Stable Isotope Composition of Fatty Acids in Organisms of Different Trophic Levels in the Yenisei River

We studied four-link food chain, periphytic microalgae and water moss (producers), trichopteran larvae (consumers I), gammarids (omnivorous – consumers II) and Siberian grayling (consumers III) at a littoral site of the Yenisei River on the basis of three years monthly sampling. Analysis of bulk carbon stable isotopes and compound specific isotope analysis of fatty acids (FA) were done. As found, there was a gradual depletion in 13C contents of fatty acids, including essential FA upward the food chain. In all the trophic levels a parabolic dependence of δ13C values of fatty acids on their degree of unsaturation/chain length occurred, with 18:2n-6 and 18:3n-3 in its lowest point. The pattern in the δ13C differences between individual fatty acids was quite similar to that reported in literature for marine pelagic food webs. Hypotheses on isotope fractionation were suggested to explain the findings

Chaotic Free-Space Laser Communication over Turbulent Channel

The dynamics of errors caused by atmospheric turbulence in a self-synchronizing chaos based communication system that stably transmits information over a $\sim$5 km free-space laser link is studied experimentally. Binary information is transmitted using a chaotic sequence of short-term pulses as carrier. The information signal slightly shifts the chaotic time position of each pulse depending on the information bit. We report the results of an experimental analysis of the atmospheric turbulence in the channel and the impact of turbulence on the Bit-Error-Rate (BER) performance of this chaos based communication system.Comment: 4 pages, 5 figure

Effects of zebra mussels on cladoceran communities under eutrophic conditions

The purpose of this study was to determine how zebra mussels affected cladoceran community structure under eutrophic conditions. We conducted a mesocosm study where we manipulated the presence of zebra mussels and the presence of large-bodied Daphnia (Daphnia magna and Daphnia pulicaria). We also conducted a complimentary life-table experiment to determine how water from the zebra mussel treatment affected the life history characteristics of the cladoceran species. We anticipated that small- and large-bodied cladoceran species would respond differently to changes in algal quality and quantity under the effects of zebra mussels. Large-bodied Daphnia successfully established in the zebra mussel treatment but failed to grow in the control. We did not observe positive relationships between food concentrations and cladoceran abundances. However, the phosphorus content in the seston indicated that food quality was below the threshold level for large-bodied cladocerans at the beginning of the experiment. We believe that zebra mussels quickly enhanced the phosphorus content in the seston due to the excretion of inorganic phosphorus, thus facilitating the development of large-bodied Daphnia. In conclusion, our results suggest that zebra mussels can alter the phosphorus content of seston in lakes and this can affect the dynamics of crustacean zooplankton

СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕСТОНА В ЛИТОРАЛИ И ПЕЛАГИАЛИ МЕЛКОВОДНОГО ОЗЕРА ОБСТЕРНО (БЕЛАРУСЬ)

We estimated the seston elemental composition (C, N, P) and its ratio in pelagic and littoral zones of mesotrophic shallow Lake Obsterno during two contrasting seasons, as well as the influence of macrophyte beds on the seston stoichiometry. In the both pelagial and littoral zones in summer the C: N ratio was small, 4.62 and 7.05 respectively. But it increased slightly during autumn to 5.66 in pelagic samples against 8.33 in littoral ones. The large N : P ratio and the small phosphorus content specially in the macrophyte covered littoral zone equal to 57.7 in July against 22.47 in September suggest a high level of phosphorus limitation in the littoral locations as a possible mediated reason suppressing zooplankton abundance in sumabundance in sum in summer. Our results in the both pelagial and littoral habitat showed a highly P limited situation in which the N : P ratio was larger in littoral with macrophyte than in pelagial zones. The obtained data of littoral seston stoichiometry were recorded for the first time and exceeded the classical Redfield ratio. The elemental imbalance between macrophyte covered littoral and pelagial suggest that nutrients, especially P, are more limiting in macrophyte beds in summer due to the resource competition between phytoplankton and macrophytes for nutrients, a poor food quality, low zooplankton abundance, as well as its poor taxon-specific elemental ratio in summer.Исследовали элементный состав (C, N, P) и соотношение данных элементов в литорали и пелагиали мелководного мезотрофного озера Обстерно летом и осенью, а также влияние зарослей макрофитов на стехиометрию сестона. В пелагиали и литорали летом соотношение C : N было низким, 4,62 и 7,05 соответственно, однако незначительно увеличивалось осенью – 5,66 в пелагиали против 8,33 в литорали. Высокие значения N : P и низкое содержание фосфора, особенно в литоральной зоне летом (57,7 в июле и 22,47 в сентябре) указывают на высокий уровень ограничения по фосфору в литоральной зоне. Данные о стехиометрии сестона литоральных местообитаний получены впервые и, как показано в данном исследовании, они значительно выше классического соотношения Рэдфилда. Таким образом, основные биогенные элементы – азот и фосфор в биотопах с зарослями макрофитов летом находятся в большем дефиците, чем в пелагиали, что, как мы считаем, может быть вызвано несколькими причинами: конкуренцией между макрофитами и фитопланктоном за биогенные вещества, низким качеством пищи, низкой численностью зоопланктона, а также его бедным таксон-специфичным элементным соотношением в летний сезон

Characterization of Zoobenthos and Export of Biomass and Polyunsaturated Fatty Acids due to Emergence of Midges (Diptera, Chironomidae) from Three Saline Lakes of South Siberia

В течение двух вегетационных сезонов определяли таксономический состав, численность, биомассу зообентоса трех соленых озер: Шира, Шунет и Учум, расположенных в аридных степях Южной Сибири. Мы также оценили продукцию, потенциальный экспорт биомассы и физиологически ценных омега‑3 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) на сушу при вылете комаров-звонцов (Diptera, Chironomidae). Зообентосные сообщества изученных водоемов характеризовались низким таксономическим разнообразием и были представлены в основном личинками насекомых сем. Chironomidae и Ceratopogonidae, а также рачками Gammarus lacustris в озерах Шира и Шунет. В целом таксономический состав, численность и продуктивность изученных сообществ амфибионтных насекомых существенно различались. В оз. Шира доминантами являлись личинки Polypedilum bicrenatum, Сhironomus nigrifrons и Glyptotendipes salinus. В оз. Шунет основную часть численности сообщества обеспечивали личинки рода Procladius и Chironomus salinarius, наряду с P. bicrenatum. Бентос оз. Учум был представлен личинками рода Procladius, подсем. Orthocladiinae и сем. Ceratopogonidae. Продукция хирономид озер Шира, Шунет и Учум за период 30 дней составила в среднем 16,1 ± 4,1, 45,6 ± 13,6 и 9,6 ± 4,6 г сырой массы / м2, соответственно, увеличиваясь с ростом индекса Е. В. Балушкиной, оценивающего степень загрязненности воды. Потенциальный экспорт биомассы имаго хирономид из озер колебался от 0,6 до 3,1 г сырой массы / м2 акватории в год. Величина продуктивности и экспорта биомассы на сушу, вероятно, определялась количеством пищи (органического вещества) в донных отложениях. Имаго Glyptotendipes, вылетающие из озер Шунет и Шира, и имаго Orthocladiinae, роившиеся близ озера Учум, имели близкие величины содержания ПНЖК на единицу сырой массы. Таким образом, продуктивность, а не таксономический состав хирономидного сообщества, может быть более важным фактором при экспорте ПНЖК из соленых озерDuring two growing seasons, we studied the biomass, the number, and the species composition of zoobenthos in three saline lakes, Shira, Shunet, and Uchum, located in arid steppe of South Siberia, Russia. We also estimated productivity and export of biomass and physiologically significant omega‑3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) associated with the emergence of amphibiotic insects from these lakes. All zoobenthic communities had low taxonomic diversity with insect larvae of Chironomidae and Ceratopogonidae families and amphipod Gammarus lacustris constituting their major portion. Overall taxonomic composition and productivity of the lakes differed considerably. Among amphibiotic insects, larvae of Polypedilum bicrenatum, Сhironomus nigrifrons, and Glyptotendipes salinus were the most abundant in Lake Shira. In Lake Shunet, in addition to the dominant P. bicrenatum, zoobenthos was mainly represented by larvae of Chironomus salinarius and two Procladius species. Benthos of Lake Uchum was distinctly dominated by the Procladius genus, Orthocladiinae subfamily, and Ceratopogonidae family larvae. Production of chironomids in Shira, Shunet, and Uchum was 16.1 ± 4.1, 45.6 ± 13.6, and 9.6±4.6 g wet weight / m2 for 30 days, respectively, increasing with an increase in E. V. Balushkina’s index, which estimates water quality. Potential export of chironomid biomass ranged from 0.6 to 3.1 g wet weight / m2 of aquatic area per year. We suggested that productivity and biomass export were related with the quantity of food (organic matter) in the sediments. Glyptotendipes adults, which emerged from Lakes Shunet and Shira, and Orthocladiinae adults, which emerged from Lake Uchum, had similar contents of omega‑3 PUFAs per unit of wet weight. Thus, productivity rather than taxonomic composition of chironomid communities might be a more important factor for export of PUFAs from saline lake

Fatty Acid Content and Composition of Fly Larvae Lucilia sericata (Family Calliphoridae) Grown on Diets with Different Content of Polyunsaturated Fatty Acids and the Amino Acid Composition of this Species

Аквакультура – быстроразвивающаяся отрасль сельского хозяйства, однако сейчас она столкнулась с недостатком кормов, основу которых составляют уловы дикой рыбы, и, как следствие, повышением их стоимости. Для дальнейшего устойчивого развития аквакультуры необходимо разработать альтернативные корма, производимые не из дикой рыбы. Насекомые рассматриваются как подходящий источник кормового белка для рыб, однако их жирнокислотный (ЖК) состав часто не соответствует требованиям аквакультуры. В рыбьем жире среди ПНЖК доминируют кислоты семейства омега‑3, а в наземных насекомых – семейства омега‑6. Исследование возможности модификации ЖК состава личинок насекомых для увеличения содержания омега‑3 ПНЖК является актуальной задачей. Целью данной работы было изучить состав и содержание жирных кислот в личинках мухи Lucilia sericata, выращенных на стандартном корме и корме с добавлением рыжикового масла, богатом альфа-линоленовой кислотой (АЛК, 18:3n‑3), и проанализировать аминокислотный состав (АК) личинок данного вида мух. ЖК анализ проводили на газовом хроматографе с масс-спектрометрическим детектором. АК анализ выполняли на жидкостном хроматографе. АК состав исследованных личинок мух, как и других насекомых отряда Diptera, был близок к АК составу рыбной муки. Состав и содержание жирных кислот личинок мухи на стандартном корме характеризовались низким соотношением омега‑3 / омега‑6 ПНЖК и доминированием 18:1n‑9 и 18:2n‑6 – жирных кислот, которые суммарно составляли от 40 % до 60 % от суммы ЖК. Добавление рыжикового масла изменило соотношение омега‑3 / омега‑6 ПНЖК с 0,11 до 0,46, главным образом за счёт увеличения содержания АЛК. Таким образом, ЖК состав личинок L. sericata может быть существенно модифицирован пищейAquaculture is a fast-growing branch of agriculture, but it faces fish feed shortages due to a decrease in wild fish catches. As a result, the price of feed increases. For further development it requires alternative feed sources. Insects are considered a suitable protein source for fish, but their fatty acid (FA) composition often does not meet the requirements of aquaculture. In fish oil, PUFAs are dominated by the omega‑3 family, and in terrestrial insects, by the omega‑6 family. A question arises whether insect larvae lipid composition can be modified to increase the content of omega‑3 PUFAs. For this purpose, Lucilia sericata larvae were grown on standard feed and feed with addition of camelina oil rich in alpha-linolenic acid (ALA, 18:3n‑3), and their FA content and composition were compared. To evaluate the quality of these larvae protein, their amino acid (AA) composition was determined. The FA analysis was performed on a gas chromatograph equipped with a mass-spectrometer detector. The AA analysis was performed on a liquid chromatograph. The AA composition of the examined fly larvae, similarly to other insects (Diptera), was close to the AA composition of fish meal. Fatty acid composition and content of fly larvae grown on standard food was characterized by a low ratio of omega‑3/omega‑6 PUFAs and by the dominance of 18:1n‑9 and 18:2n‑6 fatty acids, which together comprised 40–60 % of the total of FAs. The addition of camelina oil changed the ratio of omega‑3/ omega‑6 PUFAs from 0.11 to 0.46, mainly due to the increase in ALA content. Thus, FA content and composition of L. sericata larvae can be significantly modified by a die