COMPOSITION AND DISTRIBUTION OF MACROINVERTEBRATES ASSOCIATED WITH LUBOMIRSKIA BAIKALENSIS SPONGES (SPONGILLIDA, LUBOMIRSKIIDAE) DURING AN ECOLOGICAL CRISIS IN LAKE BAIKAL

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This study was carried out in the littoral zone of Lake Baikal during a large-scale ecological crisis that affected all parts of the ecosystem, including populations of endemic sponges of the family Lubomirskiidae. Sponges play important roles in biotic communities of the rocky littoral of the lake, ensuring water purity and serving as a specialized habitat for a variety of organisms. In the last decade, mass disease and mortality of sponges were reported in different areas of Lake Baikal, which can lead to irreversible changes in the structure of littoral communities. We studied the taxonomic richness, distribution, and abundance of the main groups of macroinvertebrates, such as amphipods and gastropods, living on diseased branched Lubomirskia baikalensis sponges in three basins of Lake Baikal (2015, 2020, 2021, 2022) and made historic comparisons. The taxonomic richness of amphipods, including 35 species or subspecies, as well as further 5 taxa identified only to genus, increased and had 20 taxa more than 30 years ago. A total of 22 gastropod species or subspecies were found on the sponge, 20 of them for the first time. The species composition, dominant species complex and quantitative characteristics of sponge-associated amphipods and gastropods varied in different lake areas as evidenced by underwater observations. The abundance of all macroinvertebrate groups, as well as dominant amphipod and gastropod groups per unit weight of sponges decreased from south to north. The abundance of the invertebrates associated with diseased sponges was similar to the records of the pre-crisis period. Baikal sponges host invertebrates from several ecological groups with different feeding strategies (grazers, scrapers and filter feeders) providing a temporary refuge for most of them. In order to restore the abundance of sponges and preserve the populations of key invertebrate species, we propose to set up sponge “farms” in the least polluted areas of Lake Baikal.

About the authors

I. V. Mekhanikova

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: irinam@lin.irk.ru
Russia, 664033, Irkutsk

T. Y. Sitnikova

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: irinam@lin.irk.ru
Russia, 664033, Irkutsk

I. V. Khanaev

Limnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: irinam@lin.irk.ru
Russia, 664033, Irkutsk

References

  1. Базикалова А.Я., 1945. Амфиподы озера Байкала // Труды Байкальской лимнологической станции. Т. 11. 440 с.
  2. Бондаренко Н.А., Оболкина Л.А., Мельник Н.Г., Механикова И.В., Глызина О.Ю. и др., 2009. Криобиология озера Байкал: современное состояние изученности вопроса и основные направления исследований // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Т. 2. Книга 1. Новосибирск: Наука. С. 912–927.
  3. Бормотов А.Е., 2011. Что случилось с байкальскими губками? // Наука из первых рук. Т. 41. № 5. С. 20–23.
  4. Букшук Н.А., 2020. Губки // Красная книга Иркутской области. Улан-Удэ: Изд-во ПАО “Республиканская типография”. С. 327–330.
  5. Вейнберг Е.В., 2005. Спонгиофауна плиоцен-четвертичных отложений Байкала. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург: Зоол. ин-т АН СССР. 22 с.
  6. Воздействие тралового промысла на донные экосистемы Баренцева моря и возможности снижения уровня негативных последствий, 2013. Мурманск. WWF. 55 с.
  7. Гаврилов Г.Б., 1950. Макрофауна прибрежной платформы Южного Байкала в районе Лиственичного. Автореф. дис. … канд. биол. наук. Л.: Зоол. ин-т АН СССР. 4 с.
  8. Гомбрайх В.А., 1988. Новые данные о Lubomirskia baikalensis Dyb. из озера Байкал // Новое в изучении флоры и фауны Байкала и его бассейна. Иркутск. С. 70–76.
  9. Грачев М.А., Синюкович В.Н., Макаров М.М., Дзюба Е.В., Тимошкин О.А. и др., 2015. Выступление на бюро Совета по науке РАН и ФАНО. Москва, 15 апреля 2015 г. Иркутск: Репроцентр А1. 44 с.
  10. Деникина Н.Н., Дзюба Е.В., Белькова Н.Л., Ханаев И.В., Феранчук С.И., 2016. Первый случай заболевания губки Lubomirskia baikalensis: исследование микробиома // Известия РАН. Серия биологическая. № 3. С. 315–322.
  11. Ефремова С.М., 2001. Губки // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Новосибирск: Наука. Т. 1. Книга 1. С. 177–190.
  12. Камалтынов Р.М., 2001. Амфиподы (Amphipoda: Gammaroidea) // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Т. 1. Книга 1. С. 573–831.
  13. Кожов М.М., 1931. К познанию фауны Байкала, ее распределения и условий обитания // Известия Биолого-географического научно-исследовательского института при Государственном Иркутском университете. Т. 5. № 1. 171 с.
  14. Кожов М.М., 1936. Моллюски озера Байкал. Систематика, распределение, экология, некоторые данные по генезису и истории // Труды Байкальской Лимнологической станции. Т. 8. 350 с.
  15. Куликова Н.Н., Максимова Н.В., Сутурин А.Н., Парадина Л.Ф., Ситникова Т.Я. и др., 2007. Биогеохимическая характеристика доминирующих моллюсков каменистой литорали Южного Байкала // Геохимия. № 5. С. 535–546.
  16. Куликова Н.Н., Механикова И.В., Чебыкин Е.П., Воднева Е.В., Тимошкин О.А., Сутурин А.Н., 2017. Химический элементный состав и концентрационная функция амфипод литоральной зоны оз. Байкал // Водные ресурсы. Т. 44. № 3. С. 366–380.
  17. Любарский Е.Л., 1974. Об оценке проективного покрытия компонентов травостоя // Экология. № 1. С. 98–99.
  18. Любин П.А., 2013. Устойчивое использование биоресурсов морей России: проблемы и перспективы // Презентация в ходе работы круглого стола, организованного Всемирным фондом дикой природы России при поддержке Ассоциации “РПX Карат” 27–28 мая 2013 г. в г. Мурманске.
  19. Майкова О.О., Букшук Н.А., Кравцова Л.С., Онищук Н.А., Сакирко М.В. и др., 2023. Спонгиофауна озера Байкал в системе мониторинга за шесть лет наблюдений // Сибирский экологический журнал. Т. 1. С. 11–24.
  20. Максимова Н.В., Мельникова Е.Н., Широкая А.А., Ситникова Т.Я., Тимошкин О.А., 2012. Сезонное и межгодовое распределение брюхоногих моллюсков в трех гидродинамических зонах каменистой литорали озера Байкал // Ruthenica. Т. 22. № 1. С. 1–14.
  21. Механикова И.В., 2001. Состав и сезонная динамика питания Brandtia parasitica (Dyb.) из озера Байкал // Исследования фауны водоемов Восточной Сибири. Иркутск: Иркутский гос. университет. С. 62–70.
  22. Механикова И.В., 2002. Сравнительное изучение питания двух видов рода Pallasea (Crustacea, Amphipoda) из озера Байкал // Экологические, физиологические и паразитологические исследования пресноводных амфипод. Иркутск: Иркутский гос. ун-т. С. 5–17.
  23. Механикова И.В., 2017. Амфиподы (Crustacea, Amphipoda) каменистой литорали Южного Байкала в районе мыса Березовый // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отд. биол. Т. 122. № 3. С. 28–37.
  24. Механикова И.В., Воробьева С.С., 2017. О питании симбиотических амфипод Brandtia parasitica parasitica (Crustacea, Amphipoda) на больных байкальских губках семейства Lubomirskiidae в Южном Байкале // Зоологический журнал. Т. 97. № 2. С. 131–135.
  25. Песенко Ю.А, 1982. Принципы и методы количественного анализа в фаунистических исследованиях. М.: Наука. 287 с.
  26. Ситникова Т.Я., Репсторф П., 2004. Эти моллюски живут только в Байкале // Наука из первых рук. № 1. С. 84–99.
  27. Ситникова Т.Я., Старобогатов Я.И., Широкая А.А., Шибанова И.В., Коробкова Н.В., Адов Ф.В., 2004. Брюхоногие моллюски (Gastropoda) // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Новосибирск: Наука. Т. 1. Книга 2. С. 937–1002.
  28. Ситникова Т.Я., Широкая А.А., Максимова Н.В., Ханаев И.В., Слугина З.В., Тимошкин О.А., 2010. Распределение брюхоногих моллюсков в каменистой литорали озера Байкал // Гидробиологический журнал. Т. 46. № 1. С. 3–20.
  29. Совинский В.К., 1915. Amphipoda оз. Байкал // Зоологические исследования Байкала. Т. 9. Вып. 1. Киев: Императорский университет Св. Владимира. 381 с.
  30. Тахтеев В.В., 1992. Poekilogammarus erinaceus sp. n. – новый вид байкальских бокоплавов (Amphipoda, Gammaridae) // Зоологический журнал. Т. 71. № 2. С. 150–153.
  31. Тахтеев В.В., 2000. Очерки о бокоплавах озера Байкал: систематика, сравнительная экология, эволюция. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та. 355 с.
  32. Тахтеев В.В., 2000a. Дополнение к ревизии рода Poekilogammarus Stebbing, 1899 (Crustacea, Amphipoda, Gammaridea) из озера Байкал // Зоологический журнал. Т. 79. № 6. С. 649–661.
  33. Ханаев И.В., 2016. Пространственно-временной аспект распространения различных форм заболевания байкальских губок на мелководьях озера Байкал // Вестник научных конференций. № 12. С. 36.
  34. Ханаев И.В., Дзюба Е.В., Белькова Н.Л., Феранчук С.И., Макаров М.М. и др., 2017. Развитие эпизоотии байкальских губок родов Lubomirskia и Baikalospongia. Карта № 218 // Экологический атлас Байкальского региона. Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. 5 с. http://atlas.isc.irk.ru. ISBN: 978-5-94797-314-3.
  35. Arndt W., 1933. Die biologischen Beziehungen zwischen Schwämmen und Krebsen // Mitteilungen aus dem Zoologischen Museum in Berlin. B. 19. S. 221–325.
  36. Belikov S., Belkova N., Butina T., Chernogor L., Martynova-Van Kley A. et al., 2019. Diversity and shifts of the bacterial community associated with Baikal sponge mass mortalities // PLoS ONE. V. 14. № 3.
  37. Blunt J.W., Copp B.R., Munro M.H.G., Northcote P.T., Prinsep M.R., 2005. Marine natural products // Natural Product Reports. V. 22. P. 15–61.
  38. Castritsi-Catharios J., Miliou H., Pantelis J., 2005. Experimental sponge fishery in Egypt during recovery from sponge disease // Aquatic Conservation: Marine and Freshwater Ecosystems. V. 15. P. 109–116.
  39. Cerrano C., Magnino G., Sarà A., Bavestrello G., Gaino E., 2001. Necrosis in a population of Petrosia ficiformis (Porifera, Demospongiae) in relation with environmental stress // Italian Journal of Zoology. V. 68. № 2. P. 131–136.
  40. Cervino J.M., Winiarski-Cervino K., Polson S.W., Goreau Th., Smith G.W., 2006. Identification of bacteria associated with a disease affecting the marine sponge Ianthella basta in New Britain, Papua New Guinea // Marine Ecology Progress Series. V. 324. P. 139–150.
  41. Chin Y.Y., Prince J., Kendrick G., Wahab M.A.A., 2020. Sponges in shallow tropical and temperate reefs are important habitats for marine invertebrate biodiversity // Marine Biology. V. 167. № 11. [164].
  42. Coleman C.O., 1989. On the nutrition of the two Antarctic Acanthonotozomatidae (Crustacea: Amphipoda). Gut contents and functional morphology of mouthparts // Polar Biology. V. 9. P. 287–294.
  43. Daneliya M.E., Väinölä R., 2014. Five subspecies of the Dorogostaiskia parasitica complex (Dybowsky) (Crustacea: Amphipoda: Acanthogammaridae), epibionts of sponges in Lake Baikal // Hydrobiologia. V. 739. P. 95–117.
  44. Dybowsky B.N., 1874. Beiträge zur näheren Kenntnis der in dem Baikal-See vorkommenden niederen Krebse aus der Gruppe der Gammariden / Herausgegeben von der Russ. Entomol. Gesellsch. zu St. Petersburg. – St. Petersburg: Buchdr. Von W. Besobrasoff und Comp. 190 s.
  45. Fillinger L., Janussen D., Lundälv T., Richter C., 2013. Rapid glass sponge expansion after climate-induced Antarctic ice shelf collapse // Current Biology. V. 23. № 14. P. 1330–1334.
  46. Gaino E., Pronzato R., Corriero G., 1992. Mortality of commercial sponges: incidence in two Mediterranean areas // Bollettino di Zoologia, Pubblicato dall’Unione Zoological Italiano. V. 59. P. 79–85.
  47. Kamaltynov R.M., Chernykh V.I., Slugina Z.V., Karabanov E.B., 1993. The consortium of the sponge Lubomirskia baikalensis in Lake Baikal, East Siberia // Hydrobiology. V. 271. P. 179–189.
  48. Khanaev I.V., Kravtsova L.S., Maikova O.O., Bukshuk N.A., Sakirko M.V. et al., 2018. Current state of the sponge fauna (Porifera: Lubomirskiidae) of Lake Baikal: Sponge disease and the problem of conservation of diversity // Journal of Great Lakes Research. V. 44. P. 77–85.
  49. Kravtsova L.S., Kamaltynov R.M., Karabanov E.B., Mekhanikova I.V., Sitnikova T.Ya. et al., 2004. Macrozoobenthic communities of underwater landscapes in the shallow-water zone of southern Lake Baikal // Hydrobiologia. V. 522. P. 193–205.
  50. Kulakova N.V., Sakirko M.V., Adelshin R.V., Khanaev I.V., Nebesnykh I.A., Pérez T., 2018. Brown rot syndrome and changes in the bacterial community of the Baikal sponge Lubomirskia baikalensis // Microbial Ecology. V. 75. № 4. P. 1024–1034.
  51. Luter H.M., Whalan S., Webster N.S., 2010. Exploring the role of microorganisms in the disease-like syndrome affecting the sponge Ianthella basta // Applied and Environmental Microbiology. V. 76. № 17. P. 5736–5744.
  52. Maikova O.O., Kravtsova L.S., Khanaev I.V., 2020. Baikal endemic sponges in the system of ecological monitoring // Limnology and Freshwater Biology. № 1. P. 364–367.
  53. Maikova O., Bukshuk N., Kravtsova L., Nebesnyh I., Yakhnenko A., et al., 2021. Baikal endemic sponge disease and anthropogenic factor // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. V. 937. № 2. P. 1–12.
  54. Mekhanikova I.V., 2010. Morphology of mandible and lateralia in six endemic amphipods (Amphipoda, Gammaridea) from Lake Baikal, in relation to feeding // Crustaceana. V. 83. № 7. P. 865–887.
  55. Morino H., Kamaltynov R.M., Nakai K., Mashiko K., 2000. Phenetic analysis, trophic specialization and habitat partitioning in the Baikal amphipod genus Eulimnogammarus (Crustacea) // Advances in Ecological Research. V. 31. Ancient Lakes: biodiversity, ecology and evolution. London: Academic Press. P. 355–376.
  56. Oshel P.E., Steele D.H., 1985. Amphipod Paramphithoe hystrix: a micropredator on the Haliclona ventilabrum // Marine Ecology Progress Series. V. 23. P. 307–309.
  57. Pile A.J., Patterson M.R., Savarese M., Chernykh V.I., Fialkov V.A., 1997. Trophic effects of sponge feeding within Lake Baikal’s littoral zone. 2. Sponge abundance, diet, feeding efficiency, and carbon flux // Limnology and Oceanography. V. 42. P. 178–184.
  58. Pronzato R., 1999. Sponge-fishing, disease and farming in the Mediterranean Sea // Aquatic Consevation: Marine and Freshwater Ecosystems. V. 9. P. 485–493.
  59. Röpstorf P., Sitnikova T.Ya., Timoshkin O.A., Pomazkina G.V., 2003. Observation on stomach contents, food uptake and feeding strategies of endemic Baikalian Gastropods // Berliner Palaobiologische Abhandlungen. V. 4. P. 151–156.
  60. Rützler K., 1988. Mangrove sponge disease induced by cyanobacterial symbionts: failure of a primitive immune system? // Diseases of Aquatic Organisms. V. 5. P. 143–149.
  61. Sitnikova T., Kiyashko S., Maximova N., Pomazkina G., Röpstorf P. et al., 2012. Resource partitioning in endemic species of Baikal gastropods indicated by gut contents, stable isotopes and radular morphology // Hydrobiologia. V. 682. № 1. P. 75–90.
  62. Smith G.W., Ives L.D., Nagelkerken I., Ritchie I.A., Ritchie K.B., 1996. Aspergilliosis associated with Caribbean Sea fan mortalities // Nature. V. 382. P. 487.
  63. Takhteev V.V., 1995. The gammarid genus Poekilogammarus Stebbing, 1899, in Lake Baikal, Siberia (Crustacea Amphipoda Gammaridea) // Arthropoda Selecta. V. 46. № 1. P. 7–64.
  64. Takhteev V.V., Berezina N.A., Sidorov D.A., 2015. Checklist of the Amphipoda (Crustacea) from continental waters of Russia, with data on alien species // Arthropoda Selecta. V. 24. № 3. P. 335–370).
  65. Timoshkin O.A., Samsonov D.P., Yamamuro M., Moore M.V., Belykh O.I. et al., 2016. Rapid ecological change in the coastal zone of Lake Baikal (East Siberia): Is the site of theworld’s greatest freshwater biodiversity in danger? // Journal of Great Lakes Research. V. 42. № 3. P. 487–497.
  66. Watling L., 1993. Functional morphology of the amphipod mandible // Journal of Natural History. London. V. 27. P. 837–849.
  67. Webster N., 2007. Sponge disease: a global threat? // Environmental Microbiology. V. 9. № 6. P. 1363–1375.
  68. Weinberg I., Glyzina O., Weinberg E., Kravtsova L., Rozhkova N. et al., 2004. Types of interactions in consortia of Baikalian sponges // Bollettino Museo Istituto Università Genova. V. 68. P. 655–663.
  69. Wulff J., 2013. Recovery of sponges after extreme mortality events: morphological and taxonomic pattern in regeneration versus recruitment // Integrative and Comparative Biology. V. 53. № 3. P. 512–523.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (160KB)
Indexing metadata
3.

Download (7MB)
Indexing metadata
4.

Download (1MB)
Indexing metadata
5.

Download (694KB)
Indexing metadata
6.

Download (102KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 И.В. Механикова, Т.Я. Ситникова, И.В. Ханаев

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies