CONTENTS & ABSTRACTS

In English. Summaries in Estonian

Proceedings of the Estonian Academy of Sciences.

Biology. Ecology

Volume 55 No. 4 December 2006

 

Isoenzyme diversity and affinity between Dactylis glomerata and Puccinellia maritima (Poaceae); 267–279

(full article in PDF format)

Georgi B. Angelov

Abstract. Two Estonian populations of Dactylis glomerata and two of Puccinellia maritima were surveyed electrophoretically for eight enzymes to assess their diversity and affinity. Analysis of electrophoretic data indicated a significant amount of variability in the studied populations of D. glomerata and P. maritima as judged by the number of isoenzyme phenotypes and isoforms detected. Phenotypic affinity between D. glomerata and P. maritima was evaluated by calculating four coefficients of similarity/distance: SI, DCD, Ih, and DE. Phenetic analysis demonstrated that D. glomerata and P. maritima are more distantly positioned in comparison to other closely related grass species that share common genomes. Systematic position and affinity between Dactylis and Puccinellia within Poaceae are briefly discussed.

Key words: Poaceae, Dactylis glomerata, Puccinellia maritima, isoenzyme diversity, affinity.

 

Dactylis glomerata ja Puccinellia maritima (Poaceae) isoensüümne varieeruvus ning sugulus

Elektroforeetiliselt on uuritud kaheksat ensüümi Dactylis glomerata ja Puccinellia maritima neljas Eesti populatsioonis nende geneetilise mitmekesisuse ja sugulusastme hindamiseks. Elektroforeesi andmete analüüs leitud isoensüüm­fenotüüpide ja isovormide alusel viitab olulisele varieeruvusele D. glomerata ja P. maritima uuritud populatsioonides. Fenotüüpset afiinsust (sugulust, sarnasust) D. glomerata ja P. maritima vahel on hinnatud nelja sarnasus-/distantskoefitsiendi – SI, DCD, Ih ja DE – arvutamise teel. Feneetiline analüüs näitab, et D. glomerata ja P. maritima erinevad omavahel rohkem kui teised lähedased kõrreliste liigid, millel on ühine genoom. Lühidalt on käsitletud Dactylis’e ja Puccinellia posit­siooni ja sugulust kõrreliste sugukonnas Poaceae.

Ecological processes in macrophyte- and phytoplankton-dominated shallow lakes; 280–307

(full article in PDF format)

Priit Zingel, Peeter Nõges, Lea Tuvikene, Tõnu Feldmann, Ain Järvalt, Ilmar Tõnno, Helen AgasildKünnap AGASILD?, Helen Tammert, Helen Luup, Jaana Salujõe, Kaili Preismann, and Tiina Nõges

Abstract. Stratified lakes often receive more attention from limnologists although most of the world’s lakes are indeed shallow. This study describes ecological processes in three shallow lakes, one dominated by macrophytes, one by phytoplankton, and one with both of them. Investigations focused on abiotic (water chemistry) as well as biotic factors such as phytoplankton, bacteria, zooplankton, and macrophytes. The macrophyte- and plankton-dominated lakes differed clearly in water transparency, which was far greater in macrophyte-dominated lakes due to phytoplankton setback in summer. Similar nutrient and zooplankton dynamics occurred in both types of lakes, suggesting that an alternative mechanism may account for the observed phytoplankton decline in macrophyte lakes. In contrast, herbivorous ciliates dominated only in the macrophyte lake. More intensive ciliate grazing could be one factor causing a decrease in phytoplankton numbers. In the plankton-dominated lake bacteria were mostly related to phytoplankton production but that was not the case in the macrophyte-dominated lake. In the plankton-dominated lake the grazing rate of ciliates on bacteria was higher than in the macrophyte-dominated one. However, when grazing on small algae was considered, the highest grazing rates were found in the macrophyte-dominated lake. This suggests that the microbial loop was weaker in the macrophyte-dominated lake than in the plankton-dominated lake.

Key words: shallow lakes, aquatic food webs, macrophyte-dominated lake, phytoplankton-dominated lake.

 

Ökoloogiliste protsesside võrdlus madalates makrofüüdi- ja planktonijärvedes

On kirjeldatud ökoloogilisi protsesse kolmes eri tasakaaluseisundis olevas madalas järves: planktoni-, makrofüüdi- ja veel ühes järves, kus esinevad mõlemad seisundid. Uuringud on keskendunud nii abiootilistele faktoritele kui ka toitumisahela erinevatele lülidele. Makrofüüdi- ja planktonijärved erinevad selgelt vee läbipaistvuselt, mis on märgatavalt suurem makrofüüdijärvedes ja mille tingib fütoplanktoni suvine madalseis. Mõlemad järvetüübid on sarnased toitainete ja zooplanktoni dünaamikalt, mis tähendab, et fütoplanktoni madalseisu makrofüüdijärvedes tingib mingi alternatiivne kontrollmehhanism. Ripsloomadest domineerivad makrofüüdijärvedes herbivoorsed vormid. Ripsloomade intensiivsem toitumissurve fütoplanktonile võib olla üheks põhjuseks, miks fütoplanktoni hulk väheneb. Peale selle võib fütoplanktoni hulka vähendada ka suurtaimede allelopaatiline mõju, kuigi seda antud töös pole uuritud. Planktonijärvedes sõltub bakterite arvukus fütoplanktoni produktsioonist. Makrofüüdijärvedes pole sellist seost leitud. Planktonijärvedes on ripsloomade bakteritest toitumise kiirus suurem kui makrofüüdijärvedes. Juhul kui aga toitutakse vetikatest, on pilt vastupidine – suuremad toitumiskiirused on leitud makrofüüdijärvedest. Sellest võib järeldada, et makrofüüdijärvedes on mikroobne ling nõrgem ja tugevneb, kui järv muutub häguseveeliseks planktonijärveks.

Abundance of willow rust (Melampsora sp.) on different willow clones in Estonian energy forest plantations; 308–317

(full article in PDF format)

Merje Toome, Katrin Heinsoo, and Anne Luik

Abstract. The abundance of leaf rust (Melampsora sp.) was assessed on four willow clones in four experimental Estonian willow short-rotation forest plantations. Three plantations were established on poor mineral soil and one was constructed for wastewater purification. Clones 78183 and 81090 were most severely damaged in all four plantations, whereas clones 78021 and 78195 were fairly resistant to rust. In addition to clone type, the number of uredinia on leaves depended on plantation, sampling date, and fertilization. Infection increased significantly during the growing season, and the leaves collected from fertilized plants had more and larger rust pustules than those from unfertilized plants. Uredinia were smaller on older shoots and larger on younger shoots.

Key words: rust, disease assessment, Salix viminalis, Salix dasyclados, energy forest plantations.

 

Paju-pigirooste (Melampsora sp.) arvukus erinevatel pajukloonidel Eesti istandustes

On hinnatud paju-pigirooste arvukust neljal erineval pajukloonil neljas Eesti energiavõsa istanduses. Kõige rohkem on roosteseenega nakatunud kloonide 78183 ja 81090 lehed, kusjuures kloonid 78021 ja 78195 on peaaegu resistentsed. Pigiroosteeoslate arvukus lehel sõltub lisaks kloonile ka istandusest, proovivõtu ajast ja väetamisest. Roosteeoslate arv suureneb kasvuperioodi jooksul ja väetatud taimede lehed on rohkem nakatunud kui väetamata taimedel. Vanematel taimedel on väiksemad ja noorematel suuremad pigiroosteeoslad.

Suitability of MODIS 250 m resolution band data for quantitative mapping of cyanobacterial blooms; 318–328

(full article in PDF format)

Tiit Kutser, Liisa Metsamaa, Ele Vahtmäe, and Niklas Strömbeck

Abstract. Optical properties of three bloom-forming cyanobacteria – Aphanizomenon flos-aquae var. baltica, Anabaena circinalis, and Nodularia spumigena – were studied in laboratory experiments. Specific absorption and backscattering coefficients of these cyanobacteria were used in an optical model to simulate water reflectance in the case of different concentrations of cyanobacteria. MODIS band 1 (620–670 nm) response to changes in the concentration of cyanobacteria was simulated from the spectral reflectance data. The results show that MODIS band 1 response to changes in the concentration of cyanobacteria is nonlinear. Band 1 response is strongest in the case of Nodularia spumigena, indicating that quantitative mapping of this species in bloom conditions is easier than in the case of the other two species of cyanobacteria investigated.

Key words: cyanobacteria, optical properties, remote sensing, Baltic Sea.

 

Sinivetikate massõitsengute kvantitatiivne hindamine satelliidi MODIS 250 m ruumilise lahutusega piltidelt

Kolme tsüanobakteri – Aphanizomenon flos-aquae var. baltica, Anabaena circinalis ning Nodularia spumigena – optilisi omadusi on uuritud laboris ja saa­dud erineeldumis- ning tagasihajumiskoefitsiente on kasutatud optilises mudelis, leidmaks vee heleduskoefitsiendi spektreid erinevate tsüanobakterite kontsentratsioonide korral. Vee heleduskoefitsiendi spektritest on hinnatud, kuidas reageeriks satelliidi MODIS esimene spektrikanal (lainepikkuste vahemik 620–670 nm) tsüanobakterite hulga muutusele vees. On olemas seos tsüanobakterite hulga ja MODISE esimese spektrikanali poolt mõõdetava signaali vahel, võimaldamaks tsüanobakterite kvantitatiivset hindamist MODIS-e abil. Ilmneb, et sõltuvus tsüanobakterite hulga ja MODIS-e esimese spektrikanali poolt mõõdetava signaali vahel ei ole lineaarne. Uuritud kolmest liigist kutsuks suurimaid muutusi vee heleduskoefitsiendis esile Nodularia spumigena kontsentratsiooni muutus. See tähendab, et selle liigi tsüanobakterite hulka saab massõitsengute korral hinnata suurema täpsusega ja suuremas kontsentratsioonide vahemikus. Ülejäänud kahe liigi korral suureneb MODIS-e esimeses spektrikanalis mõõdetav signaal suuremate klorofülli kontsentratsioonide kui 50 mg m–3 korral liialt vähe, hindamaks tsüanobakterite hulka vees rahuldava täpsusega.

Spectral library of macroalgae and benthic substrates in Estonian coastal waters; 329–340

(full article in PDF format)

Tiit Kutser, Ele Vahtmäe, and Liisa Metsamaa

Abstract. Benthic algal cover and trends in its changes are indicators of water state in coastal areas. Mapping benthic algal cover with conventional methods (diving) provides great accuracy and high resolution yet is very expensive and is limited by the time and manpower necessary to monitor large bodies of water and long stretches of coastline. Mapping of benthic macroalgal cover by remote sensing requires knowledge about optical signatures of different bottom types. We measured reflectance spectra of red, green, and brown macroalgae, seagrass, sand, pebble, and wet and dry decaying mats of macroalgae and higher plants. Comparing optical properties of the Baltic Sea macro­algae with results of other studies from different parts of the world allows us to conclude that reflectances of three large groups (red, green, and brown algae) are relatively consistent in shape. Most of the variability within the groups occurs in reflectance values. The within-species variability in reflectance values of the brown alga Fucus vesiculosus and the red alga Furcellaria lumbricalis is as great as the variability in reflectance values within brown and red algae groups, correspondingly. This suggests that the feasibility of mapping the benthic macroalgal cover in the coastal waters of the Baltic Sea by remote sensing on species level is highly unlikely. The collected spectral library of the Baltic Sea bottom types allows us to interpret remote sensing data using supervised classifi­cation methods, such as Spectral Angle Mapper, which require availability of reflectance spectra of different bottom types. The spectral library together with a bio-optical model allows estimating the suitability of different remote sensing sensors for mapping Baltic Sea bottom types. Thus, collecting the spectral library is an important step in mapping shallow water bottom types by remote sensing.

Key words: remote sensing, coastal waters, benthic macroalgae.

 

Merepõhja ja põhjataimestiku optilised omadused Eesti rannavetes

Muutusi põhjataimestiku kooslustes on võimalik kasutada, hindamaks rannikumeres toimuvaid keskkonnamuutusi. Põhjataimestiku kaardistamine sukeldujate abil on äärmiselt töömahukas ja kallis. Uurimaks kaugseire kasutamise võimalusi põhjataimestiku kaardistamisel Läänemeres, on vaja teada erinevate põhjatüüpide (vetikad, liiv, kruus jne) optilisi omadusi. Käesoleva töö eesmärgiks oli koguda Eesti rannikumeres esinevate põhjatüüpide heleduskoefitsientide spektriteek. Meie poolt mõõdetud ja mujal maailmas kogutud analoogsete andmete võrdlus lubab oletada, et puna-, rohe- ja pruunvetikate heleduskoefitsientide kuju iga rühma sees on suhteliselt sarnane. Põhilised erinevused on heleduskoefitsiendi väärtustes ehk objektide heleduses. Kuna ühe liigi piires on heleduskoefitsiendi väärtuste varieeruvus samas suurusjärgus eri liikide heleduste varieeruvusega, siis võib järeldada, et kaugseire abil ei ole võimalik põhjataimestikku liikide tasemel kaardistada, vaid ainult kolme suure rühma tasemel. Kogutud spektriteeki saab kasutada põhjataimestiku kaardistamiseks kaugseire abil, kasutades selleks klassifitseerimismeetodeid, mis põhinevad tundmatute objektide (kaugseire piksel) ja tuntud objektide (mõõdetud või modelleeritud heleduskoefitsiendi spekter) võrdlusel. Ka võimaldab kogutud spektriteek koos biooptilise mudeliga hinnata, kas ja millised kaugseire sensorid on sobilikud põhjatüüpide kaardistamiseks sellistes hägusates veekogudes nagu Läänemeri.

Above-ground production of two willow species in relation to radiation interception and light use efficiency; 341–354

(full article in PDF format)

Ebe Merilo, Katrin Heinsoo, Olevi Kull, and Andres Koppel

Abstract. The study analysed whether higher above-ground production due to fertilization was associated with increased light interception or higher light use efficiency in an Estonian Salix plantation in 1999–2001. The leaf area index (LAI), effective extinction coefficient, and clumping index differed in two studied Salix species. These parameters varied also largely during the vegetation period and due to different availability of mineral nutrients. The values of seasonally intercepted radiation were rather uniform. Though fertilization had a positive effect on LAI, the leaves of fertilized plots were more clumped, which offset the effect of high LAI in terms of light interception. The annual above-ground production and light use efficiency were higher in fertilized than in control plants. Above-ground production was closely related to light use efficiency, whereas the correlation between above-ground production and seasonally intercepted radiation was weaker.

Key words: biomass, clumping index, extinction coefficient, LAI, production, Salix.

 

Kahe pajuliigi maapealse produktsiooni seos valguse neeldumise ja selle kasutamise efektiivsusega

Ida-Eestis Saarel asuvas kiirekasvulise paju istanduses uuriti aastail 1999–2001, kas väetamisest tingitud kõrgem maapealne produktsioon tuleneb paremast valguse neeldumisest lehestikus või suuremast valguse kasutamise efektiivsuskoefitsiendist väetatud ruutudel. Selgus, et lehepinna indeks (LAI), efektiivne ekstinktsioonikoefitsient ja lehestiku agregatsiooni indeks varieerusid suures ulatuses liigiti (Salix viminalis ja S. dasyclados) ja väetustasemeti (kontroll- ja väetatud ruudud), samuti vegetatsiooniperioodi jooksul. Samas oli kogu vegetatsiooniperioodi jooksul lehestikus neeldunud valguse koguhulk uuritud ruutudel üsna sarnane. Kuigi väetamine tõstis LAI-d, oli väetatud ruutude lehestik rohkem agregeerunud ja see annuleeris kõrge LAI võimaliku positiivse mõju valguse neeldumisele. Aastane maapealne produktsioon ja valguse kasutamise efektiivsuskoefitsient olid väetatud ruutudel kõrgemad, võrreldes vastavate kontrollruutudega. Seega võib öelda, et maapealne produktsioon oli positiivses korrelatsioonis valguse kasutamise efektiivsuskoefitsiendiga, kuid seos maapealse produktsiooni ja vegetatsiooniperioodi jooksul lehestikus neeldunud valguse vahel oli nõrk.

Instructions to authors; 355–357

Contents of volume 55; 358–360