The Brown Alga Fucus distichus subsp. evanescens (C. Agardh) H.T. Powell as an Indicator of Heavy Metal Pollution of the Marine Environment

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The content of heavy metals (cadmium, copper, nickel, lead, iron, manganese, and zinc) in whole thalli and several fragments of the perennial brown alga Fucus distichus subsp. evanescens (C. Agardh) H.T. Powell was studied in background and polluted areas of the northwestern Sea of Japan in 2020. In the background area (Oprichnik Bay), old parts of F. distichus and branches with receptacles contained 1.5–2-fold more iron, manganese, and nickel than the growing tips. In the polluted area (Rudnaya Bay), differences between thallus parts were found in the concentrations of zinc, cadmium, iron, manganese, and nickel. The degree of heavy metal pollution in Rudnaya Bay was assessed by comparing the concentrations in growing tips of algae with the threshold concentrations. The highest exceedance was found for zinc content, 29–36-fold in the “Kovsh” harbor of Rudnaya Bay. Accompanying pollutants include copper, manganese, cadmium, iron, and lead. The causes of the long-term changes in the ecological status of Rudnaya Bay are discussed.

About the authors

S. I. Kozhenkova

Pacific Geographical Institute, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: svetlana@tigdvo.ru
ORCID iD: 0000-0002-8503-2006
Vladivostok, 690041 Russia

References

  1. Бурдин К.С. Основы биологического мониторинга. М.: Изд-во МГУ. 1985. 158 с.
  2. Камнев А.Н. Структура и функции бурых водорослей. М.: Изд-во МГУ. 1989. 200 с.
  3. Капков В.И., Тришина О.А. Содержание поливалентных металлов в промысловых макрофитах Белого моря // Гидробиол. журн. 1990. Т. 26. № 1. С. 71–75.
  4. Клочкова Н.Г., Кашутин А.Н., Клочкова Т.А. Рост и размножение меченых растений Fucus distichus subsp. evanescens (Phaeophyceae, Fucales) в Авачинской губе (юго-восточная Камчатка) // Вестн. Камчат. гос. тех. ун-та. 2020. № 51. С. 55–65.
  5. Клочкова Т.А., Кашутин А.Н., Климова А.В., Клочкова Н.Г. Биология развития и экология бурой водоросли Fucus distichus в прибрежных водах Камчатки. Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ. 2021. 128 с.
  6. Кобзарь А.Д., Христофорова Н.К. Мониторинг загрязнения бухты Рудной (Японское море) по содержанию тяжелых металлов в бурых водорослях // Биол. моря. 2019. Т. 45. № 2. С. 133–140.
  7. Коженкова С.И., Христофорова Н.К., Чернова Е.Н. Долговременный мониторинг загрязнения морских вод Северного Приморья тяжелыми металлами с помощью бурых водорослей // Экология. 2000. № 3. С. 233–237.
  8. Малиновская Т.М. Оценка химико-экологического состояния прибрежных вод Курильских островов по содержанию металлов в бурой водоросли Fucus evanescens // Автореф. дис. … канд. биол. наук. Владивосток. 1996. 27 с.
  9. Малиновская Т.М. Содержание металлов в разновозрастных талломах бурой водоросли Fucus evanescens Курильских островов // Биол. моря. 1998. Т. 24. № 6. С. 397–399.
  10. Суховеева М.В., Подкорытова А.В. Промысловые водоросли и травы морей Дальнего Востока: биология, распространение, запасы, технология переработки. Владивосток: ТИНРО-центр. 2006. 243 с.
  11. Христофорова Н.К. Биоиндикация и мониторинг загрязнения морских вод тяжелыми металлами. Л.: Наука. 1989. 192 с.
  12. Христофорова Н.К., Богданова Н.Н., Обухов А.И. Использование бурых водорослей фукусов для индикации состояния прибрежно-морских вод // Сихотэ-Алинский биосферный район: принципы и методы экологического мониторинга. Владивосток: ДВНЦ АН СССР. 1981. С. 118–127.
  13. Христофорова Н.К., Литвиненко А.В., Алексеев М.Ю., Цыганков В.Ю. Микроэлементный состав горбуши из рек баренцевоморского и охотоморского бассейнов // Рос. журн. биол. инвазий. 2023. Т. 16. № 2. С. 272–287.
  14. Чернова Е.Н., Коженкова С.И. Определение пороговых концентраций металлов в водорослях-индикаторах прибрежных вод северо-западной части Японского моря // Океанология. 2016. Т. 56. № 3. С. 393–402.
  15. Чернова Е.Н., Коженкова С.И. Пространственная оценка загрязнения залива Петра Великого (Японское море) металлами с помощью бурой водоросли Sargassum miyabei // Океанология. 2020. Т. 60. № 1. С. 49–56.
  16. Andrade L.R., Leal R.N., Noseda M. et al. Brown algae overproduce cell wall polysaccharides as a protection mechanism against the heavy metal toxicity // Mar. Pollut. Bull. 2010. V. 60. № 9. P. 1482–1488.
  17. Ang P.O. Jr. Natural dynamics of a Fucus distichus (Phaeophyceae, Fucales) population: reproduction and recruitment // Mar. Ecol.: Prog. Ser. 1991. V. 78. P. 71–85.
  18. Barreiro R., Real C., Carballeira A. Heavy-metal accumulation by Fucus ceranoides in a small estuary in north-west Spain // Mar. Environ. Res. 1993. V. 36. № 1. P. 39–61.
  19. Bonanno G., Orlando-Bonaca M. Chemical elements in Mediterranean macroalgae. A review // Ecotoxicol. Environ. Saf. 2018. V. 148. P. 44–71.
  20. El-Seifat R.M., Bufarwa S.M., Gaballa M.F. et al. The role of marine algae as a bioindicator in assessing environmental pollution // J. Surv. Fish. Sci. 2023. V. 10. № 1. P. 1837–1869.
  21. Forsberg Å., Söderlund S., Frank A. et al. Studies on metal content in the brown seaweed, Fucus vesiculosus, from the Archipelago of Stockholm // Environ. Pollut. 1988. V. 49. № 4. P. 245–263.
  22. García-Seoane R., Fernández J.A., Villares R., Aboal J.R. Use of macroalgae to biomonitor pollutants in coastal waters: optimization of the methodology // Ecol. Indic. 2018. V. 84. P. 710–726.
  23. Holan Z.R., Volesky B. Biosorption of lead and nickel by biomass of marine algae // Biotechnol. Bioeng. 1994. V. 43. P. 1001–1009.
  24. Kangas P., Autio H. Macroalgae as indicators of heavy metal pollution // Publ. Water Res. Inst. 1986. V. 68. P. 183–189.
  25. Keser M., Larson B.R. Colonization and growth dynamics of three species of Fucus // Mar. Ecol.: Prog. Ser. 1984. V. 15. P. 125–134.
  26. Kleiven W., Johnsen G., Van Ardelan M. Sea surface microlayer and elemental composition in phaeo-, chloro-, and rhodophytes in winter and spring // J. Phycol. 2019. V. 55. № 4. P. 762–774.
  27. Kozhenkova S.I. Checklist of marine benthic algae from the Russian continental coast of the Sea of Japan // Phytotaxa. 2020. V. 437. № 4. P. 177–205.
  28. Pellegrini L., Pellegrini M., Delivopoulos S., Berail G. The effects of cadmium on the fine structure of the brown alga Cystoseira barbata forma repens Zinova et Kalugina // Br. Phycol. J. 1991. V. 26. P. 1–8.
  29. Riget F., Johansen P., Asmund G. Baseline levels and natural variability of elements in three seaweed species from West Greenland // Mar. Pollut. Bull. 1997. V. 34. № 3. P. 171–176.
  30. Ryan S., McLoughlin P., O’Donovan O. A comprehensive study of metal distribution in three main classes of seaweed // Environ. Pollut. 2012. V. 167. P. 171–177.
  31. Sanchez-Quiles D., Marba N., Tovar-Santhez A. Trace metal accumulation in marine macrophytes: Hotspots of coastal contamination worldwide // Science of the Total Environment. 2017. V. 576. P. 520–527.
  32. Skriptsova A.V., Shevchenko N.M., Tarbeeva D.V., Zvyagintseva T.N. Comparative study of polysaccharides from reproductive and sterile tissues of five brown seaweeds // Mar. Biotechnol. 2012. V. 14. № 3. P. 304–311.
  33. Söderlund S., Forsberg Å., Pedersén M. Concentration of cadmium and other metals in Fucus vesiculosus L. and Fontinalis dalecarlica Br. Eur. from the northern Baltic Sea and the southern Bothnian Sea // Environ. Pollut. 1988. V. 51. P. 197–212.
  34. Stengel D.B., McGrath H., Morrison L.J. Tissue Cu, Fe and Mn concentrations in different-aged and different functional thallus regions of three brown algae from western Ireland // Estuarine, Coastal Shelf Sci. 2005. V. 65. № 4. P. 687–696.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».