Influence of Selected Environmental Factors on Diatom β Diversity (Bacillariophyta) and the Value of Diatom Indices and Sampling Issues

Abstract

Human impacts and environmental climate changes have led to a progressive decline in the diversity of diatoms in lakes in the recent past. The components of β diversity (e.g., species turnover and nestedness) and underlying factors are still poorly understood. Here, we report an investigation of two alternative approaches—beta diversity (β diversity) partitioning and local contribution to β diversity (LCBD)—including their responses to selected environmental factors and representativeness of samples in estimating the ecological fitness of a lake. The β diversity of diatoms and their local contributions could be explained by the effects of environmental variables (p < 0.01). The random forest method showed the most contribution to the variance for NO3−, Cl−, and SO42−. PERMANOVA as well as a network analysis in JASP (Jeffrey’s Amazing Statistics Program) showed significant differences between the seasons in diatom assemblages and in the diatom index for Polish lakes (IOJ). Our findings provide insights into the mechanisms responsible for community organizations along environmental gradients from the perspective of β diversity components, and mechanisms of the indication value of diatoms for lakes; the results could be used especially by countries implementing ecological assessments.

Spatial Patterns in the Distribution and Diversity of Diploneis Genus-Level Diatoms in the Podlasie Springs (North-Eastern Poland)

“…One of the most important functions of springs is to provide habitat conditions (refuges) for freshwater algae appropriate for a given area [7,8]. Springs, as with many other inland waterbodies, are threatened by directnutrient enrichment, forestry practices, agriculture pressure, and indirect factors-climate change [4,5,7,33]. Recently observed environmental changes of anthropogenic origin are associated with the steady establishment of new relationships between the environment and ecological communities.…”

“…Higher values were found in the spring in the Krzemianka nature reserve (source located on the national road S8) and the spring in the Jaroszówka catchment in Białystok (located in the vicinity of a former landfill) [13]. Interdisciplinary studies have shown the increasing impact of climate change on springs' water chemistry, resulting in an uncommon dangerous decline in biodiversity [33]. The diversity and distribution of diatoms (Bacillariophyta) is mainly driven by environmental conditions, and their assemblages are particularly interesting for considering the scale of the geographical distribution of individual species [7].…”

Оцінка Якості Води Річки Стубелка За Показниками Фітопланктону

“…Вплив антропогенного забруднення на водні екосистеми оцінюють за різними показниками, проте, обов'язково враховують автотрофну ланку -фітопланктон. Доцільність використання фітопланктону як ефективного індикатора стану водойми детально обґрунтована багатьма авторами (Van Dam et al, 1994;Barinova et al, 2015;Barinova et al, 2019;Eliasz-Kowalska et al, 2022;Bilous et al, 2023;Shelyuk, 2023). Без сумніву, структура угруповань фітопланктону перебудовується внаслідок коливань хімічного складу води та конкурентної взаємодії між видами різних відділів за ресурси середовища.…”

“…Біоіндикаційний аналіз здійснено з урахуванням індикаторних характеристик водоростей (Van Dam et al, 1994;Barinova et al, 2019). Обговорення Оцінювання стану водних екосистем за видами-індикаторами здійснено багатьма авторами (Barinova et al, 2015;Barinova et al, 2016;Barinova et al, 2019;Eliasz-Kowalska et al, 2022;Shcherbak et al, 2023;Bilous et al, 2023;Shelyuk, 2023). Вони аналізують переваги і недоліки індикаційних підходів.…”

“…Водночас для багатьох видів фітопланктону екологічні характеристики представлені частково або взагалі відсутні, що потребує подальшого уточнення та доповнення з обов'язковим врахуванням умов конкретної водної екосистеми (Oksiyuk et al, 2011). Зміна умов середовища існування та специфічність екологічних вимог завжди призводить до перебудови показників чисельності, біомаси, домінантів, субдомінантів, співвідношення відділів, видового багатства, зникнення одних видів та появою інших (Sereda, 2016;Barinova et al, 2019;Eliasz-Kowalska et al, 2022;Bilous et al, 2023;Shcherbak et al, 2023) Більшість ідентифікованих видів фітопланктону належать до планктонно-бентосних, бентосних та планктонних форм. Проте виявлення планктонно-бентосних, епіфітних форм свідчить про важливу роль гідродинаміки як чинника регуляції видової структури фітопланктону р. Стубелка.…”