биомассы. Чем
однороднее видовой и размерный состав фитопланктона, тем теснее
Растительные пигменты
ISSN 0868-8540 Aльгология. 2011. Т. 21. № 3 389
связь между биомассой и пигментом-маркером (Breton et al., 2000). В
опытах с культурами пресноводных водорослей показано, что соотношение
диагностических пигментов с хл. а (табл. 3) в большинстве случаев доволь-
но стабильно и мало меняется у видов каждого отдела (Schlüter et al., 2006).
Таблица 2
Диагностические пигменты пресноводных водорослей (по Breton et al., 2000; Stoń et al.,
2002; Schlüter et al., 2006)
Отдел Пигмент
Cyanophyta Зеаксантин, эхиненон, миксоксантофилл, афанизофилл,
осциллаксантин
Cryptophyta Аллоксантин
Dinophyta Перединин
Bacillariophyta Фукоксантин
Chrysophyta Фукоксантин, хл. c3
Euglenophyta хл. b
Chlorophyta Неоксантин, виолаксантин, лютеин, хл. b
Таблица 3
Соотношение содержания пигмента-маркера и хл. а в культурах пресноводных водорослей
(по Schlüter et al., 2006)
Пигмент-маркер/хл. а Отдел Пигмент-маркер
Предел Среднее*
Cyanophyta Зеаксантин - 0,280 ± 0,247
Cryptophyta Аллоксантин - 0,405 ± 0,182
Dinophyta Перидинин - 0,508 ± 0,120
Bacillariophyta Фукоксантин 0,4—0,6 0,515 ± 0,097
Фукоксантин 0,2—0,3 - Chrysophyta
хл. с3 0,04 -
хл. b 0,3—0,4 0,362 ± 0,050 Chlorophyta
Лютеин 0,1—0,2 -
* Среднее ± стандартное отклонение.
Выделение пигментов с помощью ВЭЖХ получает все более широ-
кое распространение при определении биомассы и состава фитопланк-
тона, тем более что этот метод дает величины, близкие к определенным
традиционным микроскопированием альгологических проб (Schlüter et
al., 2006). Данный метод успешно используется при исследованиях мор-
ских (Gieskes, Kraay, 1986; Andersen et al., 1996; Schlüter et al., 2000; Gibb
et al., 2001; Havskum et al., 2004), реже — пресных водоемов разной трофии
(Wilhelm et al., 1991; Fietz, Nicklisch, 2004; Descy et al., 2005; Schlüter et
al., 2006). Метод характеризуется большей оперативностью по сравне-
Н.М. Минеева
390 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
нию с микроскопическим учетом водорослей (Wilhelm et al., 1991;
Schlüter et al., 2000) и при отлаженной методике позволяет относительно
быстро обработать большее количество проб, что важно при исследова-
нии временной и пространственной динамики фитопланктона крупных
акваторий (Millie et al., 1993; Fietz, Nicklisch, 2004). Преимущество ме-
тода состоит также в том, что все группы фитопланктона можно иден-
тифицировать одновременно, включая мелкоклеточные водоросли пи-
копланктона. Ограничено хемотаксономическое определение пигментов
в природных водах тем, что водоросли разных систематических групп
содержат одни и те же дополнительные пигменты, которые, к тому же,
в ходе сезонной смены сообществ могут присутствовать в следовых пло-
хо определяемых количествах (Laza-Martinez et al., 2007).
Для оценки относительного обилия определенной группы водорос-
лей по содержанию пигментов-маркеров разработаны компьютерные
программы серии CHEMTAX. Необходимое условие использования та-
ких программ — относительное постоянство пигментного отношения
для анализируемого ряда данных (Mackey et al., 1996). Реализация
CHEMTAX в пресноводных исследованиях считается перспективной, но
требует более детального сопоставления биомассы, оцененной по хл. а и
с помощью микроскопирования, а также получения дополнительных
данных по соотношению содержания различных пигментов пресновод-
ных водорослей и хл. а (Descy et al., 2000; Fietz, Nicklisch, 2004).
В перспективе хемотаксономические типы фитопланктона, выделен-
ные на основе пигментного анализа, должны соответствовать филогене-
тическим группам, установленным молекулярными методами (Van Len-
ning et al., 2003; Latasa et al., 2004; Zapata et al., 2004). Использование пиг-
ментного отношения при анализе пигментов позволяет определить обилие
отдельных таксономических групп фитопланктона, которые служат индика-
торами экологического состояния пресных вод (Schlüter et al., 2006).
Выводы
На основе анализа современной литературы можно констатировать, что
биохимические методы получают все большее распространение в альголо-
гических исследованиях морских и пресных вод. Для оперативной оценки
биомассы и таксономического состава альгоценозов чаще всего используют
фотосинтетические пигменты, определение которых проводят спектрофо-
тометрическим, флуоресцентным или хроматографическим методами. При
разнообразии пигментного состава водорослей для определения их суммар-
ной биомассы и относительного обилия крупных таксономических единиц
наиболее перспективным считают хемо-таксономический метод, основан-
ный на применении высокоэффективной жидкостной хроматографии. Ин-
терес к фотосинтетическим пигментам не ослабевает, а разработка новых
методических подходов расширяет возможности использования этих пока-
зателей в гидроэкологических исследованиях.
Растительные пигменты
ISSN 0868-8540 Aльгология. 2011. Т. 21. № 3 391
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 08-04-00384.
Апонасенко А.Д., Сидько Ф.Я., Балакчина Л.А. Флуоресцентный метод и аппаратура для
изучения пространственного распределения фитопланктона // Биол. внутр. вод:
Информ. бюл. — 1995. — № 98. — С. 53—57.
Ведерников В.И., Вшивцев В.С., Демидов А.А. и др. Применение флуориметрических и
фотометрических методов для исследования хлорофилла а в Черном море весной
1988 г. // Океанология. — 1990. — 30, № 5. — С. 848—854.
Винберг Г.Г. Первичная продукция водоемов. — Минск: Изд-во АН БССР, 1960. —
330 с.
Гаевский Н.А. Критерии и методология оценки структурно-функционального состоя-
ния альгоценоза на основе флуоресцентного анализа: Дис. … д-ра биол. наук. —
Красноярск: КрГУ, 2003. — 286 с.
Гаевский Н.А., Гольд В.М., Шатров И.Ю. Флуоресцентный анализ пигментов фито-
планктона // Методические вопросы изучения первичной продукции планктона
внутренних водоемов. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. — С. 101—109.
Гольд В.М., Гаевский Н.А. Шатров И.Ю. и др. Опыт использования флуоресценции для
дифференциальной оценки содержания хлорофилла a у планктонных водорослей
// Гидробиол. журн. — 1986. — 22, № 3. — С. 80—85.
Гольд В.М., Гаевский Н.А., Григорьев Ю.С. и др. Теоретические основы и методы изуче-
ния флуоресценции хлорофилла. — Красноярск: КрГУ, 1984. — 84 с.
Елизарова В.А. Содержание фотосинтетических пигментов в единице биомассы фито-
планктона Рыбинского водохранилища // Флора, фауна и микроорганизмы Вол-
ги. — Рыбинск: ИБВВ АН СССР, 1974. — С. 46—66.
Елизарова В.А. Хлорофилл как показатель биомассы фитопланктона // Методические
вопросы изучения первичной продукции планктона внутренних водоемов. —
СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. — С. 126—131.
Кондратьев К.Я., Поздняков Д.В. Оптические свойства природных вод и дистанционное
зондирование фитопланктона. — Л.: Наука, 1988. — 181 с.
Лапшин А.И., Трохан А.М. Погружной проточный флуориметр // Океанология. — 1984.
— 24, № 2. — С. 352—357.
Либберт Э. Физиология растений — М.: Мир, 1976. — 580 с.
Ляшенко О.А. Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона в
мелководном эвтрофном озере // Проблемы региональной экологии. — 2004. —
№ 5. — С. 6—14.
Маторин Д.Н., Венедиктов П.С., Конев, Ю.Н. и др. Использование двухвспышечного
импульсного погружного флуориметра для определения фотосинтетической ак-
тивности природного фитопланктона // Докл. РАН. — 1996. — 350, № 2. —
С. 256—258.
Методика изучения биогеоценозов внутренних водоемов / Под ред. Ф.Д. Мордухай-Бол-
товского. — М.: Наука, 1975. — 240 с.
Сигарева Л.Е. Спектрофотометрический метод определения пигментов фитопланктона
в смешанном экстракте // Методические вопросы изучения первичной продукции
планктона внутренних водоемов. — СПб.: Гидрометеоиздат, 1993. — С. 75—85.
Сидько Ф.Я., Филимонов В.С., Апонасенко А.Д. и др. Особенности пространственного
распределения оптических и гидробиологических характеристик вод Красноярско-
го водохранилища // Вод. рес. — 1996. — 23, № 4. — С. 457—462.
Н.М. Минеева
392 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
Томсонс С.В., Коновалов Б.В., Крылов В.В. Содержание углерода и хлорофилла в фито-
планктоне Балтийского моря (май-июнь 1984 г.) // Экосистема Балтики в мае —
июне 1984 г. (по мат. 39-го рейса НИС «Академик Курчатов»). — М.: Ин-т океа-
нологии АН СССР, 1987. — С. 139—140.
Andersen R.A., Bidigare R.R., Keller M.D., Latasa M. A comparison of HPLC pigment signatures
and electron microscopic observations for oligotrophic waters of the North Atlantic and
Pacific Oceans // Deep-Sea Res. — 1996. — 43, N 2. — P. 517—537.
Batten S.D., Walne A.W., Edwards M., Groom S.B. Phytoplankton biomass from continuous
plankton recorder data: an assessment of the phytoplankton colour index // J. Plankt.
Res. — 2003. — 25, N 7. — P. 697—702.
Breton E., Brunet C., Sautour B., Brylinski J.-M. Annual variations of phytoplankton bio-
mass in the Eastern English Channel: comparison by pigment signatures and micro-
scopic counts // J. Plankt. Res. — 2000. — 22, N 8. — P. 1423—1440.
Buchaca T., Felip M., Catalan J. A comparison of HPLC pigment analyses and biovolume
estimates of phytoplankton groups in an oligotrophic lake // Ibid. — 2005. — 27, N 1.
— P. 91—101.
Cano M.G., Casco M.A., Solari L.C. et al. Implications of rapid changes in chlorophyll-a of
plankton, epipelon, and epiphyton in a Pampean shallow lake: an interpretation in
terms of a conceptual model // Hydrobiologia. — 2008. — 614, N 1. — P. 33—45.
Carstensen J., Henriksen P. Phytoplankton biomass response to nitrogen inputs: a method for
WFD boundary setting applied to Danish coastal waters // Ibid. — 2009. — 633, N 1. —
P. 137—149.
Chemistry and Biochemistry of Plant Pigments / Ed. Goodwin T.W. — London; N.Y.: Acad.
Press, 1976. — 870 p.
Clayton R.K. Photosynthesis: physical mechanism and chemical patterns. — Cambridge: Univ.
Press, 1980. — 281 p.
Daley R.J., Hobbie J.E. Direct counts of aquatic bacteria by a modified epifluorescence tech-
nique // Limnol. Oceanogr. — 1975. — 20, N 5. — P. 875—882.
Demmig-Adams B., Adams W.W. Photoprotection and other responses of plants to high light
stress // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. — 1992. — 43. — P. 599—626.
Descy J.-P., Hardy M.-A., Stenuite S. et al. Phytoplankton pigments and community composition
in Lake Tanganyika // Freshwat. Biol. — 2005. — 50, N 4. — P. 668—684.
Descy J.-P., Higgins H.W., Mackey D.J. et al. Pigment ratios and phytoplankton assessment in
Northern Wisconsin lakes // J. Phycol. — 2000. — 36, N 2. — P. 274—286.
Durnforf D.G., Deane J.A., Tan S. et al. Phylogenetic assessment of the eucariotic light-
harvesting antenna proteins with implications for plastide evolution // J. Mol. Evol. —
1999. — 48, N 1. — P. 59—68.
Eloranta R. Paper chromatography as a method of phytoplankton community analysis //
Ann. Bot. Fenn. — 1986. — 23, N 2. — P. 153—159.
Falkowski P., Kiefer D.A. Chlorophyll a fluorescence in phytoplankton: relationship to photo-
synthesis and biomass // J. Plankton Res. — 1985. — 7, N 5. — P. 715—731.
Fietz S., Nicklisch A. An HPLC analysis of the summer phytoplankton assemblage in Lake
Baikal // Freshwat. Biol. — 2004. — 49, N 3. — P. 332—345.
Foy R.H. A comparison of chlorophyll a and carotenoid concentrations as indicators of algal
volume // Ibid. — 1987. — 17, N 2. — P. 237—250.
French T.D., Petticrew E.L. Chlorophyll a seasonality in four shallow eutrophic lakes (northern
British Columbia, Canada) and the critical roles of internal phosphorus loading and tem-
perature // Hydrobiologia. — 2007. — 575, N 1. — P. 285—299.
Растительные пигменты
ISSN 0868-8540 Aльгология. 2011. Т. 21. № 3 393
Gibb S.W., Cummings D.G., Irigoien X. et al. Phytoplankton pigment chemotaxonomy of the
north-eastern Atlantic // Deep Sea Res. — 2001. — 48, N 4/5. — P. 795—823.
Gieskes W.W.C., Kraay G.W. Phytoplankton, its pigments, and primary production at a
Central North Sea station in May, July and September 1981 // Neth. J. Sea Res. —
1984. — 18. — P. 51—70.
Gieskes W.W.C., Kraay G.W. Analysis of phytoplankton pigments by HPLC before, during
and after mass occurrence of the microflagellate Corymbellus aureus during the spring
bloom in the open northern North Sea in 1983 // Mar. Biol. — 1986. — 92, N 1. —
P. 45—52.
Gieskes W.W.C., Kraay G.W., Nontij A. et al. Monsoonal alteration of a mixed and layered
structure in the phytoplankton of the euphotic zone of the Banda Sea (Indonesia): a
mathematical analysis of algal pigments fingerprints // Neth. J. Sea Res. — 1988. — 22. —
P. 123—137.
Goericke R., Montoya J.P. Estimating the contribution of microalgal taxa to chlorophyll a in
the field-variations of pigments ratios under nutrient and light limited growth // Mar.
Ecol. Progr. Ser. — 1998. — 169. — P. 97—112.
Govindjee V.M. Sixty-three years since Kautsky: chlorophyll a fluorescence // Austr. J. Plant
Physiol. — 1995. — 22. — P. 131—160.
Gregor J., Marsalek B. Freshwater phytoplankton quantification by chlorophyll a: a compara-
tive study of in vitro, in vivo and in situ methods // Water Res. — 2004. — 38, N 3. —
P. 517—522.
Hallegraeff G.M. Pigment diversity in freshwater phytoplankton. 2. Summer succession in
three Dutch lakes with different trophic characteristics // Intern. Rev. Ges. Hydrobiol.
— 1977. — 62, N 1. — P. 19—39.
Havskum H., Schlüter L., Scharek R. et al. Routine quantification of phytoplankton groups — mi-
croscopy or pigment analyses // Mar. Ecol. Progr. Ser. — 2004. — 273. — P. 31—42.
Honeywill C., Paterson D.M., Hagerthey S.E. Instant determination of microphytobenthic bio-
mass using fluorescence // Eur. J. Phycol. — 2002. — 37, N 4. — P. 485—492.
Honti M., Istvanovics V., Osztoics A. Stability and change of phytoplankton communities in a
highly dynamic environment–the case of large, shallow Lake Balaton (Hungary) // Hydro-
biologia. — 2007. — 581, N 1. — P. 225—240.
Hunter B.L., Laws E.A. ATP and chlorophyll a as estimators of phytoplankton carbon biomass
// Linnol. Oceanogr. — 1981. — 26, N 4. — P. 944—956.
Jeffrey S.W. An improved thin-layer chromatography technique for marine phytoplankton
pigments // Ibid. — N 1. — P. 191—197.
Jesus B., Perkins R.G., Mendes C.R. et al. Chlorophyll fluorescence as a proxy for microphyto-
benthic biomass: alternatives to the current methodology // Mar. Biol. — 2006. — 150,
N 1. — P. 17—28.
Johnson P.W., Sieburth J. In situ morphology and occurrence of eukaryotic phototrophs of
bacterial size in the picoplankton of estuarine and oceanic waters // J. Phycol. — 1982. —
18, N 3. — P. 318—327.
Kautsky H., Hirsch A. Das Fluoreszenzverhalten gruner Pflanzen // Biochem. Zeit. — 1934. —
274. — S. 422—434.
Lami A., Guilizzoni P., Ruggiu D. et al. Role of pigments on algal communities and photosyn-
thesis // Aquat. Sci. — 1992. — 54, N 3/4. — P. 321—330.
Latasa M., Scharek R., Le Gall F. et al. Pigment suites and taxonomic groups in Prasinophy-
ceae // J. Phycol. — 2004. — 40, N 6. — P. 1149—1155.
Laza-Martinez A., Seoane S., Zapata M., Orive E. Phytoplankton pigment patterns in a tem-
perate estuary: from unialgal cultures to natural assemblages // J. Plankt. Res. — 2007. —
29, N 11. — P. 913—929.
Н.М. Минеева
394 ISSN 0868-8540 Algologia. 2011. V. 21. N 3
Lehmann P.W. Composition of chlorophyll a and carotenoid pigments as predictors of
phytoplankton biomass // Mar. Biol. — 1981. — 65, N 3. — P. 237—244.
Lichtenthaler H.K. The Kautsky effect: 60 years of chlorophyll fluorescence induction kinet-
ics // Photosynthetica. — 1992. — 27, N 1/2. — P. 45—55.
Llewellyn C.A., Fishwick J.R., Blackford J.C. Phytoplankton community assemblage in the
English Channel: a comparison using chlorophyll a derived from HPLC-CHEMTAX
and carbon derived from microscopy cell counts // J. Plankton Res. — 2005. — 27, N 1.
— P. 103—119.
Llewellyn C.A., Mantoura R.F.C. Pigment biomarkers and particulate carbon in the upper wa-
ter column compared to the ocean interior of the northeast Atlantic // Deep-Sea Res. —
1996. — 43, N 8. — P. 1165—1184.
Mackey M.D., Mackey D.J., Higgins H.W. et al. CHEMTAX-a program for estimating class
abundances from chemical markers: application to HPLC measurements of phytoplank-
ton // Mar. Ecol. Progr. Ser. — 1996. — 144. — P. 265—283.
Margalef R. Ecological correlations and the relationship between primary productivity and
community structure // Primary productivity in aquatic environments. — Berkeley:
Univ. California Press, 1966. — P. 355—364.
Millie D.F., Paerl H.W., Hurley J.P. Microalgal pigment assessment using high- performance
liquid chromatography: a synopsis of organismal and ecological applications // Canad. J.
Fish. Aquat. Sci. — 1993. — 50, N 11. — P. 2513—2527.
Montagnes D.J.S., Berges J.A., Harrison P.J. et al. Estimating carbon, nitrogen, protein and
chlorophyll a from volume in marine phytoplankton // Limnol. Oceanogr. — 1994. — 39,
N 5. — P. 1044—1060.
Neveux J., Panouse M. Spectroflourometric determination of chlorophyll and pheophytins //
Arch. Hydrobiol. — 1987. — 109, N 4. — P. 567—581.
Olson R.J., Vaulot D., Chisholm S.W. Marine phytoplankton distributions measured using
shipboard flow cytometry // Deep-Sea Res. — 1985. — 32, N 10. — P. 1273—1280.
Phinney D.A., Yentsch C.S., Rohrer J. Three color laser fluorimeter for studies of phytoplank-
ton fluorescence // Proc. Soc. Photooptical Instrument Engineer. — 1988. — 925. —
P. 171—175.
Phytoplankton Manual / Ed. A. Sourina — Paris: UNESCO, 1978. — 337 p.
Phytoplankton Pigments in Oceanography / Eds. S.W. Jeffrey, R.F.C. Mantoura, S.W. Wright. —
Paris: UNESCO, 1997. — 640 p.
Richards E.A., Thompson T.G. The estimation and characterization of plankton population by
pigment analyses. II. A spectrophotometric method for the estimation of plankton pigments
// J. Mar. Res. — 1952. — 11, N 2. — P. 156—172.
Riemann B., Simonsen P., Stensgaard L. The carbon and chlorophyll content of phytoplankton
from various nutrient regimes // J. Plankt. Res. — 1989. — 11, N 5. — P. 1037—1045.
Schlüter L., Lauridsen T.L., Krogh G., Jшrgensen T. Identification and quantification of phyto-
plankton groups in lakes using new pigment ratios - a comparison between pigment analysis
by HPLC and microscopy // Freshwat. Biol. — 2006. — 51, N 8. — P. 1474—1485.
Schlüter L., Møhlenberg F., Havskum H., Larsen S. The use of phytoplankton pigments for identi-
fying and quantifying phytoplankton groups in coastal areas: testing the in�uence of light
and nutrients on pigment/chlorophyll a ratios // Mar. Ecol. Progr. Ser. — 2000. — 192. —
P. 49—63.
Shapiro, L.P., Haugen, E.M., Keller, D.M. et al. Taxonomic affinities of marine coccoid ultra-
plankton: a comparison of immunochemical surface antigen cross-reactions and HPLC
chloroplast pigment signatures // J. Phycol. — 1989. — 25, N 4. — P. 794—797.
Растительные пигменты
ISSN 0868-8540 Aльгология. 2011. Т. 21. № 3 395
Shimura S., Fujita Y. Changes in the activity of fucoxanthin excited photosynthesis in the ma-
rine diatom Phaeodactylum tricornutum grown under different culture conditions // Mar.
Biol. — 1975. — 33, N 3. — P. 185—194.
Stoń J., Kosakowska A., Łotocka M., Łysiak-Pastuszak E. Pigment composition in relation to
phytoplankton community structure and nutrient content in the Baltic Sea // Oceanologia.
— 2002. — 44, N 4. — P. 419—437.
Tsunebobu S. Флуориметрический анализ хлорофиллов в природных водах // Water Pu-
rificat. and Liquid Wastes Treat. — 1986. — 27, N 3. — P. 169—174 (яп., цит. по: РЖБ,
1987, 1У19).
Van Lenning K., Latasa M., Estrada M. et al. Pigments signatures phylogenetic relationships of
the Pavlophyceae (Haptophyta) // J. Phycol. — 2003. — 39, N 2. — P. 379—389.
Vollenweider R.A., Munawar M., Stadelmann P. A comparative review of phytoplankton and
primary production in the Laurentian Great Lakes // J. Fish. Res. Board Can. — 1974. —
31, N 5. — P. 739—762.
Wilhelm C., Rudolph I., Renner W. A quantitative method based on HPLC-aided pigment analysis
to monitor structure and dynamics of the phytoplankton assemblage — a study from Lake
Meerfelder (Eifel, Germany) // Arch. Hydrobiol. — 1991. — 123, N 1. — P. 21—35.
Yacobi Y.Z., Pollingher U., Gonen Y., et al. HPLC analysis of phytoplankton pigments from
Lake Kinneret with special reference to the bloom-forming dinoflagellate Peridinium
gatunense (Dinophyceae) and chlorophyll degradation products // J. Plankton Res. —
1996. — 18, N 10. — P. 1781—1796.
Yentsch C., Vaccaro R. Phytoplankton nitrogen in the ocean // Limnol. Oceanogr. — 1958. — 3,
N 4. — P. 443—448.
Zapata M., Jeffrey S.W., Wright, S.W. et al. Photosynthetic pigments in 37 species (65 strains)
of Haptophyta: implications for oceanography and chemotaxonomy // Mar. Ecol. Progr.
Ser. — 2004. — 270. — P. 83—102.
Получена 31.03.10
Рекомендовала к печати А.В. Лищук-Курейшевич
N.M. Mineeva
I.D. Papanin Institute for Biology of Inland Waters RAS,
152742 Yaroslavl, Nekouz, Borok, Russia
e-mail: mineeva@ibiw.yaroslavl.ru
PLANT PIGMENTS AS INDICATORS OF PHYTOPLANKTON BIOMASS. REVIEW
Review of publications shows that biochemical methods become widespread in hydrobiological
investigations of sea and freshwaters serving as alternative to labor- and time-consumimg mi-
croscopic accounting of phytoplankton biomass. Photosynthetic pigments analyzed by means
of spectrophotometric, fluorescent, or chromatographic methods are the most often used
markers of biomass. Under high pigment diversity in algae, the HPLC looks like the most
perspective for determination of total biomass of algacenoses as well as relative abundance of
large taxonomic groups.
K e y w o r d s : phytoplankton, biomass, pigments, method of analyses.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-64180 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-8540 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:24:30Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Минеева, Н.М. 2014-06-12T18:49:13Z 2014-06-12T18:49:13Z 2011 Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона / Н.М. Минеева // Альгология. — 2011. — Т. 21, № 3. — С. 385-395. — Бібліогр.: 82 назв. — рос. 0868-8540 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/64180 574.583(285.2):581 Анализ литературных данных показывает, что биохимические методы, получившие широкое распространение в гидробиологических исследованиях морских и пресных вод, являются альтернативой трудоемкому микроскопическому учету биомассы фитопланктона. В качестве показателя биомассы чаще всего используют фотосинтетические пигменты, которые определяют спектрофотометрическим, флуоресцентным или хроматографическим методами. Учитывая разнообразие пигментного состава различных систематических отделов водорослей, для определения их суммарной биомассы и относительного обилия крупных таксономических единиц в качестве наиболее перспективного метода рассматривается хемотаксономический метод, основанный на применении высокоэффективной жидкостной хроматографии. Review of publications shows that biochemical methods become widespread in hydrobiological investigations of sea and freshwaters serving as alternative to labor- and time-consumimg microscopic accounting of phytoplankton biomass. Photosynthetic pigments analyzed by means of spectrophotometric, fluorescent, or chromatographic methods are the most often used markers of biomass. Under high pigment diversity in algae, the HPLC looks like the most perspective for determination of total biomass of algacenoses as well as relative abundance of large taxonomic groups. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 08-04-00384. ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Альгология Дискуссии Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона Plant pigments as indicators of phytoplankton biomass. Review Article published earlier |
| spellingShingle | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона Минеева, Н.М. Дискуссии |
| title | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| title_alt | Plant pigments as indicators of phytoplankton biomass. Review |
| title_full | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| title_fullStr | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| title_full_unstemmed | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| title_short | Растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| title_sort | растительные пигменты как показатели биомассы фитопланктона |
| topic | Дискуссии |
| topic_facet | Дискуссии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/64180 |
| work_keys_str_mv | AT mineevanm rastitelʹnyepigmentykakpokazatelibiomassyfitoplanktona AT mineevanm plantpigmentsasindicatorsofphytoplanktonbiomassreview |