APPLIED RESEARCH

Comprehensive monitoring of long-term changes in chironomid communities as a reflection of the dynamics of heavy metal pollution in the Kaliningrad region

Authors

  • Natalia V. Vinokurova Immanuel Kant Baltic Federal University
  • Evgeniya A. Kalinina Immanuel Kant Baltic Federal University
  • Tamara V. Astafieva Immanuel Kant Baltic Federal University

How to cite

GOST Vinokurova N. V., Kalinina E. A., Astafieva T. V. Comprehensive monitoring of long-term changes in chironomid communities as a reflection of the dynamics of heavy metal pollution in the Kaliningrad region // STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY. 2025. Vol. 69. No. 2. P. 77-90.
APA Vinokurova, N. V., Kalinina, E. A. & Astafieva, T. V. (2025). Comprehensive monitoring of long-term changes in chironomid communities as a reflection of the dynamics of heavy metal pollution in the Kaliningrad region. STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 69(2), 77-90.

Abstract

Chironomids (Chironomidae) are valuable bioindicators of anthropogenic impact on freshwater ecosystems due to their high sensitivity to pollution, especially heavy metals. The present study documents the results of 10 years of monitoring of chironomid communities in 14 water bodies of the Kaliningrad region, characterized by varying degrees of anthropogenic stress. An integrated approach, including hydrochemical analysis, quantitative assessment of the community structure, and morphological analysis of deformations of the larval oral apparatus, revealed specific patterns of changes in species composition and abundance depending on the concentration and combination of heavy metals. A significant correlation (r=0.78, p<0.001) has been established between the accumulation of cadmium in sediments and the frequency of mental deformities in Chironomus plumosus. The analysis of long-term dynamics demonstrated a progressive decrease in the Shannon-Wiener species diversity index (by 32.4% during the study period) in reservoirs with increased concentrations of lead and zinc. For the first time, a detailed map of the distribution of metal-resistant species has been compiled for the region, highlighting four functional zones of different environmental vulnerability. The results of the study substantiate the need to integrate chironomide-based bioindication into the environmental rationing and monitoring system, as well as provide a fundamental basis for the development of new biotesting methods specific to the aquatic ecosystems of the Baltic region.

Keywords

chironomides heavy metals bioindication morphological deformations environmental monitoring Kaliningrad region aquatic ecosystems

Funding

The authors did not declare any external funding for this research.

References

Безматерных Д.М. Зообентос как индикатор экологического состояния водных экосистем Западной Сибири // Экология. Серия аналитических обзоров мировой литературы. 2017. № 85. С. 1-87.

Белоконь А.Н., Барабанова Л.В. Оценка токсического действия тяжелых металлов на водных беспозвоночных // Токсикологический вестник. 2016. № 3. С. 51-57.

Голованова И.Л. Влияние тяжелых металлов на физиолого-биохимический статус рыб и водных беспозвоночных // Биология внутренних вод. 2018. № 1. С. 93-110.

Зинченко Т.Д., Головатюк Л.В., Абросимова Э.В. Структурная организация сообществ макрозообентоса равнинных рек бассейна Средней и Нижней Волги в градиенте факторов среды // Поволжский экологический журнал. 2017. № 4. С. 335-345.

Ильяшук Б.П., Ильяшук Е.А. Палеоэкологический анализ сообществ хирономид горных озер как информационная основа для мониторинга климатических изменений // Экология. 2014. № 3. С. 254-261.

Карташев А.Г. Биоиндикация экологического состояния окружающей среды. Томск: Изд-во Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники, 2012. 216 с.

Керимов А.М., Рычагов С.Н., Чернов М.С. Геохимия тяжелых металлов в донных отложениях рек и озер // Геохимия. 2016. № 6. С. 579-588.

Макрушин А.В. Библиографический указатель по теме «Биологический анализ качества вод» с приложением списка организмов-индикаторов загрязнения. Л.: ЗИН АН СССР, 2010. 218 с.

Моисеенко Т.И., Гашкина Н.А. Биоаккумуляция ртути в рыбах как индикатор уровня загрязнения вод // Геохимия. 2016. № 6. С. 495-504.

Назаров А.А., Комов В.Т. Распределение ртути в компонентах водных экосистем Вологодской области // Экология. 2015. № 3. С. 214-219.

Никаноров А.М., Страдомская А.Г. Проблемы нефтяного загрязнения пресноводных экосистем. Ростов-на-Дону: Гидрометеоиздат, 2013. 222 с.

Паньков Н.Н. Структурные и функциональные характеристики зообентоса р. Сылвы (бассейн Камы). Пермь: Пермский государственный университет, 2010. 131 с.

Решетняк О.С., Никаноров А.М. Пространственно-временная изменчивость состояния экосистем рек бассейна Оби под воздействием антропогенной нагрузки // Водные ресурсы. 2017. Т. 44. № 5. С. 564-576.

Руднева И.И. Биомаркеры загрязнения морской среды // Экология моря. 2018. Т. 87. С. 31-36.

Тодераш И.К., Зубкова Е.И., Билецки Л.И. Современные тенденции функционирования зооценозов водных экосистем Молдовы // Гидробиологический журнал. 2015. Т. 51. № 4. С. 17-28.

Филенко О.Ф., Михеева И.В. Основы водной токсикологии. М.: Колос, 2015. 144 с.

Чертопруд М.В. Реофильные сообщества макробентоса Северо-Западного Кавказа // Журнал общей биологии. 2011. Т. 72. № 2. С. 19-34.

Шуберт Р. Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. М.: Мир, 2013. 350 с.

Яковлев В.А. Оценка качества поверхностных вод Кольского Севера по гидробиологическим показателям и данным биотестирования. Апатиты: КНЦ РАН, 2012. 104 с.

Luoto T.P., Salonen V.P., Larocque-Tobler I., Pienitz R., Hausmann S., Guyard H., St-Onge G. Pro- and postglacial invertebrate communities of Laguna Potrok Aike, southern Patagonia and their paleoenvironmental implications // Journal of рaleolimnology. 2013. Vol. 50. рр. 311-323.

Published

2025-02-28

Issue

Section

APPLIED RESEARCH

Metrics

143 views
0 downloads
Want to publish with us?
Submit an article

Similar Articles

You may also start an advanced similarity search for this article.