sergeogrИзвестия Российской академии наук. Серия географическаяIzvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Seriya Geograficheskaya2587-55662658-697510.7868/S2587556618010083sergeogr-654Research ArticleРегиональные географические проблемыRegional Geographical ProblemsГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БИОТЫ В ВОДОЕМАХ КАРЕЛИИGEOCHEMICAL PECULIARITIES OF BIOTA FUNCTIONING IN WATER BODIES OF KARELIAТекановаЕ. В.TekanovaElena V.etekanova@mail.ruКалинкинаН. М.KalinkinaNatalia M.cerioda@mail.ruКравченкоИ. Ю.KravchenkoIrina Yu.Институт водных проблем Севера, Карельский научный центр РАНРоссияNorthern Water Problems Institute, Karelian Research Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation2018020320180190100Copyright © Теканова Е.В., Калинкина Н.М., Кравченко И.Ю., 20182018Теканова Е.В., Калинкина Н.М., Кравченко И.Ю.Tekanova E.V., Kalinkina N.M., Kravchenko I.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestia.igras.ru/jour/article/view/654

В работе обобщены многочисленные литературные сведения о планктоне, бентосе, химическом составе поверхностных вод и геологии Карелии для выявления региональных особенностей формирования структуры и биологической продуктивности водных сообществ. Предложена общая схема формирования биологической продуктивности карельских водоемов. Основными чертами гумидного климата Карелии являются низкая среднегодовая температура воздуха и избыточное увлажнение. Географические особенности формируют специфические физико-химические свойства водной среды ‒ низкую температуру, короткий вегетационный период, низкие минерализацию, рН, концентрацию фосфора. Низкие температура воды и концентрация фосфора лимитируют развитие высокопродуктивных форм биоты. Повышенная цветность воды ограничивает зону развития фитопланктона. Низкая минерализация воды лимитирует развитие организмов, обладающих панцирем или раковиной, – диатомовых водорослей и моллюсков, что может ограничивать общую биомассу планктона и бентоса. Кислая реакция среды может оказывать токсическое действие на водных животных. Предложенная схема была апробирована на семи озерах Карелии, расположенных в разных ландшафтах и отличающихся по степени заболоченности и густоте речной сети на водосборе, по проточности, минерализации, цветности, рН, содержанию в воде фосфора. Выполненный компонентный анализ статистически подтвердил закономерности, обнаруженные в результате обобщения литературных сведений

Multiple reported data on plankton, benthos, and chemical composition of surface waters and geology ofKareliaare summarized in order to reveal regional peculiarities of the formation of aquatic communities’ structure and biological productivity. A basic scheme for the biological productivity formation of water bodies inKareliais proposed. The main features of the humid climate ofKareliaare the low average annual air temperature and excessive humidification. The geographical features determine the specific physico-chemical properties of the aquatic environment, including low temperature, short vegetation period, low total dissolved solids (TDS), pH and phosphorus concentrations. Low water temperature and phosphorus concentration limit the development of highly productive forms of biota. Increased color of water diminishes the area of phytoplankton distribution. Low TDS concentration of water restricts the growth of diatom frustule and shell-bearing mollusks, which can limit the total biomass of plankton and benthos. Acid reaction of the environment can have toxic effects on aquatic animals. The proposed scheme was tested on seven lakes ofKarelia, located in different landscapes and differed in the degree of swampiness and density of the river network in the catchment area, in flowage, TDS concentration, color, pH, phosphorus concentration. The performed principle component analysis has statistically confirmed the regularities identified due to the generalization of reported information.

Карелияозерагумидный климатландшафтцветностьминерализациярНпланктонбентосбиологическая продуктивностьKarelialakeshumid climatelandscapecolorTDS concentrationpHplanktonbenthosbiological productivityReferencesБиоресурсы Онежского озера / Под ред. В.И. Кухарева, А.А. Лукина. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2008. 272 с.Bioresursy Onezhskogo ozera [Bioresources of Lake Onego]. Kukharev V.I., Lukin A.A., Eds. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2008. 272 p.Бородулина Г.С., Игонин А.В. Подземные воды Карелии // Горный журнал. 2012. № 5. С. 32–33.Borodulina G.S., Igonin A.V. Underground waters of Karelia. Gornyi Zhurnal, 2012, no. 5, pp. 32–33. (In Russ.).Виноградов Г.А. Процессы ионной регуляции у пресноводных рыб и беспозвоночных. М.: Наука, 2000. 216 с.Vinogradov G.A. Protsessy ionnoi reguliatsii u presnovodnykh ryb i bespozvonochnykh [The Processes of Ion Regulation in Freshwater Fish and Invertebrates]. Moskow: Nauka Publ., 2000. 216 p.Гашкина Н.А., Моисеенко Т.И., Кремлева Т.А. Особенности распределения биогенных элементов и органического вещества в малых озерах и лимитирование их трофности на Европейской территории России и Западной Сибири // Вестн. Тюменского гос. ун-та. 2012. № 12. C17–25.Gashkina N.A., Moiseenko T.I., Kremleva T.A. Features of the distribution of nutrients and organic matter in small lakes and the limitation of their trophicity in the European territory of Russia and Western Siberia. Vestn. Tiumen. Gos. Univ., 2012, no. 12, pp. 17–25. (In Russ.)Генкал С.И., Чекрыжева Т.А., Комулайнен С.Ф. Диатомовые водоросли водоемов и водотоков Карелии. М.: Научный мир, 2015. 202 с.Genkal S.I., Chekryzheva T.A., Komulainen S.F. Diatomovye vodorosli vodoemov i vodotokov Karelii [Diatoms of Water Bodies and Streams of Karelia]. Moskow: Nauchnyi Mir Publ., 2015. 202 p.Герд С.В. Биоценозы бентоса больших озер Карелии. Петрозаводск: Издание Карело-финского гос. ун-та. 1949. 197 с.Gerd S.V. Biotsenozy bentosa bol’shikh ozer Karelii [Biocenoses of Benthos of Large Lakes of Karelia]. Petrozavodsk: Karelian-Finnish State University, 1949. 197 p.Драбкова В.Г., Сорокин И.Н. Озеро и его водосбор – единая природная система. Л.: Наука, 1979. 195 с. 8. Ильмаст Н.Drabkova V.G., Sorokin I.N. Ozero i ego vodosbor – edinaya prirodnaya sistema [The Lake and its Catchment Area are a United Natural System]. Leningrad: Nauka Publ., 1979. 195 pВ., Китаев С.П., Кучко Я.А., Павловский С.А. Гидроэкология разнотипных озер южной Карелии. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2008. 92 с.Ilmast N.V., Kitaev S.P., Kuchko Ia.A., Pavlovskii S.A. Gidroekologiya raznotipnykh ozer yuzhnoi Karelii [Hydroecology of Different Types of Lakes in Southern Karelia]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2008. 92 p.Калинкина Н.М., Сярки М.Т., Рябинкин А.В., Шелехова Т.С. Абиотические факторы развития биоты в водоемах Карелии // Моря, озера и трансграничные водосборы России, Финляндии и Эстонии. Лекции науч. сотрудников, преподавателей и молодых ученых для ВУЗов (по докладам Международ. молодежной школы-конференции) / Ред. Н.Н. Филатов, Д.А.Субетто, Т.И. Регеранд. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2015. С. 56–74.Kalinkina N.M., Syarki M.T., Ryabinkin A.V., Shelekhova T.S. Abiotic factors of biota development in the reservoirs of Karelia. In Morya, ozera i transgranichnye vodosbory Rossii, Finliandii i Estonii. Lektsii nauchnykh sotrudnikov, prepodavatelei i molodykh uchenykh dlia VUZov [Seas, Lakes and Transboundary Catchments of Russia, Finland and Estonia. Lectures of Researchers, Teachers and young Scientists for Universities]. Filatov N.N., Subetto D.A., Regerand T.I., Eds. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2015, pp. 56–74.Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М.: Наука, 1984. 207 с.Kitaev S.P. Ekologicheskie osnovy bioproduktivnosti ozer raznykh prirodnykh zon [Ecological Principles of Biological Productivity of Lakes of Different Natural Zones]. Moscow: Nauka Publ., 1984. 207 p.Климат Карелии: изменчивость и влияние на водные объекты и водосборы / Под ред. Н.Н. Филатова. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2004. 224 с.Klimat Karelii: izmenchivost’ i vliyanie na vodnye ob”ekty i vodosbory [Climate of Karelia: Variability and Impact on Water Bodies and Catchments]. Filatov N.N., Ed. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2004. 224 p.Куликова Т.П. Зоопланктон водных объектов бассейна Онежского озера. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2007. 223 с.Kulikova T.P. Zooplankton vodnykh ob”ektov basseina Onezhskogo ozera [Zooplankton of Water Bodies of the Onega Lake Basin]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2007. 223 p.Куликова Т.П. Зоопланктон водных объектов бассейна Белого моря. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2010. 325 с.Kulikova T.P. Zooplankton vodnykh ob”ektov basseina Belogo moriya [Zooplankton of Water Bodies of the White Sea Basin]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2010. 325 p.Куликова Т.П. Зоопланктон водных объектов северной части бассейна Ладожского озера. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2012. 192 с.Kulikova T.P. Zooplankton vodnykh ob”ektov severnoi chasti basseina Ladozhskogo ozera [Zooplankton of Water Objects in the Northern Part of the Ladoga Lake Basin]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2012. 192 p.Куликова Т.П., Кухарев В.И., Рябинкин А.В., Чекрыжева Т.А. Гидробиологическая характеристика водных экосистем особо охраняемых территорий Республики Карелия // Тр. Карельского науч. центра РАН. Сер. Биогеография. 2009. № 2. С. 56–70.Kulikova T.P., Kukharev V.I., Ryabinkin A.V., Chekryzheva T.A. Hydrobiological characteristics of water ecosystems of protected areas of the Republic of Karelia. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Vyp. Zelenyi Poias Fennoskandii, 2009, no. 2, pp. 56–70. (In Russ.).Куликова Т.П., Рябинкин А.В. Фауна водных объектов заповедника “Кивач” // Тр. Карельского науч. центра РАН. Сер. Биогеография. 2008. № 12. С. 111–117.Kulikova T.P., Ryabinkin A.V. Fauna of water objects of the Kivach Nature Reserve. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Biogeogr., 2008, no. 12, pp. 111–117. (In Russ.).Куликова Т.П., Рябинкин А.В. Зоопланктон и макрозообентос малых водоемов разных типов ландшафтов Южной Карелии // Тр. Карельского науч. центра РАН. Сер. Биогеография. 2015а. № 6. С. 47–63.Kulikova T.P., Ryabinkin A.V. Zooplankton and macrozoobenthos in small reservoirs in different types of Southern Karelia. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Biogeogr., 2015a, no. 6, pp. 47–63. (In Russ.).Куликова Т.П., Рябинкин А.В. Современное состояние фауны ряда разнотипных озер Карелии (исследования 2008–2011 годов) // Тр. Карельского науч. центр РАН. Сер. Лимнология. 2015б. № 9. С. 25–43.Kulikova T.P., Ryabinkin A.V. Current status of the fauna in lakes of different types in Karelia (based on 2008– 2011 surveys). Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Limnol., 2015б, no. 9, pp. 25–43. (In Russ.).Лаптева Н.А., Гаврилова В.А. Микрофлора и микробиологические процессы в ацидных озерах Дарвинского заповедника // Структура и функционирование экосистем ацидных озер / Отв. ред. В.Т. Комов. СПб.: Наука, 1994. С. 99–114.Lapteva N.A., Gavrilova V.A. Microflora and microbiological processes in the acid lakes of the Darwin Reserve, In Struktura i funktsionirovanie ekosistem atsidnykh ozer [Structure and Functioning of the Ecosystems of Acid Lakes]. Komov V.T., Ed. St. Peterburg: Nauka Publ., 1994, pp. 99–114.Лукашов А.Д. Геодинамика новейшего времени // Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона и его обрамления. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2004. С. 150–192.Lukashov A.D. Geodynamics of modern times. In Glubinnoe stroenie i seismichnost’ Karel’skogo regiona i ego obramleniya [Deep Structure and Seismicity of the Karelian Region and its Surroundings]. Petrozavodsk: Karelian Research Center of the RAS, 2004, pp. 150– 192. (In Russ.).Назарова Л.Е. Изменчивость средних многолетних значений температуры воздуха в Карелии // Изв. РГО. 2014. Т. 46. № 4 (46). С. 27-33.Nazarova L.E. Variability of average long-term air temperature values in Karelia. Izv. RGO, 2014, no. 4 (46), pp. 27–33. (In Russ.).Озера Карелии. Справочник / Под ред. Н.Н.Филатова, В.И. Кухарева. Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2013. 464 с.Ozera Karelii. Spravochnik [Lakes of Karelia. Directory]. Filatov N.N., Ed. Petrozavodsk: Karelian Res. Center, RAS Publ., 2013. 464 p.Рыжаков А.В., Зобкова М.В., Лозовик П.А. Особенности содержания и распределения форм фосфора в водоемах гумидной зоны // Тр. Карельского науч. центра РАН. Сер. Лимнология. 2016. № 9. С. 33–45.Ryzhakov A.V., Zobkova M.V., Lozovik P.A. Atterns in the concentration and distribution of phosphorus forms in water bodies of the humid zone. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Limnol., 2016, no. 9, pp. 33–45. (In Russ.).Рябинкин А.В. Фауна донных беспозвоночных бассейна р. Кеми // Тр. Карельского науч. центра РАН. Сер. Биогеография. 2008. № 12. С. 134–145.Ryabinkin A.V. Fauna of benthic invertebrates of the Kem River basin. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Biogeogr., 2008, no. 12, pp. 134–145. (In Russ.).Стерлигова О.П., Ильмаст Н.В., Савосин Д.С. Окунь Perca Fluviatilis (Percidae) разнотипных озер Карелии // Ученые зап. Петрозаводского гос. ун-та. Биологические науки. 2016. Т. 155. № 2. С. 57–62.Sterligova O.P., Ilmast N.V., Savosin D.S. Perch Perca fluviatilis (Percidae) in different types of Karelian water bodies. Uchenye Zapiski Petrozavodskogo Gos. Un-ta. Biol. Nauki, 2016, no. 2 (155), pp. 57–62. (In Russ.).Стерлигова О.П., Павлов В.Н., Ильмаст Н.В., Павловский С.А., Комулайнен С.Ф., Кучко Я.А. Экосистема Сямозера (Биологический режим, использование). Петрозаводск: Карельский науч. центр РАН, 2002. 119 с.Sterligova O.P., Pavlov V.N., Ilmast N.V., et al. Ekosistema Siamozera (Biologicheskii rezhim, ispol’zovanie) [Ecosystem of Syamozero (Biological Regime, Use)]. Petrozavodsk: Karelian Res. Center, RAS, 2002. 119 p.Теканова Е.В., Лозовик П.А., Калинкина Н.М., Куликова Т.П., Полякова Т.Н., Рябинкин А.В., Сластина Ю.Л., Тимакова Т.М., Чекрыжева Т.А. Современное состояние и трансформация северной части Выгозерского водохранилища // Тр. Карельского науч. центра РАН. Вып. “Водные проблемы Европейского Севера и пути их решения”. 2011. № 4. С. 50–56.Tekanova E.V., Lozovik P.A., Kalinkina N.M., et al. Recent state and transformation of the northern part of Vygozerskoe reservoir. Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Vyp. «Vodnye problemy Evropeiskogo Severa i puti ikh resheniya», 2011, no. 4, pp. 50–56. (In Russ.).Федорец Н.Г., Бахмет О.Н., Солодовников А.Н., Морозов А.К. Почвы Карелии: геохимический атлас / Отв. ред. В.И. Крутов. М.: Наука, 2008. 47 с.Fedorets N.G., Bakhmet O.N., Solodovnikov A.N., Morozov A.K. Pochvy Karelii: geokhimicheskii atlas [Soil of Karelia: Geochemical Atlas]. Krutov V.I., Ed. Moskow: Nauka Publ., 2008. 47 p.Филатов Н.Н., Руховец Л.А., Назарова Л.Е., Георгиев А.П., Ефремова Т.В., Пальшин Н.И. Влияние изменений климата на экосистемы озер севера Европейской территории России // Ученые зап. Российского государственного гидрометеорологического ин-та. 2014. № 34. С. 49–55.Filatov N.N., Rukhovets L.A., Nazarova L.E., et al. Climate change impacts on the ecosystems of lakes north of European Russia. Uchenye Zapiski Ros. Gos. Gidrometeorol. In-ta, 2014, no. 34, pp. 49–55. (In Russ.).Чекрыжева Т.А. Фитопланктон озер различных ландшафтов южной части Республики Карелия (Вендюрская группа и Заонежье) // Тр. Карельского науч. центр РАН. Сер. Биогеография. 2017. № 1. C. 62–74.Chekryzheva T.A. Phytoplankton of lakes in different types of landscape in southern Karelia (Vendyuakaya group and Zaonezhye). Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Biogeogr., 2017, no. 1, pp. 62–74. (In Russ.).Чекрыжева Т.А., Комулайнен С.Ф. Альгофлора озер и рек Республики Карелия (Россия) // Альгология. 2010. № 3. С. 319–334.Chekryzheva T.A., Komulainen S.F. Algof lora of Lakes and Rivers of the Republic of Karelia (Russia). Al’gologiia, 2010, no. 3, pp. 319–334. (In Russ.).Чекрыжева Т.А., Потахин М.С. Фитопланктон разнотипных озер бассейна реки Шуя (Карелия) // Тр. Карельского науч. центр РАН. Сер. Биогеография. 2008. № 14. С. 148–156.Chekryzheva T.A., Potakhin M.S. Phytoplankton of various lakes in the Shuya River basin (Karelia). Tr. Karel’skogo Nauch. Tsentra RAN. Ser. Biogeogr., 2008, no. 14, 148–156. (In Russ.).Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. Количественная гидроэкология: методы, критерии, решения. Кн. 1. М.: Наука, 2005. 281 с.Shitikov V.K., Rozenberg G.S., Zinchenko T.D. Kolichestvennaya gidroekologiya: metody, kriterii, resheniya. Kniga 1 [Quantitative Hydroecology: Methods, Criteria, Solutions. Book. 1]. Moscow: Nauka Publ., 2005. 281 p.Яковлев В.А. Пресноводный зообентос Северной Фенноскандии (разнообразие, структура и антропогенная динамика). Апатиты: Кольский науч. центр РАН, 2005. Ч. 1. 161 c.Yakovlev V.A. Presnovodnyi zoobentos Severnoi Fennoskandii (raznoobrazie, struktura i antropogennaya dinamika. Chast’ 1) [Freshwater Zoobenthos of North Fennoscandia (Diversity, Structure and Anthropogenic Dynamics. Part 1)]. Apatity: Kola Science Center, RAS, 2005. 161 p.Efremova T., Palshin N., and Zdorovennov R. Long-term characteristics of ice phenology in Karelian lakes // Estonian J. of Earth Sciences. 2013. V. 62. No. 1. P. 33–41.Efremova T., Palshin N., Zdorovennov R. Long-term characteristics of ice phenology in Karelian lakes. Estonian J. Earth Sci., 2013, no. 1 (62), pp. 33–41.Estlander S., Nurminen L., Olin M., Vinni M., Immonen S., Rask M., Ruuhijärvi J., Horppila J., and Lehtonen H. Diet shift and food selection of (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus) in humic lakes of varying water colour // J. Fish Biol. 2010. V. 77. Iss. 1. P. 241–256.Estlander S., Nurminen L., Olin M., et al. Diet shift and food selection of (Perca fluviatilis) and roach (Rutilus rutilus) in humic lakes of varying water colour. J. Fish Biol., 2010, no. 1 (77), pp. 241–256.Ilmast N.V. and Sterligova O.P. Result of the introduction of Coregonids to Lake Vashozero // J. of Ichthyology. 2006. No. 2. P. 156–161.Ilmast N.V., Sterligova O.P. Result of the introduction of Coregonids to Lake Vashozero. J. Ichthyol., 2006, no. 2, pp. 156–161.Lozovik P.A. Geochemical classification of surface waters in humid zone based on their acid-base equilibrium // Water Resources. 2013. Т. 40. No. 6. Р. 631–639.Lozovik P.A. Geochemical classification of surface waters in humid zone based on their acid-base equilibrium. Water Resour., 2013, no. 6 (40), pp. 631–639.Lozovik P.A., Morozov A.K., Zobkov M.B., Dukhovicheva T.A., and Osipova L.A. Allochthonous and autochthonous organic matter in surface waters in Karelia // Water Resources. 2007. Т. 34. No. 2. Р. 204–216.Lozovik P.A., Morozov A.K., Zobkov M.B., et al. Allochthonous and autochthonous organic matter in surface waters in Karelia. Water Resour., 2007, no. 2 (34), pp. 204–216Rask M., Appelberg M., Hesthagen T., Tammi J., Beier U., and Lappalainen A. Fish status survey of Nordic lakes – species composition, distribution, effects of environmental changes // TemaNord. 2000. V. 508. P. 1–58.Rask M., Appelberg M., Hesthagen T., et al. Fish status survey of Nordic lakes – species composition, distribution, effects of environmental changes. TemaNord, 2000, no. 508, pp. 1–58.Soranno P.A., Carpenter S.P., and He X. Zooplankton biomass and body size // The trophic cascade in Lakes / Carpenter S.P. and Kitchell J.F. (Ed.). Cambridge: Univ. Press, 1993. P. 172–188.Soranno P.A., Carpenter S.P., He X. Zooplankton biomass and body size, in The trophic cascade in Lakes. Carpenter S.P., Kitchell J.F., Eds. Cambridge: Univ. Press, 1993, pp. 172–188.Wissel B., Boeing W.J., and Ramcharan C.W. Effects of water color on predation regimes and zooplankton assemblages in freshwater lakes // Limnology and Oceanography. 2003. No. 48. P. 1965–1976.Wissel B., Boeing W.J., Ramcharan C.W. Effects of water color on predation regimes and zooplankton assemblages in freshwater lakes. Limnol. Ocean., 2003, no. 48, 1965–1976.

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